tom_lab5.pdf

(760 KB) Pobierz
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
SKRYPT DO LABORATORIUM
TECHNIKI OBRAZOWANIA MEDYCZNEGO
ĆWICZENIE 5: Tomografia
autor:
mgr inż. Piotr Przystup
inż. Natalia Czarnotta
Gdańsk, 2010
Projekt
„Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
1. Wymagania wstępne
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z zasadą działania tomografu, oraz metodami
rekonstrukcji obrazów uzyskanych w trakcie badania tomograficznego
Wykaz przyrządów, materiałów i aparatury niezbędnej do przeprowadzenia ćwiczenia:
Model tomografu,
komputer klasy PC z zainstalowanym środowiskiem MATLAB,
instrukcja.
Spodziewane efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje:
Nabycie wiedzy na temat zasad działania tomografu komputerowego oraz rekonstrukcji obrazów z
tomografu.
Zasady oceniania/warunek zaliczenia ćwiczenia
Ocena pracy studenta odbywa się na podstawie oddawanego pod koniec zajęć sprawozdania z
uwzględnieniem odpowiedzi udzielonych na zajęciach.
2. Przebieg ćwiczenia
L.p.
1.
2.
3.
4.
Zadanie
Zapoznać się z aparaturą laboratoryjną
Skanowanie obiektu w świetle dziennym
Skanowanie obiektu przy ograniczonym dostępie światła dziennego
Rekonstrukcja obrazów na podstawie uzyskanych danych
2
Techniki Obrazowania Medycznego – T. Kocejko
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
3. Wprowadzenie do tomografii
Tomografia (gr. tomé - przekrój i gráfein - zapisywać) to nazwa wszystkich metod obrazowania
medycznego, które umożliwiają uzyskanie przekroju ciała lub jego
części. Za techniki tomograficzne uważa się:
Tomografię ultradźwiękową,
Tomografię komputerową,
Tomografię rezonansu magnetycznego,
Pozytonową tomografię emisyjną,
Tomografię emisyjną pojedynczego fotonu,
Optyczną tomografię koherencyjną.
Badanie diagnostyczne za pomocą tomografii komputerowej polega na wielokrotnym prześwietlaniu
pacjenta wiązką promieni rentgenowskich, w wyniku czego natężenie wiązki przechodzącej przez
badane tkanki słabnie, a jej ostateczne natężenie mierzone jest przez detektor. Osłabienie wiązki jest
związane z pochłanianiem promieniowania przez obiekty, przez które przechodzi. Informacje
pochodzące z jednej projekcji są efektem sumowania się osłabienia wiązki przechodzącej przez
wszystkie tkanki. CT zbiera wyniki wielu takich serii, dzięki czemu sygnał pochodzący z detektora może
posłużyć do określenia gęstości badanych obiektów, a co za tym idzie, do rekonstrukcji obrazu. Rozwój
techniki komputerowej pozwolił na zbieranie i przetwarzanie dużej ilości danych, dlatego też z
biegiem lat i postępem technologicznym, rekonstruowany obraz charakteryzuje się coraz lepszą
jakością.
BUDOWA TOMOGRAFU
Tomograf komputerowy składa się z
bramy, w której znajdują się detektor promieniowania oraz lampa rentgenowska,
stołu przesuwnego, na którym leży pacjent lub badany obiekt,
komputera, do gromadzenia i przetwarzania danych,
systemu wizualizacji.
GENERACJE TOMOGRAFÓW
Generacja pierwsza – Źródło promieniowania generowało wąską, równoległą wiązkę
promieniowania skierowaną na jedne lub dwa detektory. Lampa rentgenowska i detektor były
nieruchome względem siebie. Po każdym pełnym obrocie wokół badanego obiektu, lampa i
detektory wykonywały ruch translacyjny, dokonując serii naświetleń wzdłuż obiektu.
3
Techniki Obrazowania Medycznego – T. Kocejko
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
Generacja druga – w porównaniu do poprzedniej, zwiększono ilość detektorów i zmieniono
kształt wiązki na wachlarzowaty. Sposób poruszania lampy i detektorów pozostał bez zmian,
jednak dzięki większej ilości detektorów znacząco skrócony został czas potrzebny na
wykonanie badania (zwiększony został kat pojedynczego obrotu).
Generacja trzecia – Zastosowanie szerokiej wachlarzowatej wiązki promieniowania, oraz dużej
matrycy detektorów (dochodzącej do 1000 detektorów), pozwoliło na wyeliminowanie ruchu
translacyjnego, dzięki czemu czas badania został skrócony do kilku sekund.
Generacja czwarta – zamiast matrycy detektorów, poruszającej się wraz z lampą, zastosowano
nieruchomy pierścień detektorów. Ruchoma jest tylko lampa rentgenowska. Czas pomiaru jest
podobny do generacji trzeciej
4
Techniki Obrazowania Medycznego – T. Kocejko
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
PROMIENIOWANIE X
Promieniowanie rentgenowskie jest natury elektromagnetycznej. Według poniższego
spektrum elektromagnetyczne obejmuje fale radiowe, radarowe, mikrofale, podczerwień,
światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie X i gamma.
Promieniowanie X w tomografie komputerowym jest generowane przez rozpędzone elektrony, które
są spowalniane na metalowej anodzie i składa się z fali o długości od 10
-8
do 10
-13
m. Energia
elektronów zależy od ich prędkości, prędkość z kolei zależy od napięcia przyspieszenia znajdującego
się pomiędzy katodą i anodą lampy rentgenowskiej. Równanie (1) wskazuje na zależność prędkości
elektronów od napięcia:
1
eU
a
�½
m
e
v
2
(1)
2
Przy ładunku elektronów rzędu e=1,602*10
-19
C i masie elektronów rzędu me=9,109*10
-23
kg.
Natężenie promieniowania elektromagnetycznego
I
określa równanie (2) :
e
2
a
2
I
�½
3 2
sin
2
(2)
4
c
r
Gdzie e – ładunek elektronu (1,602*10
-19
C), c – prędkość światła w przybliżeniu c= 3*10
8
m/s, a
– opóźnienie, r – promień, θ – kąt padania promieniowania.
Spowolnione na anodzie lampy rentgenowskiej elektrony, ulegają zderzeniu emitując fotony.
5
Techniki Obrazowania Medycznego – T. Kocejko

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin