Physical Principles of Medical Diagnostic Imaging

Metode slikovne dijagnostike uključuju neinvazivne metode oslikavanja unutrašnjih struktura tijela koje se koriste u dijagnostičke ili terapijske svrhe. Najčešće korištene metode su: ultrazvučna dijagnostika, radiografija, kompjuterizirana tomogfrafija (CT) i magnetska rezonancija (MR). Ultrazvučna dijagnostika koristi snop ultrazvučnih valova radi dobivanja dvodimenzionalne (trodimenzionalne) slike presjeka tijela, a osnovni princip rada zasniva se na piezoelektričnom efektu. Kratki pulsevi šire se tijelom prilikom čega se sudaraju sa tkivima različite gustoće i zvučne impedancije. Reflektirani pulsevi vraćaju se nazad u sondu koja je ujedno detektor i emiter ultrazvučnih pulseva. U radiografiji se koriste X-zrake koje prodiru u tijelo koje je pozicionirano između izvora i detektora X-zraka. Na putu kroz tijelo zraka se djelomično apsorbira. Jačina apsorpcije prikazuje se skalom boja. Kod kompjuterizirane tomografije dobiva se slojeviti prikaz presjeka tijela putem lepezastog snopa X-zraka. Intenzitet propuštenih zraka mjeri se pomoću niza detektora i ovisi o koeficijentu atenuacije tkiva. Magnetska rezonancija metoda je oslikavanja koja ne koristi ionizirajuće zračenje već magnetsko polje u kombinaciji sa radiovalovima. Temelji se na distribuciji vodikovih atoma u tijelu i vremenima relaksacije koje predstavlja signal kojeg uređaj detektira. Najčešću problematiku u očitavanju rezultata slikovnih metoda dijagnostike predstavljaju artefakti. Neki od problema koji se javljaju kod određenih metoda dijagnostike su visoka cijena pretrage, trajanje pretrage i visoka doza zračenja. Svaka je dijagnostička metoda specifična i oslikava određeno svojstvo tkiva. Za dobivanje konačne dijagnoze patološkog stanja metode se mogu koristiti pojedinačno, dok je nekada potrebna i njihova kombinacija.Diagnostic imaging methods include non-invasive imaging methods for internal body structures used for diagnostic or therapeutic purposes. The most commonly used methods are: ultrasonography, radiography, computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI). Ultrasonography uses an ultrasound beam to obtain a two-dimesnional (three-dimensional) image of a body cross-section, and the basic work principle is based on the piezoelectric effect. Short wave pulses are spread throughout the body during which they collide with tissues of different density and sound impedance. The reflected pulses return back to the transducder which is in this case both, a detector and an emitter of ultrasonic pulses. X-rays that are penetrating the body, which is positioned between the source and the X-ray detector are used in radiography. During their way through the body X-rays are partially absorbed. The absorption intensity is indicated by the color scale. Computed tomography gives a stratified view of body slices using a fan-shaped X-ray beam. The intensity of X-rays is measured using a series of detectors and it depends on the tissue attenuation coefficient. Magnetic resonance imaging is an imaging method that uses a magnetic field in combination with radio-waves instead of ionizing radiation. It is based on the distribution of hydrogen atoms in the body and the relaxation times which represent the signal that MRI machine detects. Artifacts are the most common problem in the interpretation of results of diagnostic imaging. Some of the problems that may occur in certain diagnostic methods are high cost, scan duration and high radiation dose. Each diagnostic method is specific and it reflects a specific tissue property. Methods can be used individually to obtain a definitive diagnosis of a pathological condition, while sometimes a combination of these methods may be required