SROVNÁNÍ PRŮMYSLOVÝCH A LÉKAŘSKÝCH ZOBRAZOVACÍCH METOD

(1)

SROVNÁNÍ PRŮMYSLOVÝCH A LÉKAŘSKÝCH ZOBRAZOVACÍCH METOD

Bakalářská práce

Studijní program: B3944 – Biomedicínská technika Studijní obor: 3901R032 – Biomedicínská technika

Autor práce: Jakub Štoček

Vedoucí práce: prof. Ing. Aleš Richter, CSc.

Liberec 2014

(2)

COMPARISON OF INDUSTRIAL AND MEDICAL IMAGING METHODS

Bachelor thesis

Study programme: B3944 – Biomedical Technology Study branch: 3901R032 – Biomedical Technology

Author: Jakub Štoček

Supervisor: prof. Ing. Aleš Richter, CSc.

Liberec 2014

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

Poděkování

Chtěl bych poděkovat prof. Ing. Aleši Richterovi, CSc. za výběr tématu bakalářské práce a podporu při jejím oficiálním zadávání. Dále bych chtěl poděkovat Ing. Davidovi Krčmaříkovi, Ph.D. za odborné konzultace, cenné rady a věcné připomínky potřebné pro dokončení mé práce.

(9)

Anotace

Tato bakalářská práce obsahuje přehled vybraných zobrazovacích metod, jejich principiální a fyzikální vysvětlení. Cílem práce bylo porovnání metod na základě typu, principu a technických dat, zahrnutí metody elektrické impedanční tomografie, použití v průmyslu a v medicíně. Na základě tabulkových hodnot jsou porovnány vybrané přístroje každé metody a následně vzájemně mezi sebou.

Klíčová slova

Sonografie, rentgen, počítačová tomografie, magnetická rezonance, emisní tomografie, elektrická impedanční tomografie

(10)

Annotation

This bachelor thesis contain overview for choosed imaging methods, their principles and physical definiton. Objectiv of thesis was comparison methods based on types, principle and technical datas, include electric impedance tomography, application in industry and medicine. They were compared choosen devices from every method based on chart data and methods between them.

Keywords

Sonography, X-ray, computed tomography, magnetic resonance, emission tomography, electric impedance tomography

(11)

11

Obsah

Poděkování ... 8

Anotace ... 9

Klíčová slova ... 9

Annotation ... 10

Keywords ... 10

Seznam použitých zkratek ... 14

Úvod ... 15

1 Sonografie ... 16

1.1 Princip ... 16

1.2 Historie a vývoj ... 16

1.3 Fyzikální podklady ... 17

1.4 Módy ... 18

1.4.1 Amplitudový mód (A mód) ... 18

1.4.2 Brightness mód (B mód) ... 18

1.4.3 Movement mód (M mód) ... 18

1.4.4 2D mód ... 18

1.4.5 3D mód ... 18

1.4.6 Doppler mód ... 19

1.5 V medicíně ... 19

1.6 V průmyslu ... 19

1.7 Přístrojové porovnání... 20

1.8 Bezpečnost ... 22

2 Rentgen ... 23

2.1 Princip ... 23

2.1.1 Brzdné rentgenové záření ... 24

2.1.2 Charakteristické rentgenové záření ... 24

2.3.1 Fotoelektrický jev ... 26

2.3.2 Comptnův rozptyl ... 27

2.5.1 Rentgenová difrakce ... 28

(12)

12

3 Počítačová tomografie ... 32

3.1 Princip ... 32

3.1.1 Rentgenová tomografie ... 32

3.1.2 Počítačová tomografie ... 32

4 Magnetická rezonance ... 40

4.1 Princip ... 40

5 Emisní tomografie ... 46

5.1 Princip SPECT ... 46

5.2 Princip PET ... 47

5.7.1 SPECT ... 49

5.7.2 SPECT/CT ... 50

5.7.3 PET/CT ... 51

5.7.4 PET/MRI ... 51

6 Impedanční tomografie ... 54

6.1 Princip ... 54

6.2 Obrazové zpracování - ill-posed problem ... 54

(13)

13

6.4 Měření ... 55

6.4.1 Technický popis ... 55

6.4.2 Postup měření ... 57

Schéma adjacent ... 57

6.4.3 Výstup měření – originální software p2t ... 58

6.4.4 Výstup měření – zpracování Matlab ... 61

6.4.5 Vyhodnocení měření ... 62

6.4.6 Závěr měření ... 62

7 Porovnání metod ... 64

Závěr ... 66

Seznam užitých ilustrací ... 67

Seznam vložených tabulek ... 67

Zdroje ... 68

Přílohy ... 70

Přiložené CD ... 70

Tištěné textové přílohy ... 71

Obrázkové přílohy ... 72

(14)

14

Seznam použitých zkratek

tzv. takzvaný

tzn. to znamená

např. například

cca circa zhruba, přibližně

NA Not Available nedostupné

NS Not Specified nespecifikované

Sono Sonography ultrazvuk (přístroj)

CT Computed Tomography počítačová tomografie

MRI Magnetic Resonance Imaging magnetická rezonance (přístroj) SPECT Single Photon Emission Computed Tomography „jednofotonová“ emisní tomografie PET Possitron Emission Tomography pozitronová emisní tomografie

V x Š x H výška, šířka, hloubka

D x Š x V délka, šířka, výška

DICOM Digital Imaging and Communication in Medicine (název protokolu) PACS Picture Archiving and Communication System (název systému)

fps Frame per second „snímky za sekundu“ (zobrazovací

frekvence)

ips Image per second Počet obrázků za sekundu

cps Counts per second Počet detekovaných fotonů za sekundu

nl nanolitr nanolitr (násobek jednotky objemu)

EKG elektrokardiograf

FWHM Full width at half maximum Plná šíře při polovičním maximu (Gauss) FWTM Full width at tenth of maximum Plná šíře při desetině maxima (Gauss)

LEHR Low energy high resolution (definice pro SPECT)

UFOV Useful field of view „Užitečné zorné pole“

MBq, kBq MegaBecquerel , kiloBecquerel Násobky intenzity ozáření

IKEM Institut klinické a experimentální

medicíny

UZS Ústav zdravotních studií

CxI Ústav pro nanomateriály, pokročilé

technologie a inovace

VHS Video Home System (typ kazety pro záznam obrazu a zvuku)

CD Compact Disk Kompaktní (přenosný) disk

DVD Digital Versatile Disc Digitální víceúčelový disk

(15)

15

Úvod

Tato komplementární bakalářská práce porovná vybrané zobrazovací metody používané v průmyslu a medicíně. Pro její maximální přehlednost a nejpřesnější rozsah chci využít mimo aktuálních publikací i konzultace se specialisty z oboru průmyslového i medicínského. To zahrnuje například IKEM pracoviště magnetické rezonance a experimentální magnetické rezonance, vybranou veterinární kliniku, pracoviště zabývající se průmyslovou aplikací, laboratoře UZS a CXI při Technické univerzitě v Liberci.

Základním bodem bakalářské práce je přehled zobrazovacích metod ve výše zmíněných oborech. Bude provedeno jejich porovnání z pohledu principů, použití, typu pole, energií přenášející do těla nebo testovacího objektu a vlastních specifických vlastností (frekvence, radiační zátěž, technologické omezení). Smyslem je vytyčit slepá místa v metodách, které jsou v jednom oboru užívány a v ostatních nebyly dosud použity nebo zdůvodnit, proč je nelze použít.

Taktéž bude zahrnuta metoda impedanční tomografie užitá primárně v průmyslu a její možné použití v medicíně po splnění podmínek klinického testování. Tuto metodu jsem si vybral jako ukázkovou, jelikož je používána v průmyslu, ale v medicíně doposud použita nebyla. Pouze s ní probíhají experimenty. Teoreticky by šla klinicky užít a pro její zavedení je teoreticky nízká zátěž na organismus.

Výstupem této práce bude vysvětlení fyzikálních principů uvedených metod, včetně energií, taktéž přehledné tabulky všech probraných metod a číselných výstupů v kombinaci s danou metodou. Lze předpokládat, že v průmyslu je možno využívat vyšší energie bez ohledu na jejich účinek na testovaný materiál.

Mimoto je v medicíně snaha přímo tento typ zátěže regulovat (maximálním počtem vyšetření za rok) a technologicky minimalizovat (snižování výkonu a přidávání zesilovače k senzorům).

Celá práce byla zpracována dle aktuální metodiky splňující nejnovější vyhlášky a schválené rektorem Technické univerzity v Liberci. [31]

(16)

16

1 Sonografie

Sonografie neboli taktéž ultrazvuk je zobrazovací metoda využívající mechanického vlnění – tzv. zvuku. Přesněji jak již napovídá český název ultrazvuku, tedy mechanické vlnění prostředí s frekvencí nad 20 000 Hz. 16 Hz až 20 000 Hz je kategorizováno jako slyšitelný zvuk. Historicky se ultrazvuk užívá od 1. světové války, kde ve formě sonaru sloužil v lokalizaci ponorek pod hladinou moře (1915 - Paul Langevin).

1.1 Princip

Akustická vlna o určené frekvenci vzniká piezoelektrickým jevem - opakovaného nabíjení a vybíjení křemíkových krystalů. Toto vlnění přechází do testovaného materiálu nebo organismu, ve kterém se odráží od přechodů v materiálech s různou akustickou impedancí.

Tento odražený signál je nositelem informace, co se nachází pod povrchem a dle použitého módu (viz kapitola 1.4) vyhodnotí odražené signály nebo z nich složí obraz.

1.2 Historie a vývoj

1912 Lewis Richardson (V.B.) si patentoval podvodní echo sonar, udělal tak měsíc po potopení Titaniku.

1914 Reginald Fessender (USA) sestrojil první funkční sonar, byl s ním schopen odhalit plující ledovec na vzdálenost 2 mil.

1914-1918 Paul Langévin (Francie) a Constantin Chillowsky (Rusko) si

patentovali „hydrophone“, který byl tajně nasazen v Atlantiku, a s jeho pomocí se roku 1916 podařilo potvrzeně zasáhnout a potopit německou ponorku.

1928 Sergej Y. Sokolov (Rusko) prezentoval sonické zařízení pro detekci vad v kovu, jelikož však šel signál skrz kov, bylo rozlišení příliš malé.

1940 H. Gohr a Th. Wedekind (Německo) zveřejnili článek „Der Ultraschall in der Medizin“, kde uvažovali ultrazvuk jako diagnostický nástroj.

1942-1947 Karl Theodor Dussik (Rakousko) vyvinul metodu „hyperphonograph“

s kterou uskutečnil transcraniální scan zachycený na teplocitlivý fotografický papír, užíval 1/10 s pulsy s frekvencí 1,2 MHz, touto metodou byl schopen rozeznat i mozkové komory a nádory, pacient musel mít po celou dobu snímání hlavu ve vodní lázni.

1942 Floyd A. Firestone (USA) si patentoval „supersonic reflectoscope“

(podobný jako Sokolov, ale využíval odrazu), kvůli válce byl však oficiálně uveřejněn až roku 1945.

1949 Josef a Herbert Krautkrämerovi uveřejnili „německou verzi“ téhož přístroje, té se potom ujali Siemens (Německo), KretzTechnik AG (Rakousko), Ultrasonique (Francie) a Mitsubishi (Japonsko).

1949 George Ludwig napojil sonograf na osciloskop a s jeho pomocí odhaloval žlučové kameny.

(17)

17

1959 Firma Polariod vyvinula speciální film umožňující zachycení obrazu z ultrasonografu v stupních šedi (doposud jen bílé tečky na černém pozadí).

1969 Hans Holländer prezentoval Vidoson, první „real-time“ ultrasonograf (sledování v přímém přenosu).

1973 Začal se užívat „scan convertor“, který se skládal z oxidsilikonového terčíku s elektrodovým rastrem a ten převáděl prošlý signál na TV obrazovku, takže jej bylo možné nahrát i na VHS kazety.

1973 Marty Willcox navrhl a produkoval první komerčně dostupné lineární sondy s 64 krystaly, lineární sondy umožnují 2D mód.

1976 Albert Waxman sestrojil „digital scan converter“, který umožňoval uložit obraz do paměti s 256 x 240 pixely.

1977 Carl Kretz (KretzTechnik, Rakousko) uvedl na trh „Combison 100“

ručně drženou rotační sondu.

1980 Společnost Aloka si patentovala konvexní sondy.

1989 Společnost KretzTechnik uvedla na trh první komerční sondu na 3D snímání.

Tabulka 1 - Historie a vývoj Sonografie, Zdroj: [1]

1.3 Fyzikální podklady

Sonografie se zakládá na dvou základních fyzikálních principech a to rychlosti šíření ultrazvukových vln v materiálu (1),

√ (1)

a tzv. akustické impedanci (2).

(2)

Uvedené proměnné zastupují: c rychlost zvuku, K elasticita, ρ hustota prostředí, Z akustickou impedanci.

Pro zobrazování lze využít dvou metod snímání - transmise (přenosu), kdy je na jedné straně vysílač a na druhé přijímač, nebo reflexe (odrazu), kde vysíláme i detekujeme odražené signály na jedné straně. Pro tyto dvě metody platí dva různé vztahy. Pro jejich výpočet (3)(4) potřebujeme akustické tlaky dopadajícího (impact) vlnění pi, odraženého (reflection) pr, přeneseného (transmission) pt

( ) [( )

( )] (3)

( ) [ ( )

( )] (4)

(18)

18

Jelikož se nacházíme v geometricky nedokonalém prostředí je nutno zahrnout Snellův zákon (5), který nám upravuje i vztah úhlu dopadu na rozhraní. αi reprezentuje úhel dopadu a αl reprezentuje úhel lomu. c1 a c2 odpovídají rychlosti ultrazvuku v materiálu, viz vztah (3). [6]

(5)

1.4 Módy

Snímací módy prakticky kopírují historický vývoj, avšak i dnes se k nim vracíme a ne vždy používáme všeobecně nejrozšířenější a nejznámější zobrazení v řezu.

1.4.1 Amplitudový mód (A mód)

Nejjednodušší a nejstarší mód, zobrazuje pouze amplitudu odraženého signálu.

Technologicky nebylo možné nic víc, jelikož analogové osciloskopy byli v té době vrchol techniky.

1.4.2 Brightness mód (B mód)

Tento jednorozměrový mód zobrazuje přímku světlených bodů ve stupních šedi odpovídající amplitudovým maximům (nejsvětlejší) a minimům (nejtmavší).

1.4.3 Movement mód (M mód)

Jedná se o mód vycházející z A módu. Tedy amplituda zachycená na časové přímce. Z toho lze následně vyvodit pohyb tkáně (kontrakce, dilatace, srdeční aktivita, peristaltika).

1.4.4 2D mód

Mód zobrazující obraz v řezu tkání. Je k němu zapotřebí lineární nebo konvexní sonda. Ta podle počtu krystalů je schopná zobrazit větší plochu a/nebo ve vyšším rozlišení. U konvexní sondy se jednotlivé akustické paprsky rozcházejí a čím více jdeme do hloubky, tím dělají obraz širší.

1.4.5 3D mód

Pro tento mód je nutno využít speciální sondu nebo provést speciální manévr lineární nebo konvexní sodnou. Sonda je speciální tak, že technologicky skládá několik lineárních nebo konvexních sond vedle sebe a jejich obraz skládá dohromady. V případě

(19)

19

manévru musí zdravotník provést náklon sondou, tak aby osa náklonu byla v místě kontaktu sondy s kůží. Přístroj si zaznamená průběh celého manévru a poté z něho složí za sebe jednotlivé 2D snímky do 3D zobrazení.

1.4.6 Doppler mód

Dopplerův jev nastává při pohybu hmoty nebo kapaliny vůči sondě - směrem k ní nebo od ní. Fyzikální jev spočívá ve změně frekvence odraženého akustického signálu v závislosti na dráze a čase. Na základě tohoto jevu lze zjistit, zda se pozorovaný objekt blíží nebo vzdaluje od sondy. Nejčastěji se doppler mód užívá při monitoraci krevního oběhu. Zvýrazní nám části hůře průchodné (zúžení cév) nebo odhalí nežádoucí průtoky (nedomykavost srdečních chlopní – část krve se vrací proti směru).

Dopplerův jev je definován vztahem (6)(7) frekvencí pohybujícího se zdroje a pozorovatele vůči směru pohybu. f1 vyjadřuje frekvenci pozorovanou při přibližování zdroje vlnění k pozorovateli a f2 oddalování zdroje, f0 originální frekvenci zdroje, c prezentuje rychlost ultrazvuku a v rychlost zdroje.

(6)

(7)

1.5 V medicíně

Tato metoda je hojně užívaná pro zobrazování měkkých tkání. Díky její rychlé aplikaci je vhodná pro urgentní diagnostiku vnitřního krvácení. Jelikož nebyly doposud zjištěny žádné negativní účinky této metody na pacienty, tak je velice hojně užívána v gynekologii a porodnictví. Hlavně z důvodu ochrany nenarozeného plodu.

V kombinaci sonografie a dopplerovské metody je tato metoda výhodná pro interní obory medicíny, zejména kardiologie a gastroenterologie. V kombinaci sonografie a EKG (elektrokardiograf) časování lze získat přesné snímky pohybujícího se srdce.

Dopplerovská metoda (viz kapitola 1.4.6) nám umožňuje zjišťovat průtok ve vybraném úseku cév nebo trávicího ústrojí.

1.6 V průmyslu

Průmyslové využití ultrazvuku v defektoskopii je omezeno principem šíření zvukových vln v testovaném materiálu. Pro neživé vzorky je výhodnější RTG diagnostika, viz kapitola 2.5 rentgen v průmyslu. K této metodě je možné z pohledu

(20)

20

defektoskopie zařadit měření ultrazvukových vibrací rotujících částí stroje nebo ložisek.

Zdrojem ultrazvukových vln ale není měřicí přístroj, ale rotující část stroje. Čím větší poměr, tím více pravděpodobný výrobní defekt nebo pravděpodobnost poškození z opotřebení.

Nejrozšířenějším využitím v průmyslu jsou dopplerovské ultrazvukové průtokoměry, které fungují na stejném principu Doppleru užívaného například v kardiologii. Kapaliny jsou obecně (voda, olej, roztoky) velmi dobře vodivé pro ultrazvukové vlny. U potrubí, určené pro vedení látek agresivních nebo látek nesmějících přijít do styku s jiným povrchem, nežli potrubí (vyloučení mechanického nebo indukčního průtokoměru), je ultrazvukový průtokoměr výhodou, jelikož je neinvazivní.

1.7 Přístrojové porovnání

V následující tabulce (viz Tabulka 2) porovnávám vybrané přístroje. Kompletní data je možné vidět v tištěné příloze (Příloha A), která z důvodu rozsahu musela být tištěna individuálně na jiný rozměr papíru. Výběr byl pro lepší porozumění přeložen do češtiny. V příloze je celá tabulka v původním jazyce, pouze esteticky upravená do formátu Excel.

Ve výběrové tabulce je uvedeno 8 modelů od 8 výrobců a jejich vzájemné porovnání. Všechny uvedené modely zobrazují „real time“ tedy živý obraz. Co se děje na monitoru se děje v reálném čase. Úrovně šedé definují rozsah zobrazení. Barevně se zobrazuje pouze doppler. Protokol DICOM 3 je u nových přístrojů už standard a bez něj nelze přístroj zapojit do nemocničního informačního systému. „Cine“ je programové vybavení umožňující přehrát sekvenci snímků znova ze záznamu.

(21)

21

Společnost BK Medical

Esaote North America

GE

Healthcare

Philips Healthcare

Siemens Healthcare

Terason Ultrasonix Zonare

Model Flex Focus 800

Mylab Alpha

LOGIQ E9 with XDclear

Epiq7, Epiq 5

Acuson S3000

uSmart 3200T

SonixTablet ZS3

Frame rate, fps (Hz)

>600 Hz (autom.)

Up to 1200 Hz

>4000 2,800 Proměnná Max 150 fps

200 fps NS

Úrovně šedé

21 256 256 256 (8 bit) Proměnné 0-100 256 256

Měření NS Ne Ano, DVR NA Ano Ne Ne Ano

Real-time zobrazení

Ano Ano Ano HD zoom

wpan zoom

Zoom Ano Ano Ano

M-mód Ano Ano Ano Ano,

anatomický M-mód

Ano Ano Ano Ano

2-D Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano

3-D Možné Ne Ano Ano Ano Ne Ano Ano

4-D Ne Ne Ano Ano Ano Ne Ano Ano

Zobrazení frekvence

Ano Ano Ano Ano Specifiková-

no sondou

Ne Ano Ano, 1-

20 MHz Kapacita,

počet uložených Obrazů

80-530 GB

250 GB 250 GB HDD, 137 GB

1 TB, direct digital storage,

~350 vyšetření

2 TB pevný disk

128 GB SSD

>50,000 (vyšetření)

500 GB

Cine Ano Nejvíce

1000 snímků

Nejvíce snímků 1000000, za max. čas 1,550 sec.

2200 snímků

Ano 10 sec 1000 snímků

Nejvíce 300 sekund

DICOM 3.0 kompatibil- ní

Ano Ano Ano Ano,

worklist, PPS, SC, SR, append

Ano Ano Ano Ano

PACS rozhraní

Ano Ano Ano DICOM 3.0 Ano Ano NS DICOM

a další Požadavky

El. sítě

Voltage:

100-230 V AC

110-240 V

100-240 Vac

100-240 V, 50-60 Hz

100 V, 115 V, 230 V 50- 60 Hz

100-240 V, 47-63 Hz, 1.2- 0.5 A

100-120, 200-240 V

100-260 VAC, 50-60 Hz Bateriová

podpora

Ano Standby pouze

Ne 45 minut

v transport- ním módu

Ano Yes, 2

hodiny

NS Ano

V x Š x H, (cm)

134,6–

160 x 35,6 x 61

134,6-160 x 35,6 x 60, 9

170,2-160 x 35,6 x 82,5

146-171.4 x 60,7 x 109,2

130-156,7 x 62,2 x 110

31,8 x 31,8 x 22,2

40,9 x 45 x 17,5

128,3- 157,5 x 51,1 x 71,6 Hmotnost

přístroje, kg

50 65 140 104 193 2 15 67

Tabulka 2 – Přístrojové porovnání Sonografie

(22)

22

1.8 Bezpečnost

I když je sonografie označována jako jedna z nejbezpečnějších zobrazovacích metod, je velice nutné dbát na elektrickou ochranu přístroje a pacienta. Mezi pacientem a sondou je Sonogel povětšinou na vodní bázi – elektricky vodivý. Ultrazvuková sonda je na piezoelektrickém materiálu (elektromechanický) – přítomnost el. proudu a napětí.

V případě poškození sondy (např. upuštěním na zem) může dojít k elektrickému úrazu pacienta nebo obsluhy. K takovému úrazu může dojít i při kontaktu s poškozeným krytem přístroje.

Všechny tyto závady by měly být odchyceny při BTK (bezpečnostně-technická kontrola), která se koná v pravidelných intervalech (rok). Poškození však může vzniknout akutně (upuštění sondy) a nemusí být nahlášeno (obsluha si nevšimne).

Poškození krytu je spíše otázka opotřebení nebo hrubého zacházení. [2]

(23)

23

2 Rentgen

Přístroj pojmenovaný podle svého vynálezce Wilhelma Conrada Röntgena, německého fyzika. Ten při pokusech s elektrodovými výboji ve vakuových baňkách večer 8. 11. 1895 objevil, že papír pokrytý fluorescenční vrstvou začíná bez zřejmých příčin zářit. I při zakrytí výbojky kartonem, stále zářil. Při vložení vlastní ruky mezi papír a výbojku se objevili na papíře jeho kosti. Tyto neviditelné paprsky schopné procházet předměty nazval „X rays“ neboli „paprsky X“ (tak se dodnes terminologicky označuje v anglicky mluvících zemích).

2.1 Princip

Pan Röntgen v tu chvíli ještě netušil, že jeho paprsky X jsou elektromagnetické vlny kolem vlnové délky 0,001 nm. Jelikož je toto záření o 5 desetinných řádů vlnové délky níže nežli viditelné světlo, je pro naše oko neviditelné. Principiálně zůstává rentgenové zařízení až do dnes stejné. Mění se pouze intenzity, frekvence, ochrana a způsob zachycení obrazu.

Základem tohoto přístroje je rentgenka, což je vakuová nádoba, ve které se nachází katoda ve formě spirály. Z té se nažhavením získají volné elektrony v tzv. elektronovém oblaku. Na druhé straně vakuové nádoby se nachází wolframová anoda. V dnešní době nejčastěji ve formě rotujícího jádra. Rotující je z důvodu chlazení, jelikož když by paprsek elektronů dopadal na jedno místo, tak by ve velmi krátké době anodu propálil.

Samotná expozice vzniká ve chvíli, kdy zapojením anody způsobíme elektronový spád z oblaku na anodu.

Obrázek 1 - Princip rentgenky, Zdroj: autor

(24)

24 2.1.1 Brzdné rentgenové záření

Elektron, který ve vysoké rychlosti narazí do anody, se tak dostane do silného elektrostatického pole, kde dojde k jeho zbrzdění. Při tomto brzdění vyzařují fotony různých vlnových délek a s různou energií. Právě díky tomuto jevu je brzdné rentgenové záření spojité.

Důležité pro použití se stává možnost regulace anodového napětí a katodového proudu. Katodový proud je ten, kterým žhavíme katodu, čím vyšší je tím vyšší bude výsledná intenzita záření. Anodovým napětím modifikujeme samotné rentgenové záření přesně jeho tvrdost a penetraci. Čím vyšší bude anodové napětí (přesněji mezi anodou a katodou) tím je větší urychlení elektronů. Což v důsledku snižuje absorpci a snižuje vlnovou délku. [12][13]

Obrázek 2 - Schéma vzniku brzdného záření, Zdroj: [12]

2.1.2 Charakteristické rentgenové záření

V tomto případě elektron dopadá na anodu stejně jako v předchozím případě, avšak místo zbrzdění předává svoji energii elektronům v anodě. Ty jsou touto energií excitovány do vyšší energetické hladiny nebo zcela ionizovány. V případě excitace i ionizace při jeho sestoupení se uvolňují fotony určené vlnové délky na základě rozdílu energie mezi výchozím stavem a excitace.

Tento rozdíl je určen typem materiálu anody, ze kterého je vyrobena. V případě wolframové anody bychom získávali stále stejné vlnové délky záření avšak s různou intenzitou. Charakteristického rentgenového záření se nejvíce užívá v analytické chemii, kde za jeho pomocí jsou schopni analyzovat prvky v testované látce. Každý prvek vyzáří jinou vlnovou délku a je ho tak možné detekovat. [12][13]

(25)

25

Obrázek 3 - Schéma vzniku brzdného záření, Zdroj: [16]

2.2 Historie a vývoj

1895 Objevení paprsků X („X rays“)

1896 Röntgenova písemná práce o biologických účincích paprsků X a jejím lékařském využití, jako diagnostický nástroj i k ozařování nádorů

1897 Rich Seifert uvádí na trh první továrně vyráběný rentgen 1901 W. C. Röntgen obdržel Nobelovu cenu za objevu paprsků X 1914 E. Pohl - Rentgenka s rotační anodou

1923 W. C. Röntgen umírá na leukémii

1928 C. H. F. Müller – ochranný kryt rentgenky Siemens – první třífázový generátor

1948 Coltmann – zesilovač rentgenových paprsků

Tabulka 3 - Historie a vývoj Rentgenu, Zdroj: [5][14]

2.3 Fyzikální podklady

Intenzita rentgenového záření je odvislá od počtu dopadajících elektronů na anodu (viz kapitola Princip). Pro získání výsledné hodnoty musíme znát hodnoty energie potenciální EP, která se získá za pomoci potenciálového rozdílu U a elementárního náboje e, který je konstantou e = 1,602*10^-19C. Hodnota energie je rovna energii kinetické EK, vyjádřené dle Newtonovy mechaniky. Z tohoto vzniklého vztahu můžeme vytknout a odvodit vztah pro rychlost v dopadajícího elektronu na anodu. m nám zde zastupuje hmotnost elektronu.

(8)

(9)

(26)

26

√ (10)

Pro výpočet maximální energie vyzářeného fotonu musíme zohlednit frekvenci vlnění f a Planckovu konstantu odpovídající konstantě h = 6,626 * 10 ^-34Js. Součin těchto dvou hodnot je roven výše uvedené energii E potenciální i kinetické, jelikož jsou si rovny, jak již bylo řečeno. Pro přepočet frekvence na vlnovou délku, která je v souvislosti s elektromagnetickým vlněním užívaná častěji (spektrum), kde c je rychlost elektromagnetického vlnění ve vakuu, f frekvence a λ reprezentuje vlnovou délku.

(11)

(12)

(13)

(14)

Z posledního vztahu lze odvodit, že regulačním prvkem při určování vlnové délky bude potenciálový rozdíl U, jelikož rychlost elektromagnetického vlnění ve vakuu, Planckova konstanta a elementární náboj jsou konstanty. [5]

2.3.1 Fotoelektrický jev

Při nárazu fotonu na atom vyrazí elektron mimo atom a jeho místo zaplní elektron z vyššího elektronového obalu. Přebytek energie se vyzáří ve formě fotonu, který má však tak malou energii, že se pohltí již v obalu. Fotoelektrický jev lze považovat za pohlcení fotonu. [12]

Obrázek 4 – Schéma fotoelektrického jevu, Zdroj: [12]

(27)

27 2.3.2 Comptnův rozptyl

Oproti fotoefektu nedojde k plnému pohlcení fotonu, ten proletí a pouze část své energie předá volnému elektronu, který opustí atomový obal. Původní foton pokračuje v odchylce od původního směru. Tato akce se může opakovat několikrát, až klesne energie fotonu a převládne pravděpodobnost fotoefektu, kdy bude foton pohlcen. [12]

Obrázek 5 – Schéma comptnova rozptylu, Zdroj: [12]

2.4 V medicíně

Jak už sám pan Röntgen při svých prvních pokusech zjistil, je tato metoda velice efektivní na zobrazování stabilních anatomických struktur. Rentgenování pohybového aparátu bylo první použití, protože rozdíl mezi absorbcí kostní tkáně a okolních měkkých tkání je řádově vyšší a umožňuje vysoký kontrast. Pro zobrazení dalších typů tkáně rentgenem je nutné upravit intenzitu záření, aby měkké tkáně nebyly přesvícené na úkor toho, že kosti nebudou prosvíceny. Použití zesilovačů rentgenových paprsků (po průchodu pacientem), snížilo radiační zátěž pacienta snížením potřebné intenzity záření a roztáhlo spektrum stupní šedi přes měkké i tvrdé tkáně (kosti).

2.5 V průmyslu

Rentgeny v průmyslu jsou jedny z nejrozšířenějších. V základě se dělí na přenosné a stabilní, jejich využití odpovídá typu. Přenosné rentgeny slouží ke kontrole velkých strojů nebo staveb. Stabilní jsou zapojeny do výrobního procesu a vyhodnocují vadné výrobky nebo výrobní chybu v reálném čase.

Oproti medicíně není omezeno frekvenční spektrum ani intenzity užité pro zobrazování. Tyto výkony překračují konstrukční limity konvenčních rentgenek. Např.

k prozáření ocele nad 100 mm nestačí rentgenovo záření vyvinuté rentgenkami.

(28)

28

Z tohoto důvodu jsou nutné speciální zdroje rentgenového záření, užívají se urychlovače elektrických částic (lineární nebo kruhové - betatrony).

Mezi další známé komerční užití rentgenu je bezpečnostní kontrola. Tyto rentgeny jsou koncipované jako pevné stanice s nekonečným pásem. Projíždějící předměty jsou v reálném čase snímány a zobrazovány. Jelikož je tato metoda specializována na detekování nebezpečných předmětů, je vybavena pseudobarevným zobrazením, které převádí stupně šedi na barvy odpovídající materiálům. Může být vybaven softwarem na detekci kovů nebo obrazové rozeznání zbraní. [17]

2.5.1 Rentgenová difrakce

Další užití v průmyslu je v chemii a biologii, kde lze za použití tzv. rentgenové difrakce analyzovat různé vzorky krystalických látek na prvkové a molekulové úrovni.

Rentgenové záření se na různých krystalech odrazí pod různými úhly s různou intenzitou. Tyto úhly se nazývají tzv. Braggovy úhly a jsou charakteristické pro různé prvky. Intenzita reprezentuje poměrový objem prvku ve sloučenině. Výsledný rentgenový difraktogram je graf znázorňující na ose X difrakční úhly v celém měřeném rozsahu a na ose Y jsou vyneseny zaznamenány změřené intenzity rentgenového záření.

[18]

2.6 Přístrojové porovnání

V následující tabulce (Tabulka 4) porovnávám vybrané přístroje. Kompletní data je možné vidět v tištěné Příloha B, která z důvodu rozsahu musela být tištěna individuálně na jiný rozměr papíru. Výběr byl pro lepší porozumění přeložen do češtiny. V příloze je celá tabulka v původním jazyce, pouze esteticky upravená do formátu Excel.

Základním parametrem rentgenu je výkon rentgenky uváděný jako maximální nebo pulzní. Pro uživatele je důležitá nastavitelnost pulzů a velikost výstupního obrázku v pixelech. Například pro intrakardiální (uvnitř srdce, skrze cévní přístup) zákrok je na volbě lékaře, zda mu stačí 4 snímky za sekundu, aby se zorientoval, kde se nachází katetrem nebo zda vyžaduje 25 snímků za sekundu, který mu zajistí plynulé „video“. To vše samozřejmě přímo úměrně souvisí s radiační zátěží pacienta.

„Cine“ je programové vybavení umožňující přehrát sekvenci snímků znova ze záznamu, bez dalšího záření na pacienta. Tímto způsobem si můžeme opakovaně přehrát např. nástřik kontrastní látky do cévy.

(29)

29

Company GE Healthcare Hologic Philips Healthcare

Siemens Healthcare

Ziehm Imaging Model OEC 9800 Plus

OrthoSurgery

Fluoroscan InSight- FD

Veradius 1.2 Neo

Arcadis Avantic

Ziehm Vision RFD Rentgenka, anoda

Maximální Výstup

NS NS NS NS 20 kW

Při 120 VAC 75 mA při 120 kVp 0.1 mA při 75 kVp 7.2 mA při 110 kVp

25 kW 40 - 120 kV, 75 200 mA

Při 220 VAC 75 mA při 120 kVp 0.1 mA při 75 kVp NS 25 kW 40 - 120 kV 75 200 mA Tepelná

kapacita (HU)

300,000 NS 300,000 anoda;

1,900,000 kryt

270,000 HU anoda;

2,500,000 HU kryt

5,000,000 HU

Chlazení, HU/min.

85,000 6,480 73,000 50000 100800

Typ chlazení

Chlazení okolím NA Aktivní olejová cirkulace;

monoblock

Konvenční chlazení

Nadstandard- ní aktivní chlazení Výkon

rentgenky, kW při 100 kVp

15 0,0075 15 při 110 kVp 25 kW 40 - 120 kV

Rentgenka, katoda

Typ Vysokofrekvenční, 60 kHz

Vysokofrekvenční Vysokofrekvenčn í měnič

NS Monoblock

Výkon, kW při 100 kVp

15 0,0075 15 při 110 kVp 25 kW 20

Radiografický mód

kV rozsah 50 - 120 NA NA NA 7.5 kW: nejvíce

mA 20 kW:

nejvíce 200 mA

mA rozsah up to 75 NA NA NA Nejvíce 200

mA

mAs rozsah up to 300 NA NA NA NA

Fluoroskopický mód

kV rozsah 40 - 120 40 - 75 40 - 120 40 - 125 40 - 120

mA rozsah 0,2 - 10 0.02 – 0,100 1 - 60 0,2 – 15,2, pulsně až k 67 mA

Nejvíce 200

Pulzů za sekundu

1, 2, 4, 8 NA max. 23 max. 15 1-25

Cine Ne Ano Ne NA 25 FPS

Dotykový monitor

Ano Ano Ne Ne Ano

(30)

30

Image processing and storage Video

uložiště, typ

Digitalní paměť, CD/DVD vypalovačka

DVI-I, VGA Digitální paměť Pevný disk a CD/DVD vypalovačka

Digitální paměť, USB, DVD-RW Kapacita

obrázků

400 static 8,000 HD 20,000 max. 60,000

(standard)

Nejvíce 65,000

Velikost obrázkové matice

1,000 x 1,000 x 16 1,000 x 1,000 1,024 x 1,280 1,024 x 1,024 1,024 x 1,024

PACS rozhraní

Ano Ethernet nebo

wireless

Ethernet, možný wireless

Ano Ano

C-arm Volný prostor, cm

79 36 77 78 83,5

Rotace, stupně

115; 145 Super C 120 140 (+90,-50) 132 165

Požadavky na el. síť

120/240 VAC, 12-10 A, 50-60 Hz

100/120, 220/240 VAC; 50-60 Hz; 750 VA

110-240 (10%) VAC

110-240 V, 20 A při 110 V

110-240 VAC, 16-20 A (10%) 50-60 Hz V x Š x H

C-ramena, cm

188 x 85 x 205;

182 x 85 x 203 Super C

165 x 89 x 89 163 x 88 x 196 182 x 85 x 197 170 x 80 x 116

Hmotnost, kg

299 C-rameno; 204 pracovní stanice

216 333 350 C-rameno,

179 vozík

400 C-rameno, 160 vozík Tabulka 4 – Přístrojové porovnání RTG

2.7 Bezpečnost

Rentgenovo záření je své podstaty ionizující, což při dlouhodobé expozici má negativní účinky na náš organismus. Dlouhodobou expozicí nelze považovat záření z vesmíru nebo z přírodních zdrojů (geologické podloží), ani že by rentgen „svítil“ celou dobu několika opakovaných vyšetření. Jedná se o definované krátkodobé dávky v rozměru mSv (miliSievert). Limity těchto hodnot jsou stanoveny a hlídány SÚJB – Státním ústavem pro jadernou bezpečnost (www.sujb.cz).

Krom této regulace vystavenému záření je nutno se aktivně chránit proti ionizujícímu záření v okolí přístroje. Provozní místnost musí být odstíněna dle předpisů a typu přístroje a to včetně oken (do velína) a dveří. Lékařský i nelékařský personál pracující v ochranném pásmu musí být při zákroku vybaveni osobní ochranou v podobě

„olověné vesty“. Ty musí pokrývat hrudník až po kolena, je možné dobrovolně doplnit nákrčník pro ochranu štítné žlázy.

Tato ochrana musí být nasazena tak, aby ochránila celé vystavené části těla. Např. u personálu operatérského nebo asistujících při zákroku na sálech musí být oděv kolem dokola, jelikož se předpokládá, že v průběhu zákroku se bude ke zdroji obracet bokem

(31)

31

nebo i zády. Velice často je opomíjeno, že záření nevychází pouze ze zdroje (rentgenka), ale i z pacienta samotného (brzdné záření), které emituje do prostoru. [19]

(32)

32

3 Počítačová tomografie

Tato metoda známá jako CT („Computed tomography“) je metoda vycházející z klasické tomografie, přesněji rentgenové transmisní tomografie. Praktický rozdíl těchto dvou metod je přítomnost výpočetní techniky. Ta zvýšila efektivitu, rychlost snímání a rozšířila možnosti použití počítačové tomografie.

3.1 Princip

Nejprve je zapotřebí si přiblížit obecně princip tomografie v obecném měřítku a již v dnes zastaralé metodě rentgenové tomografie (nepočítačové).

3.1.1 Rentgenová tomografie

Tato dnes již neužívaná metoda vyplývá z konvenčního užití rentgenu. V případě potřeby zobrazení vybraného tělesa (kost) uvnitř jiného tělesa (tělo), je konvenční rentgenové zobrazení nedostačující. Na sumačním snímku se zobrazí vše, čím pomyslné paprsky během průletu projdou. Výsledný plochý obraz je složen z překrývajících se částí, u nichž postrádáme informaci jejich pořadí. Z toho nelze určit vlastní polohu tělesa (kosti) vůči zbytku hmoty. Řešením je položení druhého snímání kolmo vůči původnímu snímání podél osy tělesa.

Z těchto dvou snímků lze odhadnout vzájemnou polohu zkoumaného tělesa. Pro tomografické zobrazení člověka bylo užíváno C rameno, které postavilo proti sobě rentgenku a fotografický papír. Během záření obsluha otočila rameno o určený úhel.

Vrstva člověka, která byla umístěna v ose otáčení, se nám zobrazí na fotografickém papíře. Všechny ostatní vrstvy jsou rozmazány.

3.1.2 Počítačová tomografie

Tato metoda je taktéž na principu rentgenu, ale její rozvoj byl podmíněn prudkému rozvoji výpočetní techniky. Obraz nyní získáváme ze scintilačních detektorů sestavených do snímací matice posazené proti rentgence. To vše na kruhovém systému uspořádaného tak, aby mohl systém neomezeně rotovat kolem pevně dané osy.

Na rozdíl od všech klasických rentgenových metod nezískáváme obrazová data na fotografický papír, ale číselná data odpovídající intenzitě dopadajících fotonů na scintilační detektory. Ta jsou následně po snímání přepočítána do voxelů, kterým je přidělena hodnota, kterou my ve výsledném obrazu rozlišujeme jako odstíny šedi.

(33)

33

Obrázek 6 – Schéma konstrukce CT, Zdroj: autor

Metody Single-slice a Multi-slice

Single-slice („jeden řez“) u konvenční i helikální tomografie funguje na principu snímání jednoho řezu sadou detektorů vůči rentgence. Jedná se o vývojově starší verzi.

Oproti single-slice metodě multi-slice („více řezů“) metoda využívá prostorového efektu zdroje rentgenových paprsků a tak místo jedné řady senzorů je postavena proti zdroji matice senzorů s libovolným počtem řádků a detekčních elementů na řádek. Paprsky vycházejí z bodového zdroje a bez úpravy mají imaginární tvar trychtýře. V kombinaci s helikálním snímáním toto uspořádání značně urychluje celkovou dobu snímání, jelikož při jedné expozici není snímána pouze jedna vrstva, ale více vrstev najednou (dle počtu řádků). Stejně tak je i snížena radiační expozice objektu nebo pacienta.

(34)

34

Obrázek 7 – Single-slice a Multi-slice schéma, Zdroj: [20]

3.2 Historie a vývoj

1917 Matematická teorie o rekonstrukci objektu při známých rozměrech z různých úhlů pohledu

1963 Teoretická práce o rentgenové tomografii 1971 Housfield – definice principu CT

1985 První helikální CT

1995 První konstrukce CT s „real time“ (živé zobrazení) 1996 CT s časem oběhu (360°) za 0,75 s

1998 CT s časem oběhu za 0,5 s

Tabulka 5 - Historie a vývoj CT, Zdroj: [21]

3.3 Fyzikální podklady

Rentgenový zdroj záření je zde zcela identický s rentgenovou metodou. Fyzikální zákony a vztahy k tomuto tématu jsou uvedeny výše v kapitole 2.3 Fyzikální principy Rentgenu.

Základem této metody je tzv. Housfieldovo číslo nebo zkráceně CT číslo. Tato hodnota je kvantitativním hodnocením absorbčních vlastností dané tkáně. Výpočet této hodnoty je uveden níže, kde K je smluvená konstanta hodnoty 1000, μ je koeficient zeslabení vyšetřované tkáně a μv je koeficient zeslabení pro vodu (μv = 0,19 cm^-1).

(35)

35

Získaná hodnota CT pro každý voxel výsledného obrazu nám umožňuje modifikovat získaný obraz ve výběru rozsahu zobrazených absorbcí (viz Obrázek 8). Hodnoty jsou řádově -1000 až 1000 (nejvyšší hodnotu mají kosti až 3000). [13][21]

(15)

Obrázek 8 - Rozdělení CT čísel podle tkání, upraveno, Zdroj: [21]

3.4 V medicíně

Počítačová tomografie má vysokou přesnost pro anatomické struktury. Její využití prokládá velké množství lékařských oborů od traumatologie, ortopedie, kardiologie, až po onkologii apod. V kombinaci s kontrastními látkami je to užitečný nástroj při prostorovém mapování krevního oběhu i myokardu.

3.5 V průmyslu

Základním konstrukčním rozdílem oproti medicínskému užití je, že rotuje testovací předmět a zdroj rentgenového záření a sada detektorů jsou stabilní. Stejně jako u průmyslového využití rentgenu (kapitola 2.5) je zde využit velký rozsah rentgenového záření ve frekvencích (tvrdé rentgenovo záření) a intenzitě, které jsou pro medicínské užití nepřípustné.

Užívá se mimo výzkumu (skenování fosilií a jiných nerostných vzorků), taktéž k důkladnému testování průmyslových výrobků – např. výlisků. Výlisek vyrobený jako prototyp na základě 3D modelu je po odlití naskenován CT a porovnán s původním 3D modelem. Analýzou odchylek je poté upraven výrobní cyklus pro odstranění chyb. [4]

(36)

36

3.6 Přístrojové porovnání

V následujících tabulkách (viz Tabulka 6 a Tabulka 7) porovnávám vybrané přístroje počítačové tomografie. Z důvodu rozsahu vybraných dat nebylo možné je umístit vedle sebe nebo je transponovat bez ztráty přehlednosti. Obě tabulky mají stejnou strukturu, pouze modely jsou rozdělené do dvou částí. Kompletní data je možné vidět v tištěné příloze (Příloha C), která z důvodu rozsahu musela být tištěna individuálně na jiný rozměr papíru. Výběr byl pro lepší porozumění přeložen do češtiny.

V příloze je celá tabulka v původním jazyce, pouze esteticky upravená do formátu Excel.

Mezi základní požadované parametry na CT v medicíně je rozlišovací schopnost a rychlost snímání. Oba tyto parametry závisí hlavně na matici detektorů (počet řádků a elementů na řádek), rychlost otáčení gantry. „Gantry“ je všeobecně překládané jako nosná konstrukce (např. jeřábu). Gantry u CT je rotující konstrukce rentgenky, senzorů a zařízení primárního zpracování obrazu. Umožnění rotace gantry od 360° v neustálém sledu za sebou vyžadovalo konstrukci kontaktů „slip ring“, kde jsou na jednom kruhu vedle sebe datové a zdrojové kontakty. Dříve bylo možné propojení pouze kabely, které se „namotaly“ a celá gantry se musela po skenu otočit zpět, aby se „odmotaly“.

Výsledná tloušťka rekonstruovaného řezu v tomto výběru dosahuje nejméně 0,625 mm. Další parametry jsou uživatelské, např. délka rekonstrukce jednoho řezu nám určuje, jak dlouho budeme čekat na výsledek, pokud pacienta (cca 2m) zobrazujeme celého po řezech 0,625mm.

(37)

37

Společnost GE Healthcare Hitachi Medical Systems

NeuroLogica, A Subsidiary of Samsung Electronics Co., Ltd

Neusoft

Model Optima CT520 Scenaria Adv. 128 BodyTom NeuViz 64e

Cardiac (Basic) Geometrie Rotace-rotace,

„slip ring“

Rotace-rotace, „slip ring“

NA Třetí generace

Typ detektorů HiLight keramická Matrix II

Vysokorychlostní pevné keramické

32 pevných ultrarychlých víceřádkových detektorů (CdWO4)

GOS

Počet řádků 24 64 32 64

Šíře detektorů, mm 20 40 1.25 20

Tloušťka

rekonstruovaného řezu, mm

0,625; 1,25; 2,5;

3,75; 5,0; 7,5; 10

0,625; 1,25; 2,5;

3,75; 5,0; 10

1,25; 2,5; 5; 10 0,625; 0,8; 1;

1,25; 1,5; 2; 2,5;

3; 4; 5; 6; 7; 8; 9;

10

Elementů na řádek 912 888 912 672

Počet detekčních elementů

21888 56832 29184 21504

Rotační časy, sec., 360 stupňů

0,8; 1; 1,5; 2; 3; 4 0,35; 0,4; 0,5; 0,75;

1,0; 1,5; 2,0

1 0,39; 0,5; 0,6; 0,8;

1,0; 1,5; 2,0

Parciální NA NA NA 0.25, 0.32, 0.39,

0.52, 0.65, 0.97, 1.3s

Gantry rozměry, V x Š x H, cm

193 x 204 x 102 203 x 235 x 88 205.74 x 104.14 x 256.5

1,920 x 2,244 x 890

Gantry hmotnost, kg 1770 2235 1792 1800

Gantry otvor, cm 70 75 85 70

Značení Skenu

Laser Multiple laser markers

Yes Laser

Rentgenka NS Rotační Rotační NS

Chlazení rentgenky Olej + Vzduch Olej + Vzduch Olej Vzduch

kW výkon 42 72 42 80

kVp rozsah 80, 100,120, 140 80, 100,120, 140 80-140 80,100,120,140

mA rozsah 10 - 350 10 to 600 0 - 300 30 - 667

Max skenovací čas, sec

120 100 60 100

Max skenovací objem, cm

140 200 90 1,750

Rekonstrukční čas na 1 obrázek, sec

6 fps (16 možné) nejvíce 35 16 20

Skenovací rozsah, cm 140 200 NA 175

Maximální zátěž, kg 205 230 NA 205, 300 (možné)

Rekonstrukční matice 512 x 512 512 x 512 512 x 512 512 x 512, 768 x 768, 1,024 x 1,024 Délka rekonstrukce,

sec

6 fps (16 možné) Nejvíce 35 ips Real time 0.3

Délka rekonstrukce pro 1 řez, sec

Nejméně 0.167 0.028 16 3.34

Rozsah CT čísel Od -1,024 do 3,072

Od -32,768 do 32,767

16,000 Od 10,240 do

32,767 Max. počet

zobrazených řezů

16 25 4 64

Tabulka 6 – Přístrojové porovnání CT, část I

(38)

38

Společnost Philips Healthcare

Siemens Medical Siemens Medical Toshiba

Model Ingenuity

Core128

Somatom Definition Flash

Somatom Perspective - 128-slice configuration

Aquilion Prime

Geometrie Rotace-rotace Slip ring Slip Ring Přímé řízení rotace Typ detektorů NanoPanel Ultrarychlé

keramické (Stellar)

Ultrarychlé keramické Pevné, GOS

Počet řádků 64 (128 slices) 2*128 64 40 & 80 (40-80-

160 Slice)

Šíře detektorů, mm 40 2*38.4 38.4 40mm & 80mm

Tloušťka

rekonstruovaného řezu, mm

0,625; 10 0,4 (možné s z-UHR), 0,5; 20 (38 při užití dynamického multiscan)

0,6; 20 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 8 a 10

Elementů na řádek 672 1216 736 896

Počet detekčních elementů

43008 77824 (47104

systém A; 30720 systém B)

47104 71680

Rotační časy, sec., 360 stupňů

0.3 efektivní (cardio) 0,4; 0,5;

0,75; 1,0; 1,5;

2,0

0,28; 0,33; 0,5; 1 0,6 (možné 0,48 s Heartview), 1,0; 1,5

0,35; 0,375; 0,4;

0,45; 0,5; 0.6, 0.75, 1,0; 1,5; 2,0 a 3,0

Parciální 0.28 option, 0.33

0.2, 0.24, 0.36, 0.72 0.41 (305 degrees) 0.23

Gantry rozměry, V x Š x H, cm

201 x 238 x 94 1,980 x 1,170 x 2,314

182 x 68 x 230 187 x 215 x 87

Gantry hmotnost, kg 1950 2600 1200 1800

Gantry otvor, cm 70 78 70 78

Značení Skenu

Laser Laser Laser Laser

Rentgenka MRC Ice se segmentovanou tungsten anodouu

Straton, 2 x (0MHU - 30 MHU)

DURA 688 MV vysoko výkonový

Tungsten, molybdenový grafit

Chlazení rentgenky Přímé chlazení

Olej + Voda Olej + Vzduch Olej + Vzduch

kW výkon 105 efektivní 100 x 2 (200) 55 (112 se Safire) 72 kVp rozsah 80, 100, 120,

140

70, 80, 100, 120, 140

80, 110, 130 80, 100, 120, 135

mA rozsah 20 - 667 Single zdroj 28 - 800, dual zdroj 40 - 1,600

20 - 345 10 - 500mA,

(600mA možné)

Max skenovací čas, sec

100 100 100 100

Max skenovací délka, cm

175, 210 (možné)

200 150 175, (195 možné)

Rekonstrukční čas na 1 obrázek, sec

Nejméně 0.04 Nejvíce 50 20 obrázů/s nejvíce 30 (60 možné) Skenovací rozsah, cm 175, 210

(možné)

200 160 180, (200 možné)

Maximální zátěž, kg 204, 295 (možné)

227, 306 (možné) 165 205, 300 (možné)

Rekonstrukční matice 512 x 512, 768 x 768, 1,024 x 1,024

512 x 512 512 x 512 512 x 512

(39)

39

Délka rekonstrukce, sec

Nejvíce 25 ips Nejvíce 50 ips 20 ips Nejvíce 30 ips (60 ips možné) Délka rekonstrukce

pro 1 řez

Nejméně 0,04 0,02 0,05 0,033 (0,016

možné) Rozsah CT čísel Od -1,024 do

3,071

Od -1,024 do 3,071 Od -1,024 do 3,071 Od -32,768 do 32,767 Max. počet

zobrazených řezů

64 64 64 24

Tabulka 7 - Přístrojové porovnání CT, část II

3.7 Bezpečnost

Jaderná bezpečnost CT je shodná s rentgenem (viz kapitola 2.7 Bezpečnost rentgenu) s tím rozdílem, že odstínění provozní místnosti musí být vyšší odpovídající vyšší radiační zátěži kolem zařízení CT. Oproti např. operačnímu rentgenu se obsluha při snímání CT nevyskytuje v provozní místnosti vůbec. Případné kontrastní látky jsou podány injekčním zařízením ovládaného z ovládací místnosti CT. [2]