Radyasyon Biyofiziği PDF

GEİGER-MÜLLER DEDEKTÖRÜ  G-M, 900-1300 V’luk çalışma aralığında etkindir.  Bu dedektörlerle;  Az iyonlaşma meydana getiren yüklü parçacıklar  Düşük enerjili X ve Gama ışınları ölçülür  Bu dedektörle parçacık enerjisinin ölçülmesi ve parçacık cinslerinin bir birinden ayrılması söz konusu değildi...

GEİGER-MÜLLER DEDEKTÖRÜ  G-M, 900-1300 V’luk çalışma aralığında etkindir.  Bu dedektörlerle;  Az iyonlaşma meydana getiren yüklü parçacıklar  Düşük enerjili X ve Gama ışınları ölçülür  Bu dedektörle parçacık enerjisinin ölçülmesi ve parçacık cinslerinin bir birinden ayrılması söz konusu değildir.  Odanın önüne yerleştirilen bir zırh ile beta parçacıkları tutulup, yalnız gama ışınları sayılabilir. GEİGER-MÜLLER DEDEKTÖRÜ SİNTİLASYON DEDEKTÖRLERİ (PIRILDAMA)  Elektrona verilen enerji onu ortamdaki yerinden koparmaya yeterli olmadığı zaman uyarılan elektron, tekrar eski haline dönerken görünür ışık yayar  Sintilasyon fosforlarının yaydığı ışık, foto çoğaltıcı tüpler tarafından toplanarak, voltaj pulsu haline getirilir. Meydana gelen pulsun büyüklüğü radyasyonun enerjisi ile orantılıdır.  Bu dedektörler sayım ve aynı zamanda enerji ayırımı için kullanılır. YARI İLETKEN DEDEKTÖRLER Silisyum (Si) ve Germanyum(Ge) gibi yarı iletken maddelerden yapılır. Bu dedektörler radyasyonun bu maddelerde oluşturduğu iyonizasyon ilkesi ile çalışırlar. Genellikle radyasyonun enerjisini ölçmek için kullanılırlar. NÖTRON DEDEKTÖRLERİ  Diğer radyasyonların ölçüldüğü sistemlerle (n,a), (n,b), (n,p) ve (n, g) reaksiyonları sonucunda oluşan ikincil iyonlayıcı ışınlar ölçülür.  Nötron etkileşmesinden doğan izotopun kendisi radyoaktif olabileceğinden bu yöntem çoğunlukla indium, tantal ve altın plakaları bir araya getirerek kaza dozimetresinde kullanılır. Kişisel Dozimetre – Termolüminesans Dozimetre  Dozimetre, radyasyonun canlılar üzerindeki etkilerini tespit etmede kullanılan dedektörlerdir.  Alfa parçacıkları dış ışınlama ile radyasyon maruziyetinde deri tarafından doğal bir zırhlamaya uğradığından, dozimetreler X ışını, gama, beta ve nötron ışınımlarının doz ölçümlerini yapmak üzere kullanılmaktadır. RADYOLOJİ Radyoloji eski Yunanca ışın anlamındaki " Radius " ve söz Anlamındaki " logos " sözcüklerinin birleşiminden oluşur ve ışın bilimi anlamına gelir. Radyoloji bir tıp bilimi olarak 1900 lü yılların başlarında kliniğe girmiştir. Başlangıçta iyonizan ışınlarla hem tanı konuyor hem de tedavi yapılıyordu. İyonizan ışın kullanmak dışında ortak yönleri olmayan tanı ve tedavi uygulamaları daha sonra ayrılmış ve radyolojinin tanı ile ilgili dalına Diyagnostik Radyoloji, tedavi ile ilgili dalına ise Radyoterapi adı verilir. RADYOLOJİ Kanser tedavisinin temel yöntemlerinden biri olan Radyoterapi, dünyada olduğu gibi ülkemizde de Radyasyon Onkolojisi adıyla ayrı bir anabilim dalıdır. Günümüzde Radyoloji sözcüğü artık radyolojinin tanı dalının karşılığı olarak kullanılmaktadır. Radyodiyagnosiz olarak da adlandırılan diyagnostik radyolojinin temel yöntemi Röntgendir. Röntgende kullanılan enerji X ışınlarıdır. RADYOLOJİ Daha sonraları değişik enerji türlerinin kullanıldığı farklı fizik prensiplerine dayanan yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemler X ışını ve Bilgisayar teknolojisinin birlikte kullanıldığı Bilgisayarlı Tomografi (BT veya CT), hidrojen çekirdeklerinden veri toplayan Manyetik Rezonans (MR), sesin yankılarından görüntü oluşturan Ultrason (US) ve vücuda verilen radyoaktivitenin saptanması temeline dayanan Radyonüklid görüntüleme (RG) dir.  Bu yöntemlerle oluşturulan görüntüler organizmanın iç yapılarının radyolojik izdüşümleridir. RADYOLOJİDE TEMEL YÖNTEMLER RÖNTGEN RADYOGRAFİ FLUORORADYOGRAFİ BİLGİSAYARLI TOMOGRAFİ MANYETİK REZONANS ULTRASONOGRAFİ RADYONÜKLİD GÖRÜNTÜLEME PERKÜTAN BİYOPSİ VE GİRİŞİMLER RADYOLOJİ Radyolojik tanı yöntemlerinin her biri organizmanın görüntüsünü farklı enerjiler ve/veya farklı fizik kurallar kullanarak elde eder. Bu görüntülerde Lezyonun varlığı saptanır; Boyutları ve yayılımı değerlendirilir ve Saptanan lezyonun doku tanısı tanınmaya çalışılır. Ancak tüm teknolojik ilerlemelere rağmen bu yöntemler lezyonu karakterize etmede çoğu zaman başarısızdır. Histolojik tanı genelde lezyondan alınan doku örneğinin mikroskobik incelemesi ile konur. RADYOLOJİ Dokudan mikroskobik inceleme için örnek almaya biyopsi denir. Bu örneği dışarıdan girerek bir iğne yardımı ile almaya Perkütan İğne Biyopsisi denir. Lezyonların ve ona ulaşacak yolların açık bir şekilde görüntülenmesi ile birlikte iğnelerin çok daha az travmatize edici olmaları sayesinde radyolojik yöntemlerin kılavuzluğunda yapılan peruktan iğne biyopsileri günümüzde temel radyolojik tanı yöntemlerinden biri haline gelmiş ve tedavi amaçlı birçok peruktan girişim yapılmaya başlanmıştır. RADYOLOJİ Radyolojik görüntüleme yöntemlerinin kılavuzluğunda organizmaya apse drenajı, damar darlıklarının genişletilmeleri ve embolizasyon gibi tedavileri yapıldığı radyolojinin bu alt dalına Girişimsel Radyoloji denir. RADYOLOJİ Bu gelişmeler sonucu radyoloji günümüzde değişik enerjiler aracılığı ile vücudu görüntüleyerek tanı koyan ve bu görüntülerin kılavuzluğunda tanı ve tedavi amaçlı peruktan girişimler yapan bir uzmanlık dalı olarak tanımlanabilir. Genelde birbirinin tamamlayıcısı olan radyolojik tanı yöntemleri çoğu zaman da benzer bilgiler verir. Bu nedenle radyolojik yöntemleri, yöntemlerin yapabildikleri ve yapamadıkları temel olmak üzere, yararlılık ve zararsızlık ölçütlerine göre belirli bir disiplin içerisinde kullanmak gerekir. RADYOLOJİ – Diyagnostik Protokol Radyolojik tanı yöntemlerini en etkin bir şekilde kullanmak amacıyla, yöntemlerin belirli kurallar içerisinde seçimine ve sıralamasına radyolojik tanı algoritmi veya Diyagnostik protokol adı verilir. Radyolojik tanı algoritmi sayesinde tanı; Hastaya en az zarar vererek En kısa sürede Ve en ekonomik yolla konur. RADYOLOJİK TANI YÖNTEMLERİ RÖNTGEN BT MR US RG RADYOLOJİ UZMANLIK ALANI NÜKLEER TIP: Ülkemizde Nükleer Tıp adı altında ayrı bir uzmanlık dalının kapsamında olan Radyonüklid Görüntüleme (RG), görüntülerin hem oluşturulması, hem de taşıdıkları bilgiler ve yorumlanması bakımından diğer radyolojik yöntemlerle bir bütün oluşturur. RADYOLOJİK TANI YÖNTEMLERİ Radyolojik tanı yöntemleri hangi kriterler göre sınıflandırılır? Kullandıkları enerji türüne (X ışını, Gama Işını, Ultrases, RadyoFrekans) Enerjinin vücutla etkileşim şekline (Transmisyon/Emisyon/Eko) Görüntülerinin türüne (Projeksiyon / Kesi) Verilerin görüntüye çevrilme teknolojisine (Görüntü Teknolojisi – Analog /Dijital) Oluşan görüntülerin gösterilme şekline (Sabit/Canlı) X IŞINLARININ VÜCUTLA ETKİLEŞİMİ Yankı (Eko) RG RADYOLOJİK TANI YÖNTEMLERİ SINIFLANDIRMA KRİTERİ RÖNTGEN BT MR US RG Kullanılan Enerji X ışını X ışını Radyo Frekans / Manyetizma Ultrases Gama Işını Enerjinin vücutla etkileşimi Transmisyon Transmisyon Emisyon Yankı (Eko) Reflection Emisyon Görüntü Türü Projeksiyon Kesit Kesit Kesit Projeksiyon / Kesit Görüntü Teknolojisi Analog/ Dijital Dijital Dijital Analog/Dijital Analog/Dijital Görüntülerin Gösterim Şekli Sabit/Canlı Sabit Sabit Canlı Sabit RADYOLOJİK TANI YÖNTEMLERİ Radyolojik tanı yöntemleri hangi kriterlere göre sınıflandırılır? Kullandıkları enerji türüne Enerjinin vücutla etkileşim şekline Görüntülerinin türüne Verilerin görüntüye çevrilme teknolojisine Oluşan görüntülerin gösterilme şekline TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİRÖNTGEN MEDİCAL IMAGING TECHNIQUES-RONTGEN (X-RAY) Dr. Öğr. Üyesi Ramazan Çınar Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilm Dalı 2023-2024 RÖNTGEN RONTGEN (X-RAY)      İyonize edici (iyonlaştırıcı bir) radyasyondur. Alman araştırmacı Wilhelm Röntgen tarafından 1895 yılında keşfedilmiştir. Gözle görülemezler. Elektromanyetik dalga veya foton şeklindedir. Bir kütlesi yoktur. X ışınları da denmektedir. RÖNTGEN RONTGEN (X-RAY)  X ışınşarının dalga boyları 10-9 ila 10-12 arasındadır.  Frekansı 10 15 hertz  Enerji birimi elekrtronvolt. (1 eV=1.6X10-19 J)  X ışınları (Röntgen Işınları) enerjisi 0,125-125 keV arasında değismektedir.  1ev= Boşlukta 1 voltluk bir potansiyel farkı arasında hareket eden bir elektronun kazandığı enerji  Radyolojide genel olarak 50-100 kV lük gerilim altın da hızlandırılmış elektronların metal yüzeye çarpması ile elde edilen X- ışınları kullanılır RÖNTGEN-X Işınları Üretimi RONTGEN (X-RAY)-Production  X Işını hızlandırılmış elektronların atomlara çarpması ile ortaya çıkar.  Bu çarpmayı sağlamak için; bir elektrik devresinin iki ucu, havası alınmış bir cam tüp içerisinde (X-ışını tüpü) birbirlerine yakın olarak yerleştirilir.  Negatif uç Katot, pozitif uç Anot dur.  Katotda ayrı bir elektrik devresi ile ısıtılan bir filament bulunur.  Isıtılan filamentin etrafında bir elektron bulutu oluşur.  Anot ve katot arasına yüksek gerilim uygulanırsa elektron bulutları hızla Anot’a çarpar.  Çarpan elektronların kinetik enerjilerinin %99 undan fazlası Isı enerjisine %1 inden azı ise X ışınına dönüşür. Bu yolla oluşan radyasyona Karakteristik radyasyon denir. RÖNTGEN-Frenleme-Bremsstahlung RONTGEN (X-RAY)-Production  Elektronların anot atomlarının çekirdek alanı ile etkileşimi sonucu oluşur; Elektronlar yavaşlar ve yönleri değişir. Kaybolan kinetik enerjileri X ışını fotonlarına dönüşür. Bu olaya Frenleme ya da Bremsstrahlung Radyasyonu denir. RÖNTGEN-Madde ile Etkileşim RONTGEN (X-RAY)-Interaction X ışını fotonları madde ile etkileşimi 1-Penetrasyon: Hiç etkilenmeden geçer. 2-Soğrulma: X ışını enerjisi madde / doku tarafından soğrulur. 3- Saçılma: Yön değiştirme Dokulardan geçerken X ışınlarının enerjisnin zayıflamasına Attenuasyon olayı denir. Attenuasyon derecesini etkileyen faktörler: 1-Maddenin kalınlığı (D.O) 2-Maddenin Dansitesi (Yoğunluğu) (D.O) 3- Maddenin Atom Numarası (D.O.) 4- Fotonun enerjisi (T.O.) RÖNTGEN-Saçılma Türleri RONTGEN (X-RAY)-Interaction  X ışını fotonları Saçılma Türleri; 4 tür saçılma vardır.  1-Rayleigh (Koherent,Klasik) Saçılma: Düşük Enerjili foton bir elektron bulutu ile karşılaşırsa elektromanyetik rezonans nedeniyle yön değiştirir. Rayleigh saçılımı, ışığın veya diğer elektromanyetik radyasyonun, ışığın dalga boyundan daha küçük tanecikler tarafından saçılımını ifade eder. Enerji aktarımı olmaz.  2-Fotoelektrik Olay: X ışını atomlardan elektron söker. Enerjisinin tamamını harcar. Kendisi kaybolur. Fotoelektrik olay ışığın metalden elektron koparması olarak tanımlanabilir. Sökülen elektrone Fotoelektron denir. (Kemikler)  3- Compton Saçılması: Foton elektron söker. Ancak foton yok olmaz. Enerji kaybeder. Yönü değişir. Daha düşük enerjiyle yoluna devam eder. Compton etkileşimi sonucu dokuda dış elektronunu kaybetmiş pozitif bir iyon ortaya çıkar.  Çift Oluşumu: Yüksek enerjili bir fotonunu atomun çekirdeği ile etkileşimi sonucu ortaya çıkar. X ışını fotnu pozitron (+) ve elektrona(-) dönüşür. Pozitron dokudan bir elektron bağlar. Çift oluşur. RÖNTGEN-Saçılma Türleri RONTGEN (X-RAY)-Interaction RÖNTGEN-Floresans Olayı RONTGEN (X-RAY)-fluorescent  Fluores denilen bazı maddeler X ışınına maruz kaldıklarında ışık yayarlar.  Anjiografi de fluororadyografidir.  Radyografi genelde sabit, Flouroradyografi ise hareketli yapıların görüntülenmesinde tercih edilir RÖNTGEN-Görüntü Nasıl Oluşur RONTGEN (X-RAY)-Imaging  Radyografik görüntüleri oluşturmak, göstermek ve depolamak amacı ile Röntgen filmi kullanılır.  Film yaklaşık 150-200 mikrometre kalınlığında bir poliester destek üzerine sürülmüş Gümüş halid (AgBr, AgI) kristallerinden meydana gelmiştir.  Genelde bu tabaka 0,003-0,004 mm kalınlığındadır.  Diş filmleri 0,008 mm kalınlığında RÖNTGEN-Görüntü Nasıl Oluşur RONTGEN (X-RAY)-Imaging  Gümüş Halid kristalleri homojen bir emülsiyon şeklinde poliester tabaka üzerine sürülmüştür.  Gümüş halid kristali (%95 AgBr- %5 AgI)  X ışını fotonları Ag atomlarını redükte eder.  Redükte Ag atomları bir araya toplanır.  Görüntü bu 1-5 mikrometre kristallerden oluşur.  1. Banyo: Developer  2. Banyo:Fikser (Işığa duyarlı malzemelerde poz görmeyen kısımlardaki emülsiyonun atılmasını sağlayan banyo işlemi.) RÖNTGEN Bilinen en eski ve en yaygın radyolojik yöntemdir. X ışınları kullanılır ve Transmisyon vardır. Oluşan görüntü; 1-Gerçek boyutlu 2- Projeksiyonel 3- Sabittir veya canlıdır. Görüntülemede kontrast madde kullanımı Bir organ veya dokunun iyi bir şekilde görüntülenebilmesi için kendisinden farklı yoğunlukta olan bir doku ile çevrelenmiş olması önemlidir. Vücutta doğal olarak bu şekilde bulunan doku ve organlar vardır. Akciğer (Hava) Kemik-Kas Böbrekler-Yağ Görüntülemede kontrast madde kullanımı Normalde kontrast bir madde ile çevrelenmemiş dokular dışarıdan verilen kontrast maddeler yardımı ile görüntülenebilir. Kontrast maddeler inert-zararsız olamlı. Yoğunluklarına göre; Radyolusent (X ışınlarını geçirme düzeyi az çok maddeler veya bölgeler radyolusent olarak adlandırılırlar.) (Hava, Karbondioksit..) Radyopak (Radyolojide kullanılan kontrast maddeler (radyo opak madde) vücudun içinden geçen X-ışınlarının tutulmasını sağlayan ilaçlardır. ) (Baryum Sülfat-Sindirim sistemi) İyotlu kontrast maddeler (Mielografi, Histerosalpinografi) TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİFLUOROSKOPİ RÖNTGEN-Floresans Olayı RONTGEN (X-RAY)-fluorescent  Fluores denilen bazı maddeler X ışınına maruz kaldıklarında ışık yayarlar.  Anjiografi de fluororadyografidir.  Radyografi genelde sabit, Flouroradyografi ise hareketli yapıların görüntülenmesinde tercih edilir Floroskopi Flores denen bazı maddeler X ışınları ile karşılaşınca ışık yayarlar. X ışınlarının keşfine neden olan bir olaydır ve daha yakından incelenmeye değerdir. Maddelerin değişik uyaranların etkisiyle ışık yayması olayı genel olarak Luminesans olarak isimlendirilir. X ışını ile karşılaştıklarında ışık yayan maddeler üçe ayrılır. Fluoresans Fosforesans Termoluminesans Floroskopi Atomların tek tek bulunduğu gazlarda elektron yörüngelerinin enerji seviyeleri bellidir. Katılarda ise özellikle dış yörüngelerde, enerji seviyesi geniş bir bant aralığındadır. Elektronlar bu aralıktaki herhangi bir enerji seviyesinde bulunabilirler. Floroskopi Floresans maddeler kristal yapıdadırlar. Bu maddelerin dış yörüngesindeki enerji seviyesi dıştan içe doğru İletken bant Yasak bölge Dolu bant (Etek bant) Şeklinde sıralanmıştır. Dış sınırın ötesine geçen elektron atomu terk eder. Floroskopi İletken Bant: enerji seviyesinin 0 (sıfır) olduğu Dış sınır ile belirli bir enerji seviyesi (E1) arasında kalan bölgedir. Bu bölgede elektron varsa madde elektriksel olarak iletkendir. Fluoresan maddelerde bu bant boştur. Dolayısıyla iletken değildirler. Yasak Bölge: İletken bantın altındadır. Bu alanda elektron bulunmaz. Etek Bantı (Dolu Bant): Yasak Bantın Altındadır. Normalde tümüyle doludur. Bu banttaki elektronlar E2 ve E3 enerji seviyeleri arasında herhangi bir yerde bulunabilirler. Floroskopi – Yasak bölge - Elektron Kapanı Ancak bu yapı saf kristaller için geçerlidir. Pratikte bu saflıkta kristal bulunmaz. Kristalin saf olmaması sonucu yasak bölge içerisinde fazladan yerel enerji zonu oluşur. Elektronların tutulduğu bu bölgelere Elektron Kapanı adı verilir. Eğer elektron kapanında bir elektron varsa ve dolu bantta (etek bandı) elektron boşluğu varsa; kapandaki elektron etek bandına düşer. İki seviye arasındaki enerji ışık olarak yayılır. Floroskopi – Floresan ışık yayılımı aşamaları A: Floresan maddenin normal hali (uyarılmamış) B: X ışını etkisiyle floresan maddede fotoelektronlar ve compton elektronlar meydana gelir. Bu elektronları aktardıkları enerji ile etek (dolu) bandındaki elektronlar, iletken banta yükselir. C: Dolu banttaki boşalan elektronların yerine yasak bölgedeki elektron kapanlarındaki elektronlar tarafından doldurulur. Aradaki enerji farkı ışık fotonu olarak yayılır. D: Boşalan kapanlar iletken banttaki elektronlarla doldurulur ve madde ilk baştaki normal haline döner. Böylece floresan madde resetlenir. Yani tekrar kullanıma hazır hale gelir. A B C D Floroskopi – Floresan ışık yayılımı aşamaları Floresans maddelerde elektron kapanları normalde boştur. İletken banda çıkan elektronlar önce bu boş olan elektron kapanlarını doldurur. Bu elektronlar ısı gibi yeterli bir enerji alabilirse tekrar iletken banta geçer ve oradan da etek bandındaki elektron boşluklarına düşer; bu arada görülebilir ışık yayılır. A B C D Floroskopi – Afterglow - Floresans Fosforesans Sürecin uzun olması nedeniyle ışık salınımı uzun süre devam eder. Bu süre elektron kapanlarının iletken bandaki mesafesine bağlıdır. Mesafe arttıkça ışığın yayıl süresi de artar. Radyoloji pratiğinde bu olaya ‘Afterglow’ adı verilir. Floresans ve Fosforesans arasında net bir sınır yoktur. Floroskop Cihazı – Genel Görünüm - Bileşenler Image intensifier – Görüntü Yükseltici Image intensifier Cam Tüp (Glass Envelope): Görüntü oluşumunda fonksiyonel görev almaz, sadece elekteron akışına olanak sağlayan tüp vakumunu sağlar. Input Fosfor: Cam tüpü geçen X ışınları buraya ulaşır. 1 jenerasyon intensifierlarda Çinko kadmiyum Sülfit (Zinc Cadmium Slfide) 2. jenerasyonlarda Sezyum iyodid (Cesium iodid) den yapılmıştır. X ışınlarıyla teması sonrası görülebilir ışık fotonu saçar. Fotokatod: İnce, transparan bir tabaka ile input fosfor a direkt bağlıdır. Sezyum ve antimon içeren bileşiklerinden yapılmıştır. Işık fotonu teması sonucu elektron yayar. Bu olaya foto emisyon denir. Image intensifier Elektrostatik odaklama Lensleri: İnput fosfordan – fotokatod dan gelen elektronları output fosfor üzerine odaklamaya yardımcı olur. Lensler yardımıyla İnput fosfordan gelen görüntü output fosforda ters oluşması sağlanır. Anot: Tüp içindeki elektronların hızlandırılmasına toplanmasını sağlar. Output Fosfor: Genellikle (1. ve 2. jenerasyonlarda) Çinko Kadmiyum sülfit kristallerinden yapılmıştır. Elektronlar ile temas edince görülebilir ışık yayar. Image intensifier Görüntü Monitorizasyonu Output fosfordan saçılan ışık iki yolla elektronik sinyale dönüştürülebilir. 1- Termoiyonik televizyon camera tube Fiberoptik yol Lens sistemi 2- Solid state charge coupled device (CCD) Görüntü Monitorizasyonu Intensifier Principle - Animation Floroskopi ile en sık incelenen organlar 1.Kalın barsak (Kolon (kalın barsak) Filmi-Standart Baryumlu Kolon Grafileri) 2.Üst sindirim sistemi (yemek borusu-mide-oniki parmak barsağı) (Üst Sindirim Sistemi İncelemesi) 3.İnce barsaklar (Small intestine) 4.İdrar yolları (Mesane ve İdrar Yolları İncelemesi) 5.Kadın üreme organları (Kadın Üreme Organlarının İncelenmesi) Floroskopi - Görüntü Floroskopi (radyoskopi) tetkik edilmek istenen vücut bölümünün X ışınlarına duyarlı floresan bir ekran üzerine düşürülerek, muayene edilmesi yöntemidir. Floroskopi yönteminde hasta floresan ekran ile ışın kaynağı (röntgen tüpü) arasında bulunur. Başka bir ifadeyle; X ışınları, hastadan geçtikten sonra floresan ekrana ulaşır. Ekran, üzerine düşen ışınlara ışın miktarı ve şiddetiyle doğru orantılı olarak bir parıldama reaksiyonuyla cevap verir. X ışınları insan vücudundan geçerken, geçmekte oldukları dokunun atom numarası, yoğunluğu ve kalınlığına bağlı olarak, doku tarafından absorbe olur veya dokudan penetre olur. Geçer. Floroskopi – Röntgen -Görüntü Böylece; dokudaki yapı farklılığı nedeniyle, X ışınları da floresan ekranın her yerine aynı miktar ve şiddetle ulaşmaz. Dolayısıyla; ekranda çok ışın düşen yerler çok parıldama nedeni ile açık tonda, az ışın düşen yerler ise az parıldama nedeni ile koyu tonda gölgeler verir. Ekran üzerindeki bu ton farkı, objenin görüntüsünü oluşturur. Floresan ekranda oluşturulan bu görüntü, pozitif bir görüntüdür. Objede (vücutta) X ışınlarını tutan bölgeler, ekranda koyu tonlarda, X ışınlarını geçiren bölgeler ise, açık tonlarda teşekkül eder. (Röntgenin tersi) Oysa; radyografik yöntemde, filmin çok ışın alan bölgeleri banyo sonucu koyu, az ışın alan veya hiç ışın almayan bölgeleri ise açık tonlarda teşekkül eder. Bu nedenle; radyografik görüntüler negatif görüntü olarak değerlendirilirler BİLGİSYARALI TOMOGRAFİ – BT Computered Tomography - CT BİLGİSYARALI TOMOGRAFİ – BT Bir X – ışını yöntemidir. BT, X ışınını bilgisayar teknolojisi ile birleşmesinin ürünüdür. Vücudu kesitler halinde görüntüler. (Tomogrfi) Röntgeogramlardaki üst üste düşme (süperpozisyon) ortadan kaldırılmıştır. Görüntüler röntgenden çok daha ayrıntılıdır. Ana fikir: Eğer bir objenin her yönden sınırsız sayıda görüntüleri elde edilebilirse, kesit görüntüsü yapılabilir. Hipotezine dayanmaktadır. BİLGİSYARALI TOMOGRAFİ – BT Bir BT kesiti oluşturabilmek için, kesit düzleminin her noktasının X ışınını zayıflatma derecesini / değerini bilmek gerekir. Bu sebeple kesit düzleminin çepeçevre her yönünden X ışını geçirilir. Yapılan ölçümler bilgisayarla işlenir. Bulunan sayısal değerler, karşılığı olan gri tonlarla boyanarak kesit görüntüleri elde edilir. BİLGİSYARALI TOMOGRAFİ – BT BT görüntüsü vücudun bir diliminin (genellikle 1-10 milimetre kalınlıkta), BT numaralarından meydana gelmiş bir haritasıdır. BT de görüntüler 2 boyutlu görünse de aslında 3 boyutludur. 3. Boyutu dilimin kalınlığı yapar. Röntgenden farklı olarak üçüncü boyut çok incedir (1-10 mm) ve resmin her tarafında eşittir. BİLGİSYARALI TOMOGRAFİ – BT Görüntü resim elementi (Pixel) denilen resimlerin yan yana dizilmesi ile oluşturulur. Piksel yüzeyinin, kesit kalınlığı ile çarpımıyla ortaya çıkan hacme hacim elementi anlamına gelen voksel denir. Pikseller, Voksellerin ortalama X ışını zayıflatma değerini temsil eder. BİLGİSYARALI TOMOGRAFİ – BT Numarası X ışınının, doku tarafından zayıflatılma dercesine göre bir sayı verilir. Bu sayılara BT numarası adı verilir. BT numaraları pratikte doku ve lezyonların dansitelerini ölçmemize yarayan sayılardır. Yani verilen numara dansitenin bir göstergesidir. BT numaraları bir ucunda beyaz, diğer ucunda siyahın bulunduğu gri bir ölçekle boyanarak görüntü oluşturur. BİLGİSYARALI TOMOGRAFİ – BT Numarası Dansite BT Numarası cetveli (Hounsfield ölçeği -1000 (hava) ile başlar, +3000 e kadar çıkar. Su = 0 Yumuşak dokular : -300 ile +100 arası BT Numarası – Hounsfield Ölçeği Hava BT Numarası - (HU)– Hounsfield Ölçeği BT de Siyah – Beyaz – Gri ? İsodense – hypodense – hyperdense ? Özellikle kafatası / beyin kesitlerinde referansımız beyin dokusudur. İsodense: Beyin ile aynı dansiteye (renk tonu) sahip yapılar isodense Hyperdense: Beyinden daha fazla dansiteli yapılar (örneğin kemik, skull) daha açık tonlarda (beyaz) görünür. Hypodense: Beyinden daha az dansiteli yapılar (örneğin serebro spinal sıvı (csf), hava ) daha koyu tonlarda (siyah) görünür. BİLGİSYARALI TOMOGRAFİ (BT) Computered Tomography (CT) BT 1 -7 Generation Video açılacak. RADYASYON BİYOFİZİĞİ 2023-2024 EĞİTİM ÖĞRETİM DÖNEMİ BŞEÜ TIP Fakültesi – DÖNEM 1, 3. KURUL BİYOFİZİK DERSİ 5. HAFTA Dr. Öğr. Üyesi Ramazan Çınar Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilm Dalı 2023-2024 TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) MEDİCAL IMAGING TECHNİQUES-MAGNETİC RESONANCE (MR) Dr. Öğr. Üyesi Ramazan Çınar Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilm Dalı 2023-2024 TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) MEDİCAL IMAGING TECHNİQUES-MAGNETİC RESONANCE (MR)  Manyetik Rezonans, BT gibi bir kesit görüntüleme tekniğidir.  Gürüntüler BT de olduğu gibi dijitalize edilen sinyallerden gelişmiş bilgisayar programları ile elde edilir.  MR da kullanılan enerji RADYO DALGALARI dır.  Radyofrekans olarak isimlendirilen bu enerji elektromanyatik spektrum içerisinde yer alır.  Veri kaynağı hücre sıvısı ve lipidler içerisinde yoğun olarak bulunan moleküllerdeki Hidrojen Çekirdeğidir. (Protonlar) TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) MEDİCAL IMAGING TECHNİQUES-MAGNETİC RESONANCE (MR)  Manyetik Rezonans olayı ilk defa 1946 yılında birbirinden ayrı olarak çalışan Bloch ve Purcell isimli bilim insanları tarafından tanımlanmıştır.  Bu buluşları ile Fizik alanında nobel ödülüne layık görülmüşlerdir. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) MEDİCAL IMAGING TECHNİQUES-MAGNETİC RESONANCE (MR)  Manyetik Rezonans olayını görüntüleme yöntemi olarak ilk kullanan isim tartışmalıdır.  Bu alanda ilk çalışmaları ataları Kayseri’den göçen Raymond Damadian’dır. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) MEDİCAL IMAGING TECHNİQUES-MAGNETİC RESONANCE (MR)  Bunun yanında MR olayını bir görüntüleme aracı olarak ilk kullanan Paul Lauterbur olduğu kabul edilir.  2003 yılı Tıp ve Fizyoloji alanında Paul Lauterbur & Sir Peter Mansfield nobel ödülü TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) MEDİCAL IMAGING TECHNİQUES-MAGNETİC RESONANCE (MR)  Atom çekirdeğinin temel yapıları olan nükleonlar (proton ve nötronlar) kendi aksları etrafında dönerler.  Bu dönüşe Spin hareketi adı verilir.  Spin hareketi nükleonun etrafında bir manyaetik alan meydana getirir.  Manyetik bir çubuk (Dipol) gibi davranan bu nükleonlar manyetik alana duyarlıdır. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) MEDİCAL IMAGING TECHNİQUES-MAGNETİC RESONANCE (MR)  Normalde nükleonlar birbirinin etkisini ortadan kaldıracak şekilde dizilmişlerdir.  Biyolojik yapılarda bu bu özelliğe sahip atomlar;     Hidrojen 1 (1 Proton- 0 Nötron) Karbon 13 (6P-7N) Sodyum 23(11P-12N) Fosfor 31 (15P-16N) TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) MEDİCAL IMAGING TECHNİQUES-MAGNETİC RESONANCE (MR)  Hidrojen atomu, çekirdeğinin tek protondan oluşmasından ötürü en güçlü manyetik dipol hareketine sahip elementtir.  H atomu Suda ve yağ dokusunda yoğun bir şekilde bulunur.  1 mm3 Yumuşak dokudaki H atomu sayısı yaklaşık 109 dur.  Güçlü manyetik dipol momenti ve vücutta çok sayıda bulunması nedeniyle Hidrojenden elde edilen sinyal diğer herhangi bir atomdan elde edilenden 1000 misli fazladır. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (PRESESYON HAREKETİ)  Normal şartlarda dokudaki hidrojen dipolleri rastlantısal dizilirler ve net manyetizasyon sıfırdır.  Doku güçlü bir manyetik alan içerisine konulduğunda bu dipoller manyetik alan vektörüne paralel ve anti-paralel konuma geçerler.  Paralel konum daha az enerji gerektirir.  Bu nedenle düşük enerji konumundaki paralel dipollerin sayısı, yüksek enerjili anti-paralel dipollerin sayısından biraz fazladır.  Bu fark dokunun denge (equlibrium) manyetizasyonunu oluşturur. Dış manyetik alanın gücüne paraleldir. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (PRESESYON HAREKETİ)  Protonlar manyetik alanda paralel ve anti-paralel konum alırken aynı zamanda kendi çevrelerinde dönerler.  Bu dizilişte dipol moment vektörleri tam dik değildir.  Dönüş hareketi bu nedenle manyetik alan çizgilerinin çevresinde ‘Yalpalayarak düşmekte olan bir Topaç’ın harekitine benzer bir şekilde Bir hareket sergiler. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (PRESESYON HAREKETİ)  Bu dönüşe Presesyon (Precession) Hareketi adı verilir.  Presesyon hareketinin hızı manyetik alanın gücü ile doğru orantılıdır.  Presesyonel olay Manyetik rezonans olayının temelidir.  İncelenen bölgedeki hidrojen çekirdekleri ancak kendi frekanslarındaki bir Radyo Frekansı ile uyarılabilir, yani Rezonansa getirilebilir. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (PRESESYON HAREKETİ)  Manyetik alan gücü ile presesyon frekansı arasındaki bu ilişki Larmor kuralı denir.  Larmor kuralına göre; Presesyonel Frekans (MHz) = Manyetik Alan Gücü X Gyromagnetik Sabite (42.6 MHz/Tesla)  Hidrojen için Gyromagnetik Sabite: (42.6 MHz/Tesla) TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) MEDİCAL IMAGING TECHNİQUES-MAGNETİC RESONANCE (MR) TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (MR-MANYETİK ALAN)  MR da kullanılan manyetik alan 1 - 1,5 Tesla aralığındadır.  Bir kıyaslama yapmak gerekirse, dünyanın manyetik alanı (pusulaların iğnesini kuzeye çeviren manyetik alan) 0,5 Gauss düzeyindedir.  1 Tesla, 10.000 Gauss’a eşittir.  Dolayısıyla MR cihazında dünyanın manyetik alan gücünün yaklaşık 20 bin katı bir manyetik alan kullanılır.  Görüntülerin hepsi dijital ortamda oluşur ve diğer görüntüleme metotlarından çok farklıdır TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) Radyo frekans (RF)  Radyo dalgaları uyarım için kullanılır.  RF sargıları RF pulsu üretimi için ve dokudan gelen sinyallerin toplanması için kullanılır.  RF pulsunun frekansı yaklaşık 1MHz-10 GHz arasındadır.  Yayan ve saptayan RF sargıları ayrı-ayrı veya tek sargı şeklinde olabilir. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (RF)  Yüksek manyetik alana maruz bırakılmış ve RF ile uyarılmış protonlar kendi enerji seviyelerine dönerken yaydıkları enerji RF receiver tarafından yakalanır.  Veriler bilgisayara aktarılır ve doku/organ a ait görüntler böylece elde edilir. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR)  Manyetik rezonans ağrısız ve hasta vücuduna zarar vermeden uygulanan bir görüntüleme tekniğidir.  Özel bir makina ile organların, kemiklerin ve bazı dokuların görüntüleri alınır.  Hasta güçlü bir elektromanyetik alan içeren bir silindirin içinde yatarken, vücuttaki hidrojen atomlarının enerji salmasına yol açan radyo dalgaları gönderilerek işlem gerçekleştirilir. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(OPEN-MR) TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(OPEN-MR) TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) Yumuşak dokuların görüntülemesinde MR, BT den daha üstündür. BT M R TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (MR – BT KARŞILAŞTIRMA)  Dokuların elektron yoğunluğu yerine, fizyolojik yapılarının belirlenmesi.  Diğer bir ifadeyle, MR yumuşak dokuların, BT sert doku ve oluşumların (örneğin kemik ve böbrek taşı) görüntülenmesinde kullanılır.  Dokuların kimyasal yoğunluğunu belirleyebilmek mümkün.  Kontrast (vücuda verilen kimyasal madde) kullanmadan ‘Angiography (kimyasal madde vererek damarları görüntülemek)’ yapabilmek  MR da X ışınları yerine radyo dalgaları kullanılır. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (MR – BT KARŞILAŞTIRMA)  MR sinyalinin şiddeti dokudaki proton sayısı ile ilgilidir.  Yumuşak dokuların büyük bir bölümü Su’dur.  Kemikler su içeriği az olduğu için çok küçük sinyaller gönderirler.  Bu yüzden kemiğe komşu yumuşak dokuların görüntülenmesinde en uygun yöntem MR dır. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (MR – Kemik ve çevre yumuşak doku-menisküs) TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (MR – BT KARŞILAŞTIRMA)  MR hangi durumlarda kullanılır?  MR ile kemiklerin içi görülebildiğinden derin yerleri incelemek mümkündür.  Kafatasının içinde ve beyin tümörü şüphesi varsa  Sinir kılıflarını inceleyip multiple skleroz bulgularını araştırmak  Beyin kanaması ve eklem rahatsızlıklarını değerlendirmek gibi karışık ve zor işlemler gerçekleştirilebilir.  Omurga MR' disk kaymalarında yararlı olabilir.  Omuz, diz gibi eklemlerin ve bağların değerlendirilmesinde kullanılabilir.  Kalp, göğüs, karın ve leğen kemiğine ait bazı bozukluklar da MR ile değerlendirilebilir. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (MR )  MR hangi durumlarda kullanılmaz?        Bu üstün görüntüleme teknolojisinin kullanılamayacağı hastalar da vardır ki; Bunların başında vücudunda metal protez bulunanlar gelir. Çünkü MRG'nin mıknatısı bu metalleri yerinden oynatabilir. Bu gibi hastalar arasında kalp pili olanlar Beyin ameliyatı ile beyin damarlarına klips takılmış kişiler metal kalp kapakçıkları olanlar İç kulak protezi olanlar yer alır. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ-MANYETİK REZONANS-(MR) (MR )  MRG incelemesi 20 ile 45 dakika arasında bir sürede tamamlanır.  Sürenin değişkenliği incelenecek olan alanın yerine ve hastalık hakkında toplanması gereken bilgi miktarına bağlıdır.  Görüntüdeki bozuklukların önlenebilmesi için hastanın mümkün olduğunca hareketsiz yatması gerekmektedir.  Tarama işlemi acısızdır.  Ancak taramanın yapıldığı bölgede hafif bir sıcaklık hissi algılanabilir. Hasta tarama esnasında gürültü duyabilir. PET / CT (Pozitron Emisyon Tomografi) PET / CT (Pozitron Emisyon Tomografi) PET/CT son yıllarda onkolojik görüntülemede yeni bir çağ açan, vücudun tüm organları hakkında aynı anda hem metabolik, hem morfolojik bilgi veren kapsamlı bir görüntüleme tekniğidir. İnsan vücuduna hiç bir yan etkisi bulunmayan çok düşük dozdaki radyoaktif maddelerin damar yoluyla verilerek tüm vücudun üç boyutlu tomografik yöntemlerle görüntülenmesi prensibine dayanır. Temel Prensip: Hastanın vücuduna verilen radyoiztop pozitron salınımı yapar ve bu pozitron dokulardaki elektronla çarpışınca zıt yöne giden 2 gamma ışıması yapar (Annihilasyon). Gamma kamarelar Gama ışınlarını tespit eder ve görüntüye dönüştürür. PET / CT (Pozitron Emisyon Tomografi) Bu yöntem ile, kötü huylu olduğundan şüphelenilen kitlelerde canlı tümör dokusunun saptanması, kanserin yayılım derecesinin belirlenmesi (evreleme) Bu hastalara uygulanan tedaviye yanıtın değerlendirilmesi, radyoterapi planlaması gibi alanlarda ve kanserli hastaların tedavi sonrası dönemdeki takiplerinde kanser hastalığının tekrar edip etmediğinin araştırılmasında son dönemde en çok kullanılan en ileri medikal görüntüleme tekniğidir. PET / CT (Pozitron Emisyon Tomografi) Onkolojik PET/CT görüntülemenin en sık kullanıldığı kanser türleri arasında; Akciğer kanseri, Baş-boyun tümörleri, Kolon ve rektum kanseri, Lenfoma, Malign melanoma, PET/CT Meme kanseri, PET/CT Tiroid kanseri, Over, endometrium ve serviks kanseri gibi jinekolojik tümörler, Primer ya da metastatik beyin tümörleri, Primer odağı belirlenemeyen tümörlerin araştırılmasında kullanılır. PET / CT (Pozitron Emisyon Tomografi) Ülkemizde PET/CT’de en sık kullanılan radyoaktif madde olan Flor 18 ile birleştirilmiş deoksiglukoz (FDG), enerji kaynağı glukoz olan tüm dokularda biyodağılım göstererek vücuttaki tüm organların görüntülenebilmesine imkan verir. Canlı tümör dokusunun normalden daha yüksek yoğunlukta FDG tutulumu göstermesi prensibine dayanan Onkolojik PET/CT çalışması, kanserli hastaların teşhis ve tedavisinde en önemli görüntüleme yöntemlerinden biri haline gelmiştir. PET / CT (Pozitron Emisyon Tomografi) Nörolojik PET/CT, antiepileptik tedaviye cevap vermeyen, cerrahi adayı epilepsi hastalarında beyinde epilepsiyi tetikleyen odağın belirlenmesinde ve Alzheimer hastalığı gibi hayat kalitesini ciddi ölçüde etkileyen nörolojik olgularda bunama teşhisinin erken dönemde konulması ve diğer demans hastalıklarından ayırıcı tanısının başarılı bir şekilde yapılabilmesinde kilit rol oynar. PET / CT (Pozitron Emisyon Tomografi) Kardiyak PET/CT, enfarktüs geçiren ve koroner arter bypass cerrahisi adayı olan kardiyolojik hastalarda, enfarktüslü kalpte canlı kas dokusunun olup olmadığını ve hastanın bypass cerrahisinden faydalanabileceğini öngörmede oldukça başarılı bir yöntemdir. Kanser tanı ve tedavi süreci izleminde üstün bir yenilik olan PET/CT; tüm onkolojik hastalıkların erken teşhisinde, kanserin yaygınlığının belirlenmesinde, tedaviye yanıtın değerlendirilmesinde kullanılmaktadır. PET / CT (Pozitron Emisyon Tomografi) PET-CT kullanılan diğer maddeler,; kemikleri görüntülemek için F-18 NaF, prostat kanserlerinin yayılımının araştırılmasında Ga-68 PSMA Nöroendokrin tümörlerin araştırılmasında kullanılan Ga-68 Octerotidtir. Bunların dışında rutinde pek kullanılmayan bir çok radyofarmasotik de bulunmaktadır. Radyofarmasötik Dizayn RADYASYON BİYOFİZİĞİ 2023-2024 EĞİTİM ÖĞRETİM DÖNEMİ BŞEÜ TIP Fakültesi – DÖNEM 1, 3. KURUL BİYOFİZİK DERSİ 6. HAFTA Dr. Öğr. Üyesi Ramazan Çınar Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilm Dalı 2023-2024 TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ ULTRASONOGRAFİ (US) TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ ULTRASONOGRAFİ (US)  Farklı enerji formları:  Elektromagnetik Dalgalar Çok sayıda fotonlardan oluşur. Dalgaların yayınımı için maddesel ortam gerekmez  Akustik Dalgaların yayınımı için maddesel bir ortam gerektirir.  Her iki enerji formu da ısıya dönüşebilir Longitudinal vs. Transverse dalgalar  Ses dalgası     Bir ElekroManyetik frekans olarak Işık dalgası Ortam gerektirir  Ortam gerektirmez Longitüdinal dalgalar  Transversal dalgalar Mekanik vibrasyon oluşturu  Elektromagnetik alan oluşturur Longitudinal dalgalar –  Moleküler dalga yer değiştirmesi (displacement) dalganın ilerlediği yönde gelişir.  Katı ve sıvılarda ilerler Ultrason dalgaları yumuşak dokulara çarptığında longitidünal dalga oluşur  Transvers dalgalar   Moleküler dalga yer değiştirmesi (displacement) dalganın ilerlediği yöne dik olarak gelişir. Sıvılardan geçemezler  Vücutta ultrason dalgaları sadece kemiklere çarptığında transvers dalga oluşturur Ses dalgası fiziği Dalga: maddesel ortamlarda madde aktarımı olmaksızın enerji yayılmasıdır Ses dalgası: sinus dalgaları gibi peryodik olarak gelişir   Genlik (Amplitude) sesin şiddeti (intensity); Frekans: saniyedeki siklus (vibrasyon) sayısı Basınç değişimleri   Dalga boyu () Genlik 1 peryod/siklus Zaman Ultrases (Ultrasound, ultrason) ışıma:Akustik dalga aralığı   Frekansı işitme sınırının üstünde olan maddesel titreşim dalgalarına ültrases (ultrason, ultrasound) denir. 20 Hz daha düşük sesler: İnfrases 20 Hz- 20 kHz arası: İşitilebilir ses 20 kHz-yukarıs MHz arası: Ultrases Infrasound İşitilebilir 20 Hz   Ultrasound 20 kHz Tıbbi amaçla kullanılan ultrasonun frekans aralığı: 0.75 and 3 MHz İşitilebilen en düşük ve en yüksek frekans aralığı 103 (10 oktav)’dır.   En düşük ve en yüksek görünür ışık frekans aralığı 2 katdan daha az  340 nm800 nm Bir oktavdan bile azdır Yarasalarda avlanma- Ekolokasyon Yarasaların bazı soyların görme sistemi az gelişmiştir Bu nedenle de avlanmaları işitme sistemi üzerinden yapılır Ses dalgalarını kullanarak çevresini algılamasıyla Yarasaların işitmekullanılan görüntüleme mekanizması ultrasonda korteksi benzer TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ ULTRASONOGRAFİ (US)-SONAR  Bazı hayvanlar, Deniz altı ve Gemilerde de ultrason dalgaları bazı tehditlerin veya hedeflerin (torpido, deniz tabanı, mercan adaları...) algılanmasında kullanılır. TIBBİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİKLERİ ULTRASONOGRAFİ (US)-Temel çalışma prensibi  Ultrasonografi sistemlerinde;  Ultrasonun temelini darbe-yansıma (pulse-echo) prensibi oluşturur.  Yani bir ultrason darbesi gönderilir ve hedeften yansıyarak gelen eko geri alınır. Geri alınan ekodan, gözle görülmeyen hedefle ilgili istenen bilgiler çıkarılabilir.  Vücutla temas halindeki prob (Transducer) vasıtasıyla üretilen ultrason dalgaları, incelenmek istenen anatomik yapıdan yansıyarak geri dönerler.  Yansıyan ekolar yine aynı prob vasıtasıyla geri alınır ve işlendikten sonra ekranda görüntülenir.  Bu görüntüler yardımıyla hekim vücudun iç anatomik yapısının yanı sıra tümör, kist gibi anormal yapıları da görebilir. Ultrason Niçin ultrason? Ultrason yetişkin ve fötus için çok güvenli, X-ışını gebe kadına, genetik materyalde neden olduğu değişiklikler nedeniyle fötusa ve çocuğa çok tehlikeli Ultrasonun özellikleri: Normal ses dalgaları tüm yönlerde yayılırken, Ultrason dalgaları kalem şeklinde yayılır Ultrason dalgaları, iki ortamı ayıran yüzeylerde yansır ve kırılır Bu nedenle uygulama sırasında cilten yansıma olmaması için  Prob ve deri arasına jel sürülür,   Ultrason probu Deri bu şekilde tüm ultrason vücuda girmesi sağlanır Bir ultrason pulsu transmitter ile gönderilir ve  daha sonra yüzeylerden geri yansıyan dalgalar receiver tarafından algılanır Doku (kas vb.) Tıbbi ultrasound Görüntü nasıl oluşturulur?  Milyonlarca ses dalgaları transmitter ile sürekli gönderilirken bunların yansımaları sürekli receiver ile alınır.  Yansıyan dalgaların zamansal olarak analizi sonucu 4 boyutlu görüntü oluşturulur  X,Y, Z eksenleri ve zaman boyutları  Tıbbi ultrasound frekans aralığı: 0.75 to 3 MHz – Düşük frekanslı ultrason dokulara daha iyi penetre olur – Yüksek frekanslı ultrason dalgaları daha yüzeysel dokularda absorbe olur Ses dalgalarında hız  Ses dalgasının hızı dalganın yayıldığı ortamın yoğunluğuna bağlıdır  Yoğunluk arttıkça hız artar Sesin hız ölçümü c=λf=λ/T c (s): sesin hızı: λ: dalga boyu f: frekans Farklı ortamlarda sesin hızı (m/s)  Ultrasonik dalgalar 1 MHz frekansta,;   yumuşak dokularda 1540 m/sn hızda, kemiklerden 4080 m/sn hızda ilerler Penetrasyon    Su ve yağ içeriği yüksek olan dokularda daha iyi penetre olurken, Protein açısından yüksek olan dokularda (kemik, periferik sinir) çok absorbe olur.  Dolayısıyla çok iyi penetre olamazlar Kas ise arada bir yerdedir. Ult. dalgalarının yayılma hızı (v)= λ x f Hız (V) etkileyen iki önemli faktör: 1-dokunun sertliği 2-dokunun kütle yoğunluğu (g) dur. Sesin Çeşitli maddeler içerisindeki yayılma hızı Madde Yoğunluk (gr/cm3) Ses Hızı (m/ sn) Hava 0.001 331 Yağ 0.93 1450 Su ve yumuşak doku 1.0 1540 Kemik 1.85 4080 Alimunyum 6400 Sesin Çeşitli maddeler içerisindeki yayılma hızı Ultrason mekaniği Çevireç (transducer) Bir enerji formunu diğer bir enerji formuna dönüştüren cihazdır Ultrason çevireci: elektrik sinyalini ses dalgalarına çevirir Çevireç (Transducer) probu, ultrason cihazının “ağzı ve kulağı” Transducer içerisinde quartz kristalinden yapılan piezoelektrik aparatı bulunur  Ültrases dalgaları kristallerin gösterdikleri piezoelektrik olaya dayalı olarak üretilir.  Piezoelektrik etki: Bu kristaller  Yüksek frekanslı bir elektriksel alan içinde bırakıldıklarında titreşirler (emitter’de oluşur)  kristalin titreşimi / vibrasyonu etrafa ultrason dalgaları yayar. Basınç etkisinde kaldıklarında yüzeylerinde elektriksel bir kutuplanma olur (receiver’de oluşur)  Aynı kristal, ültrases üretiminde ve deteksiyonunda kullanılır Ultrasonun karakteristiği – Beş noktalı ultrason üretimi – Ultrason dalgaları dağılmadan (dispersion) öncesi belirli bir mesafe ilerler Ultrason mekaniği: Ultrason ve madde arasındaki etkileşim 1. Yansıma (reflection) Yansıma ışıktaki gibidir ve görüntü oluşumundan sorumludur Ses dalgasının geliş açısı 3 dereceden daha büyük ise transducer algılamaz Yansıma iki parametreye bağlıdır: 1. Akustik empedansa, Yağ, kemik ve hava farklı akustik empedansa sahiptir  Ültrases enerjisinin bir ortamdan diğerine aktarılması için, ortamların karakteristik empedanslarının uyumlu olması gerekir.   Uygulama başlığı ile deri arasında hava tabakasının kalması aktarımı engeller. Deriye vazelin veya jel gibi uygun bir madde sürülerek empedans uyumu sağlanır. 2. Işık demeti (Beam) açısına Ultrason mekaniği: Ultrason ve madde arasındaki etkileşim 2. Kırılma (Refraction): Ortam değiştirme dalga boyunun değişmesine neden olur Fakat frekans sabit kalır, sadece dalganın ilerleme hızı değişir Kırılma (refraction) artifaktlara, organın anormal şekilli olarak görüntülenmesine ve çözünürlük kaybına 3. Absorpsiyon Ultrasonun ısıya dönüşmesine neden olur Frekansın ve vizkozluğun artışıyla artar Dolayısıyla – yeterince çözünürlük elde etmek için yüksek frekans ile – yeterince derinlik duyusu elde etmek için ise düşük frekans arasında denge oluşturulur 4. Saçılma (scatter):Alyuvarlar gibi ultrason dalga boyundan küçük yapılarla karşılaştığında oluşur Ultrason genliğinin azalması (attenuation)   Genlik azalması, absorpsiyona ve saçılma nedeniyle oluşur Derinlikle exponansiyel olarak azalır Ultrasonun biyolojik etkileri: Yüksek frekansı ve yüksek enerjisinden dolayı dokularda bazı etkilere neden olur: 1. Ultrases ışımasıyla sıcaklık yükselmesi ve kabarcıklanma (içi hava dolu) oluşabilir.  Işıma çok şiddetli ise kabarcıklanmaya bağlı olarak,  molekül bağları kopabilir,  hücre zarları parçalanabilir. 2. Emulsiyon ve suspansiyon şeklinde çözünmelere neden olur.  Bu nedenle ultrason  Cihaz, alet, diş temizlemek için  Malzeme kurutmak için,  Doku kesme ve delmek için kullanılır Ultrasonun biyolojik etkileri: 3. Bazı kimyasal reaksiyonların hızlanması. 4. Hücre gruplarının periyodik basınç değişimleri etkisiyle mikromasaj yapması.  Fizik tedavide, ultrasesin derin masaj ve ısıtıcı etkilerinden yararlanılmaktadır. 5. Gıda sanayiinde mikroorganizmaları öldürmek amacıyla kullanılır 6. Ayrıca deniz derinliğini ölçmek için de kullanılır 7. Ultrasesin otonom sinir sistemine etkili olduğu, analjezik etki yaptığı, difüzyonu ve metabolizmayı hızlandırdığı iddia edilir. 8. Cerrahide ultrasesin ısı etkisinden dolayı, odaklanmış ultrases kullanılarak, kesme ve odaklanmış lezyon oluşturma amaçları ile yararlanılır. Ultrasonun kullanımı- Özet Tedavi edici etki Isıtıcı etkisi (Thermal) – Kan akımında artış – Spazm azalması – Ağrı azalması Isı dışı etkisi (non-thermal) – Subakute ve kronik yangıda (inflammation) azalma – Hücre permiabilitesinde artış Diyagnostik amaçla  Tümörlerin saptanması (Onkoloji).  Fötüs gelişiminin değerlendirilmesi (jinekoloji).  Gebeliği doğrulamak,  Fötusun kalp atışını takip,  Fötusun büyümesini takip için,  Konjenital malformasyonları teşhis,  Bebeğin pozisyonu görmek  Kan akışının değerlendirilmesi (Kardiyoloji). Hafif Hafif inflamasyon Metabolik hızı artırma Orta Kas spazmı azaltma Ağrı kesici Kan akışını artırma Kronik inflamasyonu azaltma Skar doku azalması Şiddetl i Sempatik aktivite Ultrasonografi sistemleri Temel bir ultrasonografi sistemi;       Göndermeç, Transdüser (Prob), Almaç, Sinyal işleyici, Görüntüleme ünitesi, Kayıt ünitelerinden oluşur. Göndermeç -Vurumların genlikleri transdüserde mevcut kristalleri titreştirebilecek kadar büyük olmalıdır. -Vurum tekrarlama frekansı, yeni bir vurum üretilmeden önce sinyallerin maksimum derinliğe nüfuz ederek transdüsere geri gelmesini sağlayabilmek için vurumlar arasında yeterli zamanı bırakacak hızda olmalıdır Transdüser (Prob) -Ultrason cihazının hasta ile direk temas eden tek parçasıdır. Ultrason dalgalarının gönderilmesi ve algılanması transdüser yardımıyla olur. Almaç -Almacın ana görevi, gönderilen ultrason dalgalarının vücuttaki çeşitli dokulardan yansıyarak gelen kısmını algılamak ve yükseltme işlemlerini yapmaktır. Sinyal işleyici -Görüntülemeye hazır hale gelen bilgilerin genel bir CRT (Cathode Ray Tube) ekran yardımıyla görüntülendiği birimdir. Renkli görüntüleme yapılabileceği gibi, gri seviyeler biçiminde (siyah-beyaz) de görüntüleme yapılabilir. Ekranda görüntü dondurmak, filtreleme işlemleri yapmak, iki görüntüyü yanyana izlemek, üç boyutlu görüntü oluşturmak mümkündür. Ultrasonda doppler etkisi: Doppler etkisi, gözlenen bir nesneye gönderilen sinyalin frekansıyla geri gelen sinyalin frekansı arasındaki farktır. Bu frekans farkının nedeni hareket olup, bu hareket kaynak veya gözlenen nesnede ya da aynı anda her ikisinde de olabilir Ultrasonda doppler etkisi Gözlenen nesnenin kaynağa doğru hareket etmesi gönderilen sinyalin frekansının artarak geri gelmesine neden olur. Bu durumda geri gelen sinyalin frekansı fr aşağıdaki gibi olur. C+ fr= ft ______ C Burada; : Gözlenen nesnenin hızı fr: Alınan dalganın frekansı ft: Gönderilen dalganın frekansı C: Gönderilen dalganın iletim ortamındaki hızı Ultrasonda doppler etkisi Ultrasonografide görüntüleme modları Ultrasonografide üç tip görüntüleme modu bulunmaktadır. A Mod –Amplitude: Bu modda farklı yoğunluktaki doku katmanlarından yansıyarak gelen eko sinyallerinin şiddetleri derinliğe bağlı olarak gösterilir. Ekranda elde edilen sinyallerin sinyal jeneratöründen elde edilen sinüs dalgasının osiloskop ekranında görüntülenmesine benzetebiliriz. Günümüzde A mod görüntüler, ultrason cihazlarında pek kullanılmamaktadır. A mod görüntüleme daha çok EMG, EEG, EKG sinyallerinin izlenmesinde kullanılırlar. Ultrasonografide görüntüleme modları B Mod - Brightness: Ultrason cihazlarında en çok kullanılan görüntüleme modudur. TV yayınlarında olduğu gibi parlaklık esasına dayanan bir görüntüleme yöntemidir. M Mod - Movement: Hareket modu olarak tanımlanabilir. Özellikle kalp kapakçıkları gibi hareketli organların hareketlerinin incelenmesinde kullanılır. Yatay eksende zaman, dikey eksende derinlik bilgisi mevcuttur. Ultrasonda renkli doppler Radyolojik Görüntüleme – Siyah-Gri-Beyaz Radyolojik Görüntüler ister projeksiyon isterse kesit olsun, renkli Doppler dışında bir ucunda beyaz diğer ucunda siyah rengin bulunduğu Gri Tonlardan oluşur. Radyogramlar üzerindeki görüntüler Gri ton farklılıklarından oluşur. Röntgenegramlardaki parlak kesimler Radyoopak, koyu kesimler radyolusent olarak, diğer görüntüleme yöntemlerinde ise Parlak kesimler Hiper-, koyu kesimler hipo- ve aynı tondaki yerler izoön ekleri taşıyan sözcüklerle tanımlanır. Radyolojik Görüntüleme – Siyah-Gri-Beyaz Gör. Yöntemi Ton Tanım Röntgen Koyu Tonlar: X ışının görece az tutan (çok geçirgen) doku ve yapıları ifade eder. Radyoopak Açık Tonlar: X ışının görece çok tutan (az geçirgen) doku ve yapıları ifade eder. Radyolusent BT Açık / Parlak Tonlar Eş Tonlar Koyu Tonlar Hiperdens İzodense Hipodens MR Açık Tonlar- Güçlü RF sinyal alınan yapılar Eş Tonlar Koyu Tonlar – Düşük RF sinyali alınan yapılar Hiperintens İzointens Hipointens UltraSes Açık Tonlar- Yansımanın güçlü olduğu yapılar Eş Tonlar Koyu Tonlar – Yansımanın zayıf olduğu yapılar Tamamen Siyah – Hiç Yansıma Yok Hiperekoik İzoekoik Hipoekoik Anekoik Radyolojik Görüntüleme Güçlü Sinyal : Rayoaktif madde tutulumu yüksek yapılar Hiperaktif – Sıcak Alan – Pozitif Uptake Hipoaktif – Soğuk Alan – Negatif Uptake Zayıf Sinyal: Radyoaktif madde tutulumu düşük yapılar.