vol. 1 4/2012 Inżynier i Fizyk Medyczny
artykuł
\
article
radiologia
\
radiology
182
Zjawiska te są uzależnione od substancji, z którymi promie-
niowanie wchodzi w interakcje. Dzięki temu można zmierzyć roz-
kład efektywnej liczby atomowej w badanych tkankach.
Na podstawie wartości liniowego współczynnika osłabienia
obliczane są następnie wartości jednostek Hounsfielda (HU) ba-
danegomateriału przy określonej energii na podstawie wzoru (2):
HU
1000 ×
μ-μ
water
μ
water
(2)
Dzięki zastosowaniu dwóch energii otrzymujemy informacje
dotyczące współczynnika tłumienia promieniowania w danej
tkance. Współczynnik ten jest ściśle uzależniony od poziomów
energetycznych wiązki rentgenowskiej (rys. 1). Dzięki informa-
cjom uzyskanym na temat współczynnika osłabienia promie-
niowania, możliwe jest dokonanie dekompozycji materiału na
obrazach diagnostycznych. Zapewnia to wyższą jakość obrazów
TK poprzez minimalizację efektów utwardzania wiązki, które wy-
stępują podczas rekonstrukcji dla wybranej monochromatycznej
energii oraz pozwala na opracowanie wirtualnego osłabienia dla
niektórych materiałów (np. jod, woda). Na podstawie współczyn-
nika osłabienia promieniowania danej tkanki możliwe jest rów-
nież uzyskanie informacji o względnej średniej liczbie atomowej
skanowanej struktury. Dzięki zastosowaniu w tomografii kompu-
terowej dwóch energii promieniowania tworzone są obrazy na
podstawie krzywej pochłaniania dla różnych materiałów: wody
(
Water Atenuation Curve
) i jodu (
Iodinum Atenuation Curve
) [5, 6].
Przykładowe zastosowania kliniczne
Redukcja artefaktów metalicznych
Głównym problemem w obrazowaniu za pomocą tomografii
komputerowej obiektów metalicznych jest występowanie arte-
faktów, które utrudniają ocenę tkanek otaczających metalowe
implanty. Artefakty metaliczne są spowodowane głównie przez
dwa zjawiska: utwardzenie wiązki (
beam hardening
) oraz całkowi-
te pochłonięcie fotonów (
photon starvation
) [7]. Rozwiązaniem
tego problemu może być zastosowanie specjalnych algorytmów
redukcji artefaktów, które w połączeniu z wieloenergetyczną
tomografią komputerową pozwalają na znaczące zredukowanie
artefaktów. Wieloenergetyczna tomografia, dzięki zbieraniu
informacji z różnych poziomów energii, umożliwia redukcję za-
kłóceń wywołanych obecnością metalicznych przedmiotów na
drodze wiązki. Dzięki temu można uzyskać informacje na temat
obluzowań implantów, bądź innych zaburzeń struktury kostnej
w sąsiedztwie metalicznych elementów stabilizacji. Ponadto
dzięki redukcji artefaktów istnieje możliwość precyzyjnego ob-
razowania tkanek okolicy, a tym samym pewniejszego wyklucze-
nia niewielkich stanów zapalnych i krwawień [7-9].
Fot. 1
Redukcja artefaktów metalicznych.
A)
Obraz bez redukcji artefaktów,
widoczne artefakty uniemożliwiające prawidłową ocenę.
B)
Zastosowanie
tomografii wieloenergetycznej wraz z algorytmami redukcji artefaktów (MARs)
– brak artefaktów umożliwia prawidłową ocenę zmian.
Źródło:
Zakład Radiologii Ogólnej, Zabiegowej i Neuroradiologii,
Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu, 2012.
Identyfikacja złogów
krystalicznych układu moczowego
Tomografia wieloenergetyczna i jej zastosowanie w praktyce
klinicznej jest obecnie w fazie wczesnego rozwoju. Wstępne
wyniki badań wskazują na jej potencjalnie wysoką użyteczność
dla potrzeb diagnostyki schorzeń układu moczowego. Obrazo-
wanie pacjentów z kamicą układu moczowego jest powszechnie
realizowane za pomocą TK, jednak klasyczna – jednoenergetycz-
na tomografia – nie umożliwia uzyskania informacji na temat
składu złogu krystalicznego, w przeciwieństwie do tomografii
wieloenergetycznej. Możliwość poznania składu złogu lub przy-
najmniej jego głównego komponentu może istotnie wpłynąć na
leczenie pacjenta. Głównym problemem dla pacjentów z kamicą
nerkową jest prawidłowe leczenie. Często pacjenci poddawani są
inwazyjnym zabiegom, kruszenia kamienia, które mogą prowa-
dzić do komplikacji. Wcześniejsza wiedza o składzie chemicznym
kamieni nerkowych niewątpliwie ułatwiłaby leczenie i mogłaby
zminimalizować konieczność przeprowadzania procedur inwa-
zyjnych. Dzięki zastosowaniu dwóch energii podczas skanowania
możliwe jest określenie efektywnej liczby atomowej (Z
eff
) na pod-
stawie krzywej współczynnika osłabienia badanego materiału, w
tym przypadku złogu. Przykładowo lekkie pierwiastki (takie jak:
H, C, O, N) mają mniejszą wartość Z
eff
, przez co inaczej absorbu-
ją promieniowanie niż pierwiastki cięższe (takie jak: Ca, P, I, S).
Oszacowując wartości Z
eff
dla złożonych związków chemicznych
i mieszanin, należy zastosować średnią ważoną wszystkich pier-
wiastków, z których związek się składa [1, 5]:
Z
eff
=
α
√ƒ
1
×(Z
1
)
α
+ ƒ
2
×(Z
2
)
α
+ ƒ
3
×(Z
3
)
α
+ ... + ƒ
n
×(Z
n
)
α
(3)
gdzie ƒ jest ułamkiem całkowitej liczby elektronów związanych z po-
szczególnym pierwiastkiem, Z
i
to liczba atomowa pierwiastka, nato-
Rys. 1
Rozkład spektrum promieniowania X dla tomografii komputerowej wieloenergetycznej
Źródło:
Zakład Radiologii Ogólnej, Zabiegowej i Neuroradiologii, Uniwersytet Medyczny we
Wrocławiu, 2012.
1...,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43 45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,...56