TIPTA GÖRÜNTÜLEME. Prof. Dr. M. Tunaya KALKAN. Biyofizik Anabilim Dalı

Transkript

1 TIPTA GÖRÜNTÜLEME YÖNTEMLERİNİN BİYOFİZİĞİ Prof. Dr. M. Tunaya KALKAN Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı 1

2 GİRİŞ: İ İ İnsanın iç organlarının anatomik, fizyolojik ve patolojik özelliklerinin belirlenmesi. Morfolojik ve fonksiyonel, makroskobik ve mikroskobik k olarak iç yapıların görüntülenmesi. öü Amaç insana, özellikle hastaya mümkün olduğuğ kadar zarar vermeden ve onu rahatsız etmeden en kısa zamanda iç organların yapısı hakkında kaliteli ve hızlı bilgi toplamak. 2

3 Hekim hangi görüntüleme yönteminin uygun olacağınağ karar verecektir. a)hastaya en az zararı vermek b)hızlı görüntü almak c)kaliteli görüntü öü elde edebilmek dbil d)farklı yapı ve yoğunluktaki dokuları ayırt edebilmek e) Biyokimyasal y izleyicilik yapabilmek yp f) Ekonomik olmak 3

4 1) GÖRÜNÜR IŞIK İLE GÖRÜNTÜLEME (ENDOSKOPİ) İçç bölgeler aydınlatılabilmeli, yansıyan y ışıkş dışarıya kayıpsız dışarı alınabilmeli. Fiber optik liflerin yüksek optik kırma indisine sahip olmalarından l dolayı ışık, k lifin iid içinden dışarıya çıkmadan bir uçtan diğer uca tam yansımalarla iletilebilir. 4

5 Optikçe saydam bir ortamdan, başka optikçe saydam ortama geçen ışığın hızı değişir (örneğin havadan suya). Hızı değişen ışık bir noktadan bir başkaş noktaya enkısa zamanda ulaşabilmekş için yönünü değiştirir yani kırılır. Eğer ışık optikçe az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçiyorsa, gelen ışının normal (iki ortamı ayıran düzleme dik doğrultu) ile yaptığı açının ikinci ortama geçtiğinde küçülmesi (KIRILMA) şeklinde olur (Şekil 1,a). 5

6 Şekil 1,a. Optikçe az yoğun ortamdan (ör: hava) gelen ışık çok yoğun ortama (ör: cam veya su) geçtiğinde normale yaklaşarak ş kırılır (ß< α). ) 6

7 Şekil 1,b. Optikçe çok yoğun ortamdan (ör: su veya cam) az yoğun ortama (ör: hava) geçen ışık normalden uzaklaşarak kırılır (ß> α). 7

8 Şekil 1,c. Işık optikçe çok yoğun ortamdan az yoğun ortamdan, optikçe az yoğun ğ ortama SINIR AÇISI (S) ile gelirse kırılan ışık iki ortamı ayıran yüzeyi yalayarak (ß =90 0 ) gider. 8

9 Şekil 1,d. Optikçe çok yoğun ortamdan az yoğun ortama gelen ışığın ğ normalle yaptığı ğ açı, sınır açısından büyükse ışık aynı ortama TAM YANSIMA ya uğrar (α >sınır açısı). 9

10 Şekil 1,e. Fiber optik liflerin bir ucundan giren ışık, ş defalarca tam yansımaya y uğrayarak ğ diğer ğ uçtan çok az kayıpla çıkar. 10

11 Bir endoskopi aracının içinden geçerek vücut içinde kesme, dikme, parça alma, enjeksiyon yapabilme, sıvı verme veya sıvıyı geri emme gibi işlev görebilecek bir çok ek parça vardır (Şekil 1,f). 11

12 Şekil 1,g. Tipik bir endoskopi cihazı. 12

13 Endoskopi araçlarının kullanımında en önemli iki unsur optik fiber liflerdir. a) Işığı hastanın iç bölgelerine gönderen ve bu bölgelerin aydınlanmasına yardımcı olan bir lif. b) Aydınlatılan iç organlardan yansıyarak gelen ışığı dışa, hekimin gözüne getiren lif (çoğu zaman aynı lif). Bunların dışında amaca uygun olarak yapılacak işlemleri kolaylaştıran bazı ek parçalar vardır. a) Optik lifi istenen organa yönlendirip istenen bölgeye ulaşmasını sağlayan mekanik bir bölüm. b) Gereğinde bu organda yapılması gerekli cerrahi işlemler veya biyopsi alınabilmesi için uç kısma takılan cerrahi aletler (Şekil 1,f). 13

14 c) Işığı kontrol eden sistemler, mercek ve aynalardan oluşan optik sistemler. d) Görüntüyü gereğinde ekrana aktararak büyüten elektronik sistemler. e) Bunların dışında uygulanacak cerrahi girişim (laparoskopi) için vücut dışından içeriye ikinci, üçüncü hatta dördüncü giriş kanalı açılarak buralardan ek araçlar sokularak uygulamalar kolaylaştırılabilir. Doku boşluklarına karbondioksit gibi gaz veya serum fizyolojik, ringer gibi sıvı enjekte edilerek şişirilir ve görüş alanları genişletilir. 14

15 Şekil 1,h. Endoskopi ile yapılan bir artroskopi uygulamasında diz içi dokuların monitörde görüntülenmesi. 15

16 Şekil 1,i. Endoskopi ile görüntülenen bazı alanlar. l 16

17 Endoskopinin avantajlarını şöyle sıralayabiliriz; a) Doğrudan görünür ışık ile doğal ve renkli görüntü sağlar. b) Hastaya zararlı ışın kullanmaz c) Uygulanması nispeten kolaydır. d) Gereğinde biyopsi alınabilir. e) Gereğinde cerrahi işlem olanakları vardır. 17

18 Ancak bazı olumsuz yönleri de vardır. a. Vücudun her yerine özellikle boşluğu olmayan yerlerine girilemez (beyin veya karaciğer içi gibi). b. Bir çok bölgeye giriş için lokal anestetik gereklidir. c. Dar bölgelerde dolaşım zorlanır ve etkilenir. d. Geniş alanlarda cerrahi girişim için yetersiz kalır. 18

19 X-IŞINLARI (Röntgen) Alman fizikçi Wilhelm Konrad Röntgen 1896 da çalışmaları l sırasında ne olduğunu ğ açıklayamadığı ğ ışınları bilinmeyen ışınlar (x-ışınları) olarak adlandırdı. Buışınlar canlı organizmalarda yumuşak dokulardan geçebiliyor, kemik gibi yoğun dokularda kısmen tutuluyordu. Ayrıca fotoğraf plağını etkileyebiliyordu. 19

20 Şekil 2.b. Katot ışın tüpünün ü ü şematik resmi. 20

21 Burada katottan anoda elektrik alanda hızlandırılmış elektronlar anottaki sert metal yüzeye y çarptığında ğ birden durur. Bu çok yüksek değerdeki negatif ivme sonucu yüksek frekanslı elektromanyetik alan ortaya çıkartır. Enerji açısından bk bakarsak, k elektronun lkt kazanmış olduğu kinetik enerji elektromanyetik ışın enerjisine dönmüş olur. ½ m.v 2 = h.f (m=elektronun kütlesi, v= elektronun anota çarpma anındaki hızı, 21 h=6, plank sabiti, f= x-ışınının frekansı)

22 Enerjini bir kısmı ısıya dönüştüğünden elektronların çarptığı plaka ısınacak ve yıpranacaktır. Bunu önlemek için bu plaka döndürülerek elektronların farklı yerlere çarpması sağlanır. Ayrıca soğutularak ömrü uzatılmaya çalışılır. l 22

23 Anot katot arasındaki gerilim farkı (elektrik alan) arttırılıp azaltılarak l elektronun hızı değiştirilebilir. i il Hızlı elektronun enerjisi yüksek olacağından negatif ivmesi fazla olacaktır. Böylece oluşturulacak l x-ışınının frekansı artacaktır. Şiddet ve frekansına bağlı olarak x-ışının yoğun maddeye girişkenliği değiştiğinden fotoğraf plağındaki ğ dkietkisi kiifarklı olacaktır. Sonuçta film kalitesindeki aydınlık veya karanlık basit elektriksel bir düzenekle ayarlanabilmektedir. 23

24 Şekil 2.a. Katot ışın tüpünden çıkan x-ışınları değişik yoğunluklardaki maddelerde değişik oranlarda tutulduğundan t ğ d fotoğraf ğ fplağında ğ değişik ik 24 oranlarda negatif film izi bırakmaktadır.

25 a) Röntgen gibi görünür ışıktan daha yüksek frekanslı elektromanyetik ışımalar canlılar özellikle insanlar için zararlı etki yapabilirler dolayısıyla kontrollü olarak kullanılmalıdır. b) Bu nedenlerle çok sık Röntgen çektirmek, hamilelerin Röntgen ışınlarına maruz kalmaları sakıncalıdır. c) Ayrıca anatomik görüntü kalitesinin düşük olmasının yanında, d) Metabolik olayları l il izleme olanağı ğ da yoktur. 25

26 Röntgenin birçok yararlı yanları da vardır. a) Kısa sürede görüntüleyebilmesi, b) Bunu oldukça uygun fiyatla yapabilmesi, c) Cihazı kullanımının ve kuruluşunun kolay olması, d) İyi i teşhis bilgisi i i vermesi, e) Tüm vücut görüntüleyebilmesi, f) Kontrast madde kullanımı ile yumuşak dokudan dan da iyi i görüntü vermesi, yüzyıldan fazladır kullanımda kalmasının nedenlerindendir. 26

27 Tomografi: Tomografi bir görüntüleme yöntemi değil, ğ görüntüleme yöntemlerinde kullanılabilen bir tekniktir. Bu teknikte görüntülenecek dokuların belli bir kesitinin ön plana çıkması arzu edilmektedir. Bunun için bir kesitin netleştirilmesi yerine bu kesitin alt ve üstündeki kesitlerin netliğiniğ bozulması, (flulaştırılması) esasına dayanır. 27

28 Bilgisayarlı Tomografi (BT) (Computerised Tomography-CT): J.N. Haunsfield 1972 Nisanında İngiltere deg radyoloji enstitüsünde ince zayıf x-ışını kullanarak bir kesiti tarama ve sintilasyon kamarasında sinyalleri okuyarak bilgisayarda değerlendiripğ di i çok net görüntüler öü almayı başarmıştır. Bu çalışmasıyla 1979 da Nobel ödülü aldı). 28

29 Bilgisayarlı Tomografide kullanılan ince ve zayıf x-ışınlarının dokudan d geçen, tutulan t ve yansıyanları doku çevresine yerleştirilen dedektörlerle taranır. Bu ölçümler bilgisayarda değerlendirilerek görüntü ekranda veya fotoğraf filminde elde edilir. Bu görüntüler tekrarlanarak yada başka kesitler için de görüntüler elde edilebilir. 29

30 MANYETİK REZONANS GÖRÜNTÜLEME TEKNİĞİ (MR) 30

31 31

32 32

33 33

34 34

35 35

36 36

37 37

38 38

39 39

40 40

41 41

42 42

43 43

44 44

45 45

46 46

47 47

48 48

49 49

50 50