Fakt, že dítě není jen malý dospělý, představuje velkou výzvu v rtg zobrazování, včetně výpočetní tomografie. Při optimalizaci zobrazování v pediatrii je nutné uvážit tři důležité faktory:

1. Tkáně u dětí jsou méně vyvinuté, proto je kontrast mezi tkáněmi horší než u dospělých pacientů, taktéž některé anatomické struktury jsou velmi malé, tedy hůře viditelné, a proto je potřeba získat obraz s lepšími detaily.
2. Děti jsou podstatně radiosenzitivnější k radiobiologickým efektům záření než dospělí.
3. Při zobrazování je potřeba minimalizovat pohyb, který je zvláště u dětí velký. To představuje výzvu hlavně pro radiologické asistenty.

Je-li rtg zobrazení dětí prováděno na dedikovaných pracovištích a klinikách, je zde větší pravděpodobnost, že výkony jsou optimalizovány právě pro děti. Současně personál je trénován tak, aby věděl, jak pracovat s pediatrickou populací. Nicméně v některých případech jsou rtg výkony u dětí prováděny na pracovištích pro dospělé.

Normální postup v rtg zobrazování je nastavení napětí (kV) a elektrického množství (mAs) podle velikosti pacienta. Ačkoliv se může zdát, že jde o dobrý postup, u dětí to není optimální. Optimalizace v pediatrickém zobrazování je komplexnější proces, který vyžaduje spolupráci radiologického fyzika, radiologického asistenta a taktéž lékaře – radiologa.

Inspiraci, jak postupovat při optimalizaci zobrazování v pediatrii, je možné získat z kampaně zaměřené na toto téma – Image Gently na adrese www.imagegently.org.

Použitá literatura:
Medical Physics International. The Journal of the International Organization for Medical Physics, 2015; 3(2).

Při rentgenovém snímku (rtg) srdce a plic se obvykle používá zadopřední (PA, posteroanteriorní) projekce. Výhodou této projekce je, že srdeční stín je menší než při předozadní (AP, anteroposteriorní) projekci. Další výhodou PA projekce je podstatně nižší dávka na prsní tkáň.

Při boční projekci se pak využívá pravolevé projekce, kdy pacient stojí pravým bokem blíže k rentgence a levým bokem blíže k receptoru obrazu. Výhodou této projekce je opět menší srdeční stín než při projekci levopravé.

Na běžném rtg snímku srdce a plic musí být viditelné určité struktury. Popis jednotlivých struktur s konkrétním znázorněním je zde.

According to the World Health Organization, breast cancer kills more than 500 000 women worldwide every year, and mammography is the only breast cancer screening method that has proved to be effective in organized programs. But recommendations for mammography must weigh the benefits of an early diagnosis against the risks of x-ray radiation damage. Standard dosimetry recognizes that of the three breast tissues—skin, fatty, and fibroglandular—the last is the one truly at risk for damage from x rays. Models for simulating radiation dose in mammography routinely use a homogeneous mixture of fibroglandular and fatty tissue, covered by a layer of skin. But real breast anatomy is heterogeneous, with glandular tissue preferentially located near the breast’s center. A large study at the University of California, Davis has now accounted for that heterogeneity. PhD candidate Andrew Hernandez told a gathering at this week’s meeting of the American Association of Physicists in Medicine that he and his colleagues used three-dimensional imaging data of 219 women of different ages, ethnicities, and breast densities and sizes to create realistic models. Then, employing Monte Carlo simulations, they obtained the mean glandular dose (DgN)—the currently accepted metric—for both the homogeneous and the more realistic heterogeneous tissue distributions. The results for the homogeneous case agreed with earlier work of other researchers and validated the study. For the heterogeneous case, the team found that DgN values on average were about 30% lower, which strongly suggests that for the past three decades, mammography radiation dose levels, and risks, have been overestimated by about that amount. (A. M. Hernandez, J. M. Boone, J. A. Seibert, AAPM Abstract 27307, 2015; also Med. Phys., in press.)

Zdroj: Physicstoday

Zde je odkaz na magazín ze stránek www.radiologieforum.de, který obsahuje od strany 74 obsáhlý přehled zobrazovacích systémů (detaily zde uvedeny nejsou, jedná se spíše o přehled ve formě seznamu) dostupných v současné době na trhu. Jsou tu uvedeny systémy od mamografických, přes DR systémy a angiografické systémy až po CT nebo systémy používané v nukleární medicíně, včetně CR čteček, popisovaích stanic, injektorů, CR kazet atd.

Níže je uvedena ukázka angiografických systémů.

Různí výrobci skenerů používají pro hodnocení kvality obrazu různý parametr. Výrobce Siemens využívá referenční hodnotu mAs (quality reference mAs), výrobce Philips využívá index správné dávky (DoseRight Index), výrobce Toshiba využívá standardní odchylku signálu a výrobce GE využívá index šumu.

Referenční hodnota mAs (Siemens) je hodnota mAs, které odpovídá určité kvalitě obrazu, kterou chceme udržet při skenování. Tato hodnota je na skeneru přednastavená radiologickým asitentem pro přibližně 75 kg pacienta. Při náběru dat je pak modulován proud tak, aby výsledná kvalita obrazu byla srovnatelná s kvalitou obrazu pro referenční hodnotu mAs. Ukázka nastavení pro Siemens je uvedena na obr. 1.

Obr. 1: Nastavení referenční kvality obrazu

V dokumentu BEIR VII se uvádí, že u 42 lidí (znázorněni černými kolečky na obr. 1) ze 100 (všechny znaky na obr. 1) bude v průběhu života diagnostikována rakovina (jedná se o spontánní výskyt rakoviny bez ohledu na ozáření!). Efektivní dávka 100 mSv* každému z těchto 100 lidí způsobí, že u dalšího jednoho člověka (znázorněn hvězdičkou na obr. 1) bude taktéž diagnostikována rakovina, tj. místo u 42 bude diagnostikována u 43 lidí ze sta.

Obr. 1: U 42 lidí (černé kolečka) ze 100 (všechny znaky) je v průběhu života diagnostikována rakovina, po expozici 100 mSv je diagnostikován další případ navíc (hvězdička)

Avšak zmiňovaná dávka 100 mSv je relativně vysoká, při rentgenovém snímku hrudníku obdrží pacient efektivní dávku 0,02-0,10 mSv. Při CT vyšetření obdrží pacient řádově jednotky až desítky mSv, v závislosti na počtu fází a na vyšetřované oblasti.

Přepočteme-li si riziko výskytu rakoviny pro dávku 0,02 mSv, tj. pro rtg snímek hrudníku, znamená to, že provedeme-li rtg snímek hrudníku s dávkou 0,02 mSv u 1 mil. pacientů, pak u jednoho pacienta vznikne radiačně-indukovaná rakovina. Ale cca 420 tis. bude mít spontánně vzniklou rakovinu. Platí však, že spontánně vzniklou rakovinu a radiačně-vzniklou rakovinu nelze od sebe odlišit.

*Nezapočítává se ozáření z přírodního pozadí.

Použitá literatura:
Board on Radiation Effects Research. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation. BEIR VII phase 2. National Research Council. National Academy of Sciences. The National Academies Press, Washington, 2006.

Podle dokumentu BEIR VII je efektivní dávka, kterou obdržíme z kosmického záření při letu letadlem, tj. v nadmořské výšce cca 8-11 km, rovna 0,01 mSv na každých 1000 mil, tj. na každých 1600 km. Vzdálenost, kterou uletí letadlo při letu z Prahy do New Yorku a zpět je rovna cca 13200 km, čemuž odpovídá efektivní dávka 0,08 mSv. Tato efektivní dávka odpovídá dávce, kterou obdržíme za 12 dní z přírodního pozadí. Dávka je velmi malá ve srovnání s přírodním pozadím, proto není nutné znepokojovat se ozářením při občasném cestování letadlem.

Použitá literatura:
Board on Radiation Effects Research. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation. BEIR VII phase 2. National Research Council. National Academy of Sciences. The National Academies Press, Washington, 2006.
http://www.distances-calculator.com/world-distances-new_york-to-prague.htm

Článek zabývající se tím, jestli je záření v malých dávkách prospěšné, vyvolal pozdvižení mezi odborníky z důvodu nesmyslnosti článku, protože nejsou uvedena negativa ozáření malými dávkami. Někteří mimo jiné bylo poukázali na to, že na stejném webu se objevil i článek o tom, že existují upíři, aby tak lidé mohli sami posoudit, jestli je článek důvěryhodný či nikoliv…

Autorka S. B. Osborn ve studii „Variations in the radiation dose received by the patient in diagnostic radiology“ z roku 1963 uvádí, že při velkoformátových rtg vyšetřeních plic u žen se nacházely vaječníky v 50% případů v primárním rtg svazku. Při rtg vyšetření paže nebo ruky se vaječníky nacházely v primárním rtg svazku v 9% případů. Z dnešního pohledu se to může zdát zvláštní, ale v tehdejší době se nevyužívalo clonění, tj. rtg svazek ozařoval velkou plochu, ačkoliv reálná oblast zájmu a taktéž receptor obrazu byly podstatně menší. V dnešní době, kdy je velký důraz kladen na dostatečou kolimaci, je nemožné, aby se vaječníky vyskytly v primárním rtg svazku při rtg vyšetření plic a už vůbec ne při rtg vyšetření paže nebo ruky.

Použitá literatura:
Osborn SB. Variations in the radiation dose received by the patient in diagnostic radiology. Br. J. Radiol. 1963; 36: 230-234

Dne 28. 3. 2015 uběhlo 36 let od havárie jaderné elektrárny Three Mile Island u Harrisburgu v Pennsylvánii, USA. Při nehodě v roce 1979 došlo k částečnému roztavení druhého reaktoru a došlo k zamoření provozní budovy a okolí. Jednalo se o nejvážnější nehodu komerčně využívaného reaktoru v dějinách USA. Dle informací United States Nuclear Regulatory Commission mělo množství uvolněné radioaktivity nedetekovatelný dopad na zdraví pracovníků a veřejnosti. Nicméně nehoda vedla ke zpřísnění mnoha bezpečnostních opatření spojených s řízením jaderné elektrárny.

Použitá literatura:
http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/fact-sheets/3mile-isle.html

Kontinuální skiaskopie byla po dlouhou dobu používána jako standardní mód pro navádění instrumentária v tělních dutinách. V současné době byla nahrazena pulzní skiaskopií.

Při kontinuální skiaskopii je záření produkováno v těsně za sebou navazujících pulzech o délce 33 ms s četností 30 pulzů/s. Zavedením pulzní skiaskopie, kdy je záření produkováno pulzy o délce cca 8 ms s četností 30 pulzů/s došlo ke zlepšení časového rozlišení. Kratší délka pulzu je však kompenzována vyšším proudem, viz obr. 1. Z obrázků 1a a 1b je zřejmé, že plocha pulzu (délka pulzu*proud) je pro získání dostatečného množství záření na receptoru obrazu stejná. Ke snížení dávek pacientům i lékařům (z rozptýleného záření) došlo tím, že se standardně nepoužívají frekvence 30 pulzů/s, ale v intervenční kardiologii max. 10-15 pulzů/s, v intervenční radiologii max. 4-8 pulzů/s.

Obr. 1: Kontinuální a pulzní skiaskopie [1]

Použitá literatura:
[1] Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The essential physics of medical imaging. 3rd edition. Lippincott Williams & Wilkins, 2011, Philadelphia

Při zpracování obrazů v radiologii je možné použít několik druhů algoritmů, které zvýrazní nebo potlačí určité rysy obrazu. Mezi nejčastěji používané algoritmy patří „smoothing“ a „edge enhancement“.

Smoothing je algoritmus, kterým je možné redukovat množství šumu, čímž dojde ke zvýšení viditelnosti nízkokontrastních objektů.

Edge enhancement je algoritmus, který zvýrazní hrany vysokokontrastních objektů. Použitím tohoto algoritmu bohužel narůstá šum v obraze a snižuje se viditelnost nízkokontrastních objektů.

Binning detekčních elementů (český možno přeložit jako svázání detekčních elementů) označuje proces, kdy je signál z několika detekčních elementů načten společně. Tím se zvětší velikost detekčního elementu, zmenší se množství nabíraných dat a taktéž se zmenší kvantový šum (odchylka signálu mezi jednotlivými pixely). Tím může být snížena dávka pacientovi při udržení stejného šumu v obraze. Nicméně použitím binningu dochází ke zhoršení prostorového rozlišení. Svázáním např. 4 detekčních elementů (viz obr. 1) již není možné odlišit tolik detailů, jako v případě jednotlivých detekčních elementů.

Obr. 1: Binning detekčních elementů [1]

Binning detekčních elementů se využívá při použití velkých oblastí zájmu (FoV), kdy by bylo v obraze příliš velké množství pixelů.

Při použití menších FoV roste kvantový šum, proto zobrazovací systémy při menších FoV pro zachování množství šumu zvyšují množství fotonů.

Použitá literatura:
[1] RSNA/AAPM Radiology Physics Educational Modules. Fluoroscopy. Fluoroscopy systems.

Americká organizace Joint Commission nedávno uveřejnila informační leták, který poskytuje informace o jednotlivých zobrazovacích modalitách. Leták ozřejmuje, zda daná modalita využívá škodlivé ionizující záření či nikoliv, popisuje nejčastější použití, tj. k jakému typu zobrazení se používá a taktéž jak zobrazení danou modalitou probíhá. Navíc leták u každého typu zobrazení uvádí, je-li důležité oznámit alergii a případné těhotenství u pacientek. Jednoznačně platí, že jakákoliv alergie by měla být oznámena před vyšetřením ve všech případech a těhotenství nemusí být oznámeno v případě použití ultrazvuku. I tak se však doporučuje, aby pacientka před podstoupením jakéhokoliv vyšetření personálu oznámila případné těhotenství.

Zkratka PACS pochází z angličitiny a znamená Picture Archiving and Communication System. Jedná se o technologii používanou v zobrazování v medicíně, která představuje prostor pro ukládání dat a umožňuje přístup k datům. Data jsou v elektronické formě v určitém univerzálním formátu, který umožňuje prohlížení a sdílení dat. Tento formát se nazývá DICOM. Zkratka opět pochází z angličtiny a znamená Digital Imaging and COmmunications in Medicine. Některé obrazy jsou primárně v analogové, tj. nedigitální formě, pro přenos do PACSu je pak nutné tato data digitalizovat. Např. v případě filmů se jedná o skenování filmu. V tomto případě je pak „hard-copy“ archivace (archivace fyzických snímků) nahražena „soft-copy“ archivací (archivace digitálních dat).

Obr: Stejný obraz zobrazený v různém spektru barev

DICOM formát využívají všechny rutinně používané zobrazovací modality, např. skiagrafie, mamografie, výpočetní tomografie (CT), magnetická rezonance (MR), ultrazvuk, pozitron emisní tomografie atd. Pro prohlížení DICOM dat se využívají pracovní stanice, na které si lékař otevře určitá data, např. CT řezy. Prohlížení DICOM dat je možné prostřednictvím DICOM prohlížečů, kterých existuje velká spousta, např. Irfan View, Dicompass, MicroDicom, ImageJ, RadiAnt, OsiriX, xVision a jiné. Prohlížeče se mezi sebou liší funkcemi, které umožňují, např. změnu kontrastu a jasu obrazu („oknění“ obrazu), zobrazení dat v různém spektru barev, měření délky, plochy oblasti zájmu a jiné. Některé prohlížeče jsou volně stažitelné, jiné jsou placené, a liší se taktéž tím, pro kterou platformu jsou použitelné, některé jsou vhodné pro operační systém Windows, jiné pro Apple nebo unixové systémy. K prohlížení digitálních dat v PACSu je možné přistupovat i vzdáleně, pak mluvíme o tzv. teleradiologii, kdy lékař může sedět u svého počítače doma a vzdáleně přistupovat a pracovat s daty v PACSu.

Použitá literatura:
http://en.wikipedia.org/wiki/Picture_archiving_and_communication_system

V jednom z nedávných článků byly popsány kombinace několika zobrazovacích modalit, např. kombinace MRI a angiografického zobrazovacího systému. Japonský výrobce Toshiba nyní přišel s fúzí dalších dvou modalit, a to CT a angiografický systém.

Obr.: Toshiba Infinix 4DCT [1]

Systém, který spojuje angiografický systém a CT nese označení Infinix 4DCT. Výhodou tohoto systému je, že lékař může plánovat a provádět výkon pomocí systému kombinujícího dvě zobrazovací modality, není tedy potřeba převážet pacienta z angiografického sálu na CT. Mezi CT a angiografickým systémem je umožněna real-time komunikace, tj. lékař může zavádět instrumentárium na angiografickém systému a sledovat oblast, ve které se nachází, i na CT datech. Tím lze ušetřit čas a taktéž je to bezpečnější z hlediska pacienta.

Využití nachází takového bimodalitní systémy v onkologii a kardiologii. V onkologii je možné ihned zjistit, jestli byl intervenční výkon úspešný, např. u tumorů jater. V kardiologii CT napomůže určit, kde se v koronárních tepnách nachází stent.

Použitá literatura:
[1] http://medical.toshiba.com/news/press-releases/2014/11/30/2060/

V radiodiagnostice se při některých měřeních mluví o geometrii úzkého svazku. Opakem je široký svazek. Na obr. 1 je znázorněna geometrie úzkého a širokého svazku. Význam těchto pojmů je možné pochopit již z obrázku, ale pro jistotu je následně uvedeno i slovní vysvětlení.

Obr. 1: Geometrie úzkého a širokého svazku [1]

Na zeslabující materiál (v obrázku označen jako attenuator) dopadají fotony, které v tomto materiálu interagují. Některé fotony procházejí bez interakce. V případě úzkého svazku platí, že každý foton, který interagoval, je po interakci odstraněn ze svazku. To znamená, že není detekován detektorem. V geometrii širokého může foton interagovat v zeslabujícím materiálu, a přesto může být detekován detektorem.

Skutečná realizace geometrie úzkého svazku je velice obtížná.

Použitá literatura:
[1] Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The essential physics of medical imaging. 3rd edition. Lippincott Williams & Wilkins, 2011, Philadelphia

CT se dvěma energiemi neboli dual-energy CT není nic neobvyklého. Vědcům na Novém Zélandu však byl schválen grant na sestrojení CT, které bude detekovat osm energií. Principiálně by CT s osmi energiemi již mělo umožňovat částečně i funkční (molekulární) zobrazení, podobně jako MRI nebo PET, což je prozatím pro současná CT nevídané.

Spektrálním zobrazením se již nyní zabývají v několika výzkumných institucích, ale komerčně dostupná jsou pouze CT se dvěma energiemi.  Vědci na Novém Zélandu doufají, že se jim podaří sestrojit CT s osmi rtg spektry použitelnými při jednom skenu. To by bylo možné využít pro sledování změn tkání v důsledku různých onemocnění nebo také vlivem léků.

Vyvíjené multienergetické CT zatím nedosahuje citlivosti jako PET, ale již nyní umožňuje sledovat změny tkání v důsledku aplikovaných farmak. Detekce u multienergetického CT je založena na photon-counting detektorech, které dokáží rozdělit detekované fotony do příslušných energetických binů. Operátor skeneru může zvolit osm energetických spekter v rozmezí 15 keV až 120 keV.

Dávka u multienergetického CT zobrazení by měla být významně nižší než u dual-energy CT, iterativní rekonstrukce by měla umožnit ještě další snížení dávek.

Multienergetické CT zobrazení by mělo mimo jiné umožňovat charakteristiku aterosklerotických plaků, hodnocení odezvy na léčbu dle aktivity zánětu a jiné.

Použitá literatura
http://www.auntminnie.com/index.aspx?sec=sup&sub=cto&pag=dis&ItemID=108567&wf=6154