इमेजिंग मॉडेलिटीज़ और भौतिकी

इमेजिंग मॉडेलिटीज़ और भौतिकी रेडियोलॉजिकल एनाटॉमी का वह क्षेत्र है जो उन भौतिक सिद्धांतों से संबंधित है जिनके द्वारा जीवित शरीर की क्रॉस-सेक्शनल और प्रोजेक्शन छवियां उत्पन्न की जाती हैं, और यह भी कि मॉडेलिटी का चुनाव किस प्रकार देखी जा सकने वाली शारीरिक जानकारी को आकार देता है। इसमें आयनकारी-विकिरण मॉडेलिटीज़ (रेडियोग्राफी, फ्लोरोस्कोपी, कंप्यूटेड टोमोग्राफी, न्यूक्लियर मेडिसिन), मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग और अल्ट्रासाउंड शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक एक अलग भौतिक संकेत के माध्यम से ऊतक की जांच करता है।

Definition

नैदानिक इमेजिंग में वे तकनीकें शामिल हैं जो एक भौतिक जांच — एक्स-रे, परमाणु स्पिन से रेडियोफ्रीक्वेंसी सिग्नल, उच्च-आवृत्ति ध्वनि, या एक ट्रेसर से उत्सर्जित विकिरण — ऊतक के साथ कैसे इंटरैक्ट करती है, इसका पता लगाकर आंतरिक शरीर संरचनाओं के दृश्य प्रतिनिधित्व उत्पन्न करती हैं।

Scope

यह क्षेत्र पाठक को एनाटॉमी प्रदर्शित करने के लिए उपयोग की जाने वाली नैदानिक इमेजिंग के प्रकारों से परिचित कराता है: प्रत्येक मॉडेलिटी कंट्रास्ट कैसे उत्पन्न करती है, यह किस भौतिक मात्रा का मानचित्रण करती है, और स्थानिक रिज़ॉल्यूशन, ऊतक कंट्रास्ट, अधिग्रहण समय और रोगी के संपर्क के बीच के व्यापार-बंद (trade-offs) क्या हैं। यह इन मॉडेलिटीज़ को सामान्य और भिन्न एनाटॉमी को देखने के लिए उपकरणों के रूप में मानता है, न कि नैदानिक निर्णय लेने के लिए एक मैनुअल के रूप में।

Sub-topics

• कंप्यूटेड टोमोग्राफी इमेजिंग
• चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग
• परमाणु चिकित्सा और पीईटी इमेजिंग
• रेडियोग्राफी और फ्लोरोस्कोपी
• अल्ट्रासाउंड और सोनोग्राफी

Core questions

• प्रत्येक मॉडेलिटी कौन सा भौतिक संकेत पता लगाती है, और वह संकेत किस ऊतक गुण का मानचित्रण करता है?
• स्थानिक रिज़ॉल्यूशन, कंट्रास्ट, अधिग्रहण गति और विकिरण के संपर्क में मॉडेलिटीज़ के बीच क्या व्यापार-बंद (trade-off) होते हैं?
• कौन सी मॉडेलिटी किसी दिए गए शारीरिक संरचना या ऊतक प्रकार को सबसे अच्छी तरह प्रदर्शित करती है?
• छवि की तीव्रता को कैसे कैलिब्रेट किया जाता है ताकि माप स्कैनर और केंद्रों में तुलनीय हों?

Key concepts

• छवि कंट्रास्ट और इसका भौतिक मूल
• स्थानिक और लौकिक रिज़ॉल्यूशन
• सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात
• आयनकारी बनाम गैर-आयनकारी विकिरण
• क्षीणन और हाउंसफील्ड स्केल
• ऊतक विश्राम और ध्वनिक प्रतिबाधा
• मात्रात्मक इमेजिंग और मानकीकरण

Mechanisms

प्रत्येक मॉडेलिटी एक विशिष्ट भौतिक अंतःक्रिया का मानचित्रण करती है। रेडियोग्राफी और कंप्यूटेड टोमोग्राफी ऊतक द्वारा एक्स-रे के विभेदक क्षीणन को मापते हैं, जिसमें सीटी हाउंसफील्ड इकाइयों (Hounsfield, 1973) में क्षीणन का एक क्रॉस-सेक्शनल मानचित्र पुनर्निर्मित करती है। मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग हाइड्रोजन नाभिक के स्थानिक रूप से हल किए गए परमाणु चुंबकीय अनुनाद संकेत को एन्कोड करती है, जो प्रोटॉन घनत्व और विश्राम समय (Lauterbur, 1973) में अंतर का फायदा उठाती है। अल्ट्रासाउंड ध्वनिक-प्रतिबाधा सीमाओं पर उच्च-आवृत्ति ध्वनि की प्रतिध्वनि से छवियां बनाता है। न्यूक्लियर मेडिसिन और पीईटी सीधे एनाटॉमी के बजाय प्रशासित रेडियोट्रेसर के वितरण का मानचित्रण करते हैं। चूंकि कंट्रास्ट विभिन्न भौतिक गुणों से उत्पन्न होता है, इसलिए मॉडेलिटीज़ पूरक होती हैं, और कई भौतिक आधारों को मानक चिकित्सा-भौतिकी ग्रंथों (Bushberg et al., 2012) में संक्षेपित किया गया है।

Clinical relevance

मॉडेलिटी भौतिकी को समझना सामान्य एनाटॉमी और उसके वेरिएंट के रेडियोलॉजिकल पठन को रेखांकित करता है, क्योंकि पता लगाए जा रहे संकेत के आधार पर वही संरचना अलग दिखती है। आयनकारी-विकिरण के संपर्क, विशेष रूप से कंप्यूटेड टोमोग्राफी से, के बारे में जागरूकता यह बताती है कि इमेजिंग को जनसंख्या संसाधन के रूप में कैसे उपयोग किया जाता है (Brenner & Hall, 2007)। यह प्रविष्टि बताती है कि एनाटॉमी की छवियां कैसे उत्पन्न होती हैं और यह व्यक्तिगत नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Epidemiology

विशेष रूप से कंप्यूटेड टोमोग्राफी कई स्वास्थ्य प्रणालियों में चिकित्सा विकिरण के संपर्क का एक प्रमुख और बढ़ता स्रोत बन गया है, जिसने औचित्य और खुराक अनुकूलन पर ध्यान केंद्रित किया है (Brenner & Hall, 2007)। मात्रात्मक इमेजिंग — छवि-व्युत्पन्न मापों को बायोमार्कर के रूप में मानना — ने औपचारिक मेट्रोलॉजी मानकों को प्रेरित किया है ताकि मान उपकरणों और समय के साथ तुलनीय हों (Sullivan et al., 2015)।

History

प्रोजेक्शन रेडियोग्राफी 1895 में रोएंटजेन द्वारा एक्स-रे की खोज के बाद आई और दशकों तक शारीरिक इमेजिंग पर हावी रही। क्रॉस-सेक्शनल इमेजिंग 1973 में हाउंसफील्ड द्वारा कंप्यूटेड टोमोग्राफी के विवरण के साथ आई, और उसी वर्ष लाउटरबुर ने दिखाया कि स्थानिक रूप से हल किया गया परमाणु चुंबकीय अनुनाद छवियां बना सकता है, जिससे चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग की स्थापना हुई। अल्ट्रासाउंड और न्यूक्लियर-मेडिसिन इमेजिंग उसी अवधि में परिपक्व हुए, और बाद के दशकों में मात्रात्मक और मानकीकृत इमेजिंग जोड़ा गया, जिसे मेट्रोलॉजी मार्गदर्शन (Sullivan et al., 2015) में संहिताबद्ध किया गया।

Key figures

• Godfrey Hounsfield
• Paul Lauterbur
• Allan Cormack
• Peter Mansfield

Seminal works

• hounsfield-1973
• lauterbur-1973

Frequently asked questions

इमेजिंग मॉडेलिटीज़ एक दूसरे से किस प्रकार भिन्न हैं?

प्रत्येक एक अलग भौतिक संकेत का पता लगाती है: एक्स-रे क्षीणन (रेडियोग्राफी, फ्लोरोस्कोपी, सीटी), हाइड्रोजन नाभिक का चुंबकीय अनुनाद संकेत (एमआरआई), परावर्तित उच्च-आवृत्ति ध्वनि (अल्ट्रासाउंड), या एक ट्रेसर द्वारा उत्सर्जित विकिरण (न्यूक्लियर मेडिसिन और पीईटी)। संकेत यह निर्धारित करता है कि किस ऊतक गुण का मानचित्रण किया जाता है और इसलिए क्या कंट्रास्ट देखा जाता है।

कौन सी मॉडेलिटीज़ आयनकारी विकिरण का उपयोग करती हैं?

रेडियोग्राफी, फ्लोरोस्कोपी, कंप्यूटेड टोमोग्राफी और न्यूक्लियर मेडिसिन (पीईटी सहित) आयनकारी विकिरण का उपयोग करते हैं, जबकि मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग और अल्ट्रासाउंड नहीं करते हैं।