Görüntüleme Modaliteleri ve Fiziği
Görüntüleme modaliteleri ve fiziği, canlı vücudun kesitsel ve projeksiyon görüntülerinin üretildiği fiziksel prensiplerle ve modalite seçiminin görülebilen anatomik bilgiyi nasıl şekillendirdiğiyle ilgilenen radyolojik anatomi alanıdır. Bu alan, iyonlaştırıcı radyasyon modalitelerini (radyografi, floroskopi, bilgisayarlı tomografi, nükleer tıp), manyetik rezonans görüntülemeyi ve ultrasonu kapsamakta olup, her biri dokuyu farklı bir fiziksel sinyal aracılığıyla incelemektedir.
Tanım
Tanısal görüntüleme, bir fiziksel probun — X-ışınları, nükleer spinlerden gelen radyo frekans sinyalleri, yüksek frekanslı ses veya bir izleyiciden yayılan radyasyon — dokuyla nasıl etkileşime girdiğini tespit ederek iç vücut yapılarının görsel temsillerini üreten teknikleri kapsamaktadır.
Kapsam
Bu alan, okuyucuyu anatomiyi görüntülemek için kullanılan tanısal görüntüleme ailelerine yönlendirmektedir: her bir modalitenin kontrastı nasıl ürettiği, hangi fiziksel niceliği haritaladığı ve uzaysal çözünürlük, doku kontrastı, görüntüleme süresi ve hasta maruziyeti arasındaki ödünleşimler ele alınmaktadır. Bu modaliteler, normal ve varyant anatomiyi görselleştirmek için birer araç olarak ele alınmakta, klinik karar verme için bir kılavuz olarak değerlendirilmemektedir.
Alt konular
Temel sorular
- Her modalite hangi fiziksel sinyali tespit etmekte ve bu sinyal hangi doku özelliğini haritalamaktadır?
- Uzaysal çözünürlük, kontrast, görüntüleme hızı ve radyasyon maruziyeti modaliteler arasında nasıl bir ödünleşim göstermektedir?
- Belirli bir anatomik yapıyı veya doku tipini en iyi hangi modalite görüntülemektedir?
- Görüntü yoğunlukları, ölçümlerin tarayıcılar ve merkezler arasında karşılaştırılabilir olması için nasıl kalibre edilmektedir?
Anahtar kavramlar
- Görüntü kontrastı ve fiziksel kökeni
- Uzaysal ve zamansal çözünürlük
- Sinyal-gürültü oranı
- İyonlaştırıcı ve iyonlaştırıcı olmayan radyasyon
- Zayıflama ve Hounsfield ölçeği
- Doku relaksasyonu ve akustik empedans
- Kantitatif görüntüleme ve standardizasyon
Mekanizmalar
Her modalite, farklı bir fiziksel etkileşimi haritalamaktadır. Radyografi ve bilgisayarlı tomografi, doku tarafından X-ışınlarının diferansiyel zayıflamasını ölçmekte olup, BT Hounsfield birimlerinde (Hounsfield, 1973) bir zayıflama kesitsel haritasını yeniden yapılandırmaktadır. Manyetik rezonans görüntüleme, proton yoğunluğu ve relaksasyon sürelerindeki farklılıkları kullanarak (Lauterbur, 1973) hidrojen çekirdeklerinin uzaysal olarak çözümlenmiş nükleer manyetik rezonans sinyalini kodlamaktadır. Ultrason, akustik empedans sınırlarında yüksek frekanslı sesin yankılarından görüntüler oluşturmaktadır. Nükleer tıp ve PET, anatomiyi doğrudan haritalamak yerine, uygulanan bir radyotracelin dağılımını haritalamaktadır. Kontrast farklı fiziksel özelliklerden kaynaklandığı için, modaliteler birbirini tamamlayıcı nitelikte olup, fiziksel temellerin çoğu standart tıbbi fizik metinlerinde özetlenmektedir (Bushberg vd., 2012).
Klinik önem
Modalite fiziğini anlamak, normal anatominin ve varyantlarının radyolojik okumasının temelini oluşturmaktadır, çünkü aynı yapı tespit edilen sinyale bağlı olarak farklı görünmektedir. İyonlaştırıcı radyasyon maruziyetinin, özellikle bilgisayarlı tomografiden kaynaklanan maruziyetin farkında olmak, görüntülemenin bir popülasyon kaynağı olarak nasıl kullanıldığını bilgilendirmektedir (Brenner & Hall, 2007). Bu madde, anatomi görüntülerinin nasıl üretildiğini tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel oluşturmamaktadır.
Epidemiyoloji
Özellikle bilgisayarlı tomografi, birçok sağlık sisteminde tıbbi radyasyon maruziyetinin önemli ve artan bir kaynağı haline gelmiş olup, bu durum gerekçelendirme ve doz optimizasyonuna dikkat çekilmesine yol açmıştır (Brenner & Hall, 2007). Kantitatif görüntüleme — görüntüden türetilen ölçümleri biyobelirteç olarak ele alma — değerlerin cihazlar arasında ve zaman içinde karşılaştırılabilir olması için resmi metroloji standartlarını teşvik etmiştir (Sullivan vd., 2015).
Tarihçe
Projeksiyon radyografisi, Roentgen'in 1895'te X-ışınlarını keşfetmesini takiben ortaya çıkmış ve onlarca yıl boyunca anatomik görüntülemeye hakim olmuştur. Kesitsel görüntüleme, Hounsfield'ın 1973'te bilgisayarlı tomografiyi tanımlamasıyla ortaya çıkmış ve aynı yıl Lauterbur, uzaysal olarak çözümlenmiş nükleer manyetik rezonansın görüntüler oluşturabileceğini göstererek manyetik rezonans görüntülemenin temelini atmıştır. Ultrason ve nükleer tıp görüntülemesi aynı dönemde olgunlaşmış, sonraki on yıllar ise kantitatif ve standartlaştırılmış görüntülemeyi eklemiş, bu da metroloji rehberliğinde kodlanmıştır (Sullivan vd., 2015).
Öne çıkan isimler
- Godfrey Hounsfield
- Paul Lauterbur
- Allan Cormack
- Peter Mansfield
İlgili konular
Temel eserler
- hounsfield-1973
- lauterbur-1973
Sıkça sorulan sorular
- Görüntüleme modalitelerini birbirinden ayıran nedir?
- Her biri farklı bir fiziksel sinyal tespit etmektedir: X-ışını zayıflaması (radyografi, floroskopi, BT), hidrojen çekirdeklerinin manyetik rezonans sinyali (MRG), yansıyan yüksek frekanslı ses (ultrason) veya bir izleyiciden yayılan radyasyon (nükleer tıp ve PET). Sinyal, hangi doku özelliğinin haritalandığını ve dolayısıyla hangi kontrastın görüldüğünü belirlemektedir.
- Hangi modaliteler iyonlaştırıcı radyasyon kullanmaktadır?
- Radyografi, floroskopi, bilgisayarlı tomografi ve nükleer tıp (PET dahil) iyonlaştırıcı radyasyon kullanmakta iken, manyetik rezonans görüntüleme ve ultrason kullanmamaktadır.