lezione 2 - Università degli Adulti di Olgiate Comasco

1. Fondamenti di bioimmagini:
come si guarda dentro un
corpo umano.
a.a. 2011/2012 ing. Nicola Volonterio

2. mammografia US
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3. smaltimento pellicole
L'Osservatorio Nazionale Rifiuti identifica le
pellicole radiografiche come rifiuti sanitari non
pericolosi.
Grossi quantitativi degli ospedali vengono
acquistati da aziende che recuperano i sali di
argento.
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4. Fondamenti di bioimmagini
Lezione 1
● introduzione, glossario e classificazione dei
metodi diagnostici;
● radiologia tradizionale (RX);
● tomografia computerizzata (TAC)
Lezione 2
● medicina nucleare (γ-camera, SPECT e PET);
● ecografia;
● risonanza magnetica (RMN).
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5. Cos'è una bioimmagine?
Mappa della distribuzione di una
grandezza associata a una
caratteristica della struttura
studiata, ottenuta tramite
l'interazione con una (o più) forme
di energia.
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6. Classificazione secondo le
caratteristiche fisiche
● Risoluzione spaziale
● Risoluzione temporale
● Risoluzione in ampiezza
● Rapporto segnale-rumore
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7. Post elaborazione
● Correzione toni di grigio;
● filtraggio;
● combinazione di immagini;
● trasformazioni geometriche;
● ricostruzione 3D;
● riscostruzione di superfici. Pianificazione di un impianto dentale a
partire da una ricostruzione 3D della
mascella.
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8. Classificazione anatomica - funzionale
Immagini anatomiche → consentono di
visualizzare forma e dimensioni di una struttura
all'interno del corpo umano.
Immagini funzionali → consentono di visualizzare
un processo biologico in atto nel corpo umano.
Spesso sono combinate con un'immagine
anatomica.
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9. Classificazione secondo l'invasività
Dose efficace in
Procedura
RX torace
RX torace 1
RX anca 15
RX addome 50
TAC addome 390
TAC cranio 85
angiografia cardiaca 150-500
SPECT tiroide 100
PET encefalo 250
PET total body 250-1500
Linee guida nazionali di riferimento diagnostica
per immagini
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10. Fondamenti di bioimmagini
Lezione 1
● introduzione, glossario e classificazione dei
metodi diagnostici;
● radiologia tradizionale (RX);
● tomografia computerizzata (TAC)
Lezione 2
● medicina nucleare (γ-camera, SPECT e PET);
● ecografia;
● risonanza magnetica (RMN).
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11. Medicina nucleare
La medicina nucleare
rende radioattivi i pazienti
per scopi diagnostici.
Genera immagini legate
alla funzione dell'organo
studiato a partire da una
distribuzione non nota
della sorgente.
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12. Radiofarmaci
Preparati temporaneamente radioattivi adatti alla
somministrazione nell'uomo e coinvolti nel
metabolismo.
La loro concentrazione è proporzionale alla
concentrazione nell'organo/tessuto della molecola
a cui sono legati → evidenziano le aree con
intensa attività metabolica.
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13. Scintigrafia
Analoga alla radiologia tradizionale,
l'immagine è la proiezione su un
piano di tutto il volume compreso
nel campo visivo.
Le radiazioni sono emesse dal
paziente in tutte le direzioni.
Per ottenere un'immagine leggibile
seleziono quelle perpendicolari alla
pellicola con un collimatore che
però riduce la risoluzione.
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14. γ-camera
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15. γ-camera
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16. SPECT (1)
E' costituita da due o tre
γ-camere (ognuna detta
testa) in grado di ruotare
attorno al paziente.
Come la TAC permette di
ricostruire l'immagine di
una sezione del paziente.
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17. SPECT (2)
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18. PET (1)
Un anello di detettori e un rilevatore di coincidenze
consentono di individuare la linea su cui si è verificato
l'evento.
Utilizza radiofarmaci diversi il cui decadimento genera
due raggi γ in direzioni opposte.
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19. PET (2)
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20. PET (3)
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21. Imaging funzionale (1)
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22. Imaging funzionale (2)
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23. Imaging osseo
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24. Applicazioni cardiologiche
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25. Applicazioni neurologiche
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26. Iodocaptazione
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27. Invasività MN
All'invasità degli esami di medicina nucleare
contribuiscono la diffusione del radioisotopo e la
sua associazione con metaboliti che implicano
l'accumulo negli organi escretori.
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28. Multimodalità
Un'unica apparecchiatura unisce consente l'esame con più tecniche.
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29. Fondamenti di bioimmagini
Lezione 1
● introduzione, glossario e classificazione dei
metodi diagnostici;
● radiologia tradizionale (RX);
● tomografia computerizzata (TAC)
Lezione 2
● medicina nucleare (γ-camera, SPECT e PET);
● ecografia;
● risonanza magnetica (RMN).
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30. Ecotomografia
Le immagini sono
costruite a partire dalla
riflessione e rifrazione
di un'onda acustica.
E' una tecnica con un
ottima risoluzione
temporale ed è
completamente priva
di rischi per il paziente.
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31. Ultrasuoni
Gli ultrasuoni onde acustiche oltre la banda di
percezione umana.
Attraversano materiali diversi con velocità diverse e
quando incontrano una superficie che separa due
materiali diversi sono in parte rimandati verso la
sorgente (riflessione) e in parte trasmessi (rifrazione).
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32. Cristalli piezoelettrici
Si deformano quando una tensione elettrica viene
applicata alle loro estremità → generazione degli
ultrasuoni tramite una tensione alternata ad alta
frequenza.
Generano una tensione elettrica quando vengono
deformati → ricezione degli ultrasuoni e
trasduzione in un segnale elettrico proporzionale
all'intensità.
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33. Sonde ecografiche
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34. Orientamento del fascio
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35. A-mode
Con un oscilloscopio si visualizza il segnale rilevato
dai trasduttori. Consente esami grossolani o molto
avanzati con un elevata frequenza di acquisizione.
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36. B-mode
Il segnale di ritorno modula la luminosità di punti
disposti su una colonna, più colonne affiancate formano
l'immagine.
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37. M-mode (1)
L'immagine è formata affiancando la stessa colonna B-
mode acquisita per un periodo di tempo.
Utilizzato per studiare strutture in movimento, ad
esempio le pareti cardiache.
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38. M-mode (2)
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39. Hardware US
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40. Effetto doppler (1)
Il riflesso di un onda acustica che incontra un
mezzo in movimento viene modificato a seconda
della direzione e della velocità del movimento.
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41. Effetto doppler (2)
ecodoppler di vena safena
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42. Ecografia dei tessuti molli
Con l'ecografia è possibile visualizzare tutti gli
organi vicini alla superficie e non schermati da
ossa o aria.
● Tiroide ● Prostata
● Linfonodi ● Testicoli
● Ghiandole mammarie ● Utero
● Milza ● Ovaie
● Pancreas ● Vasi superficiali
● Fegato ● Muscoli
● Reni ● Cuore
● Vescica
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43. Ecografia fetale
Gli esami ecografici sono
molto utilizzati in gravidanza
perchè non comportano
nessun rischio per il feto.
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44. Ecocardiografia
La risoluzione temporale
dell'ecografia permette di
studiare la dinamica
cardiaca in tempo reale.
Con la tecnica doppler si
può valutare la direzione
del flusso del sangue
attraverso le valvole.
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45. Ecografia transesofagea
Una lunga sonda ecografica
con i trasduttori sulla cima è
inserita nell'esofago.
Questa tecnica permette di
ottenere immagini del cuore
che non sono ostacolate
dalle strutture circostanti
(costole, polmoni,...).
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46. Biopsia eco-guidata
Attraverso le immagini ecografiche si guida l'inserimento
dell'ago da biopsia.
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47. Fondamenti di bioimmagini
Lezione 1
● introduzione, glossario e classificazione dei
metodi diagnostici;
● radiologia tradizionale (RX);
● tomografia computerizzata (TAC)
Lezione 2
● medicina nucleare (γ-camera, SPECT e PET);
● ecografia;
● risonanza magnetica (RMN).
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48. Risonanza Magnetica (MR)
Le immagini sono una
rappresentazione delle
proprietà magnetiche dei
tessuti (dipendenti dalla
concentrazione di atomi di
H).
Si utilizzano radiazioni non
ionizzanti.
Si possono produrre sia
immagini anatomiche che
funzionali.
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49. Versatilità
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50. Principi fisici (1)
Gli atomi di idrogeno in condizioni normali hanno
orientamenti diversi.
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51. Principi fisici (2)
Un forte campo magnetico costante nel tempo e nello
spazio orienta le trottole lungo una direzione comune.
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52. Principi fisici (3)
Con un campo magnetico costante nel tempo ma non
nello spazio si seleziona la fetta di interesse.
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53. Principi fisici (4)
Con un campo magnetico rotante si inclinano e si
mettono in moto sincronizzato le trottole selezionate.
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54. Principi fisici (5)
Con un'antenna si registra il tempo impiegato da ogni
trottola per tornare ferma nella posizione di partenza.
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55. Ricostruzione dell'immagine
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56. Scanner
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57. Bobine
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58. Imaging anatomico
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59. Angiografia
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60. DTI (1)
Con l'esame si ottiene la direzione di movimento dei
liquidi in ogni punto e si ricostruiscono percorsi continui
che coincidono con il decorso delle fibre nervose.
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61. DTI (2)
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62. DTI (3)
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63. RM funzionale (1)
Le aree cerebrali attive dove è maggiore la presenza di
emoglobina ossigenata emettono un segnale più forte delle
aree inattive circostanti.
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64. RM funzionale (2)
Durante l'esame si chiede al paziente di eseguire
un compito in intervalli di tempo noti e si cercano
le aree del cervello in cui il segnale ha lo stesso
andamento temporale.
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65. RM funzionale (3)
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66. RM funzionale (4)
Per sopperire a una lesione il paziente ha rimappato le
aree deputate al controllo della mano.
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67. RM funzionale (5)
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68. RM funzionale (6)
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69. RM funzionale (7)
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70. Sicurezza RM (1)
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71. Sicurezza RM (2)
●I forti campi magnetici utilizzati possono attirare
gli oggetti di metallo: sia quelli nella stanza
(arredi, apparecchiature, bombole di gas,...) sia
quelli nel paziente (protesi e dispositivi).
●I campi elettromagnetici generati possono
interagire con i pacemaker.
●Una dose eccessiva di energia può causare
ustioni o attivazioni involontarie dei muscoli.
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