Appunti di Dispositivi medicali e diagnostici

Imaging anatomico e funzionale

Medicina nucleare

Medicina nucleare per vedere la funzione degli organi. Radioisotopi che hanno una certa attività ed emettono radiazioni, decadimento radioattivo. Tempo di decadimento che dipende dall’atomo considerato. Radiazioni che sono raggi gamma vicini ai raggi x, ma con più energia.

Tomografia per emissione di positroni

L’idea di base è che viene emesso un positrone da alcuni elementi radioattivi e i positroni sono l’opposto degli elettroni in quanto hanno carica positiva. Quando un positrone è emesso e incontra un elettrone producono due fotoni che vengono emessi in direzioni diverse con un angolo di 180 gradi. Dal punto di emissione si muovono sulla stessa retta ma in posizioni opposte.

Prodotti da diversi atomi, dal fluoro 18 carbonio 11 rubidio 82, potenza di emissione diversa da atomo ad atomo. Solitamente si usa il fluoro 18 che permette di collegare la molecola al glucosio e vedere cosa succede al glucosio marcato con il fluoro 18 quando viene iniettato nel paziente.

Il sistema deve rilevare i raggi gamma nelle due direzioni e ricostruire da dove viene il segnale. Detector che identificano il raggio. Serie di detector, quando vengono prodotti i due raggi gamma in modo equidistante posso identificare due detector attivati mentre gli altri no. Allora se in un istante so che due sono attivati e il punto che li ha generati è sulla retta. Ottengo più rette che si intersecano in un punto. Costruisco una mappa e vedo se ho zone che emettono di più e zone che emettono di meno. Le immagini sono ricostruite con metodi iterativi, retroproiezione.

Limiti della metodica

• Numero limitato di proiezioni
• Sporgenze irregolari e angolate
• Percorsi di raggi non rettilinei, ad esempio per la rifrazione
• Misure correttive durante la ricostruzione, ad esempio manufatti metallici
• Presenza di rumore e scatter

PET IMAGES. Sequenza di immagini delle diverse sezioni. Risoluzione spaziale limitata. Vediamo zone che emettono più o meno segnale. Fusione di immagini prese con tomografia per emissioni di positroni con tac o risonanza si ottengono immagini più definite.

Il fluoro 18 ha una vita media di 110 minuti. Impianti con ciclotrone che combina fluoro 18 con glucosio. L’impianto deve essere vicino all’ospedale. Il più vicino a Bergamo è a Brescia.

Trasformiamo con pseudo-colori le intensità. Nel soggetto con Alzheimer ci sono zone con attività metabolica scarsa. Grado di indagine sofisticato rispetto alla morfologica. Possiamo capire che ci sono variazioni volumetriche qui si vede un significato molto più funzionale.

Sistemi basati su emissione di sostanze radioattive

Prima vi erano sistemi basati sull’emissione di sostanze radioattive. Inietto nel paziente una molecola radioattiva e poi lo traccio. Fare in modo di capire il punto di emissione della radiazione. Capire da dove sono emessi e ricostruire l’immagine per capire le zone che emettono di più perché contiene più elemento iniettato. Se iniettiamo queste sostanze che emettono per tempi lunghi, anche mesi, se il paziente non le elimina le tiene con una certa radioattività anche se bassa. Invasiva.

Tipologie di apparecchiature

Diverse tipologie di apparecchiature negli anni. La radioattività si è iniziato a studiarla prima della guerra mondiale. Detettori sensibili ai raggi gamma, radiazione in segnale elettrico e identificare l’intensità della corrente e quindi l’energia che era arrivata a detector. Detector con collimatori cioè fessure per fare in modo che arrivino e siano confinate in un certo punto del detector anche quelle riflesse.

Fluoro-deossiglucosio e Tetrofosmina danno indicazioni sull’attività metabolica dell’organo, quindi degli aspetti funzionali. Tecniche digitali di fusione delle immagini per renderle più definite e multifunzionali. Fusioni possibile se è possibile sovrapporle, cioè si deve lavorare su dei numeri. Le immagini sono prese da diversi strumenti e non sono contemporanee quindi devono essere riportate una sull’altra, allineandole per ottenere una singola immagine con la fusione. Operazioni digitali. Sovrapposizione di immagini pet e tac. La sovrapposizione prevede la coerenza dei sistemi di riferimento affinché le immagini combacino.

Ecografia ad ultrasuoni

Ultrasuoni. L’ecografo si basa su un sistema poco invasivo, suono appunto, può essere utilizzato in diversi contesti, acquisizione in tempo reale e uso completamente vasto immediato contenuto come strumentazione e ideale per avere imaging del paziente. Costi contenuti. Ha una bassa risoluzione spaziale, vedo bene alcune cose ma non tutto l’organismo che sto studiando. Studio morfologico e del movimento del sangue nei vasi.

Come creare un’immagine sulla base del suono. Onde prodotte mediante la compressione di un mezzo, vibrazione di una superficie che può trasmettere una sollecitazione meccanica al mezzo nel quale si propaga. Si propaga anche nell’acqua dove durano più a lungo. Nei mezzi ha propagazione diversa. Più particelle collegate tra loro con una forza diversa a seconda che sia gas o solido o liquido. Onda di compressione che si propaga perché continua a comprimere particelle adiacenti e si devono distanziare particelle e avvicinare altre. Vibrazione che è una leggera distensione o compressione. I materiali metallici possono modificarsi per via del loro modulo elastico. Il modulo elastico permette all’onda di comprimere e rarefare il mezzo. L’onda acustica funziona così. Si può propagare nel mezzo con una certa velocità. Trasduttore che emett... (continua nel testo originale)