_01metode imagistice

INTRODUCERE IN INTRODUCERE IN IMAGISTICA IMAGISTICA DENTARADENTARA

Ce este imagistica medicala?

• Definitie: totalitatea metodelor ce au rolul de a permite studiul “in vivo” a morfo-structurii organelor si sistemelor corpului omenesc in stransa corelare cu functionalitatea acestora – diagnosticul imagistic

• Alte roluri?• Ghidarea/pregatirea unor proceduri terapeutice• Forensic radiology – radio-imagistica “post-

morten”

Metode radio-imagistice

• IMAGISTICA CU RAZE X• Radiografia standard (analog +

digitala)• Tomografia computerizata – Dental CT• Cone Beam CT – CB CT

• IMAGISTICA PRIN REZONANTA MAGNETICA

- Rol limitat, in special in studiul articulatiei temporo-mandibulare

IMAGISTICA CU RAZE XIstoric

Cine este domnul cu barba ?

Wilhelm Conrad Röntgen (1845 – 1923) – ce a descoperit “razele X” pe 8 noiembrie 1895

IMAGISTICA CU RAZE XIstoric

La data de 8 noiembrie 1895, Wilhelm Conrad Röntgen, descopera “raze invizibile” ce ieseau dintr-un tub cu vid electrificat. Aceste raze au determinat fluorescenţa unei plăci cu platinocianură de bariu.

Raze X înseamnă raze necunoscute.

IMAGISTICA CU RAZE XIstoric

Prima radiografie din lume22 decembrie 1895

IMAGISTICA CU RAZE XIstoric

Frau Bertha RFrau Bertha Röntgenöntgen

22 22 Dec. 1895Dec. 1895

IMAGISTICA CU RAZE XIstoric

Caricatură cu costume impenetrabile la razele X

IMAGISTICA CU RAZE XIstoric

Preşedintele Societăţii Britanice de Fizică:

“nu văd cum razele X ar putea duce la rezultate care să aibă vreo semnificaţie”

IMAGISTICA CU RAZE XIstoric

Primul Premiu NobelPentru Fizică, 1901

IMAGISTICA CU RAZE XPrima radiografie dentara

Prima radiografie dentara a fost efectuata in ianuarie 1896 de Otto Walkhoff, D.D.S., M.D., in Brunswick, Germania, la cateva zile dupa ce Wilhelm Roentgen publica descoperirea razelor X.

Dr. Walkhoff si-a introdus in gura o placuta fotografica si a expus timp de 25 de minute!!!!.

Timpul de expunere actual al aparatelor este undeva la 0.01 - 0.03 secunde.

Otto Walkhoff of Braunschweig(prima radiografie dentară, 14 ianuarie 1896)

IMAGISTICA CU RAZE XIstoric

Röntgen: descoperă razele X (1895) [1901 – premiul NOBEL]Walkhoff: prima radiografie dentară (1896)Kodak: film radiologic (1911)Coolidge: tub cu tungsten (1913) Hounsfield & Cormack: CT (~1970) [1979– premiul NOBEL]Kashima: plăci de fosfor (1983) Mouyen: senzor digital CCD (1987)

IN ROMANIA:D. Gerota: primele radiografii dentare (1901)Hurmuzescu: IaşiSevereanu: Colţea, cursuri de radiologie stomatologică (1921)Iacobovici: sialografie (1925)

CE SUNT RAZELE X ?

IMAGISTICA CU RAZE X- radiatia electromagnetica -

Radiaţia electromagnetică – formă de transport a energiei; ( undă transversală, în care câmpurile electric şi magnetic oscilează perpendicular pe direcţia de propagare a undei);

Este caracterizată prin:– lungimea de undă (λ) – distanţa dintre două unde succesive

(măsurată în metri);

– Amplitudinea – intensitatea, - înălţimea undei;

– Frecvenţa (f) – numărul de oscilaţii în unitatea de timp; se măsoară în hertz-i (Hz);

– Viteza c = f x λ (m/s); viteza de deplasare a radiaţiei electromagnetice este de 3x108 m/s (viteza luminii în vid);

IMAGISTICA CU RAZE X- locul razelor X în spectrul electromagneticlocul razelor X în spectrul electromagnetic -

radio Spectruvizibil

Raze X Raze gama

microunde

103 m 10 -2 m 0.5x10 -6 m 10 -10 m 10 -12 m

104 Hz 10 8 Hz 10 15 Hz 10 18 Hz 10 20 Hz

W :

F:

IMAGISTICA CU RAZE X- locul razelor X în spectrul electromagneticlocul razelor X în spectrul electromagnetic -

PRODUCEREA RAZELOR X

PRODUCEREA RAZELOR X- Aparatul RoentgenAparatul Roentgen -

fixe - montate pe tavan sau pe perete mobile - care pot fi deplasate cu uşurinţă în cabinet

PRODUCEREA RAZELOR X- Aparatul RoentgenAparatul Roentgen -

MonobloculMonoblocul conţineconţine: : tubul

radiogen, , transformatortransformator

ul de înaltă ul de înaltă tensiune,tensiune,

transformatortransformatorul de joasă ul de joasă tensiune.tensiune.

Razele XRazele X sunt produse în tubul radiogenAcesta converteşte energia electrică în raze X, cu producerea concomitentă de căldură.

IMAGISTICA CU RAZE X- producerea razelor X – tubul radiogen -

IMAGISTICA CU RAZE X- producerea razelor X – tubul radiogen -

Electronii furnizaţi de catod prin încălzirea unui filament – focalizaţi şi acceleraţi către anod prin aplicarea unei diferenţe de potenţial de ordinul zecilor de kV;

Anodul de Cu (bun conducător de căldură) – pe suprafaţa sa o pastilă de tungsten (focar), care produce razele X în urma “bombardamentului” cu electroni;

anodul – static / rotativ (3600-10000 rpm) – previne deteriorarea focarului de către fasciculul de electroni;

suprafaţa anodului este înclinată (7-20) – controlează lărgimea fasciculului generat (aceasta influenţând netitatea geometrică a imaginii);

suprafaţa focarului: mică (0,3-0,6 mm) sau mare (1-1,2 mm) funcţie de aplicaţie; tuburile pentru fluoroscopie şi radiografie au în general două focare;

Întregul ansamblu e situat într-o incintă vidată care la rândul ei este plasată într-o cupolă plumbată conţinând un fluid schimbător de căldură (ulei).

IMAGISTICA CU RAZE X- producerea razelor X – tubul radiogen -

• Fasciculul de raze X obţinut este policrom (conţine fotoni cu energie variabilă) fiind mai departe filtrat (sunt reţinuţi fotonii cu energie joasă) şi colimat printr-un sistem de diafragme (fascicul util) pentru a minimiza expunerea la regiunea de interes.

• Căldura este disipată prin intermediul anodului de cupru şi a fluidului de răcire

IMAGISTICA CU RAZE X- principiu general -

• Fasciculul de raze X (fascicul incident) – trece prin regiunea anatomică de examinat, este absorbit diferenţiat în funcţie de compoziţia chimică a structurilor (numărul atomic Z al atomilor componenţi), densitate (ρ), grosime (d)

• La ieşirea din pacient, fasciculul de radiaţii (emergent) este atenuat energetic, neomogenitatea sa exprimând diferenţele de absorbţie ale organelor/ţesuturilor străbătute;

• Fasciculul emergent întâlneşte apoi suportul (film radiologic, ecran fluorescent, detectori) care transformă – pe baza efectelor ionizat şi fotochimic - informaţia latentă transportată de fotonii X în imagine structurată, utilă.

PROPRIETATILE RAZELOR X

• Intensitatea – scade cu pătratul distanţei; • Penetrabilitatea – exprimă calitatea radiaţiei; este dependentă

de lungimea de undă (funcţie de diferenţa de potenţial aplicată tubului – cu cât mai mare cu atât raze mai “dure”, lungime de undă mică);

• Atenuarea – diminuarea intensităţii radiaţiei ce străbate un corp material prin absorbţie şi difuziune (împrăştiere);

• Absorbţia – cantitatea de radiaţii “sustrasă” radiaţiei incidente:absorbţia=Z4xλ3xρxd

• Efectul de luminiscenţă – emisia unei radiaţii optic vizibile albastru-verde de către unele materiale când sunt expuse la raze X (foliile întăritoare, ecranul fluoroscopic);

• Efectul fotochimic – utilizat în radiografie.

razele X determină reducerea bromurii de argint la argint metalic

cantitate mare de raze X – cantitate mare de argint liber oxidabil – negru

cantitate mică de raze X – cantitate mică de argint liber oxidabil – alb

contrastul: nuanţe de gri

PROPRIETATILE RAZELOR X- EFECTUL FOTOCHIMIC -

IMAGISTICA CU RAZE X- legile formării imaginii radiologice -

legea proiecţiei conice legea incidenţelor tangenţiale efectul de sumaţie paralaxa

IMAGISTICA CU RAZE X- legile formării imaginii radiologice -

• Proiecţia conică: fasciculul de raze X fiind conic, dimensiunile şi forma corpului radiografiat variază în raport cu:

• poziţia corpului în fascicul

• distanţele focar (F)-film (f), obiect (O)-f, F-O

IMAGISTICA CU RAZE X- legile formării imaginii radiologice -

• Sumaţia (şi substracţia) planurilor: imaginea radiologică este o imagine bidimensională a unui corp tridimensional, fiind în acelaşi timp o sumaţie a tuturor straturilor – dacă sunt opace = sumaţie pozitivă, dacă sunt şi structuri transparente = substracţie

IMAGISTICA CU RAZE X- legile formării imaginii radiologice -

• Paralaxa: proiecţiile a două elemente structurale suprapuse, dar situate la adâncimi diferite în corpul de radiografiat se suprapun sau sunt vizualizate separat funcţie de înclinarea fasciculului faţă de planul corpului, obţinută:

Prin rotaţia corpului în fascicul

Prin deplasarea sursei de raze X

IMAGISTICA CU RAZE X- legile formării imaginii radiologice -

Paralaxarea

IMAGISTICA CU RAZE X- legile formării imaginii radiologice -

• Incidenţele tangenţiale: conturul unei imagini este net atunci când raza incidentă este tangenţială la conturul structurii respective (scizură, tăblie osoasă);

Secţiune os Proiecţie

ortogradăProiecţie

transversală

IMAGISTICA CU RAZE X- legile formării imaginii radiologice -

• Incidenţele tangenţiale: conturul unei imagini este net atunci când raza incidentă este tangenţială la conturul structurii

IMAGISTICA CU RAZE X- radiografia -

– Standard • imaginea obţinută este analogică;• suportul utilizat pentru imagine – filmul radiologic:

• expunere directă (intraorale)• expunere indirectă / cu ecrane întăritoare (extraorale) -

teleradiografii, ortopantomografii şi radiografii cranio-faciale.

IMAGISTICA CU RAZE X- RADIOGRAFIA STANDARD-

fixe - montate pe tavan sau pe perete mobile - care pot fi deplasate cu uşurinţă în cabinet

IMAGISTICA CU RAZE X- RADIOGRAFIA STANDARD-

Filme radiologice dentarefilme periapicale: nr.0,1,2filme "bite-wing": nr.3filme ocluzale: nr.4

Caracteristicile filmelor radiologice dentare

Filmul radiologic dentar are unele caracteristici particulare privind:

dimensiunile, densitatea, sensibilitatea, contrastul definiţia filmului.

Densitatea filmului

Densitatea filmului este una din caracteristicile suprafeţei filmului şi reprezintă capacitatea filmului de a se înnegri în urma iradierii. Această caracteristică este dependentă de concentraţia de bromură de argint a filmului radiologic dentar care este de obicei de 25 g/m², mult mai mare decât pentru filmul radiologic obişnuit care are o concentraţie de 6,5 g/m². Diferenţa de concentraţie explică gradul de sensibilitate şi contrast al filmului radiologic dentar.

Contrastul filmuluiContrastul filmului constituie capacitatea filmului

radiologic de a oferi diferenţe de tentă între zonele filmului care au recepţionat mai multe radiaţii şi zonele care datorită atenuării au recepţionat mai puţine radiaţii. Această caracteristică este dependentă de densitatea şi mărimea granulelor de bromură de argint.

O densitate mare a granulelor de bromură de argint permite obţinerea unui contrast mai mare. De asemenea, cu cât granulele de bromură de argint sunt mai mari cu atât se obţine un contrast mai bun.

Sensibilitatea filmului

Sensibilitatea filmului reprezintă capacitatea acestuia de a se înnegri la doze mici de radiaţie. Ea este dependentă de mărimea granulelor de bromură de argint aflată în emulsia fotosensibilă şi de densitatea filmului.

Clasificare în funcţie de sensibilitate

grupa C – filme cu sensibilitatea cea mai mică ,grupa D – filme cu sensibilitate medie

(ex. Kodak ultra-speed D)grupa E – filme cu sensibilitate mare care reduc

expunerea cu 50% faţă de filmele din(ex. Ektaspeed E Kodak, AGFA Dentus M2)

grupa F – filme cu sensibilitate foarte ridicată (ex. In Sight Kodak)

Definiţia filmuluiDefiniţia filmului radiologic reprezintă capacitatea filmului de a

permite realizarea unor imagini în care structurile explorate să fie bine conturate şi delimitate. Această caracteristică depinde de:

fineţea granulelor de bromură de argintgrosimea suportului de poliester.Pe lângă aceste caracteristici ale filmului radiologic, definiţia

imaginii radiografice obţinute este influenţată şi de:mărimea focarului anoduluicantitatea de radiaţii secundareimobilitatea pacientului şi a filmului în timpul expunerii.

Învelişul protector al filmului Realizat din poliester, mai rar din carton, ambalajul (învelişul)

protector al filmului are următoarele funcţii:găzduieşte filmul şi anexele sale,protejează filmul de lumină,protejează filmul împotriva umezelii,protejează filmul împotriva zgârieturilor şi îndoirilor,asigură o poziţionare stabilă în interior a filmului şi anexelor

Anexe protectoare din interiorul ambalajului

Foiţă de hârtie sau carton subţire de culoare neagră aşezată de o parte şi de alta a filmului având rolul:

de a proteja filmul împotriva solicitărilor mecanice de a proteja filmul împotriva acţiunii luminiiuşurează scoaterea filmului din ambalaj în vederea developării şi îl

protejează împotriva zgârieturilor.Foiţă de plumb de dimensiunile filmului cu rolul:

de a proteja filmul în timpul expunerii de radiaţiile secundare care au sens retrograd,

de a proteja părţile moi intraorale şi structurilor contralaterale de acţiunea radiaţiilor directe care trec prin filmul radiologic

IMAGISTICA CU RAZE X- radiografia -

– Radiografia digitală• Imaginea obţinută este digitală;• Suportul pentru imagine este o placă cu diode

fotosensibile acoperite de un material scintilator, incluse într-o peliculă fină de silicon, fiecare din acestea fiind răspunzătoare pentru un pixel din imaginea afişată pe monitorul computerului (direct digital radiography – dDR);

– imaginea radiologică digitală este afişată pe monitorul computerului; aceasta poate fi salvată pe HDD, CD-R/RW, MOD sau printată pe diverse dispozitive hardcopy;

Aparat roengen dentar digital Heliodent DS

Aparat roengen dentar digital Heliodent DS: a) vedere generală şi b) panoul de comandă (document SIRONA).

Aparat roengen dentar digital Endos DC

Senzorii

Cei mai des folosiţi senzori sunt de tip CCD cu dimensiuni diferite, de exemplu senzorul Sidexis (Siemens, Bensheim, Germania) are 18.5 x 29.7 x 5 mm, mult mai puţin decât filmele dentare numărul 1 (24x40mm) sau numărul 2 (31 x 41 mm). Aceştia se ataşează cu un cablu la computer. În ultimul timp au apărut şi senzori de tip CCD care au dimensiuni variabile. De exemplu, firma Sirona comercializează senzorul pentru adulţi cu dimensiuni de 30,1 x 40,2 mm având suprafaţa activă de 26 x 34 mm şi senzorul pentru copii şi pacienţi cu particularităţi anatomice cu dimensiuni de 24 x 35 mm şi o suprafaţă activă de 20 x 30 mm

Senzorii

Senzorul este o garanţie a calităţii imaginii, a reducerii dozei de iradiere şi a unei poziţionări uşoare datorită marginilor rotunjite şi a firului flexibil.

Acest senzor este conectat printr-un adaptor la portul USB al calculatorului

Calculatorul

Toate aceste sisteme digitale se bazează pe utilizarea unui calculator, care preia imaginea de la senzor

Cu ajutorul softului furnizat de firma producătoare permite afişarea imaginii pe monitorul calculatorului

Softul permite de asemenea stocare imaginilor şi prelucrarea acestora

CalculatorulSofturile comercializate permit achiziţia imaginii, memorarea ei,

procesare care permite ameliorarea imaginii, segmentarea imaginii, analiza şi interpretarea imaginii radiografice digitale.

Calculatorul oferă posibilităţi de arhivare şi comunicare la distanţă a imaginilor radiografice digitale.

Se pot utiliza discuri magnetice, magneto-optice, (CD/DVD) sau dischete (floppy disc).

Ameliorarea imaginii - urmăreşte corecţia defectelor inerente captatorilor şi aplicarea diferitelor metode în vederea îmbunătăţirii calităţii imaginilor (mărirea contrastului şi eliminarea zgomotului).

Modul de segmentare urmăreşte reducerea cantităţii de informaţii în vederea păstrării doar a datelor necesare tratării următoare.

Hounsfield 1919-2004 Cormack 1924-98

TOMOGRAFIA COMPUTERIZATĂ

• Computer tomografia (CT) este o tehnică imagistică care generează imagini secţionale în plan axial prin baleierea unui fascicul de raze X în jurul corpului de examinat;

• CT se bazează pe determinarea coeficienţilor de atenuare (absorbţie) liniară în ţesuturi – densitate – a unui fascicul de raze X ce străbate corpul, imaginea CT fiind astfel o “hartă” a distribuţiei densităţilor tisulare în volumul secţiunii examinate;– Un fascicul colimat (îngust) de raze X străbate corpul pacientului iar

intensitatea fasciculului emergent este măsurată de către o coroană de detectori, dispuşi diametral opus faţă de tubul de raze X;

– pentru o poziţie dată a tubului radiogen valoarea măsurată a intensităţii fasciculului emergent se numeşte proiecţie;

– imaginea obiectului din fascicul este RECONSTRUITĂ de computer prin analiza matematică a multiplelor sale proiecţii.

TOMOGRAFIA COMPUTERIZATĂ

1975 2005

TOMOGRAFIA COMPUTERIZATĂ

• Gantry (tunel) – având o deschidere cu un diametru de 54 – 70 cm şi putându-se înclina cu 15-40, conţine:– Tubul de raze X– Detectorii; sistemul de achiziţie a datelor (DAS)– Circuitele de răcire– Sistemele de colimare (la ieşirea din tub şi la intrarea în detectori)

• Masa mobilă• Generatorul de raze X• Computer (reconstruieşte pe baza datelor furnizate de detectori şi a

software-ului imaginea CT); stochează datele pe HDD;• Consola cu monitorul TV• Sistemul de stocare/arhivare a imaginilor (HDD, CD-R/RW, MOD, dispozitive

hardcopy pe filme de imagistică – cu developare umedă sau uscată – sau hârtie).

TOMOGRAFIA COMPUTERIZATĂ

Sursa raze X

detectori

IMAGISTICA CU RAZE X- computer tomografia -

• CT este o metodă imagistică secţională; secţiunile se realizează în plan axial, grosimea lor fiind de 1-10 mm;

• CT a eliminat sumaţia planurilor;• CT lucrează cu noţiunea de densitate, derivată din

coeficientul de atenuare; • Unitatea de măsură a densităţii este denumită Unitate

Hounsfield (UH), după numele iniţiatorului metodei; prin convenţie apa are densitatea de 0 UH, aerul de – 1000 UH, osul +1000 UH.

IMAGISTICA CU RAZE X- computer tomografia – imaginea -

• Imaginea obţinută este formată din pixel-i (picture elements); dimensiunea pixel-ului este obţinută împărţind diametrul ariei examinate la dimensiunea matricei;

Aria secţiunii – FOV (field of view) – diametrul ariei examinate (25 cm pt. cap, 38-45 pt. corp, etc.);

Matrice – obişnuit 512x512 Voxel – este elementul de

volum al secţiunii (grosimea secţiunii x aria pixelului);

Cone Beam Computed Tomography

CB CT

Ce este CBCT?

-Tehnologie similara cu CT-ul-Foloseste un fascicul conic de raze X-Detectorul este plat-Achizitie in volum

NewTom 3G by AFP MercuRay by Hitachi

3D Accuitomo by J. Morita

Unitati CB-CT

Galileos by Sirona

I-CAT by ISI Iluma by IMTEC

cone-beam CT(CBCT)

cone-beam CT(CBCT)

cone-beam CT(CBCT)

cone-beam CT(CBCT)

Avantaje CB CTDoza de radiatie mai mica fata de CT spiralDesign mai compactImagini superioare celor panoramice clasicePret mai scazut fata deun CT spiral

Doza:

Panoramic: 6-20 µSv

CBCT: 20-70 µSv

CT: 200-350 µSv

Aplicatii ale CBCTPerfect pentru pregatirea implanturilor“Virtual Surgery”Detectie tumori(la o doza a radiatiilor de doar

1/5 fata de CT conventional)Vizualizare sinusuri

CBCT vs. Panoramic

The i-Cat CBCT

Cephalometric CBCT image

Cephalometric Panoramic image

InconvenienteMai multe artefacteContrast mai scazutTimp de scanare mai lung – artefacte de miscareCalitatea imaginilor usor mai scazuta fata de CT-

ul conventional

Periodontal ligament spaces easily recognizable in the dental CT but not satisfactory in the CBCT

CBCT

Cncluzii CB CT

CBCT mai putin radiant decat CTCBCT imagini si informatii superioare celor panoramice

clasiceMai practic decat CT