of 118/118
Fizikalni principi oslikavanja u medicinskoj dijagnostici Klobučar, Antea Master's thesis / Diplomski rad 2019 Degree Grantor / Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: University of Zagreb, Faculty of Veterinary Medicine / Sveučilište u Zagrebu, Veterinarski fakultet Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:178:544849 Rights / Prava: In copyright Download date / Datum preuzimanja: 2021-10-11 Repository / Repozitorij: Repository of Faculty of Veterinary Medicine - Repository of PHD, master's thesis

Fizikalni principi oslikavanja u medicinskoj dijagnostici

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Fizikalni principi oslikavanja u medicinskoj dijagnostici

Klobuar, Antea
Degree Grantor / Ustanova koja je dodijelila akademski / struni stupanj: University of Zagreb, Faculty of Veterinary Medicine / Sveuilište u Zagrebu, Veterinarski fakultet
Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:178:544849
Rights / Prava: In copyright
Repository / Repozitorij:
Repository of Faculty of Veterinary Medicine - Repository of PHD, master's thesis
Diplomski rad
Zagreb, 2019.
4. zamjenski lan izv. prof. dr. sc. Marinko Vili
ii
ZAHVALJUJEM,
Doc. dr. sc. Selimu Pašiu na profesionalnoj podršci koji me je poticao i pomagao svojim
strunim savjetima od samog poetka studija i izrade moga završnog rada.
Zahvaljujem mu na velikom znanju i iskustvu koje mi je nesebino pruao.
Osobitu zahvalu upuujem svojoj majci Renati na njezinoj velikoj podršci i vjeri u mene
tijekom cijelokupnog trajanja studija kojoj i posveujem ovaj rad.
Zahvaljujem se svojim dragim prijateljima Alenu Šabanoviu i Nikolini Jozi na velikoj
podršci, razumijevanju i strpljenju kojeg su iskazali tijekom mog studija.
Veliko hvala djelatnicima Veterinarske stanice Velika Gorica koji su mi omoguili struno
usavršavanje tijekom studija i pritom omoguili da mi završni tijek studija proe lako i
zabavno.
iii
Tablica 2. Prikaz frekvencije i dubine prodiranja zvuka u tkivu
Slika 1. Prikaz ultrazvunog pregleda
Slika 2. Izgled nekadašnjeg ultrazvunog ureaja (lijevo) i “otac ultrazvuka” Sir Ian Donald
(desno)
Slika 4. Širenje zvuka u homogenom mediju
Slika 5. Sinusoidalni val
Slika 7. Oblici atenuacije ultrazvunog vala u tkivu
Slika 8. Shematski prikaz zvuka na granici dvaju medija
Slika 9. Prikaz registracije signala na granicama razliitih tkiva
Slika 10. Prikaz brzine zvuka, impedancije i ampliudnog koeficijenta refleksije (%)
Slika 11. Shematski prikaz transmisije
Slika 12. Shematski prikaz raspršivanja
Slika 13. Shematski prikaz refrakcije
Slika 14. Oblici ehogenosti tkiva
Slika 15. Anehogenost mokranog mjehura
Slika 16. Hipoehogenost subkutanog lipoma
Slika 17. Izoehogenost tkiva jetre i bubrega
Slika 18. Hiperehogenost multifokalnih kalcifikata lijevog renja štitnjae
Slika 19. Akustina sjena unog kamenca
iv
Slika 21. Reverberacija u vidu tzv. “repa komete”
Slika 22. Shematski prikaz difuzne i spekularne refleksije
Slika 23. Shematski prikaz fenomena “zrcala” (lijevo) i zrcalni prikaz tvorbe na jetri (desno)
Slika 24. Shema aksijalne rezolucije
Slika 25. Shema lateralne rezolucije
Slika 26. Shematski prikaz ultrazvunog snopa i rezolucija
Slika 27. Osnovne vrste sonda
Slika 28. Specijalne sonde
Slika 29. Anatomske ravnine tijela ovjeka (lijevo) i psa (desno)
Slika 30. Pokreti naginjanja (lijevo), klizanja (sredina) i ljuljanja (desno) sonde
Slika 31. Radiološka orijentacija sonde
Slika 32. Kolimirani (desno) i nekolimirani (lijevo) ultrazvuni snop
Slika 33. Prikaz A-moda
Slika 34. Prikaz B-moda
Slika 35. Prikaz M-moda
Slika 37. Shematski prikaz Doppler naina rada
Slika 38. Prikaz protoka CW Dopplerom
Slika 39. Prikaz protoka PW Dopplerom
Slika 40. Prikaz protoka Color Dopplerom
Slika 41. Prikaz protoka Power Dopplerom
Slika 42. Prikaz signala tkiva Tissue Dopplerom
v
Slika 43. Wilhelm Conrad Röntgen i snimka ruke njegove supruge
Slika 44. Prikaz elektromagnetskog spektra
Slika 45. Prikaz fotoelektrinog efekta
Slika 46. Prikaz Comptonovg efekta
Slika 47. Prikaz tvorbe para
Slika 48. Digitalni rendgenski ureaj
Slika 49. Generator
Slika 52. Stol za pacijenta sa mogunošu nagiba
Slika 53. Komandni stol
Slika 54. Shematski prikaz rendgenske cijevi
Slika 55. Rendgenogram plua dobiven mekim (lijevo) i tvrdim zrakama (desno)
Slika 56. Shematski prikaz višeslojnog suavajueg zastora
Slika 57. Shematski prikaz tokastog izvora (lijevo) i fokalne mrlje (desno)
Slika 58. Shematski prikaz smanjivanja površine fokalne mrlje
Slika 59. Planarna radiografija
Slika 62. Oblici dentalnog rendgenografskog ureaja
Slika 63. Rendgenogram crijeva sa pozitivnim (lijevo) i negativnim (desno) kontrastom
Slika 64. CT pretraga razliitih vrsta ivotinja i ovjeka
Slika 65. Godfrey Hounsfield i prvi CT skener (lijevo) i rock sastav “The Beatles” (desno)
vi
Slika 67. Prikaz voksela
Slika 69. Prikaz razlika u dozama zraenja
Slika 70. Shematski prikaz STRATON cijevi
Slika 71. Shematski prikaz prve etiri generacije CT skenera
Slika 72. Shematski prikaz spiralnog CT-a (lijevo) i spiralni CT skener (desno)
Slika 73. CT skenovi abdomena ovjeka (lijevo) i glave psa (desno)
Slika 74. 3D CT skenovi ljudi i ivotinja
Slika 75. Shematski prikaz razlika kod MSCT-a (lijevo) i MSCT skener (desno)
Slika 76. Shematski prikaz razlika klasinog CT skenera i DSCT skenera
Slika 77. Prikaz metabolike aktivnosti limfnih vorova PET/CT skenerom
Slika 78. Cupping artefakt
Slika 80. Prikaz aneurizme anteriorne cerebralne arterije kontrastnom CT angiografijom
Slika 81. MR pretraga
Slika 82. Sir Peter Mansfield i njegov istraivaki tim sa jednim od prvih MR ureaja
Slika 83. Shematski prikaz MR ureaja
Slika 84. Permanentni MR ureaj otvorenog tipa
Slika 85. Vodljivi MR ureaj
Slika 86. Supravodljivi MR ureaj
Slika 87. Shematski prikaz gradijentnih zavojnica
Slika 88. Oblici RF zavojnica prilagoeni razliitim dijelovima tijela
vii
Slika 90. Oklop/Kavez
Slika 91. Orijentacija protona bez (lijevo) i u vanjskom magnetnom polju (desno)
Slika 92. Mogue orijentacije protona u vanjskom magnetnom polju
Slika 93. Vektor rezultantne magnetizacije (oznaka M)
Slika 94. Shematski prikaz precesije, rotacije i nutacije
Slika 95. Smjer sekundarnog magnetskog polja (oznaka B1) i vektor transverzalne magnetizacije
(oznaka Mxy)
Slika 97. Kemijska struktura masti (lijevo) i vode (desno)
Slika 98. Grafovi ovisnosti magnetizacija o vremenu
Slika 99. Ghosting artefakt
Slika 100. Aliasing artefakt
Slika 102. MR sken prije i poslije aplikacije kontrastnog sredstva
Slika 103. fMR skenovi – povezanost odreenih radnji sa regijama mozga
Slika 104. fMR skenovi reakcija na prikaz alkoholnog pia kod nealkoholiara (lijevo) i
alkoholiara (desno)
Slika 105. Slika posebno istreniranih pasa koji su sudjelovali u istraivanju
viii
Popis kratica
BOLD – ( eng. blood oxygen level dependent contrast ) - kontrast ovisan o razini kisika u vodi
CT – kompjutrizirana tomografija
fMR – funkcionalna magnetska rezonanca
KHz – Kiloherc
MHz – Megaherc
MT – magnetsko rezonancija
PW Doppler – ( eng. Pulsed.wave Doppler ) pulsni Doppler
TGC – ( eng. time gain compensation ) metoda pojaavanja odjeka ultrazvuka
ix
Sadraj
2.4. Interakcija ultrazvunih valova I medija ............................................................................ 9
2.4.1. Apsorbcija ................................................................................................................. 9
2.4.2. Refleksija ................................................................................................................. 10
2.4.3. Transmisija .............................................................................................................. 12
2.4.5. Refrakcija ................................................................................................................ 14
2.6. Artefakti u ultrazvunoj dijagnostici .............................................................................. 17
2.6.1. Akustine sjene ....................................................................................................... 18
2.6.3. Reverberacija .......................................................................................................... 19
2.9. Ultrazvune sonde........................................................................................................... 24
2.11.1. A - mode ............................................................................................................... 28
2.11.2. B - mode ................................................................................................................ 29
2.11.3. M - mode ............................................................................................................... 30
2.13. Vrste dopplera ............................................................................................................... 33
3.3.1. Fotoelektrini efekt .................................................................................................. 39
3.3.2. Comptonov efekt ..................................................................................................... 40
3.3.3. Tvorba para .............................................................................................................. 40
3.5. Što se vidi na rendgenskoj slici ....................................................................................... 46
3.6. Širina snopa .................................................................................................................... 47
3.7. Rezolucija slike ............................................................................................................... 48
3.8.1. Klasini ureaji za radiografiju ................................................................................. 50
3.8.2. Višenamjesnki ureaji za radiografiju ...................................................................... 51
3.8.3. Specijalni ureaji za radiografiju ............................................................................. 52
3.9. Kontrasna sredstva u rendgenološkoj dijagnostici ........................................................... 53
3.9.1. Pozitivna kontrasna sredstva ..................................................................................... 53
3.9.2. Negativna kontrasna sredstva .................................................................................. 54
4.0. KOMPJUTERIZIRANA TOMOGRAFIJA ................................................................... 55
4.2. Princip rada CT skenera ................................................................................................. 57
4.3. Sastav i vrste CT skenera ............................................................................................... 61
4.3.1. Prva Generacija CT skenera ..................................................................................... 61
4.3.2. Druga Generacija CT skenera ................................................................................... 62
4.3.3. Trea Generacija CT skenera .................................................................................... 62
4.3.4. etvrta Generacija CT skenera ................................................................................. 62
4.3.5. Peta Generacija CT skenera – SPIRALNI CT SKENER ........................................... 63
4.3.6. MSCT skener .......................................................................................................... 65
4.4.1. DSCT skener ............................................................................................................ 66
4.4.2. PET/CT skener ......................................................................................................... 67
4.6. Kontrasna sredstva u CT dijagnostici ............................................................................. 70
5.0. MAGNETSKA REZONANCIJA ................................................................................... 72
5.2. Osnovni princip funkcioniranja magnetske rezonancije ................................................... 74
5.3. Sastav MR ureaja ......................................................................................................... 75
5.3.1 Magnet ..................................................................................................................... 75
5.3.4. Raunalni sutav ....................................................................................................... 80
5.4.2. Precesija .................................................................................................................. 83
5.4.4. Relaksacija .............................................................................................................. 85
5.5. Artefakti u MR dijagnostici ............................................................................................ 88
5.6. Kontrasna sredstva u MR dijagnostici ............................................................................ 90
5.6.1. Pozitivna kontrasna sredstva .................................................................................... 90
5.6.2. Negativna kontrasna sredstva .................................................................................. 91
5.7. Uporaba magnetske rezonancije ..................................................................................... 91
5.7.1. Funkcionalna magnetska rezonancija -fMR ............................................................. 92
5.8. Rizici MR dijagnostike .................................................................................................. 95
6.0. RASPRAVA ...................................................................................................................... 96
7.0. ZAKLJUAK ................................................................................................................... 99
8.0. LITERATURA ............................................................................................................... 100
9.0. SAETAK ..................................................................................................................... 102
10.0. SUMMARY ................................................................................................................. 103
11.0. IVOTOPIS ................................................................................................................ 104
koje uvelike doprinose determinaciji uzroka bolesti, odnosno patološkog procesa ili slue za
konanu potvrdu poetne dijagnoze.
Metode slikovne dijagnostike koriste se i u svrhu praenja terapije ili praenja procesa
zacijeljivanja odreenih patoloških stanja poput fraktura. Takoer imaju ulogu i u praenju
fukncije odreenih tkiva i organa.
Naješe korištene metode slikovne dijagnostike su: ultrazvuna dijagnostika, radiografija,
kompjuterizirana tomografija (CT) i magnetska rezonancija (MR).
Slikovna dijagnostika objedinjuje podruja anatomije i fiziologije, ali i podruje fizike koje je od
izuzetne vanosti za slikovnu medicinsku dijagnostiku jer se upravo na fizikalnim principima
slikovnih dijagnostikih metoda temelji razumijevanje i njihova klinika primjena.
Slikovna dijagnostika postala je neizostavan dio klinike prakse kako u humanoj tako i u
veterinarskoj i dentalnoj medicini pomou kojih se izuzetno brzo dolazi do dijagnoze patoloških
stanja.
Tema ovog rada su upravo te etiri slikovne dijagnostike metode. Obraene su na nain da se
dobije kompletan uvid u pretragu i najsuvremenije tehnike što ukljuuje povijesni pregled, izgled
aparature i funkcija pojedinih dijelova, problematika pretrage i ono najvanije, objašnjene pretrage
sa fizikalnog aspekta. Naglasak e biti na tome što zapravo vidimo odreenom dijagnostikom
metodom, odnosno koje svojstvo tkiva vidimo odreenom dijagnostikom metodom i zašto je to
tako.
2
Ultrazvuna dijagnostika sigurna je i bezbolna metoda pregleda unutarnjih organa putem
ultrazvunih valova koja se koristi ionizirajue zraenje, ne zahtijeva posebnu pripremu pacijenata
niti osobe koja vrši zahvat, te je relativno jeftina i pouzdana metoda (PHENIX i sur., 2014.).
Ultrazvuni ureaj (ehosonograf) je ureaj koji daje slike presjeka unutrašnjosti tijela, ravninom u
kojoj se ultrazvuni snop širi. Postupak pregleda ultrazvukom je postupak stvaranja
dvodimenzionalne (danas i trodimenzionalne) slike presjeka tijela.
Ultrasonografija široko je rasprostranjena u medicini gdje se koristi u dijagnostike i terapijske
svrhe. Prilikom pretrage ultrazvukom koriste se sonde razliitih frekvencija koje se pozicioniraju
direktno na tijelo pacijenta. U medicinskoj dijagnostici naješe se koriste ultrazvune frekvencije
izmeu 1 i 15 MHz (GENNISSON i sur., 2013.).
Osim u medicini, uporaba ultrazvuka udomaila se u širokom spektru industrije (farmaceutskoj,
vojnoj i opoj industriji), dok neke ivotinje poput šišmiša i dupina prirodno koriste ultrazvuk za
kretanje u prostoru i pronalazak plijena (eholokacija).
Slika 1. Prikaz ultrazvunog pregleda
(Izvor: https://regencyinternationalclinic.co.uk/women-and-men-ultrasound/)
2.1. POVIJEST ULTRAZVUKA
Povijest ultrazvunih valova datira još od 1790. godine kada je Lazzaro Spallanzani otkrio uporabu
zvuka, odnosno sluha kod šišmiša prilikom kretanja, uz gotovo nikakvu uporabu vida.
Jean-Daniel Colladon, švicarski fiziar i ininjer, 1826. godine otkrio je sonografiju koristei
podvodno zvono. Tijekom eksperimenta tono je odreena brzina zvuka u vodi ime su se otvorile
velike mogunosti na polju razvoja ultrazvuka.
Pierre Curie, 1881. godine pronašao je vezu izmeu elektrinog napona i kristala što je omoguilo
razvoj ultrazvunih sondi kakve danas poznajemo.
Nakon potopa Titanica, Paul Langevin osmislio je hidrofon s ciljem detektiranja i izbjegavanja
ledenih santi. Ureaj je radio na principu odašiljanja i primanja niskofrekventnih zvunih valova
te se koristio tijekom Prvog svjetskog rata pri otkrivanju podmornica.
Karl Dussik, austrijski psihijatar, prvi je koristio ultrazvune valove za dijagnostiku tumora mozga
krajem 30-ih godina prošlog stoljea. Proceduru je nazvao “hiperfonografija”, a za dijagnostiku je
koristio papir osjetljiv na toplinu.
George Ludwig je sa timom suradnika 1947. godine prvi puta snimio i opisao razliku brzina
prolaska zvuka kroz razliita tkiva i organe ivotinja što postaje vaan napredak na polju
medicinske dijagnostike ultrazvukom.
“Ocem ultrazvuka” smatra se škotski znanstvenik i lijenik Sir Ian Donald. Tijekom Drugog
svjetskog rata razvijao je tehnologiju radara i sonara, a postao je poznat kada je susreo pacijenticu
sa neoperabilnim tumorom u trbušnoj šupljini. Prilikom pregleda pacijentice sa svojim novim
ureajem otkrio je da je neoperabilni tumor zapravo cista na jajniku te je ena uspješno operirana.
Takoer je izumio i B-mode (2D mode) ultrazvuka (PAI-DHUNGAT, 2018.).
Tijekom 50-ih i 60-ih godina prošlog stoljea, Douglas Howry i Joseph Holmes poboljšali su
tehnologiju B-moda ultrazvuka. Do tada je pacijent morao biti potopljen u vodi kako bi se uspješno
izveo ultrazvuni pregled. Izumom sonde koja je bila u potpunosti u kontaktu s pacijentom otvoren
je put razvoju ultrazvunih sustava koji se i danas koriste.
4
John Wild i John Reid modificirali su standardne ultrazvune sustave te su stvorili B-mode sa
sondom koja se moe “ljujati” u razliitim smjerovima kako bi se dobio prikaz iz razliitih kuteva.
Napretkom elektronike i raunala današnji se ultrazvuni sistemi potpuno razlikuju od povijesnih,
ali cilj je ostao isti, dobiti što bolju dijagnozu ili terapiju i poboljšati zdravlje ljudi.
Slika 2. Izgled nekadašnjeg ultrazvunog ureaja (lijevo) i “otac ultrazvuka” Sir Ian Donald
(desno)
(Izvor:
(Izvor: http://www.ultrazvuk.hr/portfolio/philips-epiq-cvx-ultrasound-system/)
Ultrazvuk je mehaniki, longitudinalni val frekvencije iznad gornje granice ujnosti za ljudsko
uho koja iznosti 20 kHz (20 000 Hz). Kao longitudinalni val, zvuk se širi zgušnjavanjem i
razrjeivanjem medija u homogenom sredstvu, bez relfeksija i lomova konstantnom brzinom
(JANKOVI i ETEROVI, 2002.). Svaki val ima svoju valnu duljinu (oznaka λ) koja oznaava
udaljenost dviju najbliih toaka vala koje titraju u istoj fazi.
(Izvor: http://www.docbrown.info/ephysics/wavesintro.htm)
(Izvor: https://zir.nsk.hr/islandora/object/fizos:56/preview)
Osim valne duljine, valovi se mogu opisati veliinama poput frekvencije (broj punih titraja koje
toka napravi u jedinici vremena, oznaka f), amplitude (najvei otklon od srednje vrijednosti,
oznaka A) i perioda vala (trajanje jednog ciklusa, oznaka T).
Val putuje odreenom brzinom kroz medij. Brzina vala (v) odreena je umnoškom valne duljine
(λ) i frekvencije (f), a iskazuje se u metrima po sekundi (m/s) što je vidljivo iz relacije:
v = λ · f [m/s]
Prosjena brzina ultrazvuka u tkivu iznosi 1540 m/s.
Tablica 1. Brzina zvuka u razliitim tkivima
Brzina (m/s)
Voda 1484
Zrak 343
Krv 1550
Mast 1450
Koa 1730
Mišii 1580
Miokard 1550
Jetra 1570
Bubreg 1560
doc.dr.sc.Selim Paši)
Osnovni princip rada ultrazvunog ureaja zasniva se na piezoelektrinom efektu.
Piezoelektrini efekt je pojava stvaranja elektrinog naboja na površini odreenih kristala ili
keramikih masa prilikom mehanikog stlaivanja ili rastezanja, ali i pod djelovanjem elektrinog
polja. Jedna strana kristala nabijena je pozitivno, a druga negativno što znai da kristal postaje
elektriki polariziran.
(Izvor: https://www.electronicdesign.com/power/what-piezoelectric-effect)
Kao odgovor na izmjenini elektrini napon kristali se pobuuju, poinju vibrirati te dolazi do
stvaranja elektrinog polja kao posljedica odvajanja pozitivnog i negativnog naboja u kristalnoj
rešetki.
Ukoliko je frekvencija elektrinog polja dovoljno velika, vibracije postaju izvor ultrazvuka.
Takvi kratki pulsevi (valovi) visokih frekvencija putuju kroz tijelo te se na svom putu sudaraju s
tkivima razliite gustoe (kosti, meka tkiva, fluidi). Reflektirani pulsevi (valovi) vraaju se nazad
do sonde (emitera) koja u ovom sluaju postaje detektor ultrazvunih valova. U sluaju detekcije
valova, sam ultrazvuni val pobuuje kristale na vibraciju i dolazi do stvaranja elektrinog polja,
za razliku od emisije gdje to ini elektrini napon.
Ureaj zatim izraunava udaljenost izmeu sonde i tkiva, odnosno organa koristei poznatu brzinu
zvuka u tkivu. Kao prikaz udaljenosti i intenziteta reflektiranih valova dobivamo
dvodimenzionalnu sliku na ekranu. Slika nastaje na nain da se reflektirani valovi koji
predstavljaju analogne informacije pretvaraju u brojane informacije. Brojane informacije se
matematiki obrade u raunalu te se ponovno pretvaraju u analogne informacije koje se vide u
obliku slike na ekranu.
2.4. INTERAKCIJA ULTRAZVUNIH VALOVA I MEDIJA
Kao što je ve prethodno reeno, ultrazvuni val odašilje se iz izvora (sonde) te putuje kroz tijelo.
Na tom se putu susree sa razliitim medijima odnosno tkivima. Sudbina ultrazvunog vala ovisi
o karakteristikama medija i samog vala. Ona moe biti: apsorpcija, refleksija, transmisija,
raspršivanje (difuzna refleksija) i refrakcija.
Sve su to oblici atenuacije (prigušivanja) ultrazvuka u tkivu od kojih su najznaajnije pojave
apsorpcija i refleksija.
(Izvor: http://famus.org.uk/modules/ultrasound-theory-module)
2.4.1. Apsorpcija
Apsorpcija je ovisna o frekvenciji zvuka. Za sve medije vrijedi pravilo da što je vea frekvencija
zvuka, vea je i njegova apsorpcija u tkivu.
Tablica 2. Prikaz frekvencije i dubine prodiranja zvuka u tkivu
Frekvecnija [MHz] Dubina prodiranja zvuka u
tkivu [cm]
1 40
2 20
3 13
5 8
10 4
20 2
doc.dr.sc.Selim Paši)
Apsorpcija zvuka povezana je sa intenzitetom zvuka. Intenzitet zvunog vala (oznaka I)
eksponencijalno opada s putem (oznaka x) kojeg val prevali u odreenom sredstvu. Put u ovom
sluaju oznaava debljinu tkiva što je vidljivo iz relacije:
I = I e -µx
Uzrok opadanju intenziteta, odnosno prigušenju zvuka je i sama apsorpcija, u ovom sluaju
linearni koeficijent apsorpcije (oznaka µ). Apsorpcija oznaava gubitak energije vala jer dolazi do
trenja i posljedinog stvaranja topline.
2.4.2. Refleksija
Refleksija zvuka je pojava koja se javlja kada se zvuk nalazi na granici dvaju medija razliitih
zvunih impedancija ili zvunih otpora (oznaka Z) (JANKOVI i ETEROVI, 2002.).
Refleksija moe biti djelomina ili potpuna.
Zvuna impedancija je zvuni otpor medija i karakteristina je za svaki medij. Izraunava se prema
relacijama:

U relacijama ρ oznaava gustou tkiva, a κ kompresibilnost tkiva. Mjerna jedinica za zvunu
impedanciju je kg/m2 s.
Selim Paši)
Ukoliko je zvuna impedancija dvaju tkiva razliita, dolazi do potpune refleksije, Z2<<Z1
tada je RA=1
Ukoliko je zvuna impedancija dvaju tkiva slina, dolazi do djelomine refleksije, Z2<<Z1
tada je RI≈1
Ukoliko je zvuna impedancija dvaju tkiva gotovo ista, dolazi do potpune transmisije,
Z2≈Z1 tada je RA=0
Refleksija zvuka na granici dvaju sredstava vrlo razliite zvune impedancije vrlo je velika.
Upravo je razlika zvunih impedancija dvaju tkiva ono što zapravo “vidimo” na ultrazvunoj slici.
12
Selim Paši)
Slika 10. Prikaz brzine zvuka, impedancije i ampliudnog koeficijenta refleksije (%)
(Izvor: Materijali Zavoda za fiziku Veterinarskog fakulteta Sveuilišta u Zagrebu, doc.dr.sc.
Selim Paši)
2.4.3. Transmisija
Transmisija je prolaz dijela ili cijelog vala kroz odreeno sredstvo. Zbroj transmisivnosti i
reflektivnosti na granici dvaju tkiva je 1.
13
(Izvor: https://www.cambridge.org/core/books/manual-of-neurosonology/ultrasound-
2.4.4. Raspršivanje (difuzna refleksija)
Pojava koja se javlja prilikom kontakta ultrazvunog vala sa medijem koji djeluje poput manjeg
reflektora. Tada dolazi do difuznog raspršivanja, odnosno raspršivanja valova u raliitim
smjerovima. Raspršivanje se javlja i prilikom kontakta vala i neravne površine, ali se tada valovi
raspršuju u istom smjeru.
(Izvor: https://www.cambridge.org/core/books/manual-of-neurosonology/ultrasound-
Refrakcija oznaava lom ultrazvunog vala, odnosno naglu promjenu smjera širenja vala na granici
dvaju medija.
(Izvor: https://www.cambridge.org/core/books/manual-of-neurosonology/ultrasound-
2.5. ZVUNE KARAKTERISTIKE TKIVA
Prolaskom zvuka kroz tkivo dobivamo odjek (eho) i to ne samo na granici dvaju tkiva. Takvi su
odjeci puno slabiji i ukazuju na nehomogenu strukturu tkiva zbog kojih nastaju slabe refleksije
du pravca širenja ultrazvuka (STOJADINOVI i sur., 2018.). Odjek (eho) odraz je refleksije i
prema tome tkiva smo podijelili na:
Anehogena
Hipoehogena
Izoehogena
Hiperehogena
https://www.cambridge.org/core/books/manual-of-neurosonology/ultrasound-principles/ACA78734C35917857038E06573E66969
https://www.cambridge.org/core/books/manual-of-neurosonology/ultrasound-principles/ACA78734C35917857038E06573E66969
15
(Izvor: https://www.slideshare.net/radyworks/basics-physics-of-ultrasound)
Kod anehogenih tkiva nema odjeka. Takvo tkivo vidimo kao crnilo na ekranu. Primjeri kod kojih
je prisutna anehogenost su npr. fluidi (krv, urin), ciste ispunjene seroznom tekuinom, srane
šupljine, uni mjehur.
Hipoehogena tkiva slabije su reflektivna tkiva koja daju slabiji odjek. Takva su tkiva relativno
homogena poput masti, cista ispunjenih gustim koloidnim sadrajem. Na ekranu se vide “slabije
svijetlije” u odnosu na susjedna tkiva.
Slika 16. Hipoehogenost subkutanog lipoma
(Izvor: https://radiopaedia.org/cases/subcutaneous-lipoma-of-scapular-region-1)
Izoehogena tkiva imaju vrlo slinu ehogenost sa susjednim tkivom. Na ekranu daju “slinu
osvijetljenost” kao susjedno tkivo, poput tkiva jetre i bubrega.
Slika 17. Izoehogenost tkiva jetre i bubrega
(Izvor: https://www.renalfellow.org/pocus-gallery/)
Hiperehogena tkiva su izuzetno reflektivna tkiva koja daju jaki odjek. Radi se o nehomogenim
tkivima ija je “osvijetljenost” na ekranu jae vidljiva u odnosu na susjedna tkiva. Prikazuju se
“bijelo” na ekranu. Neki od primjera hiperehogenih tkiva su: stijenke krvnih ila, ivci, tetive,
mišii ukoliko se zvuk širi popreno u odnosu na smjer vlakana; tkivo grudi, kosti, kalcifikati.
Slika 18. Hiperehogenost multifokalnih kalcifikata lijevog renja štitnjae
(Izvor: https://asean-endocrinejournal.org/index.php/JAFES/article/view/74/513)
2.6. ARTEFAKTI U ULTRAZVUNOJ DIJAGNOSTICI
Na ultrazvunoj slici ponekad se pokau strukture koje ne postoje, odnosno promjene koje nisu
anatomske. Takvi fenomeni poznatiji su pod nazivom artefakti. Takve “lane” informacije na
ehogramu posljedica su fizike zvunih valova. Neke od tih informacija smatramo neeljenima te
ih odbacujemo, dok nam neke mogu posluiti kao kriterij dijagnostike (JANKOVI i ETEROVI,
2002.).
pojaanje – eng. “posterior enhancement”, reverberacija i fenomen “zrcala”.
2.6.1. Akustine sjene
Ukoliko je velika razlika zvunih impedancija dvaju tkiva poput mekih tkiva i kosti, dolazi do
snane refleksije ultrazvunog vala. Rezultat e biti izrazito jaki odjek, ali slaba transmisija. Iza
takve tvorbe biti e jasno vidljiva sjena.
Akustinu sjenu daju kalcifikati, zdrava kost, ali i fluidi. Na ekranu akustina se sjena moe
prikazati “crno” (oštra,” ista” sjena bez eha, obino se javlja kod vrstih tvorbi), “sivo” (“prljava”
sjena, sa mjestiminim ehom) i “bijelo” (hiperehogena sjena, javlja se obino iza plina)
(STOJADINOVI i sur., 2018.).
(Izvor: ALSHOABI, S. (2016): Gallstones: site, size, number, prevalence and complications by
ultrasonography. Int. J. Med. Imaging. Vol. 4, No. 6, pp. 52-56. doi:
10.11648/j.ijmi.20160406.12)
2.6.2. Posteriorno pojaanje (Posterior enhancement)
Artefakt koji nastaje kao posljedica pojaanja eha koji se reflektira iza strukture koja neznatno
slabi ultrazvune valove. Naješe se dešava prilikom prolaska vala kroz tvorbe ispunjene
tekuinom koje imaju jaku slabu apsorpciju ultrazvunih valova kao npr. voda. Ultrazvuni se
valovi reflektiraju od stranjeg zida tvorbe, imaju oštre lateralne konture i prikazuju se “bijelo” na
ekranu.
19
Takoer postoji i lano posteriorno pojaanje koje nastaje iza solidnih tvorbi i posljedica je
reverberacije od susjednih struktura (plin u crijevima, kosti). Takvo pojaanje slabi u dubljim
strukturama (STOJADINOVI i sur., 2018.).
Slika 20. Posteriorno pojaanje sjene iza ciste na jajniku
(Izvor: https://doi.org/10.1016/B978-0-7020-7233-8.00032-X)
2.6.3. Reverberacija
Artefakti koje ine multipli ponovljeni odjeci koji nastaju izmeu sonde i izrazito reflektivne
površine sa koje se ultrazvuni snop reflektira nekoliko puta. U doslovnom prijevodu reverberacija
znai “odzvanjanje” ili “pazvuk” i oznaava višestruko odbijanje zvunog vala pri emu se
smanjuje amplituda vala tokom svakog odbijanja (STOJADINOVI i sur., 2018.).
Slika 21. Reverberacija u vidu tzv. “repa komete”
(Izvor: STOJADINOVI, M., M. MILENKOVI, G. PROSEN, D. MAŠULOVI (2018):
Basics of ultrasound: Physics and artefacts. Serbian Journal of Anesthesia and Intensive Therapy.
doi:40. 73-83. 10.5937/sjait1804073S.)
Nastaje tokom prolaska kroz tkiva vrlo razliite zvune impedancije te je posljedica difuzne i
spekularne refleksije.
(Izvor: STOJADINOVI, M., M. MILENKOVI, G. PROSEN,D. MAŠULOVI (2018):
Basics of ultrasound: Physics and artefacts. Serbian Journal of Anesthesia and Intensive Therapy.
doi:40. 73-83. 10.5937/sjait1804073S.)
2.6.4. Fenomen “zrcala”
Javlja se kada ultrazvuni snop, pod kutem od 45º, “udari” o površinu koja se ponaša kao izrazito
snaan reflektor (npr.dijafragma), a koja se nalazi izmeu sonde i traene strukture. Na drugoj
strani reflektirajue površine prikazat e se zrcalni prikaz traene strukture (QUIEN i SARIC,
2018.).
Uzrok tome lei u duljem vremenu potrebnom da se reflektirani val vrati do sonde.
Ovaj tip artefakta koristi se i u dijagnostike svrhe poput zrcaljenja jetre iznad dijafragme, ime se
iskljuuje bilo kakav izljev u pleuralnu šupljinu.
21
Slika 23. Shematski prikaz fenomena “zrcala” (lijevo) i zrcalni prikaz tvorbe na jetri (desno)
(Izvor: https://todaysveterinarypractice.com/imaging-essentialssmall-animal-abdominal-
ultrasonography-part-2-physical-principles-artifacts-false-assumptions/)
Rezolucija oznaava namjanju udaljenost izmeu dva detalja koje moemo razlikovati. S obzirom
da je brzina vala u odreenom tkivu konstantna, poveanjem frekvencije smanjit e se valna
duljina što e rezultirati boljom rezolucijom slike, ali e zbog vee frekvencije biti i vea apsorpcija
ultrazvunog vala što e smanjiti samu prodornost vala. Isto tako vrijedi i obrnuto, smjanjenjem
frekvencije, poveat e se valna duljina što e rezultirati slabijom rezolucijom, ali veom
prodornosti samog vala.
Osnovna podjela rezolucije je na aksijalnu i lateralnu.
Aksijalna rezolucija je najmanja udaljenost izmeu dvije tvorbe koju moemo razlikovati uzdu
smjera širenja vala. Ovisna je o frekvenciji i valnoj duljini. Što je frekvencija vea, manja je valna
duljina i bolje je aksijalno razluivanje (CHEN i PARKER, 2017.).
(Izvor: https://www.slideshare.net/radyworks/basics-physics-of-ultrasound)
Lateralna rezolucija je najmanja udaljenost koju moemo razlikovati izmeu dvije tvorbe koje
se nalaze okomito na smjer širenja vala (CHEN i PARKER, 2017.).
Slika 25. Shema lateralne rezolucije
(Izvor: https://www.slideshare.net/radyworks/basics-physics-of-ultrasound)
Lateralna rezolucija ovisna je o gustoi emitera i širini ultrazvunog snopa. Što je snop ui, bolja
je lateralna rezolucija. Snop e biti ui ukoliko je manja valna duljina, odnosno ukoliko je vea
frekvencija. Za razliku od aksijalne rezolucije, lateralna opada sa dubinom.
Slika 26. Shematski prikaz ultrazvunog snopa i rezolucija
Osim dva osnovna tipa rezolucije postoje još neki oblici rezolucija:
Prostorna rezolucija – kombinacija aksijalne i lateralne rezolucije ( eng. detail/spatial
resolution).
svojstava.
Temporalna rezolucija – prua mogunost preciznog lociranja pozicije pokretnih
struktura u vremenu, bitna je za podruje kardiologije.
Apsorpcija snopa raste s frekvencijom vala, odnosno amplituda vala pada sa frekvencijom.
Rezolucija (lateralna i aksijalna) raste sa poveanjem frekvencije. Iz tog razloga dobar
ultrazvuni ureaj ima više tipova sondi koje rade na razliitim frekvencijama.
Površina i male dubine snimaju se sondama vrlo visoke frekvencije (npr. 12 MHz) ime se
dobiju slike visoke rezolucije.
Dublja tkiva snimaju se sondama niskih frekvencija (npr. 3 MHz) da bi se umanjila apsorpcija,
ali se s time gubi na rezoluciji.
2.8. FORMACIJA SLIKE NA EKRANU
1. Amplituda svakog reflektiranog vala oznaava se kao “toka” na ekranu. Svaki val ima
svoju amplitudu koja je odgovorna za jainu (intenzitet) vala, odnosno koja
determiniria “osvjetljenost” (eng. brightness) same slike. Intenzitet vala
proporcionalan je kvadratu amplitude. Poveanjem amplitude slika postaje svijetlija i
obrnuto.
2. Pozicija toke na ekranu predstavlja udaljenost sa koje se odjek (eho) vratio. U ovom
sluaju predstavlja dubinu tkiva.
Vrijednost udaljenosti s koje se odjek (eho) vratio, odnosno dubinu refleksije ultrazvuni ureaj
dobiva izraunavanjem (mjerenjem) vremena. Ureaj izraunava koliko je vremena potrebno da
se zvuk reflektira i stigne do detektora. Brzina zvuka u tkivu karakteristina je za svako tkivo, a
prosjena brzina zvuka u organskoj materiji iznosti 1540 m/s.
Udaljenost (put potreban da se zvuk vrati nazad do sonde) se dobiva iz relacije:
= ·

S oznaava udaljenost (put), v je oznaka za brzinu zvuka u tkivu i t je oznaka za vrijeme
potrebno da se zvuk reflektira i stigne do detektora.
2.9. ULTRAZVUNE SONDE
Najskuplji i najvaniji dio ultrazvunog ureaja su ultrazvune sonde. U sondama se nalaze
piezoelektirni kristali neophodni za nastanak ultrazvunih valova.
Postoji nekoliko vrsta sondi koje se razlikuju prema frekvenciji, obliku snopa ultrazvunih valova
kojeg emitiraju i njegovoj prodornosti.
Osnovna podjela sondi je na: linearne, konveksne i sektorske sonde.
Slika 27. Osnovne vrste sonda
(Izvor: http://famus.org.uk/modules/ultrasound-theory-module)
Linearne sonde su visokofrekventne sonde, raspona frekvencija 8-12 MHz. Emitiraju ultrazvuni
snop u obliku pravokutnika, slabije prodornosti (do nekoliko cm), ali dobre rezolucije. Kao takve
koriste se za pregled površinskih tkiva i organa, za pregled tkiva dojki, štitnjae, ivaca i krvnih
ila. Nazivaju se još i “vaskularne sonde”.
Konveksne sonde su niskofrekventne sonde, raspona frekvencija 3-5 MHz. Emitiraju ultrazvuni
snop trapezastog oblika, jake prodornosti (do 20 cm), ali slabije rezolucije. Koriste se prilikom
pregleda abdomena, stoga su poznatije pod nazivom “abdominalne sonde”.
Sektorske sonde pogodne su za pregled tkiva u uskom akustinom prozoru poput srca do kojeg
se dopire kroz interkostalni prostor. Emitiraju ultrazvuni snop lepezastog oblika, raspona
frekvencija 5-8 MHz i dobre rezolucije. Nazivaju se još i “kardiološke sonde”.
Pored tri osnovna tipa sondi postoje još i specijalne sonde koje rade na frekvencijama 7-20 MHz
te su prilagoene specijalnim pregledima tjelesnih šupljina i krvnih ila. Neke od tih sondi su:
transvaginalne, transrektalne, transezofagealne, intravaskularne.
Slika 28. Specijalne sonde
2.10. ORIJENTACIJA SONDE
Pravilnim dranjem sonde pod kutem od 90º u odnosu na os snimanja obavlja se pregled odreenih
organa u aksijalnoj (transverzalnoj), sagitalnoj/medijanoj (longitudinalnoj) i koronarnoj
(frontalnoj) ravnini.
Slika 29. Anatomske ravnine tijela ovjeka (lijevo) i psa (desno)
(Izvor: http://www.zemris.fer.hr/predmeti/ra/Magisterij/11_Zuzic/dipl_rad-
web/vizualizacija.html; https://blog.vetprep.com/infographic-why-it-is-important-to-know-
anatomical-and-directional-terminology-in-veterinary-medicine)
Sagitalna ravnina dijeli tijelo na lijevu i desnu stranu; aksijalna ravnina dijeli tijelo na superiorni i
inferiorni dio (kranijalni i kaudalni dio u animalnoj anatomiji); koronarna ravnina dijeli tijelo na
anteriorni i posteriorni dio (ventralni i dorzalni dio u animalnoj anatomiji).
Uz uporabu gela, pokretima naginjanja (eng. tilting), klizanja (eng. sliding), i ljuljanja (eng.
rocking) obavlja se ultrazvuni pregled i dobiva se slika na ekranu.
(Izvor: http://famus.org.uk/modules/ultrasound-theory-module)
Tipina (“radiološka”) orijentacija sonde znai da je poloaj markera na sondi uvijek usmjeren
prema desnoj strani tijela ili kranijalno, a taj dio organa je na ekranu prikazan na lijevoj strani.
Slika 31. Radiološka orijentacija sonde
(Izvor: STOJADINOVI M.. M. MILENKOVI, G.PROSEN,D. MAŠULOVI (2018):Basics
of ultrasound: Physics and artefacts. Serbian Journal of Anesthesia and Intensive Therapy.
doi:40. 73-83. 10.5937/sjait1804073S.)
Odjeci koji dolaze iz dubine tkiva nisu toliko jaki jer dolazi do eksponencijalnog pada amplitude
ultrazvunog vala uslijed apsorpcije vala. Apsorpcija se elektronski nadomješta, odnosno u svrhu
dobivanja kvalitetnije slike potrebno je “pojaati odjeke”. To se postie opcijom TGC (eng. time
gain compensation) na ultrazvunom ureaju.
Da bismo dobili kvalitetnu sliku na ekranu, uz navedene stavke (pravilan odabir sonde, pravilna
orijentacija sonde, TGC), potrebno je podesiti i pravilan fokus prije samog poetka pretrage.
Tanki kolimirani ultrazvuni snop snima ue segmente tkiva i daje jasniji prikaz detalja u odnosu
na široki nekolimirani snop.
(Izvor: STOJADINOVI M..M. MILENKOVI, G.PROSEN,D. MAŠULOVI (2018):Basics
of ultrasound: Physics and artefacts. Serbian Journal of Anesthesia and Intensive Therapy.
doi:40. 73-83. 10.5937/sjait1804073S.)
2.11. PRIKAZ ULTRAZVUNE SLIKE
Tri su osnovna prikaza ultrazvune slike, poznatija pod nazivima modovi (eng. modulation).
2.11.1. A-MODE
A-mode (A-amplitude) je jednodimenzionalni prikaz pomou kojeg se dobiva samo prikaz dubine
na kojoj se objekt snimanja (tvorba/organ) nalazi. Pogodan je za mjerenje udaljenosti dvije granice
tkiva, ali ne i za prikaz morfologije ispitivanog tkiva. Naziv amplitude potjee od amplitude
reflektiranog vala koje se tim nainom prikazuju. A-mode je jednodimenzionalna informacija o
refleksijama du osi sonde.
Zbog raznih kosih refleksija (koje se ne vraaju do sonde) dobivena slika ponajviše ovisi o
orijentaciji sonde prema ispitivanim strukturama. Iz tog razloga primjena mu je ograniena na
29
strukture koje je lako identificirati poput: odjeka na nasuprotnim stranama lubanje (mjerenje
biparijetalnog promjera u fetusa), odjek središnjice mozga (detekcija njenog pomaka zbog tumora,
hematoma ili apscesa), odjek onih tkiva (ablacija retine) (JANKOVI i ETEROVI, 2002.).
Slika 33. Prikaz A-moda
moduliranog intenziteta kojim se dobiva slika presjeka tijela. Reflektirani odjek se na ekranu
prikazuje u obliku toke ija je osvjetljenost proporcionalna intenzitetu primljenog signala.
Naziva je još i 2D mode jer je konani rezultat na ekranu slika u dvodimenzionalnom obliku. Sama
konana slika na ekranu je prikaz razlika u impdanciji odreenih tkiva na odreenim udaljenostima
(dubinama).
B-mode je naješe korišten nain prikaza u ultrazvunoj dijagnostici koji omoguava razlikovanje
vrste tkiva (organa). Ima rutinsku primjenu u praenju trudnoe, detekciji tumora, cisti i ostalih
patoloških tkiva i stanja. Takoer, moe posluiti kao orijentir prilikom dijagnostikih postupaka
poput biopsije tkiva ili odreenih hitnih zahvata kao što je perikardiocenteza (JANKOVI i
ETEROVI, 2002.).
(Izvor: https://www.medison.ru/ultrasound/gal478.htm)
2.11.3. M-MODE
M-mode (M-motion) je kombinacija A i B mode-a koja se koristi za praenje struktura koje u toku
snimanja mijenjaju svoj poloaj, odnosno koje su u pokretu. Koristi se u kardiologiji u svrhu
praenja gibanja sranih zalistaka. Predstavlja grafiki zapis brzina gibanja (JANKOVI I
ETEROVI, 2002.).
31
(Izvor: JACOB, M., H. SHOKOOHI, F. MOIDEEN, A. POUSSON, K. BONIFACE (2017): An
echocardiography training program for improving the left ventricular function interpretation in
emergency department; a brief report. Emergency. Emerg (Tehran). 5(1):e70.)
Najnoviji oblik prikaza je 3D/4D MODE. Njime se dobiva trodimenzionalni prikaz eljene
strukture i naješa je uporaba u opstetriciji (snimke razvoja fetusa), ali i u kardiologiji za preglede
struktura srca (SHIOTA, 2014.)
Za razliku od 2D mode-a kod kojeg se ultrazvuni valovi šalju pravocrtno, kod 3D mode-a se oni
šalju pod raznim kutevima. Valovi koji su reflektirani i vraeni u sondu raunalno se procesuiraju
i kao rezultat dobiva se trodimenzionalna slika eljenog organa ili fetusa.
3D mode nam daje uvid u širinu, visinu i dubinu ciljanog organa, ali bez prikaza pokreta organa.
4D je zapravo 3D mode sa dodatkom vremenske komponente, odnosno 3D prikaz u realnom
vremenu.
Slika 36. 3D/4D prikaz mitralnog zaliska
(Izvor: SHIOTA, T. (2014): Role of modern 3D echocardiography in valvular heart disease.
Korean. J. Intern. Med. 29(6):685-702. doi: 10.3904/kjim.2014.29.6.685.)
Dopplerov efekt je promjena frekvencije valova pri relativnom gibanju njihova izvora ili
promatraa.
Dopplerov efekt opaa se kod svakog valnog gibanja kao poveanje, odnosno smanjenje
frekvencije kada se izvor i promatra meusobno pribliavaju, odnosno udaljavaju.
Kada se izvor giba prema prijemniku koristi se relacija:
= ( 1 +
)
" = ( 1 -
)
oznaava brzinu izvora, dok je c oznaka za brzinu zvuka.
Ovisnost Dopplerovog efekta o brzini izvora ini ga idealnom metodom za mjerenje brzine,
odnosno omoguava mu primjenu i u medicinskoj dijagnostici gdje se koristi u dijagnostike svrhe
s ciljem mjerenja protoka krvi u organizmu (NEWELL i sur., 1998.).
Ultrazvuni signal dobiva se od eritrocita, a frekvencija reflektiranih valova smanjuje se ili
poveava ovisno o smjeru kretanja krvi u odnosu na poloaj sonde.
Slika 37. Shematski prikaz Doppler naina rada
DOPPLER DUPLEX
Klasini nain rada ultrazvuka koji se temelji na simultanom 2D nainu rada i Doppler nainu
rada. 2D nain slui za lokalizaciju mjesta mjerenja (krvne ile), dok se Dopplerom mjeri protok
krvi.
Koristi dva razliita kristala u sondi. Jedan kristal neprestano odašilje ultrazvune valove, dok
drugi kristal neprestano prima Doppler signal. CW Doppler koristan je tijekom snimanja protoka
tekuina velike brzine. Njime se potvruje prisutnost toka krvi i smjer toka, ali ne i tona pozicija
ile.
(Izvor: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089473170600486X)
PW DOPPLER (Pulsed-Wave Doppler)
Koristi jedan kristal za slanje i primanje ultrazvunog signala. Odašilje kratke impulse
ultrazvunih valova koji se reflektiraju i vraaju u sondu nakon odreenog vremena te se na taj
nain izraunava brzina protoka krvi. Ovim nainom dobiva se uvid u smjer kretanja krvi i
34
precizno utvriivanje izvora Doppler signala. Ograniavajui faktor mu je velika brzina kretanja
krvi pri emu dolazi do pojave artefakata (aliasing).
Slika 39. Prikaz protoka PW Dopplerom
(Izvor: GALANTI, G., L. TONICCELI, F. FURIA, L. STEFANI, B. CAPPELLI, A. DE LUCA,
M. VONO (2009): Tissue Doppler Imaging can be useful to distinguish pathological from
physiological left ventricular hypertrophy: A study in master athletes and mild hypertensive
subjects. Cardiovasc. Ultrasound. 7. 48. doi:10.1186/1476-7120-7-48.)
COLOR DOPPLER
Color Doppler je nain rada temeljen na PW nainu rada. Kod Color Dopplera brzina i smjer
protoka prikazani su bojama. Tok krvi prema sondi prikazuje se crvenom bojom, dok se tok krvi
koji odlazi od sonde prikazuje plavom bojom.
35
(Izvor: https://sonoworld.com/Client/Fetus/html/doppler/capitulos-html/chapter_01.htm#)
Varijanta Color Dopplera koja prikazuje jainu primljenog signala, ali ne prikazuje frekvenciju
kao u drugim nainima rada. Koristi se za snimanje protoka malih brzina i jaina (RITCHIE,
1996.). Ne prikazuje smjer kretanja krvi i razliite brzine protoka.
Slika 41. Prikaz protoka Power Dopplerom
(Izvor: https://www.medison.ru/ultrasound/gal98.htm)
TISSUE DOPPLER
Nain rada u kojem su ouvani signali koji dolaze iz tkiva uz mogunost prigušenja signala koji
dolaze iz krvi (mjerenjem razlike amplituda razliitih signala iz krvi i tkiva). Kod standardnih
Doppler naina signali iz tkiva su eliminirani, a ouvani su samo oni iz krvi, odnosno odbijeni od
eritrocita.
(Izvor: https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/tissue-doppler-imaging)
koja pomae u postavljaju dijagnoze patološkog stanja. Ukljuuje izlaganje dijela tijela
ionizirajuem zraenju kako bi se dobila slika unutrašnjih stuktura tijela, a zasniva se na injenici
da razliita tkiva nisu jednako propusna za ionizirajue zraenje, odnosno da apsorpcija zraenja
ovisi o vrsti tkiva kroz koju ono prolazi. Najstarija je i naješe korištena slikovna metoda
dijagnostike. Snimka u radiografiji (nekadašnji naziv rendgenografija) naziva se radiogram ili
rendgenogram.
Njemaki fiziar i nobelovac, Wilhelm Conrad Röntgen 1895.godine otkrio je X-zrake i time zaeo
novu znanost – radiologiju.
Prilikom rada sa katodnom cijevi u svom je laboratoriju opazio fluorescenciju kristala na stolu
pored cijevi. Cijev na kojoj je radio bila je sastavljena od stakleng omotaa (poput arulje) unutar
koje su se nalazile pozitivna i negativna elektroda. Zrak je bio evakuiran iz cijevi te je prilikom
aplikacije visokog napona cijev poela fluorescirat. Roentgen je zatim cijev obloio debelim crnim
37
fotografskim papirom i otkrio da materijal koji se nalazio nekoliko metara udaljen od cijevi
generira zelenu fluorescirajuu svjetlost.
Došao je do zakljuka da se nova vrsta zraka emitira iz cijevi. Takva zraka sposobna je proi kroz
sloj debelog fotografskog papira i ekscitirati fosforescentne materijale u prostoriji. Pošto tada još
nije znao o kakvim je zrakama rije, dodijelio im je naziv X-zrake.
Otkrio je da zrake prolaze kroz ljudsko tijelo, ali ne i kroz metal. Jedan od njegovih prvih
eksperimenata bila je snimka ruke njegove supruge Berthe.
Slika 43. Wilhelm Conrad Röntgen i snimka ruke njegove supruge
(Izvor: https://www.britannica.com/biography/Wilhelm-Rontgen)
Prvotna namjena X-zraka bila je industrijska, no interes javnosti zaokupila je nevidljiva zraka koja
ima mogunost prolaska kroz vrstu materiju te u spoju sa fotografskim filmom daje prikaz kostiju
i unutrašnjosti tijela.
Nedugo od tog otkria X-zrake stekle su široku primjenu u medicine, posebice kirurgiji (detekcija
streljiva kod ozljeda vojnika).
3.2. X-ZRAENJE
X-zrake dio su elektromagnetskog spektra poput vidljive svjetlosti. Razlika je u visokoj energiji
tih zraka koja im omoguava prolaz kroz materiju, ukljuujui tkiva.
38
(Izvor: https://www.miniphysics.com/electromagnetic-spectrum_25.html)
Energija X-zraka proporcionalna je frekvenciji, a obrnuto proporcionalna valnoj duljini zraka. X-
zrake se u meudjelovanju s materijom ponašaju kao snop estica (paketia energije) koji se zovu
fotoni. Svo elektromagnetsko zraenje ima fotonsku strukturu, ali kod UV, X i gama zraka fotoni
imaju dovoljnu energiju za ionizaciju maeterije ime njihova fotonska struktura postaje oita.
Razlika izmeu navedenih zraka je u mjestu nastanka. X-zrake oznaavaju prijelaze elektrona u
atomu, a gama zrake prijelaze nukleona u jezgrama.
Obje vrste zraka spadaju u inonizirajue zraenje. Ionizirajue zraenje je prijenos energije u
obliku fotona koji imaju dovoljno energije da u meudjelovanju s materijom inoniziraju samu
materiju. Ionizacija oznaava nastajanje elektriki nabijenih estica, iona, iz neutralnih atoma i/ili
slobodnih radikala iz molekula.
Dva su mehanizma nastanka rendgenskog zraenja. To su karakteristino rendgensko zraenje i
kono zraenje.
3.2.1. Karakteristino rendgensko zraenje
Upadni elektron ili foton izbacuju elektron iz unutarnjih ljuski atoma. Šupljinu popunjava neki od
elektrona iz viših energijskih stanja. Prilikom prijelaza iz višeg u nie energijsko stanje, elektron
zrai foton tono odreene energije u podruju rendgenskog zraenja.
Karakteristino rendgensko zraenje je diskretno, a ne kontinuriano. U spektru zraenja
rendgenske cijevi vidljivo je u obliku izoliranih vrhova.
emisiju fotona X-zraenja. Energetski spektar takve vrste X-zraenja je kontinurian (od malih
energija pa do energije elektrona).
3.3. INTERAKCIJA IONIZIRAJUEG ZRAENJA S MATERIJOM
Prilikom prolaska zraenja kroz materiju dolazi do njihove interakcije. X i gama zrake
meudjeluju na više naina s materijom i spadaju u vrlo prodorna zraenja.
Elektrina neutralnost fotona vana je za prodornost ionizirajueg zraenja iz razloga što fotoni
preu odreenu udaljenost prije nego što reagiraju s atomom. Glavni oblici interakcije fotona i
materije su: fotoelektrini efekt, Comptonov efekt i tvorba parova. To su ujedno i oblici gubitka
energije fotona.
Fotoelektrini efekt (fotoefekt) je proces prilikom kojeg foton, ukoliko ima dovoljno energije,
izbija najjae vezane elektrone iz atoma (elektrone blizu jezgre).
Prilikom interakcije foton nestaje, odnosno on u cijelosti predaje svoju energiju elektronu.
Fotoefekt preferira duboko leee elektrone elemenata (K ljuska u periodnom sustavu elemenata)
sa velikim rednim (protonskim/atomskim) brojem Z.
Slika 45. Prikaz fotoelektrinog efekta
(Izvor: JANKOVI, S., D. ETEROVI (2002): Fizikalne osnove i kliniki aspekti
medicinske dijagnostike. Medicinska naklada. Zagreb. p.14)
40
3.3.2. Comptonov efekt
Comptonov efekt je proces tijekom kojeg foton visoke energije meudjeluje sa slabovezanim
elektronima na nain da ih izbija i djelomino im predaje svoju poetnu energiju.
U tom sudaru slabovezani elektron u atomu prima dio energije fotona, biva izbaen iz atoma te
vrši daljnju ionizaciju, dok ostatak odnosi foton manje energije gibajui se u raliitom smjeru od
poetne X-zrake.
Comptonov efekt slabo ovisi o atomskom broju i glavna ovisnost je o “gustoi elektrona”.
Slika 46. Prikaz Comptonovg efekta
(Izvor: JANKOVI, S., D. ETEROVI (2002): Fizikalne osnove i kliniki aspekti
medicinske dijagnostike. Medicinska naklada. Zagreb. p.14.)
3.3.3. Tvorba para
Oblik gubitka energije fotona kada se foton nae u snanom elektrinom polju, blizu teške atomske
jezgre. Foton tada nestaje, a njegova se energija utroši na stvaranje para elektron-pozitron. Nakon
kratkog puta, anihilacijom (poništenjem) pozitrona nastaju dvije gama zrake koje odlaze u
dijametralno suprotnim smjerovima.
Slika 47. Prikaz tvorbe para
(Izvor: JANKOVI, S., D. ETEROVI (2002): Fizikalne osnove i kliniki aspekti
medicinske dijagnostike. Medicinska naklada. Zagreb. p.14.)
Jedan foton sposoban je ionizirati samo jedan atom bez obzira o kojem je tipu interakcije s
materijom rije. Ostale ionizacije (njih tisue) vrše osloboeni elektroni.
3.4. RENDGENSKI UREAJ I PRINCIP NASTAJANJA RENDGENSKIH ZRAKA
Rendgenski ureaj sastoji se od: generatora, rendgenske cijevi, stativa, komandnog stola
(upravljaka konzola), stola za pacijenta i strujnih kablova.
Slika 48. Digitalni rendgenski ureaj
(Izvor: https://www.indiamart.com/proddetail/digital-x-ray-machine-11595392097.html)
https://www.indiamart.com/proddetail/digital-x-ray-machine-11595392097.html
42
Generator
Visokonaponski transformator pretvara gradsku izmjeninu struju (220/380 V) u jednosmjernu
struju visokog napona (10-120 kV) i male jakosti. Niskonaponski transformator slui za
zagrijavanje katode i pretvara izmjeninu struju gradske mree (10-24 V, 3-12 A) u struju niskog
napona (6-10 V) i velike jakosti (3-6 A).
Slika 49. Generator
Stativi
Dijelovi rendgenskog ureaja koji nose rendgensku cijev, a svojom su izvedbom prilagoeni
namjeni rendgenskog ureaja. Mogu biti: podni i stropni, fiksni i pomini, na specijalnim
rendgenskim ureajima u obliku C-luka, s podranim elementima (angiografski, dijaskopski,
traumatološki, mamografski, dentalni itd.).
Strujni kablovi
Kablovi koji provode struju od generatora do rendgenske cijevi koji su graeni od nekoliko
izolacijskih slojeva.
(Izvor: https://www.scribd.com/doc/121491167/Radiolo%C5%A1ka-oprema)
Stol za pacijenta
Stol je dio stativa rendgenskog ureaja na kojem pacijent lei ili se na njega naslanja za vrijeme
pregleda.
(Izvor:http://med.pr.ac.rs/katedre/interna-
medicina/Radiologija/DOC/Nega/Dijagnosticki%20rendgen%20aparati.pdf)
Unutar stola nalazi se i transporter kazete s filmom te rešetke. Rešetke su tanke plosnate kutije u
kojima se nalaze olovne lamele odvojene radiotransparentnim materijalima (plastika, vlakna
ugljena), a pozicionirane su izmeu snimanog dijela tijela pacijenta i kazete s filmom. Uloga im
je apsorpcija raspršenog zraenja.
Komandni stol
Komandni stol ili upravljaka konzola dio je rendgenskog ureaja koji je smješten u posebnoj
prostoriji izmeu gradske mree i generator ili je prikljuen na generator. To je metalna kutija u
kojoj se nalaze kablovi za provoenje struje, mjerni instrumenti, sklopke, ureaji za regulaciju
elektrinih uvjeta snimanja ili dijaskopije, kompjutori i monitori itd.
Rendgenska cijev
Najvaniji dio rendgenskog ureaja u kojem dolazi do nastajanja rendgenskih (X) zraka. To je
staklena vakuumska cijev, dimenzija oko 25x15 cm, zaštiena metalnim omotaem unutar koje se
nalaze negativna (-) katoda i pozitivna (+) anoda.
Katoda je spiralna nit naješe graena od volframa koja se zagrijava na temperaturu preko 1600ºC
te “isparava” elektrone koji se zbog visokog napona ubrzavaju prema anodi.
Anoda se nalazi nasuprot katodi i graena je od raznovrsnih legura (volfram, titan, cirkonij)
nataljenih na disk od molibdena i grafita.
Elektroni zbog velike brzine udaraju u anodu te dolazi do nastanka rendgenskog i konog zraenja.
Oko 99 % kinetike energije elektrona prilikom “udara” u anodu izgubi se u obliku topline, dok
oko 1 % otpada na rendgenske zrake. Iz tog se razloga anoda jako zagrijava stoga ju je potrebno
hladiti. Hlaenje se postie rotacijom anode, nagibom arišta anode prema katodi, specijalnom
graom anode ili dodatnim hlaenjem anode ventilatorima i uljima.
(Izvor: https://slideplayer.com/slide/2497209/)
3.5. ŠTO SE VIDI NA RENDGENSKOJ SLICI
Iz rendgenske cijevi izlazi divergentan snop X-zraka i ulazi u tijelo iza kojeg se nalazi medij.
Pacijent, odnosno dio tijela koje se oslikava pozicionirano je izmeu izvora X-zraka (rendgenska
cijev) i detektora X-zraka (fotografska ploa ili digitalni detektor).
Kada X-zraka putuje kroz tijelo djelomino se apsorbira. Jaka apsorpcija u tkivu vidljiva je kao
bijeli dio slike, dok sivi dijelovi slike oznaavaju slabu apsorpciju X-zraka. Apsorpcija X-zraka u
tkivu proporcionalna je gustoi tkiva, a kao oblik interakcije zraka s tkivom dominira Comptonov
efekt.
Intenzitet X-zraenja (oznaka I) eksponencijalno opada s debljinom tkiva (oznaka x) kroz koje
prolazi te njegovim lineranim koeficijentom apsorpcije (oznaka µ) što se vidljivo iz relacije:
I = I e -µx
Ono što zapravo vidimo na slici (radiogramu) je upravo umnoak linearnog koeficijenta apsorpcije
tkiva i debljine tkiva, µx. Razliite vrijednosti tog umnoška rezultirat e razliitom osvijetljenosti
na slici.
Ukoliko elimo bolje prikazati, odnosno naglasiti odreene strukture djelovati emo na napon
rendgenske cijevi. Mijenjanjem napona djelujemo na kontrast radiograma. Nie cijevne napone
(pr. 80 kV) koristimo ako elimo bolje prikazati koštane strukture, dok više cijevne napone (pr.
350 kV) koristimo ukoliko elimo naglasiti meka tkiva.
U praksi se za zrake za koje je potreban niski napon upotrebljava izraz meke zrake, dok se za zrake
za ije je nastajanje potreban visoki napon upotrebljava naziv tvrde zrake. Meka tkiva analiziramo
tvrdim zraenjem, a kosti mekim zraenjem.
Slika 55. Rendgenogram plua dobiven mekim (lijevo) i tvrdim zrakama (desno)
(Izvor: https://www.slideshare.net/kosarkamal/basic-approach-for-cxr-interpretation)
Podešavanje širine snopa X-zraka omogueno je posebnim sustavom kojeg nazivamo višeslojni
suavajui zastor sa svjetlosnim ciljnikom. Taj se sustav sastoji od masivnog apsorbera koji ima
promjenjiv otvor u svojoj sredini kroz koji propušta zraenje. Sustav takoer sadri aruljicu i
zrcalo koje stvara snop istog oblika kao snop X-zraka i na taj nain vidimo koje e podruje tijela
biti izloeno zraenju.
Slika 56. Shematski prikaz višeslojnog suavajueg zastora
(Izvor: JANKOVI, S., D. ETEROVI (2002): Fizikalne osnove i kliniki aspekti
medicinske dijagnostike. Medicinska naklada. Zagreb. p.80.)
3.7. REZOLUCIJA SLIKE
Rezolucija ili razluivost slike je veliina kojom se definira mogunost razlikovanja sitnih detalja
kojom se opisuje kakvoa slike. Rezolucija ima utjecaj na oštrinu slike kao i veliina izvora X-
zraka.
Tokasti izvor omoguit e stvaranje oštre slike. U realnosti izvor nije toka, nego fokalna mrlja.
Fokalna mrlja je mala pravokutna površina i glavni uzrok zbog ega radiogram nije savršeno oštra
slika.
49
Slika 57. Shematski prikaz tokastog izvora (lijevo) i fokalne mrlje (desno)
(Izvor: JANKOVI, S., D. ETEROVI (2002): Fizikalne osnove i kliniki aspekti
medicinske dijagnostike. Medicinska naklada. Zagreb. p.50)
Kada je izvor tokast sjena X-zraka koja nastaje oštrih je rubova, dok se kod fokalne mrlje stvaraju
sjena (umbra) i polusjena (penumbra) ime rub slike poprima “zamuen” izgled.
Fokalna mrlja moe se smanjiti otklanjanjem katode prema okomici snopa. Na taj se nain dobiva
efektivna površina fokalne mrlje koja je manja od njezine stvarne veliine. Tim se nainom
poveava oštrina radiograma. Problem nastaje jer se tada manje fotona koristi za stvaranje slike,
odnosno smanjuje se intenzitet zraenja što zahtijeva poveanje vremena ekspozicije.
Slika 58. Shematski prikaz smanjivanja površine fokalne mrlje
(Izvor: JANKOVI, S., D. ETEROVI (2002): Fizikalne osnove i kliniki aspekti
medicinske dijagnostike. Medicinska naklada. Zagreb. p.50)
50
Veliina izvora utjee na nastanak polusjene, odnosno na oštrinu slike (rezoluciju). Polusjena raste
poveanjem udaljenosti od objekta do filma, a opada poveanjem udaljenosti izvora od filma.
Ukoliko elimo dobiti bolju rezoluciju slike poveat emo udaljenosti izvora i objekta, uz
napomenu da tada dolazi do opadanja intenziteta zraenja. Intenzitet zraenja opada sa kvadratom
udaljenosti.
Vrlo je vano u kojoj poziciji snimamo pacijenta jer je udaljenost objekta od filma odreena
poloajem filma prema objektu i samom anatomijom objekta (pacijenta). Strukture koje su blie
filmu jasnije su prikazane od onih koje su udaljenije od filma.
3.8. PODJELA RENDGENSKIH UREAJA
Rendgenske ureaje podijelili smo na klasine ureaje za radiografiju; ureaje za konvencionalne
radiološke pretrage i dijaskopije (višenamjenski rendgenski ureaji) i specijalne rendgenske
ureaje.
Klasini ureaj za radiografiju odnosno rendgenski ureaj koristimo za planarnu radiografiju.
Planarna radiografija je dijagnostika pretraga koja ukljuuje izlaganje dijela tijela X-zraenju
radi dobivanja slika unutarnjih struktura tijela, odnosno da bi se dobio dvodimenzionalni prikaz
apsorpcije X-zraka u tkivu.
Ponekad nam planarna radiografija ne otkriva dovoljno informacija, pogotovo ako u tijelu izmeu
susjednih organa nema prirodnog kontrasta. U tom sluaju koriste se kontrastna sredstva.
3.8.2. Višenamjenski rendgenski ureaji
Koriste se najviše kod fluoroskopije (dijaskopije). Fluoroskopija (dijaskopija) je vrsta pretrage
kojom elimo prikazati trenutne promjene u organizmu u realnom vremenu. Umjesto filma koristi
se medij na kojem ne ostaje trajan zapis, odnosno koriste se tzv. fluorescentni zasloni. Na taj se
nain stvara “iva” radiološka slika, te se mogu promatrati pokreti organa poput protoka kontrasta
kroz krvne ile, plua tijekom inspirija i ekspirija, srane akcije.
Fluoroskopija predstavlja kontinuiranu radiografiju u jedinici vremena koja moe biti direktna i
indirektna. Prednosti u odnosu na planarnu su: mogunost praenja fizioloških pokreta organa,
mogunost vizualizacije i namještanja koštanih ulomaka kod fraktura unutar kiruških dvorana,
praenje poloaja katetera i drugih materijala kod dijagnostikih i intervencijskih postupaka.
Nedostaci su: slabija rezolucija i znatno vea doza zraenja.
52
3.8.3. Specijalni rendgenski ureaji
Koriste se pri pregledu dojki (rendgenski ureaj za mamografiju), u dentalnoj medicini te za
dubinsko i slojevito snimanje tkiva (tomografski rendgenski ureaj – CT skener).
Slika 61. Ureaj za mamografiju
(Izvor: https://www.dentmedico.cz/de/ueber-uns/instrumentierung/dental-x-ray-
3.9. KONTRASTNA SREDSTVA U RENDGENOLOŠKOJ DIJAGNOSTICI
Kontrastna sredstva su tvari koje apsorbiraju rendgenske zrake više ili manje od tkiva odnosno
organa. Osim u konvencionalnoj radiologiji koriste se kod kompjuterizirane tomografije,
magnetne rezonancije ak i kod ultrazvune dijagnostike. Dijele se na pozitivna i negativna.
3.9.1. Pozitivna kontrastna sredstva
Pozitivna kontrastna sredstva apsorbiraju gotovo u potpunosti rendgenske zrake stoga stvaraju
oštru sjenu naspram okolnog tkiva. Sastavljena su od elemenata s visokim atomskim brojem i
dijele se prema sastavu i namjeni. Prema sastavu se dijele na: topive u vodi (jodni preparati, pr.
®Gastrografin), netopive u vodi (barij sulfat,tzv. barijeva kaša) i uljne preparate. Prema namjeni
mogu biti: sredstva za pregled gastrointestinalnog sustava, urografska sredstva, kolegrafska
sredstva, bronhografska sredstva, histerosalpingografska sredstva, limfografska sredstva itd.
Negativna kontrastna sredstva slabije apsorbiraju zrake od pojedinih tkiva ili organa pa se
prikazuju kao “prozirna” odnosno transparentna mjesta. Kao negativno kontrastno sredstvo koristi
se zrak ili isti kisik ili ugljini dioksid.
Aplikacija kontrastnih sredstva moe biti per oralna, intravenska ili direktna aplikacija u tjelesne
prostore (urogenitalni trakt) ili patološke tjelesne šupljine. Mane im se svode na neeljene reakcije
u vidu reakcija preosjetljivosti i invazivnost tokom aplikacije.
Slika 63. Rendgenogram crijeva sa pozitivnim (lijevo) i negativnim (desno) kontrastom
(Izvor: https://www.slideshare.net/MohammadNaufal2/basics-of-contrast-media/)
radiološka metoda dijagnostike kojom se dobiva slojeviti prikaz tijela, odnosno presjeka tijela uz
pomo X-zraka.
Za razliku od klasinog rendgenskog ureaja sa fiksnom rendgenskom cijevi, CT skener ima
pokretan izvor X-zraka koji se zajedno sa detektorom rotira oko pacijenta koji lei na pokretnom
stolu.
Na taj se nain dobiva slika iz razliitih kuteva i prikaz razliitih presjeka tijela. Svaki presjek
tijela (eng. slice) snima se kroz 180º ili 360º ovisno o generaciji CT skenera, a dobivene podatke
raunalo matematiki obradi i rekonstruira u sliku.
Slika 64. CT pretraga razliitih vrsta ivotinja i ovjeka
Kompjuterizirana tomografija (CT) odnosno aksijalna kompjuterizirana tomografija (eng. “CAT
scanning”- Computed Axial Tomography) datira još od 1946. godine kada je u Japanu konstruiran
rendgenski ureaj za rotacijsku tomografiju kojeg su nazvali rotografija.
Princip je bio slijedei: pacijent je leao na stolu, rendgenska cijev je bila postavljena s jedne strane
pacijenta, a rendgenski film s druge strane te su se paralelno rotirali oko pacijenta za vrijeme
ekspozicije.
Rije tomografija potjee od grke rijei “tomos” koja oznaava sekciju/dio i rijei “graphia” koja
se prevodi kao oznaavati odnosno biljeiti.
Prvi CT skener izumljen je 1972. godine. Za taj su izum britanski ininjer Sir Godfrey Newbold
Hounsfield i junoafriki fiziar Allan MacLeod Cormack 1979. godine nagraeni Nobelovom
nagradom za podruje medicine i fiziologije.
Jedna od zanimljivosti je ta da je i britanski kultni rocknroll sastav “The Beatles” imao ulogu u
razvoju CT skenera. Naime, profesor Godfrey Hounsfield radio je za poznatu kompaniju EMI
(Electrical and Musical Industries). Jedan sektor te kompanije, koji se bavio izradom raunala,
prodan je 1962. godine. Kupci su bili lanovi grupe “The Beatles”. Beatlesi su postigli svjetski
uspjeh i stekli veliku slavu te je novac prikupljen od prodaje njihovih albuma išao direktno za
Hounsfieldovo istraivanje CT-a.
CT skeneri ušli su u širu uporabu izmeu 1974. i 1976. godine. U poetku su bili ogranieni samo
na snimanje regije glave. Od 1976. godine razvijaju se CT skeneri koji omoguavaju snimanje
cijelog tijela (tzv. “whole body” sustavi).
Prvom CT skeneru trebalo je i do devet dana u kontinuitetu za snimku, dok se na današnjim
suvremenim ureajima snimak cijelog tijela dobije unutar 30-60 sekundi.
57
Slika 65. Godfrey Hounsfield i prvi CT skener (lijevo) i rock sastav “The Beatles” (desno)
(Izvor: https://www.researchgate.net/figure/Housfield-e-o-primeiro-prototipo-de-TC-em-um-
cranio-de-vaca-e-finalmente-em-si-mesmo-Em_fig5_242012620;
https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2242187/How-nostalgia-listening-Beatles-make-
feel-hotter.html)
4.2. PRINCIP RADA CT SKENERA
CT funkcionira na nain da odašilje lepezast snop X-zraka koji prolazi kroz ispitivani presjek tijela.
Intenzitet propuštenih zraka mjeri se pomou nekoliko tisua malih detektora koji ine kruni
isjeak.
Tijekom snimanja jednog sloja izvor i detektor krue oko njegovog središta. Nekon toga, ispitanik
se pomie duz osi ureaja te zapoinje snimanje slijedeeg paralelnog sloja. Dobiveni podaci se
zatim šalju u raunalo koje rekontruira slike (JANKOVI i ETEROVI, 2002.).
(Izvor: JANKOVI, S., D. ETEROVI (2002): Fizikalne osnove i kliniki aspekti
medicinske dijagnostike. Medicinska naklada. Zagreb. p.53.)
Rekonstrukcijski algoritmi sastavljeni su od nekoliko jednadbi. Prije svega, najmanji element
slike koji je u trodimenzionalnom obliku nalik kocki, naziva se voksel (oznaka X).
Slika 67. Prikaz voksela
12/;http://radiologijazabolesnike.blogspot.com/2015/07/kompjuterizirana-tomografija-ct.html)
Voksel je ubiti poput piksela na ekranu. Svaki presjek (raunalno sastavljen od niza voksela) snima
se iz nekoliko kuteva te se matematiki dobije niz jednadbi s nizom nepoznanica. Broj jednadbi
odreuje i broj nepoznanica. U ovom prikazu navedeno je devet jednadbi sa devet nepoznanica.
Slika 68. Prikaz jednadbi s nepoznanicama
(Izvor: Materijali Zavoda za fiziku Veterinarskog fakulteta Sveuilišta u Zagrebu, doc.dr.sc.
Selim Paši)
U jednadbama poznat je upadni intenzitet (oznaka I0), ali i mjereni intenziteti od I1 do I9 kao i
veliina voksela (oznaka x). Devet je nepoznanica, odnosno linearnih koeficijenata apsorpcije za
svaki voksel (oznaka od µ1 do µ9). Devet je jednadbi sa devet nepoznanica koje daju jednoznano
riješenje za koeficijent slabljena snopa (koeficijent atenuacije) od µ1 do µ9. Dobivene vrijednosti
koeficijenta apsorpcije za svaki voksel unutar presjeka prikazuju se u skali boja.
volumenu tkiva. Kombiniranjem presjeka dobiva se trodimenzionalna (3D) kompjuterska slika.
Koeficijente slabljena snopa prikazujemo kao relativne brojeve i nazivamo ih CT brojevima.
Raspon CT brojeva je od -500 (vrijednost za zrak) do 500 (vrijednost za kompaktnu kost). CT broj
još se naziva i radiološka gustoa i nema mjernu jedinicu, meutim ponekad se moe izraziti u tzv.
Hounsfieldovim jedinicama (oznaka Hu).
Glavne prednosti kompjuterske tomografije pred klasinim radiološkim metodama su: mogunost
mjerenja gustoe pojedinog patološkog procesa i tona procjena veliine i odnosa sa susjednim
anatomskim strukturama. Glavna i jedina mana kompjuterizirane tomografije je puno vea
efektivna doza zraenja u odnosu na klasine radiološke metode.
Slika 69. Prikaz razlika u dozama zraenja
(Izvor: Materijali Zavoda za fiziku Veterinarskog fakulteta Sveuilišta u Zagrebu, doc.dr.sc.
Selim Paši)
4.3. SASTAV I VRSTE CT SKENERA
CT skener ili CT ureaj sastoji se od pokretnog stola na kojem lei pacijent, kuišta u kojem se
nalazi rendgenska cijev i detektori (naziva se još i gentrij, eng. gantry), generator, komandnog i
radnog stola sa monitorom za obavljanje pregleda i raunala.
Naješe korišten oblik rendgenske cijevi kod CT ureaja je STRATON cijev. Za razliku od
standardne rendgenske cijevi gdje se anoda rotira, kod straton tipa cijevi dolazi do rotacije same
cijevi oko osi anode. Iz tog se razloga cijev gotovo i ne zagrijava.
Slika 70. Shematski prikaz STRATON cijevi
(Izvor: https://www.slideshare.net/MohdAimanAzmardi/dose-reduction-in-ct-scan-procedure-
presentation)
4.3.1. Prva generacija CT skenera
CT skeneri prve generacije imali su kolimiran izvor X-zraka, odnosno stvarali su jednu zraku (eng.
pencil-like X-ray beam). Takoer su imali samo jedan detektor. Snimanje jednog sloja trajalo je
oko 3 minute, a cijela pretraga izmeu 25 i 30 minuta.
Metoda je bila primjenjiva samo na podruje glave koja se mogla mehaniki uvrstiti jer bi micanje
pacijenta umanjilo kvalitetu slike.
4.3.2. Druga generacija CT skenera
Kod druge generacije CT skenera došlo je do poveanja broja detektora sa jednog do maksimalno
30. Takoer se vrlo usko kolimirana zraka (eng. pencil-like beam) zamijenila lepezasto
kolimiranim izvorom zraka (eng. fan shaped X-ray beam).
Trajanje snimanja jednog sloja skraeno je na 4-5 sekundi, a trajanje cijele pretrage na maje od 90
sekundi. Time se omoguilo snimanje pokretnih organa (poput organa prsnog koša i abdomena)
uz zadravanje daha pacijenta tokom snimanja.
Kod ureaja prve i druge generacije završetkom snimanja jednog sloja, pacijent se pomie uzdu
osi detektora nakon ega poinje snimanje drugog sloja. Razlog tome lei u konstrukciji samog
gentrija. Detektor i izvor mogli su se rotirati za 180º u odnosu na pacijenta u jednom smjeru i za
isto toliko stupnjeva u drugom smjeru. Nisu imali mogunost napraviti puni krug zbog
konstrukcije kablova i ica u samom ureaju.
4.3.3. Trea generacija CT skenera
Za razliku od prve dvije generacije CT skenera, kod tree generacije mogua je rotacija detektora
i izvora oko pacijenta za 360º. Broj detektora se poveava. Isprva ih je bilo 288, a noviji ureaji
imaju i preko 700. Izvor zraka ostaje lepezasto kolimiran. Trajanje pretrage obino je oko 5
sekundi.
4.3.4. etvrta generacija CT skenera
etvrta generacija slina je kao trea generacija. Razlika je u broju detektora koji moe prelazit i
2000. Prosjeno trajanje pretrage je nekoliko sekundi.
63
(Izvor: https://www.kau.edu.sa/Files/0008512/Files/19500_2nd_presentation_final.pdf)
4.3.5. Peta generacija CT skenera – SPIRALNI CT skener
Ureaj koji omoguava kontinuiranu rotaciju izvora zraka i detektora u jednom smjeru pri emu
za vrijeme ekspozicije opisuje spiralu oko snimanog objekta na stolu koji se linerano pomie kroz
primarni snop X-zraka.
Prednosti spiralnog CT skenera u odnosu na ureaje prethodnih generacija su: dobar prikaz organa
s fiziološkim pokretima, mogunost analize finih struktura poput intersticija plua, brzi kontrastni
prikaz krvnih ila (angio CT) te mogunost unutarnje endoskopije.
64
Slika 72. Shematski prikaz spiralnog CT-a (lijevo) i spiralni CT skener (desno)
(Izvor: http://www.personal.psu.edu/afr3/blogs/SIOW/2011/12/helical-ct-lung-cancer.html)
Zahvaljujui napretku tehnologije na CT ureaje prikljuuju se radne stanice sa razliitim
programskim paketima (softverima) prilagoenim za prikaz pojedinih organa i organskih sustava
koji omoguavaju trodimenzionalni prikaz (3D) snimanog dijela tijela, što uvelike unaprijeuje
dijagnostiku.
Slika 73. CT skenovi abdomena ovjeka (lijevo) i glave psa (desno)
(Izvor: https://www.tierklinik-elversberg.de/computer-
4.3.6. MSCT skener
MSCT skener (eng. Multi-Slice CT) najsuvremenija je generacija CT ureaja (sedma generacija).
Radi se o višeslojnom spiralnom CT ureaju kojim se dobiva najvei stupanj vremenske i
prostorne rezolucije. Vrijeme snimanja jednog sloja skraeno je na manje od desetak milisekundi,
a istodobno je omogueno snimanje nekoliko slojeva.
Time su omoguena dinamika CT snimanja (snimanje organa s fiziološkim pokretima), a
dobiveni prikazi srca i dobro prokrvljenih organa poput jetre puno su jasniji.
(Izvor: https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/multidetector-computed-
tomography)
4.4.1. DSCT skener
DSCT skener (eng. Dual Source CT) je dvoizvorni CT ureaj koji je poslijednjih godina sve eše
u uporabi. Razlika od standardnih CT ureaja je što sadri dvije rendgenske cijevi kao izvor
zraenja koje se gibaju unutar kuta od 90º te njima nasuprotih dva niza detektora.
Time se poboljšava kvaliteta slike jer dolazi do smanjenja artefakata koji nastaju uslijed pokretanja
organa, posebice tijekom srane akcije. CT ureaji sa jednom rendgenskom cijevi (jednim izvorom
zraka) bez obzira na generaciju prespori su da bi prikazali srce bez artefakata nastalih pokretom.
DSCT omoguava bolju analizu mekih tkiva te omoguava ak i razlikovanje razliitih vrsta
plakova poput kalcificiranog i mekog.
(Izvor:
http://bmea2z.blogspot.com/2017/06/DualSourceCTPromisingImagingMethod.html;https://pubs.
rsna.org/doi/pdf/10.1148/rg.2016150220)
tehnologiju. Takav se oblik dijagnostike upotrebljava u nuklearnoj medicini jer pozitronska
emisijska tomografija koristi radionuklide kao izvor zraenja (PARK i sur., 2019.). Naješi
radiofarmak PET-a je F-18-fluor-deoksi-glukoza (F-18-FDG).
Putem PET/CT skenera detektiraju se promjene u funkciji stanica sukladno tome kako stanice troše
metabolite poput glukoze i kisika. Patološki promijenjene stanice pokazuju pojaanu metaboliku
aktivnost i pojano nakupljaju radioaktivno obiljeenu glukozu (F-18-FDG) u odnosu na zdravo
tkivo.
nuklearnoj medicini. PET skener detektira vrlo male promjene (npr.tumore), ali nije precizan u
njihovoj lokalizaciji. CT skener daje informacije o lokalizaciji i morfologiji patološkog procesa.
Kombinacijom obiju metoda dobiva se vrlo moan sustav za rano otkrivanje malignih bolesti i
lokalizacije tumorskih tvorbi.
(Izvor: https://www.researchgate.net/figure/FDG-PET-CT-scans-indicating-hypermetabolic-
lymph-nodes-areas-circled-in-blue-A-the_fig2_282908373)
4.5. ARTEFAKTI U CT DIJAGNOSTICI
Neeljeni vizualni efekti koji ometaju tonost evaluacije CT snimke. Gledano sa aspekta fizike
artefakti predstavljaju neslaganje izmeu CT brojeva u rekonstriuranoj slici i stvarnog koeficijenta
apsorpcije objekta koji se oslikava. Sa medicinskog aspekta predstavljaju efekte koji oponašaju
patološke procese ili jednostavno umanjuju kvalitetu slike do nivoa koji onemoguava njezinu
interpretaciju.
Artefakti se dijele s obzirom na uzroke nastanka koji mogu biti:
Ovisni o pacijentu
69
- uslijed “izgladnjivanja” fotona (eng. photon starvation artifact)
- aliasing artefakt
- artefakt uzrokovan strujom (eng. tube arcing artifact)
- artefakt uzrokovan nekompletnom projekcijom (eng. out of field/incomplete
projection artifact)
Spiralni i višeslojni artefakti
- artefakt konusnog snopa (eng. cone beam artifact)
- artefakt multiplanarne rekonstrukcije : zebrasti artefakt, stepeniasti artefakt
Slika 78. Cupping artefakt
(Izvor:
https://www.aapm.org/meetings/2013CTS/documents/SAT_02kalra_final_CTobesityTipsandtric
ks.pdf)
Kontrastna sredstva su specijalna kemijska sredstva koja se primjenjuju radi dobivanja boljeg
uvida u podruje koje se oslikava. Kontrastna sredstva apsorbiraju X-zrake i prikazuju se “bijelo”
na snimkama.
Nuna su za procjenu prokrvljenosti anatomskih i patoloških struktura. Nain primjene moe biti:
peroralan (ukoliko se oslikava gornji segment probavnog trakta), intravenski (kod oslikavanja
krvoilnog sustava, mokranog sustava, jetre, unog mjehura), putem klizme (ukoliko se oslikava
donji segment probavnog trakta).
CT osobito je osjetljiv na kontrastna sredstva te je uz njihovu primjenu sposoban detektirati
abnormalnosti uzrokovane patološkim procesima. Optimalno parenteralno kontrastno sredstvo
koje se naješe primjenjuje u CT dijagnostici je jopromid (neionsko, niskomolekularno,
urotropno i vodotopivo sredstvo na bazi joda).
(Izvor:
Magnetska rezonancija, skraeno MR ili MRI (eng. Magnetic Resonance Imaging) radiološka je
neinvazivna metoda slikovne dijagnostike koja omoguava trodimenzionalni prikaz anatomskih
struktura pri emu se pacijenta ne izlae ionizirajuem zraenju.
Koristi se za dijagnostiku i otkrivanje bolesti, ali i u svrhu praenja terapije ili medicinskog
zahvata.
Za produkciju slike potrebno je magnetno polje te radiovalovi. Slika se zasniva na distribuciji
vodikovih atoma u tijelu, odnosno na sofisticiranoj tehnici pobuivanja i potom detektiranja
promjena u orijentaciji rotacijske osi protona vodika koji je sastavni dio molekule vode koja ini
oko 60% sastava tijela (PAUTLER, 2004.).
Slika 81. MR pretraga
5.1. POVIJEST MAGNETSKE REZONANCIJE
Smatra se da je metoda magnetske rezonancije otkrivena 1945. godine neovisno u dvije
istraivake skupine pod vodstvom Felixa Blocha sa Sveuilišta Stanford i Edwarda Puralla sa
Sveuilišta Harvard. Metoda se tada nazivala nuklearna magnetska rezonancija jer je sluila za
mjerenje nuklearnih momenata te je postala jedan od glavnih alata za prouavanje mikroskopskih
svojstava materije. Oba znanstvenika nagraena su Nobelovom nagradom za fiziku 1952. godine
(FUKAN, 2012.).
Erik Odeblad, lijenik i znanstvenik i Gunnar Lindström, fiziar, opisali su razliku izmeu
vremena relaksacije u razliitim tkivima.
Praktina primjena magnetske rezonancije u medicini poinje poetkom 70-ih godina kada
Raymond Damadian sa Sveuilišta New York dokazuje da se tumori mogu in vivo razlikovati od
zdravog tkiva upravo putem magnetske rezonancije.
Damadian je ujedno 1977. godine konstruirao prvi MR ureaj u obliku kakvog danas poznajemo.
Prije toga, 1973. godine, Paul Lauterbur sa Sveuilišta Illinois i Sir Peter Mansfield sa Sveuilišta
Nottingham razvijaju i usavršavaju uporabu gradijenata. Oba su znanstevnika za svoje otkrie
osvojili Nobelovu nagradu za medicine (FUKAN, 2012.).
Na Sveuilištu u Kaliforniji, 1975. godine na Zavodu za radiologiju, osnovan je prvi laboratorij za
slikovnu dijagnostiku, skraeno RIL (eng. Radiologic Imaging Laboratory).
Seiji Ogawa, 1990. godine uoio je da je magnetsko polje “privlailo” krv s manjim postotkom
kisika i zaeo novu tehniku fMRI (eng. Functional Magnetic Resonance Imaging).
Slika 82. Sir Peter Mansfield i njegov istraivaki tim sa jednim od prvih MR ureaja
(Izvor: https://mrc.ukri.org/news/blog/behind-the-picture-the-humble-beginnings-of-mri/)
https://mrc.ukri.org/news/blog/behind-the-picture-the-humble-beginnings-of-mri/
74
Sa gledišta fizike pojam magnetska rezonancija oznaava prijenos energije na protone putem
radiofrekventnog pulsa unutar stalnog magnetskog polja.
MR posjeduje snaan magnet koji proizvodi snano magnetsko polje koje za proton stvara dva
energijska stanja, svaki za po jednu orijentaciju spina.
Jezgre vodika posjeduju magnetska svojstva zbog spina protona. Ta se svojstva realiziraju u tijelu
kada se pacijent pozicionira u centar elektromagneta.
Dolaksom radiofrekventnog vala, protoni prelaze iz stanja manje enregije (orijentacija spina u
smjeru primarnog magnetskog polja) u stanje vee energije (spin u suprotnome smjeru polja).
Prilikom iskljuivanja struje, odnosno radiovalova protoni opet mijenjaju svoj spin u smjeru
magnetskog polja i prilikom toga dolazi do oslobaanja energije. MR senzori detektiraju upravo
to oslobaanje energije.
Vrijeme koje je potrebno da se spinovi protona poravnaju sa smjerom magnetskog polja, odnosno
koliina osloboene energije prilikom tog procesa uvelike ovisi o kemijskom sastavu molekula
tijela. Upravo se na tome zasniva diferencijacija razliitih vrsta tkiva na samoj slici.
Vrlo je bitno da pacijent tokom trajanja pretrage bude izuzetno miran radi dobivanja jasne, a ne
zamuene konane slike.
MAGNET
(Izvor: http://theenergyofradiation.blogspot.com/2016/12/characteristic-of-mri.html)
Glavna funkcija magneta je stvaranje konstantnog, stablinog i homogenog magnetskog polja
(oznaka B0) nad što veim dijelom tijela pacijenta. Ureaji za MR mogu sadravati tri vrste
magneta:
76
Naješe je izraen od magnetiziranog feromagnetskog materijala poput legure eljeza i
kobalta (AlNiCo). Kod ovakve vrste magneta nije potrebna elektrina energija za proizvodnju
magnetskog polja, ali je za odravanje homogenosti polja vrlo bitna klimatizacija (temperatura
i vlanost). Snaga magnetskog polja koje stvara ovakav tip magneta je slaba (0,35 T), a
naješe se koristi tijekom intervencijskih zahvata, intraoperativno te u ortopediji (FUKAN,
2012.).
(Izvor: https://www.alibaba.com/product-detail/OPM35I-Permanent-Magnet-MRI-
5.3.1.2. Vodljivi magnet
Kod ovog tipa magneta potrebno je osigurati veliku koliinu elektrine energije jer se
magnetsko polje postie prolaskom struje kroz vodi. Tijekom pregleda oslobaa se velika
koliina toplinske energije što zahtijeva kvalitetnu klimatizaciju. Snaga magnetskog polja koje
proizvodi ovaj tip magneta ne prelazi 0,7 T. Nije toliko prisutan u klinikoj praksi, eventualno
za pregled lokomotornog sustava (FUKAN, 2012.).
77
(Izvor: https://www.amberusa.com/blog/types-of-mri-scanners)
Naješe korišten tip magneta u svakodnevnoj klinikoj uporabi upravo je supravodljivi
magnet. Stalno, homogeno i snano magnetsko polje postie se prolaskom struje kroz guste
namotaje supravodljive legure (niobij-titanij) ugraene u bakrenu jezgru. Raspon snage
magnetskog polja iznosi od 0,5 do 35 T. U klinikoj praksi zasada su u uporabi ureaji snage
do 3 T (FUKAN, 2012.).
Slika 86. Supravodljivi MR ureaj
(Izvor: https://www.independentimaging.com/superconducting-coils-make-m