Orvosi képdiagnosztika-Képalkotó diagnosztikai eljárások

Az Orvosi képdiagnosztika tárgy egyik témaköre.

Jegyzetek

• Bevezetés diák 2016.
• Röntgen diák 2016
• MRI diák 2016
• Kedvcsináló, a tárgy anyaga orvosi szemszögből

Megjegyzés

Ennek a témakörnek a diái viszonylag könnyen érthetőek, ehhez nem írtam összefoglalót. A diák két-háromszori végigolvasása javasolt a felkészüléshez, többre valószínűleg nincs szükség. Az ehhez a témakörhöz tartozó vizsga tétel (a 2016 őszi félévben) nagyrészt arról szól, hogy ismertesd a röntgen és MRI képalkotó rendszerek felépítését, hogyan működik egy röntgen cső, mi a szerepe a kollimátornak, stb...

Két képlet van összesen, amit tudni kell, a Beer-Lambert törvény és a Larmor egyenlet.

A Larmor frekvenciával kapcsolatban egy apró megjegyzés: senkit se tévesszen meg, hogy a képletben omega szerepel. Az nem szögsebesség. Az egy frekvencia.

Ellenőzrő kérdések (2016)

Soroljon fel néhány orvosi képalkotáson alapuló diagnosztikai eljárást, mely

• Transzmissziós
• Indukciós
• Emissziós

alkalmazásán alapul. Mire szolgálnak az egyes diagnosztikai eljárások?

• Transzmisszió: a test belső struktúrájának felderítése (röntgen, CT, angiográfia, …)
• Indukció: a test szerkezetének leképezése (MRI)
• Emisszió: funkcionális működés vizsgálata (PET, szcintigráfia, …)

Adjon meg tipikus értékeket a képdiagnosztikai eljárások alapját képező képekről: képtartománybeli (területi) felbontás, intenzitás felbontás. Mekkora területnek felel meg egy pixel egy tipikus mammográfiás felvételen, egy mellkas röntgenfelvételen, egy mellkas CT-n és MRI-nél?

[Ez szerintem nem valószinű, hogy lesz vizsgán. Ha tudod a választ erre a kérdésre, azért nyugodtan írd ide.]

Milyen frekvenciatartományba eső jellel végzik a mammográfiás, a CT vizsgálatokat és milyen energiájú fotonokkal végzik a vizsgálatot?

[Ez szerintem nem valószinű, hogy lesz vizsgán. Ha tudod a választ erre a kérdésre, azért nyugodtan írd ide.]

Mit nevezünk duál energiás röntgenfelvételnek, milyen energiaértékekkel készülnek és milyen célt szolgálnak az ilyen felvételek? Milyen technikai megoldásokat ismer duál energiás felvételek készítésére?

Két különböző frekvenciájú röntgen fotonnal pásztázzák az emberi szövetet. Ennek az az értelme, hogy az alacsonyabb frekvenciájú (energiájú) fotonokat a test szövete jobban elnyeli, és minél sűrűbb a szövet, annál nagyobb a változás. A két eltérőjű energiájú felvétel kombinálásából létre lehet hozni egy csak a csontokat, vagy egy csak a lágyszöveteket mutató képet.

A megvalósítása tipikusan vagy két sugárforrás és két egymás mögött elhelyezett detektor, vagy egy detektorral a két felvétel egymás után elkészítése.

Adja meg a Beer-Lambert törvény összefüggését és értelmezze az összefüggést!

$I_{(x0,y0)}=\int \limits _{Emin}^{Emax}I_{0}(E)exp\left\{-\int \limits _{P(x0,y0)}\mu (E,x)dx\right\}dE$

• $I_{0}(E)$: röntgencsövet elhagyó energiájú fotonok intenzitása (üres térfogat esetén a detektor által érzékelt fotonok száma)
• $P(x,y)$: pontszerű sugárforrást a detektor koordinátájú pontjával összekötő szakasza a 3d térnek
• $\mu (E,x)$: a vizsgált térfogat koordinátájú pontjának lineáris csillapítási együtthatója energián

Hogyan definiálják a HU (Hounsfield unit)-ot és milyen képalkotó diagnosztikai eljárásnál alkalmazzák?

[Ez szerintem nem valószinű, hogy lesz vizsgán. Ha tudod a választ erre a kérdésre, azért nyugodtan írd ide.]

Mit nevezünk sugárkeményedésnek és mi a fizikai oka a jelenségnek. Milyen hatása van a sugárkeményedésnek a röntgen képalkotásra? Milyen módszerekkel lehet e hatást kompenzálni, csökkenteni?

A sugárkeményedés jelensége, hogy a vizsgált anyag az alacsony energiájú sugarakat szinte teljesen el tudja nyelni, míg a nagyobb energiájúakat nem (azért hívják sugárkeményedésnek, mert a nyagyobb energiájú, "keményebb" sugarak maradnak meg). Ez azt okozza, hogy egy homogén anyag röngtenképén az anyagban belefe haladva egyre csökken az intenzitás, ami alapján arra következtetnénk, hogy az anyag nem homogén. A hardveres megoldás, hogy egy szűrővel (pl 3 mm rézlap) a forrásból eltávolítjuk az alacsony enerigájú sugarakat. A szoftveres megoldás, meg hogy utófeldolgozásban kijavítjuk a sugárkeményedés által okozott artifaktokat.

Mit nevezünk foto-elektromos kölcsönhatásnak? Mitől függ, hogy egy adott anyag, és egy adott foton között végbemegy-e ez a kölcsönhatás, vagy nem?

Egy foton egy belső elektronhéjon lévő elektront kiüt. Ez akkor meg csak végbe, ha az e- kötési energiája, és a foton energiája közel megegyezik. Ennek hatására egy magasabb sávon elhelyezkedő e- elfoglalja az alacsonyabb szinten lévő, kilökött e- helyét, az energiatöbbletét pedig egy foton kisugárzásval adja le. Egy fotodiódában a kilökött e- egy másik atom vezetési sávján megkötődik, negatív töltést okozva, míg a vegyérték sávban egy lyuk jön létre, pozitív töltést okozva.

Hogyan biztosítható, hogy egy MRI felvételnél a pozíció és a szövetek szerinti szelektivitás? Írja le röviden a szeletvastagság és a szeletpozíció meghatározásának az elvét!

Pozíció szerinti szelektivitás biztosítása: az alap mágneses mező a pozíció függvényében változzon (általában lineáris profil szerint változtatják). A szeletvastagság / szeletpozíció meghatározásának elvét nekem a diákból nem sikerült megérteni.

Mit nevezünk Larmor egyenletnek és milyen szerepe van az MRI képalkotásnál?

A Larmor egyenlet a precesszáló mozgás frekvenciáját adja meg a mágneses tér erősségének függvényében: $\omega =\gamma B$, ahol az $\omega$ a precesszáló mozgás frekvenciája, a $\gamma$ az anyagra jellemző gyromágneses állandó, a B pedig a mágneses mező erőssége. Az MRI ettől a frekvenciától függő időállandók megmérésén alapul.

Mérnökinformatikus MSc
1. félév (tavasz)	Adatbiztonság  •  Formális módszerek  •  Rendszeroptimalizálás  •  Analízis  •  Tömegkiszolgálás
2. félév (ősz)	Alkalmazott algebra és matematikai logika  •  Információelmélet  •  Nyelvek és automaták  •  Szoftverarchitektúrák  •  Sztochasztika I.  •  Sztochasztika II.
Egyéb	Kötelezően választható tárgyak  •  Mérnöki menedzsment  •  Befektetések  •  Érvelés, tárgyalás, meggyőzés  •  Információs társadalom joga  •  Minőségmenedzsment  •  Projektmenedzsment  •  Vállalati jog  •  Vezetői számvitel
Szakirányok	Alkalmazott informatika  •  Autonóm irányító rendszerek és robotok  •  Hálózatok és szolgáltatások  •  Hírközlő rendszerek biztonsága  •  Intelligens rendszerek  •  Médiainformatika  •  Rendszerfejlesztés  •  Számításelmélet  •  Szolgáltatásbiztos rendszertervezés