Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy

Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Prof. MUDr. Zdeněk Seidl, CSc., MUDr. Andrea Burgetová, Ph.D.,

MUDr. Eva Hoffmannová, CSc., MUDr. Martin Mašek, Ph.D.,

doc. MUDr. Manuela Vaněčková, Ph.D., MUDr. Tomáš Viták, Ph.D.

Radiologie pro studium i praxi

TIRÁŽ TIŠTĚNÉ PUBLIKACE:

Hlavní autor:

Prof. MUDr. Zdeněk Seidl, CSc. – Radiodiagnostická klinika 1. LF UK a VFN, Praha

Kolektiv autorů:

MUDr. Andrea Burgetová, Ph.D. – Radiodiagnostická klinika 1. LF UK a VFN, Praha

MUDr. Eva Hoffmannová, CSc. – Oddělení nukleární medicíny, Oblastní nemocnice Kolín

MUDr. Martin Mašek, Ph.D. – Radiodiagnostická klinika 1. LF UK a VFN, Praha

Prof. MUDr. Zdeněk Seidl, CSc. – Radiodiagnostická klinika 1. LF UK a VFN, Praha

Doc. MUDr. Manuela Vaněčková, Ph.D. – Radiodiagnostická klinika 1. LF UK a VFN, Praha

MUDr. Tomáš Viták, Ph.D. – Radiodiagnostická klinika 1. LF UK a VFN, Praha

Recenzovali:

Prof. MUDr. Vlastimil Válek CSc., MBA

Mgr. Martin Buček, RRA

MUDr. Milouš Derner

Vydání odborné knihy schválila Vědecká redakce nakladatelství Grada Publishing, a.s.

© Grada Publishing, a.s., 2012

Cover Design © Grada Publishing, a.s., 2012

Vydala Grada Publishing, a.s.

U Průhonu 22, Praha 7

jako svou 4923. publikaci

Odpovědná redaktorka Mgr. Helena Vorlová

Obrázky 2.2, 2.6 až 2.8, 2.18 až 2.32, 2.34, 3.1, 3.9, 4.1 až 4.3, 4.5, 5.1, 5.2, 5.4 až 5.6, 5.8, 5.10, 5.14, 6.1,

6.4, 7.1, 8.1, 8.2, 10.8, 11.87, 11.88, 11.91 dle předloh autorů překreslil MgA. Radek Krédl.

Pérovky v kapitole 11 a 12 převzaty z publikace Neurologie pro studium i praxi, Grada Publishing 2004

a Magnetická rezonance hlavy, mozku a páteře, Grada Publishing 2007.

Fotografie dodali autoři.

Sazba a zlom Jan Šístek

Počet stran 368 + 4 strany barevné přílohy

Vydání první, Praha 2012

Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a.s.

Názvy produktů, firem apod. použité v této knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno.

Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění však pro autory ani pro nakladatelství nevyplývají žádné právní důsledky.

ISBN 978-80-247-4108-6

ELEKTRONICKÉ PUBLIKACE:

ISBN 978-80-247-8221-8 ve formátu PDF

ISBN 978-80-247-8222-5 ve formátu EPUB

Seznam zkratek

ACC - arteria carotis comunis

ACE - arteria cerebri externa

ACI - arteria cerebri interna

ADEM - akutní diseminová encefalomyelitida

AG -angiografické vyšetření

AP - anterior-posterior (projekce předozadní)

ATP - adenosin trifosfát

AVM - arteriovenózní malformace

BH - bílá hmota mozková

BOLD- blood oxygenation level-dependent

CAS - kalciové skóre

CBF - mozková perfuze

CMP - akutní mozková příhoda

CMV - cytomegalovirus

CNS - centrální nervová soustava

CT - výpočetní tomografie (computed tomography)

CTA CT - angiografie

DECT - Dual Energy CT

DK - dolní končetina

DMO - dětská mozková obrna

DSA - digitální subtrakční angiografie

DTI - diffusion tensor imaging (difuzní tenzorové zobrazení)

DWI - diffusion weighted imaging (difuze magnetickou rezonancí)

E - efektivní dávka

EPI - echo planar imaging

FDG - 2-fluoro-2deoxy D glukóza

FISP - fast imaging with steady-state precession

FLAIR - fluid-attenuated inversion recovery

FLASH - fast low angle shot

fMRI - funkční magnetická rezonance

FOV - zobrazené pole

FSE - fast spin echo (rychlé spinové echo)

GCS - Glasgowská škála (Glasgow coma scale)

Gd - gadolinium

Gd-DTPA - diethyltriaminopentaacetylová kyselina

GE - gradientní echo

GIT - gastrointestinální trakt

Gy - Gray

H - dávkový ekvivalent

H.D. - high density

HRCT - výpočetní tomografie s vysokou rozlišovací schopností (high resolution computed tomography)

HU - Hounsfield Unit (Hounsfieldova jednotka, značí intenzitu denzity v obrazu CT)

IR - inversio recovery

JKL - jodové kontrastní látky

KL - kontrastní látky

KPR - kardiopulmonální resuscitace

kV - kilovolt

LAO - left anterior oblique (šikmé projekce levé)

LL - latero-laterální, též SIN-sinister (bočné projekce levé)

LPO - left posterior oblique (šikmé projekce levé)

MDCT - Multi Detector CT

MIP - maximum intensity projection

Mo - molybden

MPR - multiplanární rekonstrukce

MR - magnetická rezonance

MRA - magnetická rezonanční angiografie

MRCP - magnetická rezonanční cholecystopankreatografie

MRS - magnetická rezonanční spektroskopie

MT - magnetizační transfer

MTC - magnetic transfer contrast (magnetizační transfer kontrast)

MTI - magnetic transfer imaging

MTS - mesiální temporální skleróza

NFS - nefrogenní systémová fibróza

NMO - neuromyelitis optica

NRS - Národní radiologické standardy

PA p- osterior-anterior (zadopřední projekce)

PC - technika Phase Contrast

PCR - polymerázová řetězová reakce

PD - protondenzita

PEG - pneumoeencefalografické vyšetření

PET - pozitronová emisní tomografie

PET/CT - pozitronová emisní tomografie a CT (umožňuje hybridní zobrazení PET a CT)

PML - progresivní multifokální leukoencefalopatie

PSA - specifický prostatický antigen

PSC - primární sklerotizující cholangoitida

PTA - perkutánní transluminální angioplastika

PTC - perkutánní transhepatická cholangiografie

PVL - periventrikulární leukomalacie

PWI - perfusion weighted imaging (perfuzní magnetická rezonance)

RDS - syndrom dechové tísně

RFA - radiofrekvenční ablace

Rh - rhodium

RL - right-lateral (bočné projekce pravé, též DX-dextrum)

rMTT - relative mean transit time (relativní průměrný čas průchodu)

RO - radiační ochrana

rrCBV - relative regional cerebral blood volume (relativní regionální mozkový krevní objem)

RS - roztroušená skleróza mozkomíšní

r-TPA - rekombinantní tkáňový plazminogen aktivátor

SAK - subarachnoidální krvácení

SE - spin echo

SLE - systémový lupus erythematodes

SPECT - single photon emission computed tomography (jednofotonová emisní tomografie)

STIR - short tau inversion recovery

Sv - sievert

T - Tesla

T1 - podélná relaxace protonů vodíku – (T_1 relaxační čas)

T1W-IR T1 - vážené inversion recovery sekvence

T2 - příčná relaxace protonů vodíku – (T_2 relaxační čas)

TE - echo time (čas echa)

TIPS - transjugulární intrahepatální portosystémový zkrat

TOF - time of flight

TR - repetiční čas

TSE - turbo spin echo (rychlé spinové echo)

TTP - time to peak

USG - ultrasonografie

UZ - ultrazvuk

VRT - volume rendering technique

WCE - enterální kapsle

wTt - tkáňové váhové faktory

ZIZ - zdroj ionizujícího záření

ŽC - žlučové cesty

Úvod

Překotný rozvoj zobrazovacích metod v posledních desetiletí a na druhé straně učební texty, které již mnohdy neodpovídají současným možnostem a trendům radiodiagnostiky, byl hlavní motiv sepsání této publikace.

Řada modalit a technik vyšetření, kterým byl vymezen velký prostor v učebních textech, se dnes již neužívá nebo velmi okrajově, naopak některé metody vyšetření, které přinášejí zásadní informace, nejsou vůbec uvedeny nebo chybí nové poznatky. Radiologie je obor, jehož vývoj není zdaleka ukončen. Také je zřejmé, že mnohdy najdou současné metody své optimální uplatnění až na základě klinických zkušeností, možná že některé zaniknou s objevem nových modalit.

Spektrum studentů zabývajících se studiem radiodiagnostiky je v současné době velmi široké – od studentů medicíny k různým odvětvím nemedicínských lékařských oborů, kde je rozsah požadovaných znalostí poněkud odlišný. V takto malém státě ale není možné vydávat jednotlivé učební texty pro úzce zaměřené skupiny studujících.

Nechtěli jsme knihu ve smyslu „vybraných kapitol“, kde autoři obvykle píši o oblasti svého zájmu a výzkumu, ale naopak uchopit co nejširší oblast radiologie.

Snažili jsme se v textu odlišit „bazální znalosti“ radiologie od poněkud hlubších sdělení – ta jsou psána kurzívou.

V textu jsme použili některé termíny, které snad nejsou správné z hlediska českého jazyka, ale jsou tak vžité v odborné terminologii a dokonce i mezi laickou veřejností, že užití „správných“ českých výrazů by činilo text méně čtivý. Navíc některé temíny nemají zcela přesný český ekvivalent, např. enhancement (zvýraznění, nabarvení…), jiné jsou méně užívané CT (výpočetní tomografie)...

Pro zlepšení názornosti doplňuje text řada obrázků a schémat.

Kniha je rozdělena na část obecnou a speciální, což je obvyklé členění učebnic tohoto typu, i když v některých oddílech speciální části nelze z didaktických důvodů neuvést alespoň okrajově některé aspekty, které byly již popsány v části obecné.

V textu jsme považovali za nezbytné uvést alespoň základní poznatky z nukleární medicíny, za které děkujeme pani primářce MUDr. Evě Hofmannové, CSc. Kapitola s řadou obrázků je uvedena samostatně a velmi naší učebnici obohatila. Jejím účelem je přinést základní informace z tohoto oboru, který v řadě oblastí hraničí s radiodiagnostikou a v důsledku zavedení hybridních přístrojů (PET/CT, SPECT/CT) dokonce v mnoha nemocnicích existují společná pracoviště radiodiagnostiky a nukleární medicíny. Pochopitelně počet stránek vymezený pro tuto tematiku nemůže nahradit rozsáhlé monografie zabývající se touto problematikou.

Kniha je kolektivním dílem výše uvedených autorů, kteří vám přejí stejně hezké chvíle při vašem studiu, jako my jsme je prožili při psaní této učebice.

prof. MUDr. Zdeněk Seidl, CSc.

1 Historie radiologie

Zdeněk Seidl

Účelem této kapitoly není podrobná informace o historii radiologie, ale domníváme se, že pro studenty je přínosné, aby si uměli představit časovou osu zavedení jednotlivých modalit vyšetření a možnosti diagnostiky a léčby daný vývojem těchto metod.

Vše začalo objevem X-paprsků (RTG záření) panem Röentgenem v roce 1895 (při výzkumu katodového záření), který byl poctěn za svůj objev jako první fyzik Nobelovou cenou. Jeho filantropie, resp. skutečnost, že si nedal tento objev patentovat, umožnilo rychlé rozšíření a využití X-paprsků po celém světě. Asi každý z nás viděl první RTG snímek – ruku manželky pana Röentgena. Údajně první RTG přístroj měl v Praze majitel kavárny „U Černého koně“ pan Cívka, který svým prominentním zákazníkům „ukázal“, jak vypadá jejich kostra. Z vyprávění pana profesora Jirouta si pamatuji, že RTG lampu využívali při svém představení různí „jasnovidci“, kteří si z publika vybrali figuristu a pomocí jeho prozáření X-paprsky „hádali“, co má v kapsách, což zvláště v případě kovových předmětů nebylo obtížné. Z tohoto sdělení logicky vyplývá, že se mnoho nevědělo o škodlivosti ionizujícího záření. Lékaři, kteří pracovali s RTG zářením v první polovině 20. století, neužívali ochranné pomůcky a nedodržovali hygienu ochrany ionizujícího záření, a proto trpěli na vystavených částech kůže X-zářením chronickými dermatitidami a měli častější výskyt maligních onemocnění.

První polovina 20. století byla ve znamení skiaskopických vyšetření. Zároveň se objevily první jak pozitivní kontrastní látky (zvyšují absorpci RTG záření) využívané hlavně v diagnostice onemocnění gastrointestinálního traktu, tak negativní kontrastní látky (různé plyny), které naopak mají nižší schopnost absorpce X-záření než tkáně.

Až do objevu výpočetní tomografie (CT) ovládla neuroradiologii na dlouhých více než 40 let pneumoencefalografie (PEG), u které se aplikoval vzduch do mozkových komor po předchozí lumbální punkci. První pneumoencephalografii provedl v roce 1919 americký neurochirurg Dandy.

Ve čtyřicátých letech 20. století byla prvně aplikována do páteřního kanálu olejová kontrastní látka a perimyelografie (PMG) byla na světě. Tato metoda umožnila diagnostiku patologických procesů kanálu páteřního, herniaci disků, ale i nádorových, zánětlivých a dalších onemocnění.

I když první angiografická vyšetření (AG) se objevila již v první polovině 20. století, její rozvoj umožnilo až zavedení Seldingerovy metody v šedesátých letech, kdy po punkci obvykle a. femoralis byly katetrizovány jednotlivé cévy, což umožnilo jejich selektivní zobrazení. Postupně se pak – s maximálním rozvojem v devadesátých letech – začaly provádět endovaskulární léčebné úkony (léčba cévních malformací embolizací „lepidly“, zavedení kovové spirály do aneuryzmatu nebo stentů do zúžených cév).

V sedmdesátých letech začalo být uváděno do rutinní praxe ultrasonografické vyšetření, které postupným zlepšování kvality přístrojů a skutečností, že se jedná o ekonomicky nenáročnou a neinvazivní metodu nemající kontraindikací, získala v diagnostice významné postavení.

Zásadní objev, který doslova změnil radiodiagnostiku, bylo zhotovení CT panem G. N. Hounnsfieldem v roce 1971 v laboratořích firmy EMI-central. (Pro zajímavost uvádíme, že tato firma získala silné ekonomické zázemí produkcí gramofonových desek skupiny Beatles, které pak využila ve výzkumu výpočetní tomografie.) Za objev výpočetní tomografie byli v roce 1979 společně G. N. Hounnsfield s Američanem Allanem McLeod Cormackem z Tuftské Uviverzity, který nezávisle na Hounsfieldovi učinil stejný objev, poctěni Nobelovou cenou. Rozvoj metody CT si nejlépe přiblížíme faktem, že vyšetření jedné „vrstvy“ na prvním konvenčním CT přístroji trvalo bezmála 20 minut; dnes je vyšetření hrudníku či břicha provedeno řádově v desítkách vteřin.

V osmdesátých letech byla uvedena do provozu magnetická rezonance (MR). Ta přinesla nové možnosti diagnostiky onemocnění mozkové tkáně (zvláště bílé hmoty mozkové), míšních struktur, kloubů a dalších oblastí, jak bude dále uvedeno. Důležité ale je, že bez rizika ionizačního záření.

Pozitronová emisní tomografie (PET) byla dalším krokem v diagnostice zvláště maligních a zánětlivých onemocnění.

Stále větší dostupnost i pestrost výběru zobrazovacích modalit má i své stinné stránky. V posledních letech bylo popsáno mnoho případů nemoci z ozáření v důsledku diagnostických vyšetření. Proto jsou v současné době uváděny nové techniky vyšetření, které výrazně snižují dávky ionizačního záření, v některých případech až na 50 % původního ionizačního záření, bez výraznějšího snížení kvality obrazu.

Stále k větší dokonalosti se blíží přenos obrazové dokumentace, kdy se hodnocení snímků na běžných „domácích“ počítačích mimo diagnostická pracoviště stává běžnou rutinou – tyto techniky nazýváme telemedicína.

Přehled historie radiologie

• 1895 Wilhelm Conrad Röntgen objevil „nový typ záření“, které označil jako záření X. Ve stejném roce vyhotovil první rentgenový snímek ruky své manželky. V roce 1901 mu byla za objev rentgenového záření udělena první Nobelova cena za fyziku. Rentgenové záření si brzy našlo uplatnění v lékařství a dalších oborech.

• 1896 Antoine Henri Becquerel objevil přirozenou radioaktivitu v pokusech s uranovou rudou. Za objev první radioaktivní substance obdržel v roce 1903 Nobelovu cenu za fyziku.

• 1898 Marie Curie, rozená Sklodowská, a Pierre Curie společně objevili radioaktivní částice polonia a radia (první gram radia izolovali ze smolince pocházejícího z Jáchymova). Spolu s A. H. Becquerelem získali za tento objev v roce 1903 Nobelovu cenu za fyziku. Marie Curie obdržela navíc v roce 1911 Nobelovu cenu za chemii.

• 1900 Max Planck formuloval hypotézu kvantování energie oscilátorů, je považovaný za jednoho ze zakladatelů kvantové teorie. V roce 1918 získal Nobelovu cenu za fyziku.

• 1910 zavedení baryumsulfátu jako kontrastní látky.

• 1923 Georg von Hevesy začal používat radioaktivní izotopy při studiu metabolických procesů v rostlinách a zvířatech. V roce 1943 získal Nobelovu cenu za chemii.

• 1927 Hermann Joseph Müller prokázal mutagenní účinky ionizujícího záření. V roce 1946 získal Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu.

• 1938 Otto Hahn objevil jaderné štěpení. V roce 1945 získal Nobelovu cenu za chemii.

• 1940 Joseph Hamilton a Mayo Soley použili jód v radiodiagnostice onemocnění štítné žlázy.

• 1949 Douglass H. Howry sestavil první pulz-echo ultrazvukový skener, který byl předchůdcem ultrazvukového přístroje.

• 1971 Godfrey N. Hounsfield a Allan McLeod Cormack objevil výpočetní tomografii (CT), za kterou v roce 1979 získali Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu.

• 1973 Paul Christian Lauterbur vyvinul magnetickou rezonanci. V roce 2003 obdržel Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu.

• 1975 Michel M. Ter-Pogossian se spolupracovníky sestrojil PET.

Za základní zásady při využití zobrazovacích metod považujeme:

1. Vyloučit kontraindikace jednotlivých vyšetření.

2. Je-li možné využít neinvazivní vyšetření místo invazivní vyšetřovací metody, dáváme tomuto postupu přednost (každá invazivní metoda může vést ke vzniku morbidity, dokonce mortality).

3. Je nutné si uvědomit škodlivost ionizujícího záření, jehož dávky se sčítají po celý život jedince. Proto je důležité zvážit indikaci každého vyšetření s ionizujícím zářením, eventuálně parametry upravit tak, aby dávka záření byla co nejnižší, ale na druhé straně musí mít zobrazení odpovídající diagnostickou hodnotu.

4. Jaký přínos, eventuálně jak ovlivní výsledky vyšetření danou zobrazovací modalitou další klinické vedení nemocného.

5. Nezbytné je vzít v úvahu i ekonomické aspekty, které by ale neměly mít vliv na „lege artis“ diagnostiku a léčbu pacienta.

2 Část obecná

Tomáš Viták, Zdeněk Seidl, Andrea Burgetová

2.1 Historie objevení rentgenového záření

Objevitelem rentgenového záření se stal, jak je uvedeno výše, na podzim roku 1895 prof.Wilhelm Conrad Röntgen, při svých pokusech skatodovými paprsky vlaboratoři ve Würtzburgu. Zkoumal jako imnozí další badatelé na konci 19. století elektrické výboje pod vysokým napětím ve zředěných plynech ve vakuových plynových výbojkách, tzv. katodových trubicích. Katodové paprsky se skládají zproudu rychle se pohybujících elektronů, jenž se vytvářejí působením vysokého elektrického napětí mezi elektrodami, záporně nabitou katodou (-) akladně nabitou anodou (+), umístěnými na koncích uzavřené skleněné trubice, zníž byl odčerpán téměř všechen vzduch, aby nebránil pohybu elektronů. Röntgen vtemné komoře sledoval světélkování vyvolané katodovými paprsky na luminiscenčním stínítku potaženém fluorescenční látkou platinokyanidem barya. Při svých pokusech katodovou trubici úplně zakryl černým papírem azjistil, že luminiscenční stínítko při přiblížení iktakto zakryté trubici světélkuje, ato itehdy, když mezi trubici astínítko vložil tlustou knihu. Teprve když mezi trubici astínítko umístil kovový předmět, na stínítku se ukázal stín. Röntgen zjistil, že je-li mezi katodou aanodou zapojen elektrický proud, musí ztrubice vycházet nějaké neviditelné záření. Vzhledem kneznámé povaze tohoto záření označil tyto paprsky matematický symbolem něčeho neznámého, tedy písmenem X, které se dodnes užívá vanglosaské literatuře jako „X-ray”. Unás pod názvem RTG záření. Popsal idalší vlastnost tohoto záření, asice fakt, že vyvolává zčernání fotografické desky. Měsíc po svém objevu Röntgen zhotovil historicky první rentgenový snímek na světě, obraz ruky své manželky skovovým prstenem na fotografickou desku (obr. 2.1). Toto datum je pokládáno za den zrození nového lékařského oboru– radiologie.

Obr. 2.1 Vlevo prof. Wilhelm Conrad Röntgen, vpravo historicky první rentgenový snímek na světě (snímek ruky jeho manželky) pořízený Röntgenem

Vroce 1901 získal W. C. Röntgen jako první Nobelovu cenu za fyziku, ale svůj objev nikdy nepatentoval, což umožnilo jeho rychlé rozšíření do praxe. Zemřel vroce 1923 vMnichově zcela bez finančních prostředků.

Röntgen předpokládal, že pronikavé záření vzniká ve zředěném plynu katodové trubice, nicméně vdalší experimenty prokázaly, že X-záření pochází zanody při interakci zabrzděných elektronů smateriálem anody. Zdrojem rentgenového záření není tedy samotný výboj vplynu, kterým pouze procházejí urychlené elektrony na anodu. Naopak odstranění (vyčerpání) plynu apoužití žhavené katody zvýší účinnost vzniku rentgenového záření, čehož se využívá ve vakuových rentgenkách. Rentgenové zobrazovací systémy jsou využívány především ve strojírenství azdravotnictví, kde patří kzákladním vyšetřovacím metodám.

Tato modalita zobrazení lidských orgánů atkání využívá rozdílnou hodnotu pohlcení (atenuaci) procházejícího svazku RTG záření vrůzných orgánech atkáních. Vpřípadě skiagrafie je vzniklý obraz zaznamenáván na filmový materiál. Oskiaskopii mluvíme tehdy, jestliže je obraz pozorován pouze na stínítku bez trvalého uchování obrazu. Skiaskopie umožňuje sledovat pohyby orgánů nebo použitých kontrastních látek vtěchto orgánech, případně jejich funkci. Vsoučasné době umoderních digitálních přístrojů se rozdíl mezi skiagrafií askiaskopií do značné míry stírá, vpočítačovém systému lze volit, zda záznam digitálního obrazu bude statický či dynamický.

2.2 Rentgenové záření

RTG záření je pronikavé elektromagnetické záření ovelmi krátkých vlnových délkách avysokých frekvencích. Rentgenové záření prochází hmotou ivakuem, jeho intenzita slábne se čtvercem vzdálenosti od zdroje, šíří se přímočaře, má ionizační účinky (což znamená, že množství energie, které nese, stačí na uvolnění elektronu zatomu). Ionizující záření může být nebezpečné pro živé organismy, při běžném vyšetření však pacienta nijak významně nezatíží.

Vlastnosti RTG záření

Luminiscenční efekt. Rentgenové záření má schopnost přeměnit se na viditelné záření, ale pouze při interakci surčitými látkami.

Fotochemický efekt. Působením RTG záření na fotografický materiál dochází ke změnám vjeho chemickém složení.

Ionizační efekt. Energie, kterou rentgenové záření nese, je postačující kionizaci atomů nebo molekul ozářené látky. To znamená, že při působení na elektricky neutrální atomy se znich stávají elektricky nabité ionty.

Biologický efekt. RTG záření ve větších dávkách je pro živý organismus nebezpečné, může způsobit trvalé poškození buněk atkání. Působí-li záření na biologický materiál, dochází kabsorpci ionizujících částic, které je příčinou vyrážení elektronů zjejich orbit atvorbou negativně nabitých aniontů. Ionizované části molekul se stávají vysoce reaktivní avedou křadě chemických reakcí, které mohou způsobit smrt buňky, nebo změnit vgenetickou informaci.

Na druhé straně může být RTG záření využíváno při léčbě (radioterapii).

Sievert je jednotkou dávkového ekvivalentu ionizujícího záření. 1 Sv je taková absorbovaná dávka, která při jakémkoliv typu ionizujícího záření vyvolá vorganické látce stejný biologický účinek. Dávkový ekvivalent vypočteme jako součin D aQ, kde D je dávka vyjádřená jednotkou Gy (Gray).

Gy je základní jednotkou absorbované dávky aodpovídá jednotce J∙kg-1. tzn. energie 1 Joule absorbovaná 1 kilogramem látky.

Q je jakostní faktor různý pro různé organické látky ajednotlivé druhy ionizujícího záření. Pro rentgenové záření se používá jakostní faktor roven jedné.

Příklady radiační zátěže některých běžných vyšetření:

končetiny aklouby– < 0,01 mSv

plíce– 0,02 mSv

lebka– 0,07 mSv

pánev, břicho, bederní páteř– 0,7–1,3 mSv

Označení rizika při ozáření malými dávkami

Dávka

Riziko

nižší než 0,1 mSv

zanedbatelné

0,1–1 mSv

minimální

1–10 mSv

velmi nízké

10–100 mSv

nízké

Na obrázku 2.2 je rozdělení spektra běžně známých forem elektromagnetického záření. Platí, čím menší je vlnová délka elektromagnetického záření, tím vyšší hodnotu energie přenáší.

Obr. 2.2 Spektrum běžně známých forem elektromagnetického záření

Podle vlnové délky či frekvence můžeme rozdělit elektromagnetické vlny na několik skupin. Pro představu uvádíme: Radiovlny délkou odpovídají rozměrům fotbalového hřiště, elektromagnetické vlny využívané vmikrovlnné troubě mají velikost asi baseballového míčku, vlny uviditelného světla jsou rozměrů bakterie, elektromagnetické vlnění RTG záření pak odpovídá velikosti molekuly.

Poslední dva druhy krátkovlnného záření, X agama, se svými spektry (vlnovými délkami či energiemi) částečně prolínají avyskytují se určité terminologické nejasnosti. Na základě konvence členíme krátkovlnné elektromagnetické záření podle jeho původu– záření gama pochází zjádra, záření X zostatních oblastí atomu mimo jádro.

Radioaktivitu lze členit na přirozenou, která vzniká samovolným rozpadem nestabilních jader těžších prvků, aumělou vyvolanou obvykle jadernou reakcí; jsou doprovázeny třemi druhy záření: α (alfa), β (beta) aγ (gama).

Při α záření jsou emitována jádra atomu helia, které obsahuje 2 protony a2neutrony, tedy hmotnostní číslo prvku, které emituje alfa záření se zmenší o4, atomové o2.Dolet heliových jader je velmi malý, rychle ztrácí energii, vplynech má dolet několik cm, vkapalinách jen několik milimetrů, aproto ochrana proti tomuto záření není problémem. Při β- (beta minus) záření se štěpí vjádře neutron na proton, uvolní se elektron aantineutrino. Hmotnostní číslo prvku se nemění, ale atomové se zvětší o1, prvek se posune vperiodické tabulce ojedno místo doprava. Při β+ (beta plus) rozpadu (obvykle uumělých radionuklidů) se proton štěpí na neutron, eliminuje se pozitron aneutrino, tedy hmotností číslo se nemění, ale atomové se sníží o1, prvek se posune o1 místo doleva vperiodické soustavě. Záření β již má dolet delší (ve vzduchu několik metrů, vevodě asi 1cm). Záření γ je elektromagnetické vlnění ovelmi malé vlnové délce avelké energii, vzniká při přechodu jádra zvyššího do energeticky nižšího stavu, hmotové ani atomové číslo prvku se přitom nemění, má daleko největší dolet. Prakticky čisté gama zářiče jsou Co60 aCs137. Je nutné si uvědomit, že obvykle při radioaktivním rozpadu vznikají všechny druhy záření.

Fotoelektrický jev– zkráceně fotoefekt– je vyvolán dopadem světla či obecně elektromagnetického záření dostatečné frekvence (tedy ienergie na určité látky, především kovy) azpůsobí uvolnění elektronů.

Kvanta elektromagnetického vlnění se nazývají fotony, které si můžeme představit jako jakési „balíčky“ či „klubíčka“ elektromagnetického vlnění ourčité frekvenci, které se pohybují rychlostí světla c. Každý foton obsahuje určité množství energie.

2.2.1 Vznik avlastnosti rentgenového obrazu

Pronikavé elektromagnetické X-záření vznikající vrentgenové elektronce (rentgence) prochází přes vyšetřovaný objekt (tkáň organismu), přičemž část záření se absorbuje vzávislosti na tloušťce ahustotě tkáně, zbylá část prochází tkání aje zobrazována buď fotograficky, nebo na luminiscenčním stínítku, nověji pak pomocí elektronických detektorů. Při expozici RTG záření vzniká rentgenový obraz vyšetřované tkáně. Jinak řečeno, RTG obraz vzniká projekcí RTG záření zohniska anody přes tkáňové struktury uvnitř organismu sodlišnými absorpčními koeficienty arůznými tloušťkami na film či zobrazovací detektor. Rozdílným absorpcím RTG záření ve tkáních jsou na obrazu přiřazovány různé intenzity ve stupnici šedi, které je realizováno buď analogovým způsobem (zčernání filmu), nebo digitálně (elektronické zobrazovací detektory + počítač) (viz níže). Vzniká obraz odrážející velikosti, tvary auspořádání tkání aorgánů vorganismu, včetně případných změn vyvolaných patologickými procesy. Měkké tkáně mají menší hustotu anižší absorpci RTG záření, což je příčinnou, že těmito místy je propuštěno více záření, že dostaneme jasnější obraz či větší zčernání fotografického materiálu. Kosti sobsahem vápníku jsou hutnější avíce absorbují RTG záření (méně jej prochází), obdržíme vtěchto místech méně intenzivní obraz či menší zčernání fotografického filmu (projeví se na filmu nebo monitoru jako světlá).

RTG záření integruje satomy tkáně dvěma procesy: fotoefekt aComptonův rozptyl (tvorba elektron-pozitronových párů zde nenastává vzhledem knízké energii fotonů). Oba tyto procesy se podílejí na rozdílné absorpci záření vjednotlivých tkáních (atéž na rozdílné absorpci vnormálních apatologických okrscích vrámci téže tkáně) vzávislosti na tloušťce, hustotě látky aprotonovém čísle atomů. Právě na této rozdílné absorpci RTG záření vrůzných tkáních jakož ijejich fyziologických či patologických stavech je založena RTG diagnostika.

2.2.2 Kvalita RTG obrazu

Pro kvalitní RTG zobrazení arozpoznání jemných struktur aanomálií jsou důležité především níže uvedené tři (čtyři) parametry aeventuální přítomnost artefaktů.

1. Ostrost arozlišovací schopnost zobrazení

Pro ostrost projekčního obrazu je důležitý malý rozměr dopadového ohniska, zněhož je RTG záření emitováno. Pro klasickou RTG diagnostiku má ohnisko velikost cca 0,5 ± 2 mm. Rozlišovací schopnost RTG zobrazení se pohybuje právě kolem cca 0,5–2 mm, vzávislosti na velikosti ohniska. Kpodstatnému zhoršení ostrosti arozlišovací schopnosti dochází často při rozmazání obrazu vdůsledku pohybu pacienta během expozice. Toto riziko se umoderních přístrojů minimalizuje zkrácením expoziční doby, při současném zvýšení intenzity RTG záření. Rovněž pohyby určitých struktur uvnitř těla– jako tep srdce či dýchací pohyby– vedou kdegradaci obrazu. Tento nepříznivý vliv lze eliminovat hradlováním (trigrováním) asynchronizací obrazu vurčitých fázích srdeční pulzace či dýchání– EKG-gating, respiratory-gating.

Rozlišovací schopnost je definována jako nejmenší vzdálenost dvou „bodových“ objektů, při níž se tyto ještě zobrazí jako dvě oddělené struktury. Při menší vzdálenosti se již oba objekty zobrazí jako jeden, nejsou rozlišeny. Pro měření rozlišovací schopnosti můžeme použít čárový fantom. Obvykle jsou vyrobeny zplexiskla, na které jsou naneseny profrézované olověné fólie osíle 0,1 nebo 0,05mm (obr. 2.3).

Obr. 2.3 Čárový fantom

2. Kontrast zobrazení

Gradient zobrazení rozdílů vabsorpci RTG záření pomocí stupnice šedi je dán dvěma faktory. Vprvé řadě je určen poměrem absorpčních koeficientů pro různé druhy zobrazované tkáně, které záleží především na rozdílnosti vhustotě (denzitě) jednotlivých okrsků tkáně. Kde je tento rozdíl nepatrný nebo žádný, můžeme jej vněkterých případech zvýšit aplikací kontrastních látek. Kontrast způsobený absorpcí dále závisí na energii RTG záření. Pro tenčí vrstvy měkké tkáně je vhodnější měkké RTG záření (cca 20 keV). Pro zobrazení tlustších vrstev ahutnějších materiálů (struktury skeletu) je zapotřebí tvrdšího RTG záření (cca 80–100 keV). Kontrast je negativně ovlivňován rozptýleným zářením (viz níže „sekundární clony“).

Významným geometricko-anatomickým faktorem, podstatně zhoršujícím kontrast RTG obrazu acelkovou rozpoznatelnost lézí, je prozařování asuperpozice RTG záření zjednotlivých vrstev tkání aorgánů vrůzných hloubkách, kterými záření prochází před dopadem na film nebo detektor. Tento nepříznivý efekt je do značné míry eliminován utomografického zobrazení CT. Udigitálních přístrojů lze kontrast dodatečně zvýšit počítačovým zpracováním (post-processing)– vhodnou jasovou modulací obrazu.

Rozlišovací schopnost při nízkém kontrastu: Rozlišovací schopnost vkontrastu je definována při tzv. nízkém kontrastu apopisuje viditelnost anebo lépe rozlišitelnost dvou objektů svelmi malým rozdílem absorpčního koeficientu. Při tom prakticky nezáleží na velikosti těchto objektů, pokud ovšem nejsou menší než velikost šumu projeveného vobrazu. Dolní mez rozlišovací schopnosti na nízkém kontrastu určuje šum vobrazu– šum, který vzniká vsystému. Na obrázku 2.4 je znázorněno zobrazení signálu vpoměru signál/šum 1 : 1, 2 : 1, 5 : 1.

Obr. 2.4 Znázornění zobrazení signálu vpoměru signál/šum 1 : 1, 2 : 1, 5 : 1

3. Počet fotonů vobrazu, expozice

Pro získání kvalitního dobře exponovaného obrazu je třeba určitý optimální počet fotonů RTG záření, snímek může být podexponovaný (málo fotonů záření) nebo přeexponovaný (nadbytek fotonů). Ufilmů aluminiscenčních stínítek je tento počet fotonů dán především citlivostí použitého materiálu. Při využití digitálních zobrazovacích detektorů můžeme ale jas obrazu dodatečně upravit.

Celkový počet fotonů pro expozici daného snímku se nastavuje pomocí součinu proudu rentgenkou aexpozičního času– „miliampér-sekundy“ (mAs); může být též elektronicky regulován pomocí expoziční automatiky.

4. Artefakty na RTG obrazu

Za určitých okolností se na RTG obrazu mohou objevit některé struktury, které nemají svůj původ ve zobrazovaném předmětu– jsou to falešné artefakty. Jejich příčinou jsou například defekty nebo nečistoty na fotografickém filmu či zesilovacích fóliích, nehomogenity vdetektorech flat-panelu, nežádoucí předměty (např. kovové) ve svazku RTG záření. UCT zobrazení se mohou uplatnit itzv. strukturní artefakty vznikající při rekonstrukci transverzálních řezů vmístech sostrými rozdíly denzity, především na přechodu kosti aměkké tkáně.

Za tzv. „pit falls“ (zangl. past, nástraha) označujeme efekty, které jsou vlastní dané zobrazovací metodě amohou vést kmylné interpretaci diagnostického obrazu akfalešné pozitivitě patologického nálezu (např. partial volume effect, „magic angle“ při hodnocení rotátorové manžety…).

2.2.3 Rentgenka

Zdrojem X-záření pro RTG zobrazení je speciální vakuová elektronka zvaná rentgenka– rentgenová lampa či trubice (angl. X-ray tube). Zelektronického hlediska je rentgenka klasická dioda zapojená vobvodu svysokým napětím cca 20–200 kV (obr.2.5). Žhavená katoda emituje elektrony, které jsou urychlovány silným elektrickým polem daným vysokým napětím Umezi katodou aanodou. Po dopadu na anodu se elektrony prudce zabrzdí, malá část jejich kinetické energie se přemění na RTG záření dvojího druhu: brzdné záření acharakteristické záření (vznik avlastnosti těchto dvou druhů záření jsou rozebírány níže) azbytek na teplo. RTG záření opouští anodu avylétá ztrubice ven.

Obr. 2.5 Schéma rentgenky

Po dopadu elektronů na anodu pronikají elektrony několika vrstvami atomu anody, dokud neztratí svou kinetickou energii. Probíhají zde dvě základní interakce:

• interakce spolem jádra atomu; vedou ke vzniku tzv. brzdného záření (obr. 2.6),

• interakce sobalovými elektrony; vedou ke vzniku tzv. charakteristického záření (obr. 2.7).

Obr. 2.6 Brzdné RTG záření je převažující typ záření vznikajícího vrentgence. Vzniká zpomalením letícího elektronu blízko jádra atomu. Jádro je kladně nabité apřitahuje elektron, který změní směr letu azpomalí. Rozdíl energie je přeměněn na záření různých frekvencí. Čím blíže se dostane elektron kjádru ačím větší je jeho energie, tím větší bude energie vznikajícího kvanta RTG záření. Účinnost přeměny energie na RTG záření vrentgence je pouze 1%. Zbytek energie se přemění na záření tepelné.

Obr. 2.7 Charakteristické RTG záření vzniká při srážce letícího elektronu (zanody rentgenky) aelektronu zelektronového obalu atomu na katodě. Původní elektron je vyražen ven zatomu. Vznikne „díra”, která je ale následně zaplněna elektronem zjedné zhladin vzdálenějších od jádra, příčemž se uvolní značné množství energie ve formě fotonu RTG záření. Energie záření je rovna energetickému rozdílu mezi elektronovými hladinami, mezi kterými došlo kpřeskoku elektronu; záleží na materiálu, zekterého je anoda vyrobena, čím je protonové číslo kovu anody vyšší, tím vyšší je energie charakteristického záření.

Anoda je zhotovena ztěžkého materiálu (nejčastěji zwolframu), který má vysokou elektronovou hustotu, takže dopadající elektrony jsou velkou odpudivou silou prudce brzděny, čímž se podle zákonitostí elektrodynamiky část jejich kinetické energie mění vbrzdné elektromagnetické záření, resp. fotony RTG záření. Účinnost tohoto procesu je však poměrně malá, pouze asi 1% celkové kinetické energie elektronů je transformováno na fotony RTG záření, zbytek se mění vteplo.

Fokusace elektronů, ohnisko

Rentgenky pro RTG diagnostiku používají fokusaci elektronového svazku do ohniska, což je podmínkou dosažení dobré ostrosti arozlišení projekčního stínového transmisního obrazu při RTG diagnostice, resp. je zapotřebí, aby svazek X-záření vycházel ztéměř bodového zdroje.

Chlazení arotace anody

Lokálnímu přehřívání jediného místa anody (ohniska), kam dopadají elektrony, se často zabraňuje rotací anody. Anoda ve tvaru kuželovitého disku (oprůměru asi 5–10 cm) se otáčí kolem podélné osy, takže elektronový svazek dopadá pokaždé do jiného místa po obvodu anody, čímž je zahřívání aodvod tepla rovnoměrnější. RTG záření vystupuje sice ztéhož místa, ohniska, které je přímo proti nehybné katodě, avšak toto ohnisko je díky rotaci anody tvořeno neustále jinou fyzickou částí anodového disku (teplo se tím lépe rozptyluje vmateriálu anody). Rentgenky pro velmi vysoké výkony pak mají anodu aktivně chlazenou– uvnitř anody je dutina, kterou protéká chladící kapalina.

Rotace anody sice zabraňuje lokálnímu přehřívání dopadového ohniska na anodě, avšak při delším provozu se anoda silně zahřívá jako celek atoto teplo se jen pomalu přenáší infračerveným vyzařováním přes vakuum ven zrentgenky do chladicího média. Mezi jednotlivými expozicemi je proto třeba dodržet určité časové prodlevy, aby anoda stačila vychladnout. Další nevýhodou rotující anody je opotřebování ložiska uvnitř vakuové baňky, které není možné zvenčí mazat ani jinak udržovat. Při opotřebování ložiska se kromě toho do vakuového prostoru rentgenky uvolňují nežádoucí zplodiny.

Proto bylo pro vyšší výkony vyvinuto nové konstrukční uspořádání rentgenky typu Straton, kde svazek urychlených elektronů zaxiálně umístěné katody, vychýlený magnetickým polem, dopadá periferně na protilehlou čelně umístěnou anodu, která je zvnější strany vpřímém kontaktu schladicí olejovou lázní, do níž je rentgenka ponořena. Elektronickým řízením proudu ve vychylovacích cívkách lze nastavit požadovanou pozici dopadového ohniska elektronů na anodě. Takto lze definovat ivíce ohnisek, které mohou pracovat současně vmultiplexním provozu. Rentgenka pomocí motorku rotuje jako celek kolem své podélné osy spojující katodu se středem anody, přičemž vznikající RTG záření odchází vbočném směru. Žhavicí aanodové napětí je na rentgenku přiváděno pomocí sběrných prstenců, po nichž kloužou elektrické kartáčky (technologie slip-ring– podobná jako uelektromotorů na stejnosměrný proud). Hlavní výhodou této konstrukce je podstatně dokonalejší chlazení anody, která je vpřímém kontaktu schladicím médiem, přičemž uvnitř vakuového prostoru nejsou žádné mechanicky pohyblivé díly. Ložiska, na nichž je celá rentgenka uchycena, jsou dobře přístupná amohou být účinně mazána. Vede to kmožnosti dosažení vyššího výkonu akpodstatnému prodloužení životnosti rentgenky.

Rentgenka Straton je při stejném výkonu podstatně menší alehčí než klasické rentgenky srotující anodou. To je velmi výhodné unových technologií vyskorychlostních multi-slice CT přístrojů, kde je rotační mechanika silně namáhána odstředivými, gravitačními agyroskopickými silami.

Elektrické napájení rentgenky

Rentgenka, jako elektronický zdroj záření, vyžaduje patřičné elektrické napájení dodávající elektrickou energii generující RTG záření azajišťující další funkce nezbytné pro správný provoz zařízení. Rentgenka má tři základní zdroje napájení:

1. Zdroj žhavicího proudu pro katodu

Je ztransformátoru dodáváno nízké napětí většinou 6–12 Vaproud vrozmezí cca 0,5–10 A, smožností plynulé regulace.

2. Zdroj vysokého napětí (anodového napětí)

Anodového napětí je nezbytné pro urychlování elektronů vrentgence. Využíváme napětí vrozmezí cca 20–150 kV; uspeciálních rentgenek pro spektrometrické použití může být inižší. Základem tohoto zdroje (zvaného též generátor) je vysokonapěťový transformátor, který síťové napětí (220/380 V) transformuje nahoru– buď přímo ze síťového napětí, nebo nověji přes elektronický oscilační obvod.

Hodnota anodového napětí je regulovatelná buď plynule, nebo skokově, což umožňuje autotransformátor, který je předřazen před vysokonapěťový transformátor.

Hodnota vysokého napětí na rentgence se vyjadřuje vtisících voltů– kilovoltech (kV).

3. Napájení pro rotaci anody

Jedná se ostřídavé napětí (většinou síťové 220/380 V) přiváděné na cívky statoru, vytvářející točivé magnetické pole pro rotaci anody rentgenky. Pro zamezení zbytečně dlouhé rotace rentgenky, setrvačností, po skončení expozice se na příslušné cívky statoru po jejím ukončení na chvíli připojí opačná fáze střídavého napětí, atím točivé magnetické pole obrátí svůj směr arotace anody se zabrzdí.

Kryt rentgenky

Při vlastním provozu vRTG přístrojích je rentgenka zapouzdřena ve speciálním krytu válcovitého tvaru. Kryt je stíněn olovem před nežádoucím pronikáním RTG záření do okolí. Ve střední části krytu je výstupní okénko (samozřejmě nestíněné) většinou zakrylátového skla, kněmuž je rentgenka natočena svým dopadovým ohniskem akterým paprsek RTG záření vychází ven kpříslušnému použití. Uvýkonových rentgenek je prostor mezi rentgenkou astěnami obalu vyplněn chladicím olejem.

Kolimační alokalizační systém

RTG záření zrentgenky přichází do kolimačního systému sestávajícího se ztubusu snastavitelnými clonami vymezujícími geometrický tvar svazku RTG záření. Clony se nastavují tak, aby svazek RTG záření pokryl pouze zobrazovanou oblast anebyly zbytečně ozařovány další části těla. Pro vizuální zaměření anastavení zobrazovaného pole je vkolimačním systému rentgenky instalován světelný lokalizační systém, světlo zžárovky je optickou projekcí vedeno přes kolimační systém tak, aby bylo dosaženo shody viditelného světelného pole apole RTG záření (simplisticky řečeno, světlo zžárovky nám označí oblast, kterou následně bude procházet RTG záření). Před vyšetřením je možné nastavit polohu zobrazovaného pole na kazetě filmu či zobrazovacím panelu, jakož ina povrchu těla pacienta.

2.2.4 Konstrukce RTG přístrojů, nářadí apomůcky

Kryt srentgenkou akolimačním systémem spolu sprotilehlou filmovou kazetou či zobrazovacím panelem jsou namontovány na speciální stojany několika druhů akonstrukčního provedení, podle požadované metodiky RTG zobrazení (obr. 2.8).

Obr. 2.8 Schéma RTG přístroje

Pomůcky pro RTG snímkování umožňují správné uložení vyšetřovaných azajišťují jejich pohodlí, což je prevencí pohybových neostrostí. Další typ pomůcek napomáhá stlačením objektu zmenšit jeho rozměry, tím omezit sekundární záření azlepšit kontrast ve výsledném RTG obrazu.

Pro skiagrafické snímkování bývá rentgenka nejčastěji namontována nahoře na svislém stojanu (sloupový stativ upevněný na podlaze, nebo stropní závěs) smožností snadného mechanického posuvu. Filmová kazeta nebo zobrazovací panel je upevněn vdolní části stojanu, opět smožností posunu. Mezi nimi je posuvný stůl spacientem pro vyšetření vleže. Úložná deska musí být rentgentransparentní, bývá posunovatelná příčně ipodélně, což usnadňuje centrování.

Snímkovací stojany (vertigrafy) jsou určeny pro snímkování ve stoje.

Rentgenka skolimačním systémem je natočena horizontálně, protilehlá kazeta nebo flat-panel je na samostatném vertikálním stojanu (tzv. vertigraf). Horizontální posun (pojezd) rentgenky může být realizován pomocí kolejniček upevněných na stropu nebo podlaze vyšetřovny. Posuny jednotlivých částí RTG systému mohou být manuální nebo motorické, spomocí elektronicky řízených elektromotorků.

Unových systémů bývá realizován tzv. autotracking– automatické synchronní spřažení posunů zobrazovacího panelu arentgenky (opatřené kolimačním systémem).

Vyšetřovací sklopné stěny jsou určeny pro skiaskopicko-skiagrafická vyšetření pacientů (obr. 2.9).

Obr. 2.9 Sklopná stěna

Mají možnost stojan rentgenky, zobrazovacího panelu ilehátko pootočit či naklonit do různých úhlů– od horizontální po svislou polohu, což jim umožňuje široké možnosti využití.

Pro flexibilní skiaskopické zobrazení bývá rentgenka aprotilehlý zobrazovací detekční systém často namontovány na speciálním stojanu tvaru písmene „C“– tzv. C-rameno (C-arm) (obr. 2.10), nebo tzv. U-rameno. Tato ramena se dají pomocí elektromotorků natáčet do různých úhlů kolem pacienta, což umožňuje snadné zobrazení vrůzných projekcích. Tyto systémy (bývají mnohdy mobilní) lze využít vširokém spektru aplikací, jako je digitální subtrakční angiografie, RTG navigace intervenčních výkonů, afterloading vradioterapii „brachyterapie“...

Samostatnou kategorií konstrukčních řešení RTG přístrojů je transmisní rentgenová tomografie CT, kde rentgenka aprotilehlý elektronický detekční systém jsou upevněny na portálovém rotačním stojanu– gantry.

Mezi RTG pomůcky dále řadíme fixační zařízení, kompresní zařízení apomůcky související sradiační ochranou.

Obr. 2.10 Pojízdný RTG přístroj (se zdviženým C-ramenem)

Fixační zařízení

Pro fixaci lebky jsou určeny obvykle dvouramenné držáky, ramena ksobě přitahuje šroub, mezi jejich konce se umístí okraje lebky.

Na každém RTG pracovišti by měla být také sada klínů, klínků, podložek aválečků pro podkládání vyšetřované části těla adále pásové úchytky, které se používají ina CT.

Kompresní zařízení

Pásová kompresoria slouží kpřichycení astlačení vyšetřované části těla.

Kompresní tubusy jsou uvyšetřovacích stěn připevněny komezovací cloně.

Palpátor (distinktor, Holzknechtova lžíce) se používá při skiaskopickém vyšetření žaludku aduodena.

Pomůcky související sradiační ochranou

• ochrana personálu před rozptýleným zářením: ochranné zástěry, rukavice či brýle solovnatým sklem (ochrana oční čočky);

• ochrana pacientů: stínící pomůcky kvykrytí citlivých orgánů, ochrana radiosenzitivních orgánů, pokud nejsou předmětem vyšetření (zejména gonády, štítná žláza).

Nastavení parametrů X-záření

Pro optimalizaci RTG diagnostiky je potřeba nastavit vhodné parametry X-záření. Velektrickém obvodu rentgenky se podle potřeby regulují anastavují dva základní parametry:

Anodové napětí– určuje maximální istřední energii fotonů výsledného RTG záření, jeho „tvrdost“. Vpraxi se anodové napětí pohybuje vširokém rozmezí od cca 20 kV do 200 kV (vzávislosti na druhu zobrazovaných struktur); nižší napětí = měkčí záření.

Anodový proud, expozice protékající rentgenkou určuje intenzitu RTG záření emitovaného rentgenkou IX. Lze jej regulovat změnou žhavení katody, žhavicího proudu, atím teploty vlákna katody. Při vyšším žhavení vlákna katody je emitováno více elektronů, rentgenkou protéká vyšší proud aje vyzařována vyšší intenzita RTG záření. Průměrný proud rentgenkou se pohybuje vrozmezí jednotek mA– až asi 200 mA, okamžitý proud může být ipodstatně vyšší (vpulzním režimu).

Celkové množství fotonů RTG záření (expozice) určuje kvalitu RTG snímků atéž radiační zátěž pacienta. Kvalita je dána součinem intenzity záření IX (fluence fotonů/s) aexpozičního času T, je tedy úměrná součinu anodového proudu rentgenkou (mA) aexpozičního času (s): „miliampér-sekundy“ mA.s= Q, Pro pořizování běžných skiagrafických snímků měkkých tkání se používá expozice na rentgence asi 2–6mAs, uskeletu cca 20–80 mAs, uCT i200 mAs. Trendem umoderních RTG přístrojů schopných pracovat vpulzním režimu svysokým okamžitým výkonem se pro dosažení požadované expozice (mAs) dává přednost vysoké hodnotě proudu (mA) při krátkém expozičním času (s)– snižuje se tím riziko rozmazání snímku pohybem pacienta.

Máme možnost využít expoziční automatiku, která po dosažení určitého předvoleného „množství“ RTG záření elektronicky vypne anodové napětí vgenerátoru, atím iexpozici. Pro účely automatické expozice je tok prošlého RTG záření monitorován pomocí ionizačních komůrek umístěných za kazetou sfilmem nebo za flat-panelem. Udigitálních zobrazovacích detektorů lze kpřerušení expozice použít ipředvolbu celkového počtu impulzů, nastřádaných vdigitálním obrazu. Podobně funguje optimalizace expozice uCT přístrojů, kde se podle úrovně signálu zdetektorů při předběžném plánovacím radiografickém zobrazení SPR (topogramu) mohou automaticky upravovat optimální hodnoty proudu (mA) při vlastním diagnostickém skenování– ATCM (automatic tube current).

Filtrace, kolimační clony asekundární clony uRTG zobrazení

Již vzniklé X-záření se následně upravuje filtrací.

Měkké RTG záření delších vlnových délek anízké energie fotonů nemá pro diagnostiku žádný význam, absorbuje se většinou již vkůži amělkých vrstvách tkáně azpůsobuje jen nežádoucí radiační zátěž pacienta. Proto se používá filtrace, kdy je do cesty záření vložena hliníková nebo měděná destička tloušťky cca 1,5–4 mm, která měkkou složku RTG záření do značné míry pohltí, zatímco tvrdší složku propouští (již samotná skleněná baňka rentgenky působí inherentně jako částečný filtr, podobně chladicí olej aokénko krytu rentgeny).

Vněkterých speciálních případech, kdy potřebujeme selektivnější filtraci určitých oblastí energie, použijeme tzv. filtraci K-hranou (K-edge filter). Kombinací standardního filtru (Al, Cu) afiltru zvhodného těžšího materiálu svyužitím efektu K-hrany výsledně obdržíme pásmový filtr vybírající určitý úsek energií ze spojitého spektra X-záření. Tato technika je aplikována např. umamografie, kde molybdenový nebo rhodiový filtr odřezává fotony vyšších energií, což umožní dosažení lepšího kontrastu (viz níže „RTG mamografie“). Uvedená modalita je použita také utechniky DEXA– analýzy absopce spoužitím dvou energií RTG záření „CT se dvěma rentgenkami– DSCT (Dual Source aDual Energy CT).

Vhodnými primárními clonami se zajišťuje geometrické vymezení svazku X-záření zasahujícího jen potřebnou vyšetřovanou oblast.

Mezi pacientem afilmem (či stínítkem nebo zobrazovacím detekčním systémem, flat-panelem) pak může být umístěna sekundární clona či mřížka: a) sbíhavá fokusovaná Bucky-Potterova clona, b) paralelní jemná Lysholmova clona či c) ultrajemná Smithova clona. Jedná se omřížku tvořenou rovnoběžnými absorpčními lamelami (olověnými pásky), které svými mezerami propouštějí pouze primární RTG záření prošlé ve směru původního svazku, zatímco sekundární Comptonovsky rozptýlené fotony (pohybující se jinými směry) pohlcuje vpřepážkách. Potlačení sekundárního rozptýleného záření zlepšuje kontrast rentgenového obrazu.

Bucky clona má poměrně tlusté přepážky (cca 1 mm), které by se promítly do RTG obrazu apůsobily jeho degradaci. Tento rušivý fenomén je eliminován pohybem clony bějem expozice.

2.2.5 Elektronické zobrazovací detektory RTG záření

Původní zobrazení X-záření pomocí fotografického filmu nebo luminiscenčního stínítka je vsoučasné době nahrazováno elektronickými zobrazovacími detektory. Výhodou je podstatně vyšší detekční citlivost aširoké možnosti elektronického apočítačového zpracování obrazů (digitalizace).

Zesilovač obrazu

Flat-panely

Moderními adokonalejšími zobrazovacími detektory RTG záření jsou tzv. flat-panely. Detekční panel je tvořen zvelkého počtu elementů (buněk, pixelů) sestavených do obrazové matice cca 2000 × 2000 obrazových elementů– ivíce. Úroveň elektrického signálu zkaždého obrazového elementu je úměrná intenzitě, resp. počtu fotonů RTG záření dopadajících do daného místa flat-panelu. Výsledkem je přímý digitální RTG obraz.

Detektory RTG záření pro CT

2.2.6 Projekce RTG zobrazení uplanární rentgenové diagnostiky

Zhlediska provedení azpracování RTG obrazů se planární rentgenová diagnostika dělí na dvě skupiny:

1. Skiagrafie

Obr. 2.11 Příklady RTG snímků– ruka (a), plíce (b), krční páteř (c)

2. Skiaskopie

2.2.7 RTG subtrakční radiografie– DSA

2.2.8 RTG kostní denzitometrie

2.2.9 RTG mamografie

Alternativní mamografické metody

2.3 Ultrazvuk

2.3.1 Základní fyzikální informace

Fyzikální vlastnosti

Zdroj ultrazvuku

Sonografie

Užití ultrazvuku

2.3.2 Lékařská ultrasonografie

Amód

B mód

M mód

3D mód

2.3.3 Dopplerovská ultrasonografie

2.4 Výpočetní tomografie (CT)

2.4.1 Historický úvod

Vývoj tomografické metody zobrazení, pět generací CT přístrojů

Tomografie selektronovým svazkem– Electron Beam CT (EBT)

2.4.2 Rentgenová tomografie– CT

Detektory RTG záření pro CT

2.4.3 Mnohodetektorové, multi-slice aspirální CT

CT se dvěma rentgenkami– Dual Source aDual Energy CT (DSCT)

2.4.4 Diagnostické použití

Hrudník

Srdce

Břišní dutina apánev

Polytrauma

Končetiny

Bezpečnost

2.5 Magnetická rezonance

2.5.1 Základní principy zobrazování magnetickou rezonancí

Jaderný magnetismus

T1 relaxační čas

T2 relaxační čas

Repetiční čas (TR)

Čas echa (TE)

T1, T2, PD vážené obrazy

Gradienty magnetického pole

Výběr roviny řezu

2.5.2 Zobrazovací sekvence

Spin echo (SE) sekvence

Gradientní echo (GE) sekvence

Sekvence spředpřípravou magnetizace

Potlačení signálu tuku

Spektrální potlačení signálu tuku

Na relaxaci závislé potlačení signálu tuku

Na relaxaci závislé potlačení signálu likvoru– FLAIR

Použití inverzního pulzu kzlepšení T1 vážení

FLASH

Steady-state Techniky

Gradientní techniky spřed přípravou magnetizace

2.5.3 Magnetizační transfer

2.5.4 Rekonstrukce obrazů magnetické rezonance

Rychlé zobrazovací metody

Rychlé zobrazování se SE sekvencemi

Rychlé zobrazování sgradientními sekvencemi

Paralelní akviziční techniky

Artefakty při zobrazování Magnetickou rezonancí

Chemický posun

Tok apohyb

Trunkační artefakty

Susceptibilní artefakt

Aliasing

EKG (PPU) Gating

2.5.5 Magnetická rezonanční angiografie (MRA)

3D Time-of-Flight Angiography

2D Time-of-Flight Angiography

2.5.6 Zobrazování difuze magnetickou rezonancí (DWI)

2.5.7 Zobrazování perfuze magnetickou rezonancí (PWI)

2.5.8 Funkční magnetická rezonance (fMRI)

2.5.9 MR spektroskopie

Základní principy MR spektroskopie

2.5.10 Kontraindikace kvyšetření MR

2.6 Pozitronová emisní tomografie aCT (PET/CT)

2.7 Jednofotonová emisní tomografie (SPECT), SPECT/CT

2.8 Projekce (obecné poznámky)

Projekce:

2.9 Specifika radiologie udětí

Speciální kapitolou je zvláště snímkování novorozenců.

2.10 Příprava pacienta před vyšetřením vradiodiagnostice

2.10.1 RTG skiaskopie

2.10.2 Příprava na USG vyšetření

2.10.3 Příprava na CT vyšetření

Příprava před aplikací jodové kontrastní látky:

Příprava na CT enterografii/enteroklýzu

Příprava na CT kolonografii

2.10.4 Příprava na MR vyšetření

2.11 Kontrastní látky

2.11.1 Kontrastní látky vRTG diagnostice

Struktura avlastnosti kontrastních látek

Pozitivní KL:

Negativní KL: vzduch, CO_2, metylcelulóza.

2.11.1.1 Nežádoucí účinky kontrastních látek

2.11.1.2 Zásady intravaskulárního podání jodových kontrastních látek (JKL)

Dávkování

2.11.2 Kontrastní látky vUSG diagnostice

2.11.3 Kontrastní látky pro magnetickou rezonanci

Kontrastní látky struktura avlastnosti kontrastních látek

Paramagnetismus

Extracelulární kontrastní látky

Intracelulární orgánově specifické kontrastní látky

Nežádoucí účinky

Dávkování

2.12 Radiační ochrana

2.12.1 Veličiny ajednotky vradiační ochraně

2.12.2 Radiobiologie

Akutní nemoc zozáření

Akutní lokální změny

Pozdní projevy poškození deterministického typu (nenádorová poškození)

Účinky záření na vývoj zárodku aplodu

2.12.3 Základní principy radiační ochrany

Optimalizace radiační ochrany při lékařském ozáření

Indikační kritéria

2.12.4 Ochrana před RTG zářením vradiodiagnostice

Ochrana pacientů

Technické faktory ovlivňující dávku na CT

Ochrana zdravotnického personálu

Vyšetřující nesmí být ozářen přímým svazkem RTG záření.

2.12.5 Osobní monitorování– dozimetrie

Osobní filmové dozimetry

Prstové dozimetry

2.12.6 Klasifikace zdrojů ionizujícího záření

Nevýznamné ZIZ jsou např.:

Drobné ZIZ:

Významné ZIZ ve zdravotnictví jsou např.:

2.12.7 Kategorizace pracovišť

Pracoviště I. kategorie

Pracoviště II. kategorie

Pracoviště III. kategorie

Pracoviště IV. kategorie

2.12.8 Kategorizace radiačních pracovníků

Kontrolované pásmo

Sledované pásmo

Monitorování ionizujícího záření

2.12.9 Radiační nehody amimořádné události

Zásah při mimořádných událostech zahrnuje:

2.12.10 Zpracování programu zabezpečování jakosti

Table of Contents

Seznam zkratek

Úvod

1 Historie radiologie

2 Část obecná

2.1 Historie objevení rentgenového záření

2.2 Rentgenové záření

2.2.1 Vznik a vlastnosti rentgenového obrazu

2.2.2 Kvalita RTG obrazu

2.2.3 Rentgenka

2.2.4 Konstrukce RTG přístrojů, nářadí a pomůcky

2.2.5 Elektronické zobrazovací detektory RTG záření

2.2.6 Projekce RTG zobrazení u planární rentgenové diagnostiky

2.2.7 RTG subtrakční radiografie – DSA

2.2.8 RTG kostní denzitometrie

2.2.9 RTG mamografie

2.3 Ultrazvuk

2.3.1 Základní fyzikální informace

2.3.2 Lékařská ultrasonografie

2.3.3 Dopplerovská ultrasonografie

2.4 Výpočetní tomografie (CT)

2.4.1 Historický úvod

2.4.2 Rentgenová tomografie – CT

2.4.3 Mnohodetektorové, multi-slice a spirální CT

2.4.4 Diagnostické použití

2.5 Magnetická rezonance

2.5.1 Základní principy zobrazování magnetickou rezonancí

2.5.2 Zobrazovací sekvence

2.5.3 Magnetizační transfer

2.5.4 Rekonstrukce obrazů magnetické rezonance

2.5.5 Magnetická rezonanční angiografie (MRA)

2.5.6 Zobrazování difuze magnetickou rezonancí (DWI)

2.5.7 Zobrazování perfuze magnetickou rezonancí (PWI)

2.5.8 Funkční magnetická rezonance (fMRI)

2.5.9 MR spektroskopie

2.5.10 Kontraindikace k vyšetření MR

2.6 Pozitronová emisní tomografie a CT (PET/CT)

2.7 Jednofotonová emisní tomografie (SPECT), SPECT/CT

2.8 Projekce (obecné poznámky)

2.9 Specifika radiologie u dětí

2.10 Příprava pacienta před vyšetřením v radiodiagnostice

2.10.1 RTG skiaskopie

2.10.2 Příprava na USG vyšetření

2.10.3 Příprava na CT vyšetření

2.10.4 Příprava na MR vyšetření

2.11 Kontrastní látky

2.11.1 Kontrastní látky v RTG diagnostice

2.11.2 Kontrastní látky v USG diagnostice

2.11.3 Kontrastní látky pro magnetickou rezonanci

2.12 Radiační ochrana

2.12.1 Veličiny a jednotky v radiační ochraně

2.12.2 Radiobiologie

2.12.3 Základní principy radiační ochrany

2.12.4 Ochrana před RTG zářením v radiodiagnostice

2.12.5 Osobní monitorování – dozimetrie

2.12.6 Klasifikace zdrojů ionizujícího záření

2.12.7 Kategorizace pracovišť

2.12.8 Kategorizace radiačních pracovníků

2.12.9 Radiační nehody a mimořádné události

2.12.10 Zpracování programu zabezpečování jakosti