Medicinsk Fysik
Røntgenstråling Energetiske fotoner / højfrekvent “lys”. Trænger ind i stof Længere rækkevidde i lette grundstoffer Nobel prisen i fysik 1901
Tidlige ideer om Röntgen
Brug af Røntgen Krop Tænder
CT/CAT scan Computerised Axial Tomography Problem: Rekonstuer 3D form ud fra 2D “skygge- billeder” Nobel-prisen i medicin 1979
CT/CAT scan
CT/CAT scan
Fungerer også for f.eks tegnede individer…..
Radioaktive sporstoffer Idé: Selv små mængder radioaktivitet er nemme at måle Følg sporstoffet gennem kroppen. G.V.HEVESY Nuklear Medicinens opfinder Nobel-prisen i kemi 1943
Radioaktive sporstoffer Eksempler på brug: Se hvor kroppen bruger energi Markere kræftsvulster, evt. dræbe dem 99mTc 99Tc
Injicér radio-isotoper Vent til de når det ønskede organ Tag Billede med gamma kamera
99mTc Sporstof Hjerte Perfusion Åndedræt studie Lunge function Perfusion Studie 99mTc Sporstof Eksempler Knogle Metabolisk aktivitet
Radioaktive sporstoffer SPECT Single Photon Emission Computed Tomography 1984 99mTc DMPE
Begrænsninger for gamma kamera: For at få godt billede skal have nok statistik helkrops 1.5-2 millioner counts Opløsning: hvor kom gammaen fra (compton)? Kollimator Bedre opløsning give mindre statistik Trade-off I SPECT kan dæmpning findes fra en ekstern kilde (moderne SPECT+CT). Fordele: Kan få 3D billeder med SPECT Kan bruge mange gamma emitters (98% med Tc) “Billig” (3-5MDr)
PET(=positron emission tomography) Positron = elektronens antipartikel Udsendes i visse radioaktive henfald 11C 13N 15O 18F 68Ga
PET
PET
PET F-18 fluorodeoxyglucose (FDG). Patient with colorectal cancer. Image is maximum intensity projection through attenuation corrected whole body image, acquired in multiple axial fields-of-view and reconstructed with OSEM algorithm. High uptake is seen in the kidney, liver, bladder, and tumor. © http://www.cc.nih.gov/pet/images.html
Begrænsninger for PET Skal have en positron emitter Kræver accelerator lokalt Stor vækst i lægemidler til kliniske test Positronen bevæger sig 1-3mm før den annihilerer Dyr 15-20MDr + accelerator + personale Fordele Behøver ingen kollimator - god statistik Dæmpning er uafhængig af positionen i kroppen
Radioaktiv Stråling er farlig
Stråling : Hvor farlig ? Absorberet energi fra stråling Enhed : 1 Gy = 1 J/Kg (Gray) Stråling har forskellig skadeevne gang med en vægt faktor (1-20) Enhed : 1Sv (Sievert)
Stråling : Hvor farlig ? Kræftrisiko : ~0.05 /Sv Baggrundsstråling : ~2-4 mSv/År [Akutte strålingsskader : LD50 ved 4 Gy
Stråling : Hvor farligt ? Tand røntgen : ~ 0.01 mSv Lunge røntgen : ~ 1 mSv Krop CT-scan : ~ 10 mSv Radioaktivt sporstof : ~ 2 mSv PET : ~ 1 mSv
Kræftbehandling Hver femte kræftpatient får strålebehandling I Danmark : electronaccelerator -stråler
Kræftbehandling
Kræftbehandling -stråler Proton stråler 12C stråler
Kræft behandling Røntgen 9 retninger Proton 1 retning proton stråler
Kræftbehandling 12C stråler 12C
Kræftbehandling
MR Imaging Baseret på kerners magnetiske egen- skaber (spin) Manipulerer og måler magnetfeltet fra protoner (m.m.) i kroppen Nobel-prisen i Medicin 2003
MR Imaging
Magnetic Resonance Imaging (MRI) Physics in Medical Imaging, Dr R.E.Ansorge EPS-12 Meeting
Full 3D brain scan from 3T MRI at WBIC © http://www.wbic.cam.ac.uk Physics in Medical Imaging, Dr R.E.Ansorge EPS-12 Meeting
MR Imaging
MRI film Århus sygehus – Skejby På forsøgsstadiet Michael Schacht Hansen
Kombinationer Kræftbehandling+PET MRI+PET: Før Efter Anatomi+blodgennemstrømning Før Efter
Ultralyd Ekko lokalisering (ligesom sonar, flagermus) med meget højfrekvent lyd, typisk 3MHz, hvor bølgelængden er meget lille, under 1 mm
Ultralyd
3D Ultralyd
Terahertz Imaging Early days. Limited depth of penetration. Good for skin? Image of Tooth Physics World April 2000 Physics in Medical Imaging, Dr R.E.Ansorge EPS-12 Meeting
Medicinsk Fysik Hvor hjælper fysikere i medicin? Diagnose Funktionsanalyse Behandling Röntgen, CT, Gamma, PET, MRI, Ultralyd..
Hospitalsfysikere En overbygning på fysik (eller civiling.) uddannelsen Omkring 10% af vores studerende får job på hospitaler Kandidater år 2000