Raiologie (Subject) / Radioprüfung (Lesson)

7.Semester

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• Reflexion bei ultraschall % luft: 99,88% knochen: 46% wasser: 0% Fett: 0,12% bei senkrechten auftreffen der US-Wellen auf große, glatte oberflächen rauhe oberfläche--> diffuse Reflexion
• Refraktion US bei schrägem auftreffen der schallwelle keine echos kehren zum kopf zurück
• Streuung US Auftreffen der Schallwelle auf eine oberfläche die kleiner ist als die Wellenlänge der Schallwelle. Teil der Echos kehrt zum schallkopf zurück.
• Zeitverzögerung zwischen Senden der Schallwelle und empfang des Echos... direkt proportional zur Tiefe
• auflösungsvermögung ultraschall axiale, azimuth, zeitliche und laterale auflösung axial: mit schalwelle, bei etwa ein millimeter, immer besser als laterale, durch wellenlänge begrenzt. wenn schallkopffrequenz erhöht wird --> kürzere impulse --> höhere axiale auflösung    axiale auflösung nie besser als SPL/2    Grund: überlagerung der zurückkehrenden Echos lateral: zwei nebeneinander liegende gewebe, tiefenabhägig, im fokusbereich zw nah und fernfeld am besten. abhängig vom wandler und und von der frequenz und vom abstand vom schallkopf    Nahfeld: viele interferenzen, inhomogen, viele Fluktuationen im amplitude      Fernfeld: sinkende anzahl an interferenzen, homogen, abnahme zahl und fluktuationen in amplitude Azimuth: 3.Dimension, abhängig von der Breite des Schallkopfes, =Schichtdicke Zeiliche auflösung: zahl mit der das bild erneuert wird, bestimmt grad der echtzeit-Darstellung abhängig vom Frame rate oder Bildfrequenz(Bilderzeugungsrate)
• Piezoelektrische Elemente im Ultraschall Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) blei sauerstoff und titan oder zirconium  Oder: Komposit-Keramiken: meist mischung mit epoxid-Harz (Vorteile: leichter, geirngere akustische impedanz --> näher an weichteilgewebe --> besser transmission, weiter bandbreite also kürzere Pulse möglich, sensitiver als keramiken alleine) Erhitzen auf Curie-Temperatur (365°) Anlegen einer Spannung --> dabei abkühlen --> Polarisation Resonanzfrequenz bei der umwandlung in elektrische signale am effizientesten Frequenz  bestimmt v.a. durch dicke Kristalle (niedrige frequenz) dünne Kristalle (hohe Frequenz) Ausnahme: breitbandschallköpfe: multifrequent
• Schallkopfaufbau US A-Mode single-element: nur ein element, für non-imaging-echokardiographie, HNO-Diagnostik A-Mode-Sonographie: aufzeichnung in Koordinatensystem: eindringtiefe und reflektivität. je höher die kurve desto echogener ist das gewebe.
• mechanische sektorscanner US wenige elemente sind auf rad befestigt, schallbündel durch drehung des rades über den zu untersuchenden Bereich bewegt wird verwendet
• Array-Schallköpfe Gruppe dicht gepackter Elemente, zusammen in gruppen oder einzeln angeregt Konvex oder linear 120-250 Elemente --> anregung von ca 20 Elementen gleichzeitig --> eine Ultraschallwelle Phased array: 120-250 alle elemente mehr oder weniger gleichzeitig Vorteile: erlaubt elektronische ausrichtung der schallwelle, nciht mechanisch       erlaubt elektronische Fokussierung und bündelung --> effektive Kontrolle des Fokus und der breite des Schallbündels Wie funktionierts? aussendene schallbündel --> summe der individuellen Wellen jedes elements    jedes einzelne Element dehr klein --> relativ breite Welle                                  wenn gruppe von elemten gleichzeitig sendet --> gegenseitige verstärkung, gut umschriebenes schmales ultraschallbündel elektronische fokussierung: sehr kurze zeitverzögerung zwischen den anregungsimpulsen der einzelnen Elemente / Elementgruppen, Fokustiefe variabel, veränderung der Zeitverzögerung.
• Dämpfungsmaterial US Nach Anregung durch kurzen elektrischen Impuls vibriert Kristall Gewünscht: sehr kurze impulse Dämpfungsmaterial stoppt Vibration Vorraussetzung: vergleichbare akustische impedanz: weniger reflektion der schallwellen zwischen Dämpfungsmaterial und piezokeramik  --> absorption der Schallwellen Besteht aus Epoxidharz mit wolfram oder aluminiumteilchenbeigabe ermöglicht: kurze starke zeitlich begrenzte Pulse
• Viertelwellenlänge impedanz Angleichsschicht Ziel: Effiziente Schallwellenübertragung zwischen schallkopf und gewebe wie? reduktion der reflektionsrate am übergang --> impedanz liegt zwischen piezokeramik und weichteilgewebe --> dicke: 1/4 wellenlänge der ultraschallfrequenz multifrequente schallköpfe: mehrere wellenlängen/4 Schichten
• Frequenzspektrum US ohne Dämpfung --> Aussenden einer ultraschallwelle mit nur einer frequenz mit Dämpung --> Wellen haben unterschiedliche Frequenzen/Spektren --> sinkende Amplitude --> niedrige Frequenz Dicke des piezoelements bestimmt resonanzfrequenz (=Sendefrequenz) Mittenfrequenz des Spektrums ist die Nenn- oder Sendefrequenz Bandbreite in % angegeben.
• Qualitätsfaktor US Qualitätsfaktor: Sendefrequenz /Bandbreite Hoher Qualitätsfaktor --> Geringe Bandbreite --> Langer Puls niedriger Qualitätsfaktor --> große bandbreite --> kurzer puls --> hohe auflösung
• Pulsgenerator US erzeugt elektrische pulse welche piezoelemente anregen anzahl der pulse bestimmt durch PRF ( pulse repetition frequency) frequenz in der Pulse ausgesendet werden evtl output power wählbar --> bestimmt sensitivität --> desto höher desto energiereicher ausgesendete welle. stärkere Echos von allen reflektoren auch von schwächeren --> akustische Belastung steigt
• Beam Former US Erzeugt verzögerungsplan für elektische impulse welche piezoelemente anregen. steuert fokussierung steuert richtung des ultraschallbündels.
• Empfänger US allgmeine verstärkung Tiefenausgleich (TGC time-gain-control) kompression/ anpassung des dynamischen bereiches (kompression auf spektrum welches verarbeitet werden kann) demodulation (gleichrichtung und glättung) Reject von echos mit des geringen amplituden empfänger: 110-120 dB -> scan-konverter 40-45 dB --> Monitor: 20-30 dB Scankonverter: erzeugt aus dene chos das 2d-bild-> über verhältnis von sendeimpuls und echo --> info über bildkoordinaten          Grund: bildgewinnung und darstellung erfolgt in unterschiedlichen formaten: analog vs digital
• Darstellung: B-Mode Brightness-Mide Echoes werden als punkte unterschiedlicher Helligkeit dargestellt Helligkeit proportional zur Echoamplitude verwendet für 2D-Bild & M-Mode
• M-Mode Darstellung US Verwenung von nur einer Ultraschalllinie bewegung der punkte entlang dieser linie aufgezeichnet über die zeit verwendet in kardiologie!
• Artefakte im US unterscheidung in unerwünscht und hilfreich unerwünscht: falsche Geräteeinstellung, Falsche Schalltechnik, unzureichende Patientenvorbereitung Hilfreich: spezifische Wechselwirkungen zwischen schall und gewebe, treten trotz optimaler einstellungen auf --> helfen bei der interpretation distale Schallverstärkung: lokalisierte erhöhung der echogenität, distal einer Sturktur mit geringer attenuierung v.a. nach Flüssigkeiten. kaum reflexion--> kaum abschwächung hilfreich bei zysten              Schallwellen werden vollständig reflektiert  (Gas) oder absorbiert (Knochen)hypo bis anechogener Bereich unterhalb von stark reflektierenden oberflächen    Gas: schmutziger schallschatten (reverberations) schwazer Schallschatten: Kochen      schmale, schwarze schatten distal der lateralen grenze von runden /ovalen Strukturen:  refraktion der Schallwellen (Brechung) Reverberationen: Schallwellen werden zwischen internen reflektoren udn schallkof hin und hergeworfen.    --> parallele Linien    Anzahl abhängig von: Output-Power und sensitivität des schallkopfes. Spiegelartefakt: an stark reflektierenden oberflächen (Zerchfell / Lunge) -teil des US-Bündels wird in leber zurückgeworfen --> erneute Reflektion --> zurück zur Grenzfläche --> bla bla bla                      Zeitverzögerung durch Mehrfachreflektion der Schallwellen --> darstellung in falscher Position.
• Dopplereffekt basiert nicht auf Weg-Zeit-Effekt veränderung der wahgenommenen oder gemessenen Wellen während sich Quelle und beobachter aufeinander zu bewegen oder voneinander entfernen. Beeinflussung der frequenz durch Reflektion an einem bewegten Gegenstand. Die Differenz der  (Dopplerverschiebung) von einfallender und reflektierter Welle proportional zur Geschwindigkeit. Herzfrequenz Embryo, Blutfluss (reflexion an Erys) B-Bild-Darstellung: 2d-Bild --> mit farbe : Farb-Duplex-Verfahren (zu sonde hin rot von sonde weg blau und turbulenzen grün)
• Dopplerfrequenz in der regel im hörbaren Bereich Dopplergleichung: Frequenzshift x 1540 m /s / 2xschallkopffrequenz x cos alpha Dopplerwinkel (proportional  zum kosinus des einfallswinkels) Winkel soltle zwischen 30 und 60° liegen
• Continous waves Doppler Funktionsweise und vor und nachteile Sender und empfänger im schallkopf arbeiten gleichzeitig und kontinuierlich Misch von geeigneten hochfrequenzsignalen und mit elektronischen filtern -->   Auswertelektronik ermittelt aus echo das spektrum der dopplerfrequenzen (--> flussgeschwindigkeiten) durch prozessierung in 2 demodulatoren Verwendung von 2 Referenzsignalen mit mit unterschiedlicher phase (exakt 1/4 auseinander) --> quadratur detection    --> je nach art der phasenverschiebung zw. refernzsignal und echo --> fluß auf schallkopf hin oder weg Nachteil: keine info von wo echo kommt, alle signale nelang der linie dargestellt Vorteil: hohe geschwindigkeiten messbar.
• Pulsed wave Doppler Funktionsweise und Vor und nachteil Festlegen eiens Gates im konventionellen B-Mode: ortsselektive Geschwindigkeitsmessung Messung der Geschwindigkeit von blutteilchen die durch das gate fließen Der durch Gate definierten Tiefe wird bestimmte Zeitverzögerung zw. senden und empfangen zugeordnet --> ultraschallkopf wartet und empfängt nur die Echos die nach dieser zeit ankommen. Vorteil: exakte zuordnung der Tiefe aus der echo kommt. nachteil: nur geringe geschwindigkeiten messbar.
• Farb Doppler meherere puls-echo-sequenzen notwendog um bildpunkte entlang einer linie darzustellen. Weil: infos von stationären und von  sich bewegenden Reflektoren --> spezielle Prozessierung (Ermittlung der Frequenzunterschiede) B-Mode braucht nur einen Puls --> bildbunkte entlang dieser schalllinie darstellbar.
• Power-Doppler  eine flächenhafte Strömungsdarstellung, welche dem B-Mode Bild überlagert werden kann. Es ist weder eine Richtungsdiskriminierung noch eine Analyse der Strömungsgeschwindigkeit möglich, dafür ist der Power-Mode zur Darstellung kleinster Gefäße und langsamer Strömungen geeignet. ignoriert frequenzunterschiede vorteil: sensitiver, mehr oder weniger winkelunabhängig, kein alias-Effekt
• Unterschiede zwischen farb und power-Doppler Echos unterschiedlicher Frequenz: Darstellung in Farb --> keine Darstellung in Power Unterschiedliche Amplitude des Signals: keine Darstellung in Farb --> Darstellung in Power Flussrichtung wird in farb angezeigt Farbintensität in Farb: Geschwindigkeit      in Power: Menge / anzahl der Reflektoren (Erys)
• Artefakte beim Doppler Alaising: Fehler durch zu niedrige Frequenzen --> es mussen ausreichend punkte da sein um korrektes Bild wiedergeben zu können. um korrekte darstellung zu gewährleisten: abtastfrequenz > 2 x max. Dopplerfrequenz --> nyquistfrequenz     Bestimmt durch PRF PRF pulse repetition frequency: aussenden eines pulses --> warten auf rückkehr der Echos --> senden eines neuen Pulses. --> Wartedauer bestimmt durch tiefe Wenn PFR kleiner als 2xmax Dopplerfrequenz  dann: unklar aus welcher tiefe echo kommt --> aliasing   --> lösung: Abtastfrequenz anpassen
• Nebenwirkungen Doppler Abschätzung gesundheitlicher Risiken: mechanischer index: definiert wahrscheinlichkeit von Kavitationen (Bildung kleiner Gasblasen in Flüssigkeiten, können Platzen wenn sie sich währden de rphase der ausdünnung zu stark ausdehnen --> gefahr der gewebeschädigung (effekt genutzt bei ultraschallreinigung und bei harnsteinentferung) im diagnostischen Bereich nicht gegeben. Thermischer Index:Gefahr des output power des US-Gerätes zu der benötigten energie umd die Temperatur im Gewebe um 1 ° zu erhöhen.
• Szintigraphie Definition nuklearmedizinische untersuchungsmethode radioaktiv markierte Stoffe, die sich in bestimmten Organen anreichern -> werden mit gammakamera aufgenommen.
• Definition Radioaktivität Radioaktive Atomkerne enthalten zuviel energie Eigenschaft von atomkernen sich unter aussendung von strahlen in atomkerne mit anderer teilchenzusammensetzung umzuwandeln / Eigenschaft spontan teilchen oder photonen zu emittieren oder hüllenelektronen einzufangen. insatbile Nuklide = radionuklide
• alpha-Strahlen Heliumkern Doppelt positiv geladen --> stark ionisierend Energie um 5 MeV 5 cm in luft, 200mikrometer in gewebe keine anwendung in diagnostik besteht aus 2 protonen und 2 neutronen
• Beta-Strahlen Einfach negativ geladen ein Elektron schwach ionisierend Energie ca 1 MeV 3meter in luft,  5 mm in wasser jod131 jod123 Rhenium186
• Gamma-Strahlen keine Partikel sehr durchdringend Reichweite 100 m in luft, 30 cm Wasser, 5 cm blei TC99m
• Radiopharmakon definition Einheiten Substanz die ein radionuklid beinhaltet --> Bequerel : 1 Zerfall/sec 1 mci (millicurie)= 37 MBq Gy (Gray): 1 Joule absorbierter Energie /1Kg Gewebe (Pro Masse absorbierte Energie) Perfektes Diagnostikum hat folgende eigenschaften: gut verfügbar, kurze HWZ, Gamma-Strahlung mit niedriger energie
• radiopharmakon in szintigraphie verwendet Technetium Tc99 Technetium-Verbindungen HWZ: 6.02 h Gamma-Strahlung 140 keV Anreicherung in Schilddrüsengewebe, Speicheldrüsen, Magenschleimhaut, (pl.chorioideus, Schweißdrüsen) Sichtbar: Herz, Gefäßstämme, Niere, Blase
• Kollimator in Szintigraphie Szintillationskristall und davor Raster aus Blei (lässt nur grade Strahlen Durch)--> lichtblitz zur Kathode --> Elektronenstrom wird über diverde ebenen verstärkt und gelangt dann an Anode --> elektrischer impuls, Verstärker --> Datenverarbeitung      Anode und Kathode im Photomultipler
• Organe für Szinti Schilddrüse, Skelett, Nebenschilddrüse, niere, leber, portosystemischer shunt, magen-darm, magenentleerung, lymphsystem, entzündung, infektion, lunge mukosziliare clearance, kardiologie
• Schilddrüsenszintigraphie Tc99m als Pertechnetat i.v. --> gammastrahlen (HWZ 6,02 h) Jod i.v. : beta und gamma-Strahlen: (HWZ 8,06d!) Aufnahma nach 20-60 min unter sedation
• Skelettszintigraphie Lokalisation pathologischer Veränderungen Entzündungen, traume, degenration, tumore, Mtastasen, weichteilentzündung Tc99m-HDP (hydroxymethylendiphosphonat) i.v. Dosis: kleintier: 14-17 MBq/Kg   Pferd: 1GBq / 100kg Artefakte Blase: EQ: furosemid, kleintier: harnkatheter Weichteilphase: kleintier: 5-10 min nach injektion anreicherung in stoffwechselaktiven Gewebe 2-4 h: anreicherung im knochen: erhöhter knochenstoffwechsel: mehranreicherung
• Nierenszintigraphie Tc99m DTPA i.v. < 5% Proteinbindung Morphologie und Funtion
• Magen-Darm Szintigraphie TC99mDTPA , LN111-DPTA p.o. Ösophagus:Transitzeitm Reflux Magen: Entleerung, Obtruktion Gastrintestinale Blutungen; TC-markierte Erys protein losing-enteropathien: LN111-Transferrin
• SPECT single photon emissiun computed tomographie verabreichung tc99m i.v. Kamera rotiert um körper --> 3D statische oder dynamische SPECT
• Berechtigte Personen anwendung röntgenstrahlung Personen, die erforderliche Fachkunde besitzen und peronen mit kentnissen unter aufsicht
• Gray Energiedosis; absorbierte Energie pro masse 1 Gray --> 1 joule/Kg
• Energiedosis Messung aus praktischen Gründen nicht direkt gemessen sondenr über hilfsgrößen, ionendosis oder kerma bestimmt --> aus ionendosis kann leicht entsprechende energiedosis in luft abgeleitet werden. Ionendosis --> elektrische ladung die in luft durch ionisierende Strahlung entstehen geteilt durch masse der durchstrahlten luft     Ladung / Masse    -> einheit: coulomb C  --> joule pro kilogramm verwendet in stabdosimetern
• Coulomb Elektrische ladung die in luft durch ionisierende strahlung entstehen, geteilt durch masse der durchstrahlten luft, ladung / Masse  --> joule /Kg verwendet in stabdosimetern
• Benötigte Energie um in luft 1 coulomb freier Ionen zu produzieren 35 eV; 35 Joule 1 C/kg Ionendosis entspricht an der Luft ungefähr 35 J/kg Energiedosis
• Äquivalentdosis Produkt aus Energiedosis und Qualitätsfaktor (Strahlenart) Gammastrahlen, röntgenstrahlen: langer weg, nicht besonders dicht, geringer energietransfer auf dem weg Protonenstrahlung: Tumorbehandlung, schonender als Röntgentherapie, Energieabgabe erst in zielorgan und nicht schon auf dem weg dorthin --> nicht jede Art von Strahlung verursacht gleichen biologischen schaden Grund: energieübertragung auf durchstrahltes gewebe abhängig von art der Strahlung (Alpha hoch Gamme niedrig) Wichtungsfaktoren: röntgen gamma elektronen, Beta-partikel: 1 Protonen >2MeV : 5 Neutronen: 5-20 Alpha partikel: 20
• Äquivalentdosis Zusätzlich zur Organdosis und zur Äquivalentdosis, welche bereits die unterschiedliche Wirksamkeit der verschiedenen Strahlungsarten (z. B. Alpha-, Beta-, Gamma-, Röntgenstrahlung- oder Neutronenstrahlung) miteinbeziehen, berücksichtigt die effektive Dosis auch die unterschiedliche Empfindlichkeit der Organe gegenüber ionisierender Strahlung summer der gewichteten Organdosen Einheit: Sievert Wichtungsfaktor: Gonaden: 0,08 rotes Knochenmark: 0,12   schilddrüse: 0,04   haut: 0,01
• Personendosis --> äquivalentdosis

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