Medisinstudenten.no

Medisinstudenten.no > Fagside > Bildediagnostikk > Bildediagnostikk: Røntgen og ultralyd

Bildediagnostikk: Røntgen og ultralyd

Røntgen

Røntgenstråler og fysikk

Hva er røntgenstråler?

Røntgenstråler er en form for elektromagnetiske bølger med kort bølgelengde (0.01–10 nm), høy frekvens (3 × 10¹⁶ Hz til 3 × 10¹⁹ Hz) og høy energi (100 eV til 100 keV).

De er ioniserende, noe som betyr at de har nok energi til å bryte molekylære bindinger og skade genetisk materiale. Dette gjør dem nyttige for diagnostikk, men potensielt skadelige i store mengder.

Ioniserende stråling:

  • Stråling med høy energi, som røntgen og gammastråler, kan skade DNA og andre biologiske molekyler. Dette er hvorfor eksponering må holdes på et minimum i klinisk praksis.

Bruksområder:

Eksempler på røntgenbruk:

  • Røntgenkrystallografi: Studier av molekylstrukturer.
  • Mammografi: Avbildning av brystvev for å oppdage kreft.
  • CT (Computertomografi): Tverrsnittsbilder av kroppen for detaljerte analyser.
  • Sikkerhetskontroller: F.eks. på flyplasser for å oppdage gjenstander.

Hvordan dannes røntgenstråler?

Røntgenstråler produseres i et høyvakuumrør, der elektroner frigis fra en glødekathode (negativ elektrode), akselereres av høy spenning og treffer en anode (positiv elektrode).

Når elektronene bremser eller vekselvirker med anodens materiale (som ofte er tungsten eller rhenium), dannes røntgenstråler i form av elektromagnetiske bølger.

  • Energien til røntgenstrålene kan justeres ved å variere:
    • Spenning (kV): Påvirker bølgelengden og energien til strålene.
    • Rørstrøm (mA): Bestemmer mengden av stråling.

Fremstilling av røntgenstråler

Viktige komponenter i røntgenrøret:

  • Anode (positiv): Materialet her når opp til 2500 °C og produserer stråling.
  • Katode (negativ): Frigjør elektroner.
  • Treffpunkt: Der elektronene treffer anoden og genererer stråler.
  • Vindu: Slipper røntgenstrålene ut av røret.

Materialer:

Anoden er ofte laget av tungsten eller rhenium på grunn av deres høye smeltepunkt og effektivitet i å generere stråler.

Vanlige parametere:

  • Spenning: 80–150 kV.
  • Rørstrøm: Avhenger av ønsket intensitet.

Dannelse av røntgenbilder

Hvordan oppstår bildene?

Når røntgenstråler passerer gjennom kroppen, bremses de av ulike typer vev (bein, fett, muskler) avhengig av vevets tetthet og sammensetning.

Strålingen som kommer gjennom kroppen registreres av et detektorsystem som skaper et bilde.

Tetthet og kontrast:

  • Høy tetthet (bein): Absorberer mer stråling, og fremstår hvitt på bildet.
  • Lav tetthet (lunger): Lar mer stråling passere og fremstår mørkere.

Sikkerhetsaspekter

  • Fordi røntgenstråler er ioniserende, må pasientens eksponering være nøye kontrollert for å redusere risikoen for stråleskader.
  • Beskyttelse som blyforklær brukes ofte for å beskytte sensitive områder.

CT – computer tomografi

Hva er CT?

  • Computertomografi (CT) er en avansert bildediagnostisk teknikk som bruker røntgenstråler for å lage detaljerte tverrsnittsbilder av kroppen. CT-maskinen kombinerer flere røntgenbilder tatt fra ulike vinkler og prosesserer dem digitalt for å lage et 3D-bilde eller flere 2D-snitt av strukturer i kroppen.

Hvordan fungerer CT?

Grunnleggende prinsipper:

CT-maskinen består av en røntgenkilde og detektorer som roterer 360° rundt pasienten, montert i en ring (gantry). Under undersøkelsen ligger pasienten på et bord som beveger seg gjennom denne ringen mens bildene tas. Hundrevis av projeksjoner tas fra ulike vinkler og kombineres matematisk for å lage tverrsnittbilder.

Røntgenrør og detektorer:

Røntgenrøret sender ut en vifteformet stråle som passerer gjennom pasienten. Moderne CT-maskiner har flere rader med detektorer (multidetektor-CT eller MDCT) som kan ta opptil 320 snitt samtidig. Dette gir raskere undersøkelser og bedre oppløsning av bildene.

Bilderekonstruksjon:

Datamaskinen bruker avanserte algoritmer for å omdanne rådata fra detektorene til digitale bilder. Hvert punkt i bildet (voxel) får en gråtoneverdi basert på vevets tetthet.

  • Dette gjør at vi kan skille ulike vevstyper fra hverandre og se detaljer ned til millimeternivå.

Tetthet og Hounsfield-enheter (HU):

Hounsfield-skalaen er oppkalt etter CT-ens oppfinner, Sir Godfrey Hounsfield.

Skalaen er kalibrert slik at:

  • Luft: -1000 HU (helt svart på bildet)
  • Fett: -120 HU (mørk grå)
  • Vann: 0 HU (referansepunkt)
  • Muskel: 40 HU (lysere grå)
  • Lever: 60 HU
  • Bein: >400 HU (hvitt på bildet)

Ved å justere «vinduet» kan radiologer fremheve ulike vevstyper for optimal diagnostikk.

Kontrastmidler:

  • Jodholdig kontrastmiddel gis ofte intravenøst for å:
    • Fremheve blodkar og gjøre dem mer synlige. Vise områder med økt blodforsyning (f.eks. svulster). Evaluere organfunksjon.

Moderne CT-teknologi:

  • Dual energy CT representerer et betydelig fremskritt:
    • Dual source scanner: To røntgenrør med ulike energinivåer (typisk 80 kVp og 140 kVp) gir bedre vevskarakterisering og kan skille ulike materialer fra hverandre.
    • Rapid kVp switching: Ett røntgenrør veksler raskt mellom høy og lav energi, noe som gir lignende fordeler som dual source, men med enklere teknologi.
    • Dual layer/spectral detector CT: Bruker spesielle detektorer som kan skille mellom høy- og lavenergifotoner, noe som gir detaljert informasjon om vevets sammensetning.
  • Disse teknologiene muliggjør:
    • Bedre karakterisering av lesjoner, redusert behov for kontrastmiddel, færre artefakter i bildene, lavere stråledose til pasienten

Bruksområder for CT

Diagnostikk:

  • Identifisering av brudd, som vist i eksemplene med lårbein og kneskål.
  • Påvisning av bløtvevsskader, svulster, blødninger, og andre patologiske prosesser.

Kirurgisk planlegging:

  • 3D-rekonstruksjoner brukes for å få en detaljert oversikt over anatomiske strukturer, f.eks. før ortopedisk kirurgi.

Onkologi:

  • CT er viktig for å evaluere svulster, stadieinndeling og behandlingseffekt.

Akuttmedisin:

  • CT brukes ofte ved traumer for å avdekke indre skader eller blødninger.

Kardiologi:

  • CT-angiografi visualiserer koronararterier og identifiserer innsnevringer eller blokker.

Ultralyd

Hva er ultralyd?

Ultralyd er lydbølger med en frekvens høyere enn det menneskeøret kan høre, det vil si over 20 kHz.

  • I medisin: Frekvensene ligger vanligvis mellom 3–15 MHz, avhengig av typen undersøkelse.

Hvordan fungerer ultralyd?

Piezoelektriske krystaller:

  • Disse fascinerende krystallene er selve fundamentet i ultralydteknologien. De har unike egenskaper som gjør dem perfekte for medisinsk bildediagnostikk:
    • Når krystallene utsettes for elektrisk strøm, vibrerer de og endrer fysisk form (deformeres). Denne deformasjonen skjer ekstremt raskt – tusenvis av ganger per sekund – og skaper høyfrekvente lydbølger som sendes inn i kroppen.
    • Når ekkoet (reflekterte lydbølger) kommer tilbake fra kroppen og treffer krystallene, skjer det motsatte: Krystallene deformeres av trykkbølgene og genererer små elektriske signaler. Disse signalene kan måles og analyseres.
    • Jo sterkere ekkoet er, desto kraftigere blir det elektriske signalet som genereres. Dette gjør at vi kan skille mellom ulike vevstyper basert på hvor mye av lydbølgene som reflekteres.
  • Denne toveis-konverteringen mellom elektrisk energi og mekanisk energi kalles piezoelektrisitet (fra gresk «piezein» som betyr å presse/trykke). Dette geniale prinsippet gjør at samme krystall kan fungere som både sender og mottaker av ultralydbølger.
    • Moderne ultralydprober inneholder hundrevis av små piezoelektriske krystaller arrangert i komplekse mønstre for optimal bildekvalitet.
    • Ved å kontrollere timing og styrke på de elektriske signalene til hver enkelt krystall, kan ultralydstrålen fokuseres og styres presist til ønsket dybde i vevet.

Sending og mottak av lyd – grunnleggende prinsipper:

  • Sending av ultralydbølger:
    • Proben genererer ultralydbølger ved hjelp av piezoelektriske krystaller. Bølgene sendes i korte pulser (ca. 1% av tiden), mens proben «lytter» etter ekko resten av tiden. Frekvensen på bølgene velges basert på ønsket penetrasjonsdybde og oppløsning.
  • Interaksjon med vev:
    • Når bølgene møter vev, kan fire ting skje:
      • Refleksjon: Bølger spretter tilbake (viktigst for bildedannelse)
      • Spredning: Bølger spres i ulike retninger
      • Absorpsjon: Bølgeenergi omgjøres til varme
      • Transmisjon: Bølger fortsetter videre inn i vevet
    Refleksjon er når ultralydbølger spretter tilbake når de møter vev. Graden av refleksjon bestemmes av forskjellen i akustisk impedans mellom ulike vevstyper⁠. For eksempel:
    • Ved stor forskjell i vevstypene (som mellom bløtvev og luft) skjer det nesten total refleksjon⁠⁠
    • Ved liten forskjell (som mellom muskel og fett) skjer det bare delvis refleksjon⁠⁠
  • Mottak og bildedannelse:
    • Reflekterte ekko fanges opp av de samme krystallene i proben. Datamaskinen beregner avstanden til refleksjonspunktet basert på tiden det tar for ekkoet å returnere
    • Ekkoets styrke bestemmer hvor lyst punktet blir på ultralydbildet:
      • Sterkt ekko (f.eks. fra bein) = hvitt
      • Svakt ekko (f.eks. fra væske) = sort
      • Mellomliggende ekko = gråtoner

Hvordan tolkes signalene?

Intensitet på ekkoet og akustisk impedans:

  • Når ultralydbølger treffer overgangen mellom to vevstyper, vil noe av lyden reflekteres tilbake som et ekko. Hvor mye som reflekteres avhenger av forskjellen i akustisk impedans (Z) mellom vevene.
  • Tenk på akustisk impedans som vevets «motstand» mot lydbølger. Dette bestemmes av:
    • Vevets tetthet (ρ) – hvor tett pakket molekylene er
    • Lydhastigheten (v) i vevet – hvor fort lyden beveger seg
  • Formelen Z = ρ × v gir oss akustisk impedans. For eksempel:
    • Bein har høy tetthet og lydhastighet = høy impedans
    • Luft har lav tetthet og lydhastighet = lav impedans
  • Dette forklarer hvorfor vi ser sterke ekko (hvite områder) fra bein-bløtvev overganger, mens væskefylte strukturer fremstår mørke.

Ultralydprober – Valg og anvendelse:

  • Lineære prober:
    • Ideelle for strukturer som ligger 0-6 cm under huden
    • Gir et rektangulært bilde med høy oppløsning
    • Perfekte for muskel/skjelett, overfladiske kar, thyroidea og bryst
  • Kurvede prober:
    • Designet for dypere strukturer, opptil 15-20 cm
    • Gir et vifteformet bilde som dekker større område dypt i kroppen
    • Førstevalg for abdominal ultralyd (lever, nyrer, milt)

Spesielle funksjoner i ultralyd

Doppler-ultralyd:

  • Dette er en teknologi som utnytter Doppler-effekten – samme prinsipp som gjør at lyden av en ambulanse endrer seg når den kjører forbi.
  • Når ultralydbølger treffer bevegelige blodceller, endres frekvensen:
    • Blodceller som beveger seg mot proben gir høyere frekvens
    • Blodceller som beveger seg bort fra proben gir lavere frekvens
  • Vi har flere typer Doppler:
    • Fargedoppler: Viser blodstrøm i farger – rødt for flow mot proben, blått for flow bort fra proben
    • Spektral Doppler: Gir en grafisk fremstilling av blodhastigheten over tid
    • Power Doppler: Ekstra sensitiv for å oppdage selv små blodkar
  • Klinisk bruk:
    • Undersøkelse av kardiovaskulære sykdommer, vurdering av stenoser i blodkar eller diagnostisering av dyp venetrombose.

Ultralydkontrast:

  • Kontrastmidler består av mikroskopiske gassbobler (mikroboblene er omtrent på størrelse med røde blodceller) omgitt av en stabiliserende membran.
  • Når disse boblene treffes av ultralydbølger:
    • De oscillerer (vibrerer) og sender tilbake kraftige ekko
    • Dette gir betydelig bedre visualisering av blodkar og vev med god blodforsyning
  • Viktige bruksområder:
    • Karakterisering av leverlesjoner, vurdering av nyretumorer, bedre fremstilling av hjertets veggbevegelse og perfusjon, deteksjon av små metastaser.

Hva er intervensjonsradiologi?

  • Intervensjonsradiologi innebærer minimalt invasive prosedyrer som utføres ved hjelp av bildeveiledning (ultralyd, CT, eller fluoroskopi).
  • Målet er å behandle eller diagnostisere sykdommer med minst mulig inngrep i kroppen.

Eksempler på prosedyrer

Ultralyd-veiledede prosedyrer:

  • Pleura- og ascitesdrenasje: Fjerning av væske fra pleurahulen eller bukhulen ved hjelp av kateter og ultralydveiledning.
  • Nefrostomi: Innlegging av drenasjerør i nyren for å lede bort urin når normal avløp er blokkert.

CT- eller ultralyd-veiledede biopsier:

  • Brukes for å ta vevsprøver fra mistenkte lesjoner.
  • Også brukt for å drenere abscesser.

Vaskulære intervensjoner:

  • Aortastentgraft: Reparasjon av aortaaneurismer ved å plassere en stent (rørformet implantat) i blodkaret for å styrke veggen.
  • Coiling av cerebrale aneurysmer: Plassering av små metallspiraler for å forsegle aneurysmer i hjernen og forhindre blødning.
  • Blokkering av arterielle stenoser: Åpning av forsnevrede blodårer ved hjelp av ballongangioplastikk eller stentimplantasjon.


📚 Anki-kort

Obs, tomt! Kommer etterhvert <3

📝 Eksamensoppgaver

Obs, tomt! Kommer etterhvert <3

👨‍⚕️ Klinisk case

Obs, tomt! Kommer etterhvert <3

❓ Test deg selv

Obs, tomt! Kommer etterhvert <3