vår första introduktion till medicinsk bildbehandling sker när en läkare ber oss att få en röntgen eller skanning för att undersöka en skada, smärta eller symptom som annars inte kan förklaras. Vi kan bli överväldigade när vi ser hur komplicerat, stort och bullrigt en del av utrustningen är.
många olika typer av undersökningar kan utföras för att undersöka tillstånd och skador. Ibland krävs mer än en av följande medicinska avbildningstekniker för att göra det möjligt för läkare att erbjuda de bästa råden om behandlingsalternativ.
’röntgen’ eller planar radiografi
detta är fortfarande den vanligaste, allmänt tillgängliga och enklaste formen av medicinsk bildbehandling, som ofta används för att se ett brutet ben. Röntgenstrålar är faktiskt fotoner, eller små paket av energi (kallad joniserande strålning) och utgör en del av det elektromagnetiska spektrumet (liksom synligt ljus, mikrovågor och radiovågor).
när en röntgenstråle passerar genom mänsklig vävnad kan dessa röntgenfotoner absorberas och avböjas av täta vävnadsstrukturer som ben och kanske inte lämnar kroppen. Andra röntgenfotoner kan stöta på vävnad som är mindre tät (som muskler) och kan passera genom detta ganska enkelt och lämna kroppen.
de spännande röntgenfotonerna når sedan en digital bildreceptor eller detektor där de ger ett vävnadsdensitetsmönster för den digitala receptorn att konvertera till röntgenbilden (eller röntgenbilden) som vi är bekanta med.
tät vävnad som ben som har dämpat röntgenstrålen verkar tät eller vit; mindre tät vävnad som lungor som är fyllda med luft verkar mindre tät eller mörk, vilket vi observerar med en ”röntgenstråle”. Andra vävnader i människokroppen har densiteter mellan dessa två ytterligheter och visas på en röntgenbild som olika nyanser av grått.
patienter bör lugnas denna form medicinsk avbildning är rättfram, och det bör inte finnas någon risk eller fara från strålningen när den används korrekt.
datortomografi (CT)
denna teknik använder en röntgenstråle för att producera tvärsnittsbilder av människokroppen. När avbildningsprocessen äger rum avger röntgenröret kontinuerligt en röntgenstråle och roterar i en 360 graders cirkel i en enhet som kallas en gantry.
medan detta händer ligger patienten på ett speciellt CT-bildbord som tillåter röntgenstrålen igenom. Röntgenstrålen är formad som en handhållen fläkt och beskrivs ofta som en fläktstråle. Det finns flera digitala detektorer belägna inom denna cirkulära portal som kontinuerligt identifierar energin hos röntgenfotonerna som lämnar patienten.
bordets och patientens rörelse genom portalen gör att bilder kan rekonstrueras som skivor (eller tomografer) av mänsklig vävnad. Den vanligaste CT-undersökningen är att skanna patientens bröst, buk och bäcken, och den vanligaste orsaken till detta är att identifiera spridningen av cancer. ”Röntgenfärger” injiceras i patienter för att identifiera cancer vid användning av CT-avbildning, eftersom cancervävnaden kommer att absorbera ”röntgenfärgen” och vara mer uppenbar på bilden.
med rutinmässiga CT-avbildningstekniker bör det inte finnas några risker eller faror för patienter från de strålningsnivåer som används.
Magnetic resonance imaging (MRI)
MR använder en kombination av en kraftfull cylindrisk magnet och radiofrekvensvågor för att generera en bild av kroppen. Det är ganska högt och patienter måste ha lämpliga hörselskydd som öronproppar eller hörlurar (där avkopplande musik kan lyssnas på).
patienter ligger normalt inom magnetcylindern och en ram (som fungerar som en antenn) placeras runt kroppsområdet som behöver avbildas, så nära som möjligt, så att den maximala möjliga signalen kan detekteras för att rekonstruera mycket detaljerade bilder.
vår kropp innehåller väte, så en radiofrekvens överförs till kroppen med den frekvens som får väteatomer att svänga. När radiofrekvensen är avstängd fortsätter väteatomerna att svänga och frekvensen för denna svängning detekteras av ramen eller antennerna.
radiofrekvensen orsakar en spänningssignal i antennerna, som identifieras som en elektrisk signal. Detta digitaliseras sedan och en bild rekonstrueras med hjälp av komplexa matematiska beräkningar.
säkerhet är av största vikt för patienter som har en MR-skanning, och alla patienter måste fylla i ett säkerhetsformulär först för att säkerställa att de är kompatibla med bildmiljön. Säkerhetsfrågeformuläret frågar om patienter har implanterade metallföremål som pacemakers eller infusionspumpar eller liknande medicintekniska produkter. Detta beror på att vissa metallföremål kan skada patienter eller personal om de kommer in i Mr-miljön på grund av den kraftfulla magneten.
den vanligaste tillämpningen av MR är att avbilda hjärnan med tillstånd som relaterar till neurologi eller neurokirurgi.
positronemissionstomografi (PET)
bildteknikerna som används med röntgenstrålar, CT och MR, är mestadels utformade för att observera strukturell information-Detta inkluderar arrangemang av anatomi och platsen för sjukdom eller skador. PET-avbildning är en unik avbildningsprocess, eftersom den kan identifiera och avbilda funktionell information som metabolisk (omvandling av energi) eller kemiska processer i inre kroppsorgan.
för att göra detta måste radioaktiva ämnen injiceras i patienter och dessa är kemiskt bundna till föreningar som används av våra organ (såsom glukos) eller molekyler som binder till specifika receptorer eller specifika typer av celler (såsom proteiner).
dessa radioaktiva ämnen avger gammastrålar (en annan form av joniserande strålning). Från sin plats i kroppen passerar gammastrålarna genom vävnad och lämnar kroppen där de detekteras av en PET-skanner som innehåller en gammakamera medan patienten ligger stilla.
PET-skannern detekterar gammastrålarna, omvandlar deras intensitet eller styrka till en elektrisk signal och rekonstruerar sedan en bild baserad på denna intensitet. Detektorerna är anordnade runt en patients kropp så att den ursprungliga platsen för gammastrålarna i patienten kan beräknas med hjälp av matematiska processer.
PET-avbildning är utmärkt för att identifiera aktiviteten hos tumörer i organ som inte kan identifieras strukturellt med andra bildtekniker.
även om tanken på att injiceras med radioaktivt material kan låta farligt, är det faktiskt inte. Bildtekniker som liknar detta har funnits i många decennier och PET-Bildtekniker utförs nästan varje dag på stora sjukhus över hela Australien.
ultraljud
ultraljud använder ljudvågor för att generera en medicinsk bild av mänsklig anatomi och har inga kända skadliga effekter. Frekvensen av ultraljud är högre än ljudvågfrekvenserna som kan detekteras genom mänsklig hörsel. Ljudvågor kan bara färdas genom ett medium, så en vattenbaserad gel måste appliceras på huden, vilket gör att ultraljudet kan överföras från givaren (eller sonden – det som flyttas över området som skannas) in i kroppen.
ultraljud reflekterar ljudvågor annorlunda än alla olika vävnader i kroppen, ju tätare en vävnad är, desto mer ljudvågor reflekteras och returneras till givaren. Där vävnad är mindre tät kommer en del av ljudvågorna att återföras till givaren och en del av ultraljudet kommer att överföras genom denna vävnad tills den når en annan typ av vävnad och processen fortsätter (delvis reflekterad och delvis överförd).
när ultraljudsvågor återgår till givaren omvandlas ljudvågorna till en elektrisk signal, som sedan digitaliseras och rekonstrueras som en bild. Bilden bildas genom att beräkna avståndet från där de reflekterade ljudvågorna interagerade med vävnad och givaren, och beräknas genom att veta att ultraljud i mänsklig vävnad färdas med cirka 1 540 meter per sekund.
för många ultraljudsundersökningar uppmanas patienter att hålla andan så att inre organ förblir stilla medan avbildning sker. De kan också bli ombedda att flytta in i vissa positioner.
förutom att tillhandahålla strukturell information om hur anatomi är ordnad, har ultraljud den extra fördelen att tillhandahålla biomekanisk och funktionell information, eftersom den också kan avbilda i realtid och observera muskler och senor som rör sig.
ultraljudsavbildning har två viktiga tillämpningar. Den första är under graviditeten och den andra är att se om muskler och senor på något sätt skadas.
