Dynamisk fokus: justeringar basert på ekko?

Transkript

1 1 Ultralyd 1.1 Generellt Akkustisk impedans Z = p c f prf pulse repetition frequency HIFU - High Intensity Focused Ultrasound Time Gain Compensation Second Harmonic Imaging: Fjernar støy frå gjenklang. Tissue Harmomic Imaging: Fjern gjenklang nær transduser. 1.5D: fokusering i høgda: slice breidde Forbetre: DSP, Secoond Harm.., meir gråskala, dynamisk fokus, fleire strålar, transduser bandbreidde, fokus slice breidde. Dynamisk fokus: justeringar basert på ekko? Problem: Bein, luft, feitt Oppløysing axial r = ct/2 = c/2b (t=pulse length, B=bandwidth) lateral l = λ F/D (F=focal point, D=depth) Kvalitet Oppløysing: høg frekvens, dynamisk fokusering Penetrering: låg frekvens, høg ultralyd intensitet Dynamisk range : nummer av grånivå, lågt signal-til-støy nivå Framerate : redusert djupne og visningsfeltsfelt view 1.2 Elastografi Måle kor hardt vevet er. Lage deformasjon (probe, ballong). Fargebilete som syner stress (strain). Hardt vev vert mindre deformert. elastiske eigenskapar av vev (vert ofte endra av kreft og kronisk betennelse (leverfibrose)) Over tid. Skile farleg og ufarleg kreft utan biopsi. Fibroscan: kun dette formål, men enkelt å bruke Alg: kvalitativ, kvantitativ 1

2 1.3 doppler f = v c 2f o cos θ. Kan bukast kvalitivt og kvantitativt. Kan måle fart i blodårer for å sjå om det er fortetningar. Rørsle i vev (vevsfart-stressrate-..). Fargedopler (retning blod) Powerdoppler farge utan retning (amplitude) PWD (vinkel mellom line og straum >60 grader cos) Djupne oppløysing Grense for kor rask blodstraum som kan målast pga aliasing Høgare grense for HPRF Doppler CWD (straumfart langs lina) Ingen oppløysing for djupne Kan måle all fart i blodstraum. (Spectral): for turbulens Aliasing: Nyquist teorem: sample i minst 2x for å unngå aliasing. (Kan få wrap-around). (Nyquist velocity) 1.4 Artefaktar Gjenklang: Gjenklang mellom forskjellige vev osv. 2. harmonic imaging Høg frekvens Mindre kraft (power) endre stråleretning Sidelobes: Utsmørt bilete optimal utforming av transduserar Speil: Ved starke ekko? Attenuation: 1.5 Nytt 3D Speckle tracking (ikkje doppler med b-mode) 2

3 2 Computed Tomography Semiconductor Katode -> anode ART -> Filtered backprojection (uklårt men brukar filter) Røntgen: Stråle Bresstrahlung, karakteristisk stråling. Amplituden i ein Voxel (demping?), roterar 1 grad i slengen. Generasjonar ein stråle ein detektor (56 min) rørsle bord,, gantry rotasjon, laser, fourier based back-projection fleire smale strålar, fleire detektorar viftestråle stråle roterar electron beam slip ring, helical ct 2.1 Artefaktar Feilande detektor elektronikk Rørsle pasient Stråleherding Delvisvolumeffekt Metallisk implantat Ojekt større enn undersøkelses feltet. 3 Stråleterapi Bestråle direkte og aktivere omkringliggjande vev. Dreper (kreft) celler ved å bryte dna-tråd (dobbel/enkel). Så vert cella fjerna av kroppen sine oppryddingsmekanismar. ioniserande: høg nok energi? Ikkje øydeleggje omkringliggjande vev, men stor nok dose til å øydelegge alt tumor-vev. Marginar. Brukar gjerne CT, MRI, ultralyd osv for å finne tumor. 3

4 Kan bestråle innanfrå: Brachyterapi? LINAC: produserar electron eller photon. Brukar elektromagnetiske mikrobølgjer til å akselerere. Treff så tungmetall og får stråling. Kavitetar, vakum, vekselspenning. Akselerert for kvart gap. (Absorbert) Dose: absorbert dose/masse (gray) Ekvivalent dose: nøytron 5, alpha 10, ion 20, gamma/beta 1 Effektiv dose: med faktor for vevstype Kollektiv dose: for alle av ein gitt populasjon Risk: sjangsen for å få kreft av dose Q: rest energi av før/etter reaksjon ()endring i kvilemasse. Dagsdose: 2 Gy Isotopproduksjon: reaktor, akselerator (syklotron) Tc-99 TOF Brachyterapi: Frå innsida av tumor eller nær. demping og absorbsjon Scintilaor materiale: BGO, GSO, LYSO: radioactive LaBr density, light yield, decay time, attenuation length Photo Multiplier tube good SNR (Multipixel Avalanche) Photo Diode APD improves SNR Detectors: proportional (gas) chambers: reduced stopping efficiency due to low density og gas 4

5 semiconductor/solid-state (valence band-flow of charge to electric band- forbidden band): excellent energy resolution, low stopping efficiency for 511 kev) scintillation detectors: crystals with high atomic number (density) -> high stopping efficiency for 511keV. Worse energy resolution than semi due to inefficiency uin converting to visible light. Add impurities so have extra exited states and ground states. Ends up here and sends out visible light that can be detected by detector. Scintillation Stopping power signal decay time light output intrinsic energy resolution Syklotron - Positron Emission Tomography PET: metabolisme. Andre: anatomi. PET betre skikka til å oppdage kreft. Finn tumor som ikkje andre modalitetar ikkje finn. 1. Magnetisk felt med vekselspenning. Oscilerande felt 2. H gass med magnetisk felt og høg spenning -> plasma 3. Midlertidig lada H (evt. deuterium) dregen ut og inn i d 4. Akselerert 4 gongar pr rotasjon. 5. Vakum 6. Strippe av elektron 7. Bombardere med (tungt)vatn -> radioaktiv 18 F med half-life ca. 100 min 8. Kople F til molekyl (glukose) byte ut hydrogen 9. Injisere i kroppen 10. FDG fordelar seg i kroppen og spesiellt i kreftceller 11. Decay -> F til O, n til p, slepp ut positron og elektron 12. positron annihilert med elektron og photon b2b 13. Fange opp med scintillator og lysdetektor 5

6 3.1 Proton ioneterapi Enrgitap v. Bethe-Bloch Ionisasjonsevne C=20p. Avsetje 20 gongar meir energi. Bragg-peak. (avsetje meir energi dess mindre energi). Auge eksempel. Ofte bra å bruke i hjerne. Bruke synkrotron til å lage proton og karbon og andre ion. Meir kritisk å vere presis. Online PET C11 er PET fordi desintegrerar og sender ut positron... Karbon har høh LET (tett ioniserande) proton litt dårlegare, photon endå dårlegare. 4 Magnetic Resonance Imaging Pulse sequence diagrams Spin Echo - SE Gradient Echo - GRE Dual Echo: les av t.d. både Proton vekta og T2 vekta på same tid. Multiple slices nett som ein kan lese fleire y liner kan ein også lese fleire slicar i z retning ved å nytte ein gradient i den retninga. Fast Spin Echo positiv x, 180 flip, opp y, positiv x, y til null, 180 flip, opp y... Echo Planar gradient opp til høgre, venstre, litt ned, høgre, litt ned... Partial sampling (kan gjere seg bruk av symmetri i k-space) Berre bruke litt av ekko signalet Ikkje ta alle liner 6

7 4.1 Artefaktar Rørsle Wrap-around RF interferens frå andre ting som brukar same frekvens band Susceptibility: dramatiske endringar i vev.. 7