สารทึบรังสีและลักษณะสัญญาณเนื้อเยื่อ

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงสาเหตุที่เนื้อเยื่อต่าง ๆ ปรากฏเป็นสีสว่างหรือมืดในภาพทางการแพทย์ และวิธีการที่สารทึบรังสีที่ฉีดหรือรับประทานเข้าไปเปลี่ยนแปลงลักษณะดังกล่าว การถ่ายภาพแต่ละวิธีจะวัดคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกันของเนื้อเยื่อ เช่น การลดทอนรังสีเอกซ์ในการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT), การคลายตัวของนิวเคลียร์แม่เหล็กในการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI) และการสะท้อนของคลื่นเสียงในการตรวจอัลตราซาวด์ ดังนั้นกายวิภาคเดียวกันจึงอาจดูแตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับวิธีการถ่ายภาพ

Definition

ลักษณะสัญญาณเนื้อเยื่อคือปริมาณทางกายภาพเฉพาะของแต่ละวิธีการถ่ายภาพ (การลดทอนรังสีเอกซ์, เวลาการคลายตัวของแม่เหล็ก, การสะท้อนของคลื่นเสียง) ที่กำหนดว่าเนื้อเยื่อจะถูกแสดงในภาพอย่างไร; สารทึบรังสีคือสารที่นำเข้าสู่ร่างกายเพื่อเปลี่ยนแปลงปริมาณเหล่านั้นและเพิ่มความแตกต่างระหว่างโครงสร้างที่อยู่ติดกัน

Scope

หัวข้อนี้จะช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจพื้นฐานทางกายภาพของความคมชัดของภาพในการถ่ายภาพตัดขวางหลักสามวิธี และสารที่ใช้ในการเพิ่มความคมชัดดังกล่าว โดยแบ่งออกเป็นสามหัวข้อ ได้แก่ หน่วยเฮาส์ฟิลด์และการลดทอนรังสีเอกซ์ใน CT, ความเข้มของสัญญาณ MRI และการคลายตัวของเนื้อเยื่อ, และการสะท้อนของคลื่นเสียงอัลตราซาวด์และอิมพีแดนซ์ทางเสียง หัวข้อเหล่านี้ถือเป็นแนวคิดอ้างอิงสำหรับการทำความเข้าใจกายวิภาคทางรังสีวิทยา ไม่ใช่โปรโตคอลสำหรับการเลือกหรือการให้สารแก่ผู้ป่วย

Sub-topics

• ค่าฮาวน์สฟิลด์และการลดทอนรังสีเอกซ์ในการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์
• ความเข้มสัญญาณ MRI และการคลายตัวของเนื้อเยื่อ
• ค่าการสะท้อนของคลื่นเสียงและความต้านทานเสียงของอัลตราซาวด์

Core questions

• คุณสมบัติทางกายภาพของเนื้อเยื่อที่แต่ละวิธีการถ่ายภาพวัดคืออะไร?
• ทำไมโครงสร้างเดียวกันจึงแสดงความสว่างสัมพัทธ์ที่แตกต่างกันในการตรวจ CT, MRI และอัลตราซาวด์?
• สารทึบรังสีเปลี่ยนแปลงการลดทอน, การคลายตัว หรือการสะท้อนที่วัดได้อย่างไร?
• อะไรเป็นตัวกำหนดว่าโครงสร้างจะปรากฏสว่างหรือมืดในลำดับหรือการสแกนที่กำหนด?

Key concepts

• ความคมชัดของภาพ
• การลดทอนรังสีเอกซ์
• การคลายตัวของแม่เหล็ก (T1 และ T2)
• อิมพีแดนซ์และการสะท้อนของคลื่นเสียง
• สารทึบรังสีไอโอดีน, สารทึบรังสีที่มีกาโดลิเนียมเป็นส่วนประกอบ และสารทึบรังสีไมโครบับเบิล
• การสร้างสัญญาณเฉพาะวิธีการถ่ายภาพ

Mechanisms

ในการตรวจ CT ความคมชัดเกิดจากความแตกต่างในการลดทอนรังสีเอกซ์ ซึ่งแสดงบนมาตราส่วนเฮาส์ฟิลด์ และสารประกอบไอโอดีนจะเพิ่มการลดทอนในบริเวณที่มีการสะสม ใน MRI ความคมชัดสะท้อนถึงความแตกต่างของความหนาแน่นของโปรตอนและเวลาการคลายตัว T1 และ T2 ของเนื้อเยื่อ ซึ่งสารพาราแมกเนติก เช่น สารคีเลตกาโดลิเนียม จะช่วยลดเวลาเหล่านี้เพื่อทำให้เนื้อเยื่อที่เพิ่มความคมชัดสว่างขึ้น ในอัลตราซาวด์ ความคมชัดสะท้อนถึงความแรงของการสะท้อนเสียงที่รอยต่อระหว่างเนื้อเยื่อที่มีอิมพีแดนซ์ทางเสียงต่างกัน และสารไมโครบับเบิลที่บรรจุแก๊สจะเพิ่มตัวสะท้อนเสียงที่แข็งแรงและเกิดการสั่นพ้องภายในกระแสเลือด โดยรวมแล้ว สารทึบรังสีทำงานโดยการขยายความแตกต่างทางกายภาพระหว่างเนื้อเยื่อที่มีอยู่แล้วซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของแต่ละวิธีการถ่ายภาพ

Clinical relevance

การทำความเข้าใจว่าแต่ละวิธีการถ่ายภาพวัดอะไรจะอธิบายได้ว่าทำไมโครงสร้างหนึ่งจึงสามารถมองเห็นได้ชัดเจนในการสแกนหนึ่งครั้งและมองไม่เห็นในการสแกนอีกครั้ง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญพื้นฐานในการตีความกายวิภาคทางรังสีวิทยา หัวข้อนี้อธิบายพื้นฐานทางกายภาพของลักษณะภาพและไม่ใช่แนวทางในการเลือก, กำหนดปริมาณ, หรือให้สารทึบรังสีแก่ผู้ป่วยแต่ละราย

Evidence & guidelines

หลักการทางกายภาพที่สรุปไว้ที่นี่เป็นเนื้อหาในตำราฟิสิกส์การถ่ายภาพทางการแพทย์ ซึ่งรวบรวมไว้ในเอกสารอ้างอิงเช่น Bushberg และคณะ คำอธิบายการทดลองที่เป็นต้นฉบับของวิธีการถ่ายภาพเอง — Hounsfield สำหรับ CT และ Lauterbur สำหรับ MRI — ยังคงเป็นหลักฐานทางประวัติศาสตร์ ในขณะที่บทวิจารณ์เฉพาะวิธีการถ่ายภาพจะอธิบายถึงสารที่ใช้ในการปรับเปลี่ยนความคมชัด

History

ความคมชัดของการถ่ายภาพตัดขวางสามารถวัดได้จากการอธิบายการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ของ Hounsfield ในปี 1973 ซึ่งกำหนดค่าการลดทอนเชิงตัวเลขให้กับเนื้อเยื่อ และจากการสาธิตของ Lauterbur ในปี 1973 ว่าการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงพื้นที่สามารถสร้างภาพได้ อัลตราซาวด์และสารทึบรังสีของมันพัฒนาไปพร้อมกัน และบทวิจารณ์เฉพาะทางในภายหลังได้กำหนดวิธีการที่ไมโครบับเบิลและสารอื่น ๆ ช่วยเพิ่มสัญญาณเฉพาะของวิธีการถ่ายภาพ

Key figures

• Godfrey Hounsfield
• Paul Lauterbur

Seminal works

• hounsfield-1973
• lauterbur-1973

Frequently asked questions

ทำไมอวัยวะเดียวกันจึงดูแตกต่างกันในการตรวจ CT, MRI และอัลตราซาวด์?

แต่ละวิธีการถ่ายภาพจะวัดคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน — การลดทอนรังสีเอกซ์, การคลายตัวของแม่เหล็ก หรือการสะท้อนของคลื่นเสียง — ดังนั้นความคมชัดระหว่างอวัยวะกับสภาพแวดล้อมจึงขึ้นอยู่กับว่าคุณสมบัติใดกำลังถูกสร้างแผนที่

สารทึบรังสีทำอะไรกับภาพจริง ๆ?

สารทึบรังสีจะเปลี่ยนแปลงปริมาณทางกายภาพที่วิธีการถ่ายภาพวัดได้อย่างเลือกสรร — เพิ่มการลดทอนรังสีเอกซ์, ลดเวลาการคลายตัว หรือเพิ่มตัวสะท้อนเสียงที่แข็งแรง — เพื่อให้โครงสร้างที่เพิ่มความคมชัดโดดเด่นจากเนื้อเยื่อข้างเคียงมากขึ้น