Inleiding Radiologie en Radiologische Technieken 2023 PDF

Radioanatomie Inleidingsles Annemiek Snoeckx, MD, PhD Thoraxradioloog Hoofddocent, Universiteit Antwerpen Diensthoofd Radiologie, Universitair Ziekenhuis Antwerpen 1 Inleiding  Ø Meerdere onderzoekstechnieken...

Radioanatomie Inleidingsles Annemiek Snoeckx, MD, PhD Thoraxradioloog Hoofddocent, Universiteit Antwerpen Diensthoofd Radiologie, Universitair Ziekenhuis Antwerpen 1 Inleiding  Ø Meerdere onderzoekstechnieken Ø Meer dan röntgenstralen Diagnostische radiologie Bron: www.vandale.nl Interventionele radiologie Vasculair Niet-vasculair Ø Snelle technologische evolutie Ø Innovatie  Conventionele radiografie (RX, Röntgenstralen ‘foto’) Computer Tomografie GEEN Echografie Röntgenstralen Magnetische Resonantie Wilhelm Conrad Roentgen (Röntgen) °27 maart 1845 Professor Fysica, 1875, Duitsland Verscheidene leerstoelen: Stuttgart, Straatsburg, Giessen, Wurzburg en Munchen 8 November 1895 – donker laboratorium in Wurzburg Donker scherm beschilderd met een fluorescerend materiaal, op enkele meters verwijderd in dezelfde kamer als een kathodestraal, begon op te lichten Onbekende stralen – ‘X-stralen’ Internationale Dag van de Radiologie Case courtesy of Dr Patrick J Rock, Radiopaedia.org, rID: 84885  1942 – echografie schedel, Karl T. Dussik 1895 – ontdekking X-stralen, Wilhelm 1958 – eerste publicatie Conrad Röntgen echografie abdominale massa, Ian Donald Hoogtechnologische innovatieve discipline 1971 – Ontwikkeling CT scanner, Sir Godfrey Hounsfield 1921 - ontwikkeling tomografie, André Bocage 1971 – Ontwikkeling MRI toestellen: Raymond Damadian, Paul C. Lauterbur & Sir Peter Mansfield  Nobelprijs Ø 1901 - Fysica – Wilhelm Conrad Röntgen ”in recognition of the extraordinary services he has rendered by the discovery of the remarkable rays subsequently named after him” [File:First medical X-ray by Wilhelm Röntgen of his wife Anna Bertha Ludwig's hand - 18951222.jpg|  Nobelprijs Ø 1979 – Fysiologie/geneeskunde – Allan M. Cormack & Godfrey N. Hounsfield ”for the development of computer assisted tomography”  Nobelprijs Ø 2003 – Fysiologie/geneeskunde – Paul C. Lauterbur & Sir Peter Mansfield ”for their discoveries concerning magnetic resonance imaging” 2 Conventionele radiologie Source: Wikipedia  e- e- e- STOP e- Manier om deze Manier om deze Bron van elektronen elektronen snel te elektronen snel te versnellen vertragen ANODE CATHODE Alle 3 de stappen van rontgenproductie gebeuren in de röntgenbuis  e- ANODE e- CATHODE e- e- Verhitting filament cathode – productie electronen door thermionische emissie (vrijgeven van electronen door hitte) – verhit filament waarbij de electronen dissociëren en een wolk van vrije electronen creëren rondom het filament  kVp e- ANODE e- CATHODE e- e- In een volgende stap dienen de elektronen versneld te worden, waardoor ze een hoge kinetische energie krijgen. Wordt veroorzaakt door een elektrische spanning à kVp (kilo voltage potential) à creëert een sterke negatieve lading in het filament  kVp e- ANODE e- CATHODE - e- e- + De negatieve elektronen worden aangetrokken tot de positief geladen anode. Laatste stap is het vertragen van de elektronen.  kVp e- ANODE e- CATHODE - e- e- + Hoogenergetische elektronen vallen op de anode. In het process van vertragen/deceleratie geven de elektronen hun energie vrij onder de vorm van hitte en röntgenstralen. Detector Flat panel detectors à ‘digital radiography’ Omzetting/conversie van x-stralen in àlicht (indirecte conversie) à stroom àstroom (directe conversie) à Vindt in de flat-panel detector plaats Data wordt uitgelezen Beeld DNA schade: DIRECT Directe DNA dubbelstrengbreuken DNA schade: INDIRECT Vorming van vrije radicalen (OH) in het water in de cel à veroorzaakt indirecte schade aan het DNA door de chemische reacties DOI:10/13140/2.1.1665.7606  DNA-schade ØCorrect herstel ØFoutief herstel à celdood ØFoutief herstel à abnormale celdeling  ØFoutief herstel à celdood deterministische effecten ØFoutief herstel à abnormale celdeling stochastische effecten Drempelwaarde Verhoogd risico Haaruitval Kanker Roodheid huid Leukemie Irritatie Cataract Gebruik röntgen- straling interventionele procedures Radioprotectie ALARA - As Low As Reasonably Achievable Vermijden van straling welke geen direct voordeel biedt, ook al is de dosis klein Justificatie: het voordeel moet groter zijn dan het nadeel – het gebruik van straling moet gerechtvaardigd zijn Optimalisatie: hoeveelheid straling in functie van de kwaliteit Dosis limieten: regelgeving - FANC Röntgenstralen Conventionele radiologie Klassieke radiografie X-stralen / x-rays RX ‘foto’ Computer Tomografie CT-scan Röntgenbuis Detector Lucht Vet Röntgenstralen Weke delen Interactie weefsels Bot Beeldvorming Metaal Na doorgang door het lichaam à attenuatie (verzwakking) van de X-stralen Verschillende densiteit  Basisdensiteiten RX Densiteit Voorkomen Lucht Absorbeert het minste X-stralen - ‘zwart’ Vet Grijs, donkerder dan weke delen Vocht – weke delen Hebben een gelijkaardige densiteit Calcium Meest dense, absorbeert meer X-stralen Metaal Zeer dens, absorbeert alle X-stralen Fluoroscopie Gebruik van röntgenstralen Real-time visualisatie van het lichaam Bewegende beelden Digestieve onderzoeken Interventionele radiologie – vasculaire onderzoeken Operatiezaal Hoge(re) dosis stralen  Röntgenstraling ≠ radio-actieve straling Röntgenstraling = ioniserende straling Staat de buis af à geen straling Röntgenstralen medisch gebruik Afdeling radiologie Mobiele radiologie Tandheelkunde, cardiologie, operatiekwartier,… 3 Echografie Echografie Geen röntgenstralen Geluidsgolven à gebruik van ultrasone, niet-hoorbare, geluidsgolven om anatomische structuren in beeld te brengen Echoprobe of transducer à produceert het ultrasone signaal, registreert het ook Elk weefsel heeft zijn intrinsieke eigenschappen tov geluid  Echografie Acoustische impedantie Z Z=rxC r = densiteit van het medium (kg/m3) c = geluidssnelheid van het medium (m/s) Attenuatie ØGeluidsgolf in het weefsel ØProgressieve vermindering van de intensiteit van de golf à attenuatie ØBepaalde afstand: hoogfrequente golven hebben meer attenuatie dan laagfrequente golven ØAttenuatie is resultaat van drie processen Reflectie Refractie Absorptie Reflectie Wanneer de geluidsgolf de energie terugstuurt naar de transducer Zorgt ervoor dat het beeld gecreëerd wordt op het echotoestel Meer reflectie à ‘witter’ (hyperechogeen) beeld Reflectie gebeurt wanneer twee structuren een verschillende impedantie hebben Veel reflecties: lucht, bot, verkalkingen, … Weinig reflecties: vocht (blaas, galblaas, bloedvaten) Refractie Ontstaat wanneer een geluidsgolf het weefsel treft in een oblique hoek Refractie is een wijziging van de richting van de geluidsgolf nadat deze op weefsel invalt met verschillende impedanties Minder impedantie in weefsel 1 – hogere snelheid à refractie naar het centrum (groene pijl) Hogere snelheid in weefsel 2 (minder impedantie) à refractie weg van de primaire golf (paarse pijl) Absorptie Wanneer de energie van de geluidsgolf wordt afgegeven als hitte Als resultaat keert er geen energie terug naar de transducer, levert geen bijdrage aan de vorming van het signaal Echografische opstelling Computer voor beeldverwerking en scherm voor weergave Transducer Transducer ‘echosonde’ - gebruikt het piezoelektrisch effect om een beeld te creëeren Echografie: genereren van geluidsgolven door de kristallen in de transducer nadat deze op een elektrische manier gaan vibreren Echo ontstaat door het effect van terugkerende geluidsgolven vanuit het weefsel naar de transducer Medische beeldvorming: 2-15 MHz Frequentie van de geluidsgolf à wordt bepaald door de vorm van de transducer Laagfrequente golven à diepere penetratie à diepe structuren Hogere frequentie à geen penetratie – goede resolutie van meer oppervlakkige structuren  10-15 MHz 2,5-3,5 MHz 5-8 MHz Lineair Curvilineair Endocavitair Sonde – huid à lucht Reflecties! àECHOGEL àWater Weefselkarakteristieken ØVeel reflecties à ‘wit’ beeld ØMinder reflecties à ‘grijs’ beeld ØGeen reflecties à ‘zwart’ beeld 4 Computertomografie Computertomografie - CT ØComputed Tomography ØOude term: CAT-scan à Computer Assisted Tomography ØTomografische onderzoeksmethode ØGebruik van Röntgenstralen Computertomografie - CT Ø3 elementen: röntgenbuis, stralingsbundel, detectorrijen (multi-slice CT) ØBEWEGING ØContinue beweging ØContinue scanning ØPer rotatie wordt niet één coupe gescand, maar meerdere coupes tegelijk Computertomografie - CT ØDataset ØCT-reconstructietechnieken– computer processing ØVolumetrische beeldvormingsdataset ØBeeldverwerking ØOnderzoek = kort - seconden (ademhalingsstop) ØMateriaal à postprocessing ØOpgebouwd uit een matrix van talrijke vierkantjes à pixels Ø512x512 matrix, pixel 0,625 mm x 0,625 mm ØElke pixel heeft een CT-nummer, van -1000 tot +1000 ØHounsfield units (HU) à Sir Godfrey Hounsfield ØCT nummer varieert met de densiteit van het weefsel à mate waarin de stralenbundel is geabsorbeerd door het weefsel CT-beeld Postprocessing CT ØWindow-level ØZie les radio-anatomie thorax ØAanpassing beelden à mens kan maar een beperkt aantal grijstinten van elkaar onderscheiden ØBepaalde range van HU’s worden in beeld gebracht à zal bepalen welke organen afgebeeld worden Width à range van CT-nummers die in beeld gebracht worden Level à middelpunt van de window width Postprocessing – multiplanaire reconstructies ØAxiaal (transverse) ØCoronaal ØSagittaal Ø‘curved’ Anatomisch verloop structuren Relatie andere structuren à Routine Postprocessing – uitgebreid 5 Magnetische Resonantie Magnetic Resonance Imaging - MRI ØBasis = magnetische resonantie van waterstof proton ØWaterstofproton ØMeest voorkomende atoom in ons lichaam ØZijn elektrisch geladen (H+) ØKunnen beschouwd worden als kleine magneetjes met een noordpool en zuidpool à zijn hierdoor gevoelig voor externe magnetische velden Magnetic Resonance Imaging - MRI ØBasisrecept voor MRI Patiënt wordt in een magneetveld geplaatst Uitzenden van radiogolven Stop de radiogolven Ontvang de radiogolven uitgezonden door de patient Reconstrueer het beeld Magnetic Resonance Imaging - MRI ØElk proton draait 360° om zijn eigen as ØElk proton draait met een bepaalde snelheid rond, Larmor frequentie ØDoor de draaiing zal het proton zich steeds in een andere fase bevinden (momentopname) Magnetic Resonance Imaging - MRI ØWanneer waterstofprotonen in een sterk magnetisch veld komen (MRI) à merendeel zal zich parallel rangschikken aan het sterke externe magnetische veld ØSom van de richting en van de kracht van de parallel gerangschikte protonen à wordt weergegeven als de vector ØZ-as is de aanduiding van het magnetisch veld van de MRI scanner MRI - Excitatie ØProtonen zijn parallel gerangschikt, maar draaien niet-synchroon ØDraaien ‘uit fase’ ØWaterstofprotonen kunnen getriggerd worden door radiofrequente pulsen met een specifieke frequentie ØFrequentie waterstofproton (Larmor frequentie) = frequentie uitgezonden radiofrequente golf à optreden van resonantie ØEr vindt overdracht van energie plaats Ø= excitatie MRI - Relaxatie ØRadiofrequente puls wordt uitgezet ØProtonen zullen terugkeren naar hun oorspronkelijke rusttoestand ØTerugkering van de XY-as naar de Z-as = RELAXATIE ØTwee verschillende onafhankelijke processen tijdens de relaxatie ØLONGITUDINALE relaxatie – T1 relaxatie ØTRANSVERSALE relaxatie – T2 relaxatie Gradiënten Een extra magnetisch veld dat handmatig toegevoegd kan worden aan het magnetische veld van het MRI apparaat Sequentie Combinatie van radiofrequente pulsen en gradiënten à vormen samen de bouwblokken voor een MRI serie Vb. T1-gewogen sequentie, T2-gewogen sequentie MRI-sequenties Elk MRI-beeld à opgebouwd uit een T1- component en een T2-component Deel uitschakelen à T2-gewogen of T1- gewogen opname T1-gewogen opname à contrast op het beeld wordt vooral bepaald door het verschil in T1-relaxatietijd tussen vet en water Vet meer transversale magnetisatie à hoog signaal à wit T1-gewogen opname (Zwart) Lage SI Intermediaire SI Hoge SI Lucht, kalk, Vocht, Eiwitrijk weefsel Vet, bloed, cortical bot, snel ligamenten/ (abces, complexe gadolinium, stromend bloed spieren/ pezen, cyste, synoviaal melanine, eiwit buikorganen, vocht) kraakbeen T1 gewogen opname Vet à moeilijk om onderscheid T1-T2 te maken Vocht om onderscheid te maken MRI-sequenties T2-gewogen opname Hoge SI van water Pathologie à vocht – ‘oedeem’ Specifieke sequenties àspecifieke karakterisatie Vb. bloedproducten hersenen Vb. technieken vetsuppressie T2-gewogen opname (Zwart) Lage SI Intermediaire SI Hoge SI Lucht, kalk, Ligamenten, Vet, lever, Vocht, liquor, cortical bot, snel pezen, lever, pancreas, blaas, stromend bloed pancreas, bijnieren, gal/galblaas, bijnieren, spieren, nieren kraakbeen kraakbeen T2-gewogen opname MRI coils Uitsturen RF golf tijdens MRI Coil à antenne om het RF signaal dat uit het lichaam komt op te vangen en om te zetten naar computer data à genereren van een MRI-beeld CT versus MRI CT Één acquisitie Reconstructie data Patiënt: kort onderzoek MRI Verschillende sequenties Sequenties in functie van klinische vraagstelling Patiënt: lang onderzoek 6 Contrastproducten  Contrastproducten - Betere visualisatie van structuren/organen - Betere contrastresolutie van een beeldvormingsmodaliteit - Betere detectie van de afwijking – betere diagnose  Contrastproducten 1. Toedieningsweg 2. Onderzoekstechniek 3. Risicofactoren  Contrastproducten 1. Toedieningsweg - Vasculair - Veneus Statisch - Arterieel - Niet-vasculair - Peroraal - Rectaal - Intravesicaal Dynamisch - Intra-uterien - Andere openingen  Contrastproducten 2. Onderzoekstechniek - Röntgenonderzoeken - Niet-ionische lag osmolaire jodiumpreparatenà intravenous, peroraal/digestief, intravesicaal, … - Bariumsulfaat à peroraal - MRI à gadoliniumhoudende contrastproducten - Echo à microsferen  Contrast voor MRI-onderzoeken Gadoliniumhoudende contrastproducten Intraveneuze contrasttoediening Renale excretie Renale excretie en hepatobiliaire excretie, enkel hepatobiliaire excretie  Contrastproducten 3. Risicofactoren ØContrastallergie ØNierfunctie - nierinsufficiëntie Acute reacties op contrasttoediening Belangrijk om een onderscheid te maken tussen Fysiologische reacties Belangrijk onderscheid! Toekomstige onderzoeken – contrastallergische Allergische reacties voorbereiding Contrastallergie à kan levensbedreigend zijn Nog niet volledig ontrafeld Multifactoriële oorzaak Fysiologische reacties Flushing, warmte Koude rillingen Metaalsmaak Misselijkheid, braken Niezen Syncope Hoofdpijn Allergische reacties Jeuk en rash huid Oedeem van het gelaat Oedeem ter hoogte van de keel Heesheid Wheezing ….  Impact nieren - nierfunctie Nierinsufficiëntie Jodiumhoudend à contrastnefropathie Gadoliniumhoudend à nefrogene systemische fibrose Bepalen nierfunctie voor het onderzoek  Wie bepaalt het contrastproduct? - Radioloog - Klinische informatie clinicus à veel info - correcter onderzoek - Contra-indicaties 7 Indicatiestelling Mogelijkheden - beperkingen Conventionele radiologie Toegankelijk Eenvoudig, snel Goedkoop Eerstelijnsonderzoek veel klinische indicaties: thorax, skelet Mobiel ! Röntgenstralen à ALARA ! Superpositie – 2D Echografie Hoge mate van beschikbaarheid – relatief goedkoop Geen straling Real time – dynamisch Hoge spatiale resolutie voor oppervlakkige structuren ! Diepergelegen structuren - lichaamsbouw ! Operator afhankelijk – moeilijk reproduceerbaar ! Lagere contrast resolutie ! Beperkte field of view – beperkt bereik CT Kort onderzoek Hoge mate van beschikbaarheid Van kop tot teen – groot anatomisch bereik Hoge spatiële resolutie Dynamisch à contrast ! Kostprijs ! Stralingsdosis à beperkt gebruik bij kinderen MRI Hoge contrastresolutie Multiplanair Hoge contrastresolutie Dynamisch Geen straling ! Beperkte beschikbaarheid ! Lange onderzoekstijd à medewerking patiënt ! Magneet à MRI safety MR-safety Veiligheid op MRI MRI Magneet Staat ALTIJD aan! MR-safety - veiligheid op MRI Pacemaker ! randapparatuur Neurostimulator Zuurstoftank Metalen hartkunstklep Infuuspomp Holter Scharen Cerebrale aneurysmaclips Telefoon Pijnpomp Bankkaarten Oorimplantaat … Metaalfragmenten … Kinderen Lange onderzoekstijd à stilliggen – coöperatief Geen straling Sedatie of narcose in bepaalde gevallen Zwangeren Röntgenstralen sterk afgeraden ‘harde’ indicatiestelling regio/orgaanafhankelijk MRI Bij voorkeur uitgesteld na de zwangerschap Liefst na 1ste trimester zo urgente indicatie Gadolinium zo zeer strikte indicatie 8 Interventieradiologie Interventionele radiologie ‘Het gebruik van beeldvormingstechnieken op basis van röntgenstralen, om het inbrengen en sturen van instrumenten in het lichaam te vergemakkelijken om zo een diagnose te kunnen stellen of een behandeling te kunnen uitvoeren’ Definitie artikel 2 ARBIS FANC à ‘minimaal invasief’ à Vaak uitgevoerd onder lokale verdoving Interventionele radiologie Procedures: Vasculair Tumorablatie Biopsie Drainage, plaatsing van katheters … Gebruikte radiologische technieken Röntgenstraling à RX en CT Echografie (MRI: zeer beperkt) 9 Radiologische werkomgeving  Ver doorgedreven digitalisatie PACS – Picture Archiving and Communication System Digitale beelden te verwerken, archiveren, verspreiden DICOM formaat – Digital Imaging and Communications in Medicine – standaard voor het opslaan van medische beeldinformatie Verslaglegging - spraakherkenning Papierloze afdeling 10 Links-rechts conventie RECHTS LINKS Patiënt zit voor de arts Rechts-links Onafhankelijk van positionering Ventraal versus dorsaal Van superior naar inferior 11 Terminologie Echografie ECHOGENICITEIT Hyperechogeen = wit Isoechogeen = grijs Hypoechogeen = grijs Anechogeen = zwart CT DENSITEIT Hyperdens = wit Isodens = grijs Hypodens = zwart Meten van Hounsfield Units (HU) à pathologie MRI SIGNAAL INTENSITEIT (SI) Hoge SI = wit Intermediaire SI = grijs Lage SI = zwart Hypointens, hyperintens Isointens = vergelijking andere structuur Resolutie Spatiële resolutie Het vermogen om details weer te geven Ruimtelijk oplossend vermogen Maat voor het kleinste detail dat nog herkend kan worden in een beeld Hoe kleiner de pixelgrootte (of hoge groter de matrix) des te beter de spatiële resolutie Normaal gezichtsvermogen à details van 0,2 mm onderscheiden Contrastresolutie Het vermogen om absorptieverschillen in het stralingsbeeld uiteindelijk weer te geven in verschillende grijswaarden De mate waarin het beeldvormend system de absorptieverschillen kan weergeven à bepaalt het contrastoplossend vermogen Groot verschil tussen zwartingen = groot contrast 12 Vergeet je patient niet  'patiëntvereisten’ verschillende onderzoeken Meewerken, rechtstaan, rechtop zitten Horen, begrijpen, uitvoeren Stilliggen, claustrofobie, coöperatief Omvang/gewicht van de patient à bore gantry, bewegende tafels, … Isolatiemaatregelen Onderzoek Wat houdt het Gaat dit voor voorschrijven? onderzoek in? mijn patient? Treat patients not pictures 13 Radiologie voor geneeskundestudenten https://www.myesr.org/education/ebook-for-undergraduate- education-in-radiology/