przyk Ł ady m etod y obrazowania obiektów
DESCRIPTION
PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów. Ró ż ne rodzaje promieniowania elektromagnetycznego. Historia metod obrazowania. Na przełomie XIX i XX wieku zaczął się ziszczać odwieczny sen ludzkości dotyczący możliwości zajrzenia w głąb człowieka bez konieczności interwencji chirurgicznej. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/1.jpg)
1
PRZYKŁADY
Metody obrazowania obiektów
![Page 2: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Różne rodzaje promieniowania elektromagnetycznego.
104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 f[Hz]
105 103 10 10-1 10-3 10-5 10-7 10-9 10-11 10-13 λ[m]
RADIOWE
IR MIKROFALE
GAMMA
UV
VIS
RENTGENOWSKIE
![Page 3: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Historia metod obrazowania
Na przełomie XIX i XX wieku zaczął się ziszczać odwieczny sen ludzkości dotyczący możliwości zajrzenia w głąb człowieka bez konieczności interwencji chirurgicznej.
Prowadzone przez Wilhelma Conrada Roentgena prace badawcze zaowocowały 8 listopada 1895 odkryciem promieni „X”. Jeszcze w tym samym roku Roentgen uzyskał pierwsze obrazy radiologiczne kończyn człowieka, a dokładnie lewej ręki swojej żony.
W tamtych czasach, obrazy te były wystarczająco nadzwyczajne. Odkrywały struktury dotychczas niedostępne w życiu.
![Page 4: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Pierwsze zdjęcie RTG dłoni kobiety:
![Page 5: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Tor obrazowania rentgenowskiego:
Na jakość tworzonych obrazów rentgenowskich mają wpływ funkcje przejścia elementów toru obrazowania takich jak:
• lampa rtg - źródło promieniowania,
• filtr promieniowania rtg,
• badany obiekt oraz
• detektor promieniowania rentgenowskiego.
![Page 6: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Lampa rentgenowska jest to dwuelektrodowa lampa katodowa, przeważnie szklana, próżniowa, z żarzącą się katodą.
Katodą jest spirala wolframowa zasilana napięciem 5-12 V, pod wpływem płynącego prądu nagrzewa się do temp. Około 2400-3000 oC, przy której zachodzi zjawisko termoemisji elektronów.
Anoda wykonywana była z bloku miedzianego pokrytego płytką z wolframu, tworzącą tzw. tarczę dla przyspieszanych elektronów.
Obecnie stosuje się lampy rentgenowskie z tzw. wirującą anodą z prędkością od 3 do 17 tysięcy obrotów na minutę. Wzrosła dzięki temu obciążalność lampy, a skrócił się czas ekspozycji pacjenta.
Izolację i chłodzenie lampy zapewnia praca anody w kołpaku olejowym.
![Page 7: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Schemat lampy rentgenowskiej z wirującą anodą:
stojan
anodaszklana bańka
wysokie napięcie
promieniowanie X
katoda
prąd żarzenia i wysokie napięcie
trzon anody
łożysko i wirnik
![Page 8: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Lampa rentgenowska z wirującą anodą pracująca w kołpaku olejowym w aparacie rentgenowskim PHILIPS
z generatorem OPTIMUS 50
![Page 9: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Promienie rentgenowskie w lampie rtg powstają wskutek przemiany energii kinetycznej pędzącego strumienia elektronów na energię promienistą atomów, z którymi się zderzają.
Długość fali tego promieniowania zależy od wartości energii kinetycznej elektronu w momencie hamowania, również od sposobu, w jaki elektron straci tę energię. Jeśli występuje hamowanie jednokrotne na pierwszym napotkanym atomie cała energia kinetyczna zostaje zamieniana na energię promieniowania. Jeśli zaś elektron dozna kilku zderzeń niesprężystych, podczas których traci po części energię, długości emitowanych fal są różne. Zatem promieniowanie emitowane przez lampę ma widmo ciągłe.
Widmo ciągłe nie jest jedynym widmem promieniowania rentgenowskiego rzeczywistej lampy rtg. Na tle widma występują wyraźne linie charakterystyczne dla pierwiastka, z jakiego zbudowana jest anoda.
![Page 10: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Lampa rentgenowska i model emisji jej promieniowania:
Lampa rentgenowska to źródło promieniowania o pewnej charakterystyce emisyjnej, która jak wykazał Kuhlenkampff, może być opisana za pomocą wzoru:
20 ZBZAI
gdzie: Iv – natężenie promieniowania na jednostkowy przedział częstotliwości;
Z – liczba atomowa materiału anody;
A, B – stałe lampy, niezależne od przyłożonego napięcia i liczby atomowej;
v0 – częstotliwość określająca krótkofalową granicę promieniowania.
![Page 11: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Krótkofalowa granica promieniowania uzależniona jest od napięcia przyspieszającego wiązkę elektronów padających na anodę, wynika to ze związku pomiędzy energią pola elektrycznego i energią promieniowania:
0 hUe a
gdzie: e – ładunek elektronu;
Ua – napięcie anodowe;
h – stała Plancka;
Stąd otrzymujemy wzór Dunae’a – Hunta, który określa minimalną długość fali promieniowania:
aa UUe
ch 234.1min
m
![Page 12: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Natężenia promieniowania występujące w pierwszym wzorze jest określane na jednostkowy przedział częstotliwości.
Otrzymywane doświadczalnie widma mają jednak przebieg różny od prostoliniowego. Kształt ich wynika ze sposobu ich pomiaru – opartego na równaniu Bragga, w którym przyrostowi kątów odpowiada przyrost długości fali.
Mierzone jest zatem promieniowanie na jednostkowy przyrost długości fali – Iλ .
Wzajemną relację między tymi wielkościami określa następująca zależność:
2c
II
![Page 13: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Podstawiając ostatnie równanie do pierwszego oraz pomijając stały człon otrzymujemy:
11
02
KI
gdzie: ZAcK 2
Natężenie promieniowania w funkcji energii opisuje więc zależność:
EEEKI 02
ch
ZAK
3
gdzie:
![Page 14: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Względne natężenie promieniowania wynikające z równania Kuhlenkampffa:
0 50 100 1500
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Energia fotonow [keV]
Em
ax /
E
150 kV
125 kV
100 kV
75 kV
50 kV
Charakterystyka teoretyczna lampy
Mierzone wartości natężenia zazwyczaj odnosi się do natężenia maksymalnego, powstałe w ten sposób charakterystyki są charakterystykami idealnymi
![Page 15: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/15.jpg)
15
W rzeczywistości jednak fotony o energii mniejszej od 20 keV nie wydostają się z lampy.
Zjawisko to jest spowodowane filtracją wewnętrzną w warstwie chłodzącej i obudowie lampy, a także pochłanianiem promieniowania przez materiał anody.
Materiały, z których zbudowane są anody lampy, posiadają duże liczby atomowe, a w związku z tym silnie pochłaniają promieniowanie i fotony o małej energii powstałe na głębokości 0.01 mm, mają małe szanse, aby na tej drodze nie zostać pochłonięte i wydostać się z emitera.
Sposobem uwzględnienia zjawiska filtracji w anodzie jest modyfikacja idealnej charakterystyki lampy poprzez filtr z warstwy wolframu o grubości 0.01 mm.
![Page 16: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Natomiast filtracja wewnętrzna w warstwie chłodzącej i obudowie lampy może być uwzględniona poprzez tzw. ekwiwalent filtracji wewnętrznej, za który przyjmuje się pewną grubość warstwy aluminium, przy czym osłabienie promieniowania, na skutek przejścia przez tę warstwę, odpowiada osłabieniu promieniowania przy filtracji wewnętrznej.
Przykładowo dla lampy typu RO 1750 grubość tej warstwy wynosi 0.7 mm Al
![Page 17: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Osłabienie promieniowania, po przejściu przez absorbent o grubości d i liniowym współczynniku pochłaniania μ, określone jest prawem Bougera-Lamberta-Beera:
lElE meIeII
)(0
)(0
gdzie: μ(E) – liniowy współczynnik absorpcji;
l – długość drogi przebytej przez promieniowanie w absorbencie;
μm(E) – masowy współczynnik pochłaniania promieniowania;
ρ – gęstość absorbentu
![Page 18: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Masowy współczynnik pochłaniania jest silnie zależny od energii promieniowania. Model lampy można, więc przedstawić jako następującą funkcję przejścia:
07.0)(001.0)(max
2 AlAlWW EEl eeUeEEKEI
bE
kE
3)(
gdzie, zależność współczynnika pochłaniania od energii przedstawia zależność:
![Page 19: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Względne natężenie promieniowania po nałożeniu 0.01 mm filtru W oraz 0.7 mm filtru Al
0 50 100 1500
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Energia fotonow [keV]
Em
ax /
EFiltracja w lampie
![Page 20: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Korzystając z dwóch ostatnich zależności funkcję przejścia dla filtrów można zatem opisana zależnością:
ffmf dElf eEIEI
gdzie: Il(E) – charakterystyka emisyjna modelu lampy;
µmf(E) – masowy współczynnik pochłaniania promieniowania dla filtru;
ρf – gęstość pierwiastka, z którego zbudowany jest filtr;
df – grubość filtru
![Page 21: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Zmiana charakterystyki emisyjnej dla filtru Al:
0 50 100 1500
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Energia fotonow [keV]
Em
ax /
E
Filtr Al
lampa0.5 mm Al1 mm Al5 mm Al
![Page 22: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Zmiana charakterystyki emisyjnej dla filtru Cu:
0 50 100 1500
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Energia fotonow [keV]
Em
ax /
E
Filtr Cu
lampa0.1 mm Cu0.5 mm Cu1 mm Cu
![Page 23: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Filtry w lampach rentgenowskich stosowane są w celu ograniczenia tzw. promieniowania charakterystycznego lampy, powstającego w wyniku wybijania elektronów z zewnętrznych powłok atomów materiału anody.
![Page 24: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Przykład:
Obiektem pomiarów jest układ kostny człowieka, a ściślej rzecz
biorąc połączenia ruchome kości (stawy).
K ość udow a
W ięzad ło poboczne
W ięzad ło krzyżow e
K ość strzałkow a
K ość piszcze low a
Łąkotka p rzyśrodkow a
Łąkotka boczna
W ięzad ło poboczne strzałkow e
![Page 25: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Najbardziej odpowiednie do pomiaru szerokości przestrzeni stawowej jest zdjęcie przednio-tylne w zbliżonej do fizjologicznej pozycji stojącej, w której główne punkty nacisku są równomiernie obciążone.
L
L a m p a re n tg e n o w s k a
K a s e ta z b ło n ą re n tg e n o w s k ą
1 0 0 c m
![Page 26: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Założenia normalizacyjne wykonania radiogramów stawów kolanowych w projekcji przednio-tylnej:
Parametr Projekcja przednio-tylna 1. Napięcie anodowe lampy rtg 50 kV 2. Iloczyn mAs lampy rtg 1 mAs 3. Czas ekspozycji 3,36 ms 4. Pozycja lampy rtg* Pozioma 5. Pozycja pacjenta* Pionowa 6. Odległość lampy rtg od kasety z
filmem 100 cm
7. Pozycja kasety z filmem* Pionowa, przylegająca do kończyny 8. Pozycja kolana Wyprostowana 9. Pozycja promienia centralnego
lampy rtg 1 cm poniżej krawędzi rzepki
*) względem poziomu
Parametry przedstawione w Pkt.4÷9 określają standaryzowaną pozycję pacjenta.
![Page 27: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Sposób wyboru miejsc pomiarowych szerokości szpary stawowej stawu piszczelowo-udowego w projekcji
przednio-tylnej:W oparciu o przeprowadzone badania oraz analizę radiogramów przyjęto wstępne założenia dotyczące miejsc wykonania pomiarów. Otrzymujemy je dzieląc szerokość nasady bliższej kości piszczelowej na sześć części i wskazując miejsca pomiarowe w 1/6 odległości od brzegu zarówno części przyśrodkowej (odcinek AB) jak i bocznej stawu (odcinek CD).
radiogram
A
B
C
D
kość udowa
kość piszczelowa
obrys krawędzi płaszczyzn
![Page 28: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Wizualne odzwierciedlenia wpływu częstotliwości próbkowania obrazu rentgenowskiego na odwzorowanie odczytanego przekroju szczeliny stawowej z zapisanego cyfrowo radiogramu bez wykonanych dodatkowych przekształceń:
Odległość [mm]
Stop
nie
szar
ości
100
120
140
160
180
200
220
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Odległość [mm]
Stop
nie
szar
ości
100
120
140
160
180
200
220
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Odległość [mm]
Stop
nie
szar
ości
100
120
140
160
180
200
220
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Odległość [mm]
Stop
nie
szar
ości
100
120
140
160
180
200
220
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
600 dpi 300 dpi
200 dpi 100 dpi
![Page 29: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Przekrój obrazu stawu kolanowego poddanego filtracji medianowej, zapisywanego z rozdzielczościami odpowiednio: 600, 300, 200 oraz 100 dpi:
Odległość [mm]
Stop
nie
szar
ości
100
120
140
160
180
200
220
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Odległość [mm]
Stop
nie
szar
ości
100
120
140
160
180
200
220
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Odległość [mm]
Stop
nie
szar
ości
100
120
140
160
180
200
220
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Odległość [mm]
Stop
nie
szar
ości
100
120
140
160
180
200
220
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
![Page 30: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Schematy blokowe procesów pomiarowych:
aparat RTG
pacjent
zdjęcie RTG
wynik pomiaru
mechaniczne urządzenie pomiarowe
według metody bezpośredniej
według metody pośredniej na cyfrowo zapisanym obrazie
algorytm pomiaru
skaner
komputer
oprogramowanie własne
aparat RTG
pacjent
zdjęcie RTG
wynik pomiaru
![Page 31: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/31.jpg)
31
Metodyka wyznaczania szerokości szpary stawowej:
Odległość (mm)
Stop
nie
szar
ości
80
100
120
140
160
180
200
220
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Przykładowe wykresy przekrojów stawów kolanowych w projekcji przednio-tylnej
nn
2210 xc...xcxcc)x(f gdzie: c0 , c1 , c2 , ... cn stałe
Odległość (mm)
Stop
nie
szar
ości
90
110
130
150
170
190
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
szerokość szpary stawowej
![Page 32: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Okno początkowe programu pomiarowego:
![Page 33: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Po wczytaniu obrazu do pamięci roboczej programu wykonywane są zadane wcześniej przekształcenia wstępnej filtracji szumów powstałych podczas procesu wykonywania i obróbki fotochemicznej zdjęcia rentgenowskiego. Są to przekształcenia:
- filtr medianowy z otoczeniem [5 5];
- przekształcenie gamma z parametrem 0,75.
Następnie wykorzystując filtr gradientowy z operatorem wyodrębniane są niektóre krawędzie na obrazie w celu wydzielenia obszaru nasady bliższej kości piszczelowej.
Ze względu na występujące na wielu obrazach zniekształcenia w postaci różnego rodzaju narośli (osteofitów) bądź rozrostów chrzęstnych deformujących obraz kości piszczelowej operacja ta jest wykonywana interakcyjnie.
![Page 34: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Wydzielenie regionu nasady bliższej kości piszczelowej:
![Page 35: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/35.jpg)
35
Wskazanie kolana lewego bądź prawego:
![Page 36: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/36.jpg)
36
Okno końcowe programu „Kolano” prezentujące wyniki pomiarów:
![Page 37: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Inny sposób prezentacji:
![Page 38: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Schemat szacowania położenia badanych obszarów:
ab
cd
egdzie:
a, b, c, d – położenie granic szacowanych obszarów względem brzegu przyśrodkowego nasady kości piszczelowej;
e – szerokość kości piszczelowej;
![Page 39: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Ze względu na mogące wystąpić znaczące różnice wymiarów anatomicznych w stawie kolanowym (co oszacowano dla zakresu prawidłowych wartości szerokości szpary stawowej położenie ocenianych obszarów wyznaczono względem szerokości nasady bliższej kości piszczelowej. Ostatecznie wyznaczono obszary dla przedziału przyśrodkowego (a/e÷b/e) oraz bocznego (c/e÷d/e).
m SD m+1SD m-1SD m+2SD m-2SD
(%)
a/e 12,32 2,15 14,47 10,17 16,62 8,02b/e 22,14 2,60 24,74 19,54 27,33 16,95c/e 78,17 3,31 81,48 74,86 84,80 71,54d/e 88,86 2,40 91,25 86,46 93,65 84,06
Można zatem stwierdzić, iż oszacowane wstępnie miejsca pomiarowe bardzo dobrze korelują z obszarami małej zmienności szerokości szpary stawu kolanowego.
![Page 40: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/40.jpg)
40
Analiza statystyczna wyników pomiarów szerokości szpar stawowych
Do badań prowadzonych wspólnie z radiologami i lekarzami zakwalifikowano wstępnie 123 osoby płci żeńskiej w wieku powyżej 50 lat.
U każdego z pacjentów wykonano po 2 zdjęcia rentgenowskie, kolana prawego i lewego w 2 seriach.
Dwa tory badań:
• pomiary wykonywane metodą bezpośrednią na zdjęciach rentgenowskich;
• pomiary wykonywane metodą pośrednią na cyfrowo zapisanych radiogramach.
Pomiary te dotyczyły zarówno grupy osób zdrowych jak i chorych.
![Page 41: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/41.jpg)
41
Analiza wyników pomiarów w grupie pacjentów uznanych za zdrowych
Część przyśrodkowa (zmienna P )
Chi-kwadrat = 2,956, df = 3, p = 0,398
Kategoria
Lic
zba
obse
rwac
ji
0
10
20
30
3 4 5 6 7 8 9 10
Część boczna (zmienna B )
Chi-kwadrat = 0,137, df = 1, p = 0,711
Kategoria
Lic
zba
obse
rwac
ji
0
10
20
30
3 4 5 6 7 8 9 10
Weryfikacja hipotezy o normalności funkcji gęstości prawdopodobieństwa szerokości szpary stawowej w przedziałach bocznym i przyśrodkowym:
Zakres prawidłowych wartości szerokości szpary stawowej można wstępnie oszacować na:
•dla części bocznej stawu: 4,82 do 7,30 mm (4,5 do 7,5 mm)
•dla części przyśrodkowej stawu: 4,22 do 6,10 mm (4,0 do 6,5 mm)
![Page 42: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/42.jpg)
42
Zastosowanie metody pośredniej, o większej rozdzielczości, istotnie wpłynęło na zwiększenie poziomu prawdopodobieństwa testowego normalności rozkładu dla każdej badanej zmiennej:
PB1 PB2 LB1 LB2 PP1 PP2 LP1 LP2 Próby Poziom prawdopodobieństwa testowego p
Ręczna 0,146 0,052 0,319 0,018 0,097 0,060 0,284 0,007 Cyfrowa 0,388 0,328 0,497 0,184 0,554 0,661 0,434 0,362
Szerokość szpary stawu kolanowego w populacji pacjentów kwalifikowanych jako chorych podlega rozkładowi normalnemu
zarówno w przedziale bocznym jak i przyśrodkowym.
![Page 43: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/43.jpg)
43
Analiza struktury beleczek w szyjce kości udowej:
![Page 44: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/44.jpg)
44
Wpływ parametrów progowych na wynik binaryzacji - obraz wyjściowy oraz efekt przekształcenia uzyskany przy różnych wartościach progu:
Obraz wyjściowy 155 162
167 170 175
![Page 45: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/45.jpg)
45
1. 2. 3. 4.Inwersja Zamknięcie Otwarcie Ścienianie
5. 6. 7. 8.Obcięcie gałęzi Dylatacja Ścienianie Obcięcie gałęzi
bez dotykania
Etapy obróbki obrazu przekształceniami morfologicznymi:
![Page 46: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/46.jpg)
46
9. 10. 11a. 11b. 12.Zamknięcie Erozja Szkieletyzacja Obcięcie gałęzi
Graficzna prezentacja trajektorii przebiegu beleszek kostnych i ich aproksymacja liniowa
![Page 47: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/47.jpg)
47
Inne rozwiązanie:
Oryginał a) b) c) d)
e) f) g) h) i)
gdzie: a) mediana, b) zamknięcie, c) normalizacja, d) filtr uśredniający,
e) detekcja szczytów, f) otwarcie, g) negatyw, h) szkieletyzacja, i) obcinanie gałęzi
![Page 48: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/48.jpg)
48
Analiza kierunkowości struktur kości:
Poprzez aproksymację liniową za pomocą metody najmniejszych kwadratów, zaś prostą przedłużano na miednicę. Wynikiem analizy było zakwalifikowanie prostej do trzech obszarów, w których przecinała ona miednicę:
I - prosta aproksymująca strukturę beleczkową przecinała miednicę w górnej jej części do stawu krzyżowo-biodrowego,
II - prosta przecinała miednicę w obszarze stawu krzyżowo-biodrowego,
III - prosta przecinała miednicę w obszarze poniżej stawu krzyżowo-biodrowego.
![Page 49: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/49.jpg)
49
Schemat:
![Page 50: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/50.jpg)
50
Na radiogramie:
![Page 51: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/51.jpg)
51
Wybrane inne przypadki:
![Page 52: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/52.jpg)
52
![Page 53: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/53.jpg)
53
![Page 54: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/54.jpg)
54
Parametry anatomiczne obręczy miednicy:
![Page 55: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/55.jpg)
55
![Page 56: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/56.jpg)
56
![Page 57: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/57.jpg)
57
![Page 58: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/58.jpg)
58
![Page 59: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/59.jpg)
59
Wybrane aspekty ochrony pacjenta przed promieniowaniem rentgenowskim:
Zasady ochrony pacjenta przed nadmierną ekspozycją można ująć w następujących punktach:
• ograniczenie wielkości napromienionego pola,
• właściwa filtracja promieniowania,
• właściwe dobranie parametrów elektrycznych nastaw badania w celu uniknięcia powtarzania ekspozycji,
• stosowanie osłon i fartuchów ochronnych.
![Page 60: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/60.jpg)
60
Do oceny narażenia osób poddawanych zewnętrznej ekspozycji na promieniowanie jonizujące najczęściej używa się trzech wielkości:
• kermy w powietrzu – zdefiniowanej stosunkiem sumy energii kinetycznych naładowanych produktów oddziaływania do masy ośrodka, wyrażanej w grejach (Gy) (dawniej zwana dawką ekspozycyjną),
• dawki pochłoniętej – zdefiniowanej stosunkiem energii pochłoniętej w analizowanym obszarze ośrodka do jego masy, wyrażanej w grejach (Gy),
• dawki efektywnej – wyrażanej w sievertach (Sv) – zdefiniowanej wzorem:
R T
TTR DwwE
![Page 61: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/61.jpg)
61
DT – średnia wartość dawki pochłoniętej w narządzie „T”,
wR – wagowy czynnik promieniowania, dla którego według zaleceń Międzynarodowej Komisji Ochrony Radiologicznej (ICRP-International Commission on Radiological Protection) dla promieniowania rentgenowskiego przyjmuje się wartość jeden,
wT – wagowy czynnik narządu „T”, którego wartość kształtuje się w granicach od 0,01 (dla skóry, powierzchni kości) do 0,12 (dla czerwonego szpiku kostnego, jelita grubego, płuc, żołądka) oraz 0,2 (dla gonad), określa on wrażliwość narządów na promieniowanie jonizujące.
gdzie:
![Page 62: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/62.jpg)
62
Dawkę efektywną otrzymywaną przy wykonywaniu zdjęcia rentgenowskiego stawu kolanowego oszacowano korzystając z opisanej uprzednio zależności oraz przedstawionych poniżej założeń:
• wartość wagowego czynnika promieniowania rentgenowskiego wR = 1,00,
• wartość wagowego czynnika dla powierzchni kości i skóry wynosi wKS = 0,01,
• wartość wagowego czynnika dla mięśni wynosi wM = 0,05,
• przyjęto wartość dawki pochłoniętej DKS = DM = 0,20 mGy,
• przyjęto masę powierzchni kości i skóry oraz masę mięśni w obszarze pierwotnego promieniowania rentgenowskiego mKS = mM = 0,5 kg,
![Page 63: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/63.jpg)
63
Zgodnie z powyższym w warunkach bardzo ostrożnego szacowania dawki efektywnej, otrzymano jej wartość E = 0,012 mSv.
Przyjmując dawkę 1 mSv jako graniczną, przy której narażenie pacjentów na stochastyczne skutki działania promieniowania jonizującego określa się jako minimalne, można stwierdzić, iż możliwe jest wykonanie około 80 zdjęć rentgenowskich stawu kolanowego w ciągu jednego roku, nie wywołując niestochastycznych skutków działania promieniowania jonizującego.
![Page 64: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/64.jpg)
64
Urządzenia rentgenowskie dedykowane weterynarii:
Przygotowanie psa do zdjęcia klatki piersiowej
pozycja grzbietowo – brzuszna pozycja boczna
![Page 65: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/65.jpg)
65
Przygotowanie do zdjęcia RTG palca lewej kończyny miednicznej konia w Klinice Koni SGGW w Warszawie
![Page 66: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/66.jpg)
66
Projekcja boczna palca konia, lewa kończyna miedniczna.
Prawidłowy obraz RTG jamy brzusznej kota, zdjęcie profilowe:
1 - bańka gazowa żołądka, 2 – prawa nerka, 3 – lewa nerka. 4 – pęcherz moczowy, 5 – jelita, 6 – śledziona, 7 – wątroba
![Page 67: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/67.jpg)
67
Rezonans Magnetyczny MRI
![Page 68: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/68.jpg)
68
Nie można jednak badać pacjentów z:
• rozrusznikami serca,
• implantami słuchawkowymi,
• metalowymi klipsami naczyniowymi,
• endoprotezami
• oraz wszystkimi materiałami metalicznymi, które w polu magnetycznym mogą się przemieścić lub nagrzać i spowodować obrażenia sąsiadujących z nimi tkanek.
Obrazowanie tą techniką bazuje na wykorzystaniu właściwości fal radiowych, silnego pola magnetycznego oraz właściwości magnetyczne jąder atomu wodoru – protonów, do tworzenia czytelnych i szczegółowych obrazów organów wewnętrznych i tkanek. MRI stała się bardzo pomocna w diagnozowaniu np. guzów mózgu, jak również oczu czy ucha wewnętrznego.
![Page 69: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/69.jpg)
69
W skład aparatury rezonansu magnetycznego wchodzą:
• magnes (np. elektromagnes nadprzewodzący, oporowy lub magnes stały),
• cewki pola gradientowego,
• nadajnik z cewkami nadawczymi,
• odbiornik z cewkami odbiorczymi,
• system komputerowy.
Sercem aparatury MRI jest impulsowy spektrometr cyfrowy, który kształtuje sekwencje impulsów pobudzających, kontroluje proces odbioru sygnału oraz analizuje widmo sygnału.
![Page 70: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/70.jpg)
70
Schemat tomografu MRI w przekroju
a) cewka główna,
b) cewka nadawczo - odbiorcza,
c) cewki korekcyjne,
d) cewki korekcyjne
![Page 71: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/71.jpg)
71
Elektromagnes nadprzewodzący – stanowi element umożliwiający wytworzenie niemal jednorodnego pola magnetycznego o indukcji od 0,4[T] do 3[T] w dużym obszarze przestrzeni.
Zwoje elektromagnesu zbudowane są z nadprzewodnika, stopu niobu z tytanem. Zamknięte są wewnątrz naczyń Dewara zawierających ciekły hel (dla wytworzenia zjawiska nadprzewodnictwa wspomnianego stopu).
Poziom szumu elektromagnesu jest bliski zeru dzięki bezoporowemu przewodzeniu prądu. Utrzymanie stanu nadprzewodzenia zwojów warunkuje prawidłową pracę elektromagnesu.
![Page 72: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/72.jpg)
72
Obrazy uzyskane techniką MRI
a) kolano b) kręgosłup
![Page 73: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/73.jpg)
73
c) głowa w płaszczyźnie poprzecznej
d) głowa w płaszczyźnie strzałkowej
![Page 74: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/74.jpg)
74
Zasada powstawania obrazu
Atomy zbudowane są z jądra atomowego i powłoki atomowej z krążącymi elektronami. W skład jądra wchodzą protony i neutrony, a w przypadku jądra atomu wodoru – tylko protony o dodatnim ładunku elektrycznym. Protony dokonują obrotu wokół własnej osi, a zatem posiadają moment pędu, tzw. spin. Z kolei z ruchem ładunku związane jest powstawanie momentu magnetycznego, czyli własnego pola magnetycznego. Normalnie kierunki i zwroty momentów magnetycznych poszczególnych protonów są przypadkowe, nieuporządkowane. Pod wpływem silnego, stałego, zewnętrznego pola magnetycznego cewki aparatu MRI, momenty magnetyczne protonów ustawiają się równolegle lub antyrównolegle względem kierunku tego pola (magnetyzacja podłużna). To zewnętrzne pole magnetyczne oddziałuje na momenty magnetyczne protonów jąder atomu wodoru.
Występują one w ciele ludzkim przede wszystkim w wodzie.
![Page 75: PRZYK Ł ADY M etod y obrazowania obiektów](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062309/568143d7550346895db06619/html5/thumbnails/75.jpg)
75
Pozytonowa Tomografia Emisyjna PET