İÇ ndek ler - webnode

154
İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ………………………………………………………………………………………...I GİRİŞ………………………………………………………………………………………….II 1. X-IŞINLARINDAN YARARLANARAK GÖRÜNTÜLEME YAPAN TEKNİKLER…...1 1.1. X-ışınlarının Bulunması ve Radyolojinin Kısa Tarihçesi………………………….…...1 1.1.1. Radyoloji nedir?....................................................................................................3 1.1.2. X-ışınlarının Bulunmasından Bu Yana Radyolojideki Gelişmeler……...............5 1.2. X-ışınlarının Üretilmesi, Türleri ve Temel Özellikleri…………………………………7 1.2.1. X-ışını Tüpünün Yapısı ve X-ışınlarının Elde Edilmesi…….....………………...7 1.2.2. Bremstrahlung (frenleme) X-ışınları………………………………………….....8 1.2.3. Karakteristik X-ışınları….………....…………………………………….………8 1.2.4. X-ışınlarının Temel Özellikleri………………………………………………….9 1.2.5. X-ışınlarının Tıbbi Görüntülemede Yararlanılan Özellikleri…………………..11 1.2.5.1. Penetrasyon Özelliği………………………………………………….....12 1.2.5.2. Fotografik Etki…………………………………………………………..12 1.2.5.3. Lüminesans Etki ………………………………………………………...12 1.2.5.3.1. Fosforesans Etki………………………………………………..12 1.2.5.3.2. Floresans Etki……………………………………….………….13 1.2.5.3.2.1. Ranforsatörler……………………………………....13 1.2.5.3.2.2. Floresans Ekranlar………………………………….13 1.3. Radyasyonun Tanımı ve Türleri………………………………………………..……..14 1.3.1. Radyasyon Kaynakları…………………………………………………………16 1.4. Radyasyonun İnsan Sağğı Üzerindeki Etkileri ve Radyasyona Karşı Korunma…….17 1.4.1. İyonize Radyasyonun Etkileri………………………………………………….17 1.4.1.1. İyonize Radyasyonun Hücresel / Moleküler Seviyedeki Etkisi…………17 1.4.1.1.1. Direkt Etki……………………………………………………...19

Upload: others

Post on 03-Oct-2021

8 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: İÇ NDEK LER - Webnode

İÇİNDEKİLER

ÖNSÖZ………………………………………………………………………………………...I

GİRİŞ………………………………………………………………………………………….II

1. X-IŞINLARINDAN YARARLANARAK GÖRÜNTÜLEME YAPAN TEKNİKLER…...1

1.1. X-ışınlarının Bulunması ve Radyolojinin Kısa Tarihçesi………………………….…...1

1.1.1. Radyoloji nedir?....................................................................................................3

1.1.2. X-ışınlarının Bulunmasından Bu Yana Radyolojideki Gelişmeler……...............5

1.2. X-ışınlarının Üretilmesi, Türleri ve Temel Özellikleri…………………………………7

1.2.1. X-ışını Tüpünün Yapısı ve X-ışınlarının Elde Edilmesi…….....………………...7

1.2.2. Bremstrahlung (frenleme) X-ışınları………………………………………….....8

1.2.3. Karakteristik X-ışınları….………....…………………………………….………8

1.2.4. X-ışınlarının Temel Özellikleri………………………………………………….9

1.2.5. X-ışınlarının Tıbbi Görüntülemede Yararlanılan Özellikleri…………………..11

1.2.5.1. Penetrasyon Özelliği………………………………………………….....12

1.2.5.2. Fotografik Etki…………………………………………………………..12

1.2.5.3. Lüminesans Etki ………………………………………………………...12

1.2.5.3.1. Fosforesans Etki………………………………………………..12

1.2.5.3.2. Floresans Etki……………………………………….………….13

1.2.5.3.2.1. Ranforsatörler……………………………………....13

1.2.5.3.2.2. Floresans Ekranlar………………………………….13

1.3. Radyasyonun Tanımı ve Türleri………………………………………………..……..14

1.3.1. Radyasyon Kaynakları…………………………………………………………16

1.4. Radyasyonun İnsan Sağlığı Üzerindeki Etkileri ve Radyasyona Karşı Korunma…….17

1.4.1. İyonize Radyasyonun Etkileri………………………………………………….17

1.4.1.1. İyonize Radyasyonun Hücresel / Moleküler Seviyedeki Etkisi…………17

1.4.1.1.1. Direkt Etki……………………………………………………...19

Page 2: İÇ NDEK LER - Webnode

1.4.1.1.2. İndirekt Etki ……………………………………………...……19

1.4.1.2. İyonize Radyasyonun Doku / Sistem Düzeyindeki Etkisi………………21

1.4.1.2.1. Non-Sitokastik Deterministik Etkiler…………………………..21

1.4.1.2.2. Stokastik-Non-Deterministik Etkiler………………….………..21

1.4.3. Radyasyon Ölçü Ve Birimleri………………………………………………….22

1.4.3.1. SI Birimleri……………………………………………………...………23

1.4.3.1.1. Radyasyon Birimi ………………………….……..……………23

1.4.3.1.2. Soğurulmuş doz (D) ve Birimi…………………………………23

1.4.3.1.3. Doz Eşdeğeri (H) ve Birimi……….……………………………24

1.4.4. Radyasyona Karşı Korunma……………………………………………...……24

1.4.4.1. Mikrodalgaların Zararları………………………………………………..25

1.4.4.1.1. Su Moleküllerinin Polaritesi…………………………………...25

1.4.4.1.2. Mikrodalgaların Suyun Hareketi Üzerindeki Etkisi……………26

1.5. Elektromanyetik Radyasyonun Madde ile Etkileşimi…………………………………27

1.5.1. Elektromanyetik Radyasyonun Soğurulması………………………..…………28

1.5.1.1. Fotoelektrik Olay………………………………………………………..28

1.5.1.2. Çift Oluşumu…………………………………………………………….29

1.5.2. Elektromanyetik Radyasyonun Saçılması……………………………………...30

1.5.2.1. Koherent Saçılma………………………………………………………..30

1.5.2.2. İnkoherent Saçılma…….…………………………………...……………30

1.5.3. Soğurma Katsayısı ve Soğurma Kıyısı…………………………………...……33

1.5.4. Tesir Kesiti………………………………………………………..……………34

1.5.4.1. Koherent Saçılma Diferansiyel Tesir Kesiti…………………………….35

1.5.4.2. İnkoherent Saçılma Diferansiyel Tesir Kesiti…………………………...35

1.6. X-ışınlarından Yararlanarak Görüntüleme Yapan Teknik ve Biyomedikal Cihazlar…36

1.6.1. Röntgen Tekniği ve Cihazı…………………………………………………....36

Page 3: İÇ NDEK LER - Webnode

1.6.1.1. Röntgen Cihazının Bölümleri………………….……...…………………37

1.6.1.2. Röntgen Cihazının Blok Diyagramı……………………………………..37

1.6.1.3. Röntgen Filmlerinde Görüntü Oluşumu…………………………………38

1.6.1.4. Röntgen Cihazının Avantajları……………………………..……………39

1.6.2. Dijital Röntgen Tekniği………………………………………………………..39

1.6.3. Floroskopi Tekniği ve Cihazı……………………………………….…………40

1.6.4. Mamografi Tekniği ve Cihazı …………………….……………….…………..41

1.6.5. Anjiyografi Tekniği ve Cihazı…………………….…………………………...41

1.6.6. Dijital Anjiografi Tekniği ve Cihazı……….…………………………………..41

1.6.7. Bilgisayarlı Tomografi Tekniği ve Cihazı…….……………………….………42

1.6.7.1. BT Cihazının Bileşenleri ve Çalışma Prensibi……………………........43

1.6.7.2. Bilgisayarlı Tomografi Cihazının Gelişimi ve Jenerasyon Evreleri…...44

1.6.7.3. Bilgisayarlı Tomografi’de Görüntü İşleme………………….………....47

1.6.7.3.1. İzdüşüm Detayları ve Radon Transformu…………….………..50

1.6.7.4. BT’de Görüntü Eldesi…...……………………………………………..54

1.6.7.4.1. BT’de Resim Elemanları……………………………………….54

1.6.7.4.2. Görüntüleme Alanı (Field of View)……………………………54

1.6.7.4.3. Pencereler………………………………………………………55

1.6.7.4.3.1. Pencere Genişliği (Window Width)……………..…55

1.6.7.4.3.1. Pencere Seviyesi (Window Level)…………………55

1.6.7.4.4. Ölçümler………………………………………………………..56

1.6.7.4.5. Rekonstrüksiyon (Reformasyon)……………….………………56

1.6.7.4.6. Çözümleme Gücü (Rezolüsyon)………………….…………….57

1.6.7.4.6.1. Geometrik Çözümleme (Spatial Rezolüsyon)...……57

1.6.7.4.6.2. Kontrast Çözümleme (Kontrast Rezolüsyon)……....58

1.6.5.4.7. Filtrasyon (Görüntü İyileştirme)………………….………...…..58

Page 4: İÇ NDEK LER - Webnode

1.6.7.4.8. Yüksek Rezolüsyonlu BT………………………………….......59

1.6.7.4.9. Spiral (Helikal) BT…………………………………………….60

1.6.7.5. Dedektörler……………………………………………………………...63

1.6.7.5.1. Sintilasyon Dedektörler…………………………………..……63

1.6.7.5.1.1. Fotomultiplier Dedektör……………………………63

1.6.7.5.1.2. Fotodiyot Multiplier Dedektör……………………..63

1.6.7.5.2. Gaz Dedektörler……….……………………………………….64

1.6.7.5. BT’de Görülen Artefaktlar………………………….…………..………65

1.6.7.5.1. BT Fiziğinin Bir Sonucu Olarak Gelişen Artefaktlar……….....65

1.6.7.5.1.1. Parsiyel Genlik (Volüm) Etkisi……………………..65

1.6.7.5.1.2. Işın Sertleşmesi (Beam Hardening) Artefaktı……...66

1.6.7.5.1.3. Ring Artefaktı……………….……………………....66

1.6.7.5.1.4. Streak Artefaktı………….….……………………….67

1.6.7.5.2. Obje Hareketi Sonucu Gelişen Artefaktlar……….……………67

2. ULTRASONOGRAFİ TEKNİĞİ…………………………………………………………68

2.1. Ultrasonografi’nin Tarihçesi………………………………………………………….68

2.2. Ultrasonun Tanımı ve Ultrasesin Teknik Özellikleri…………….......……………….....69

2.2.1. Ultrasonun Tanımı……………………………………………………………69

2.2.2. Ultrasesin Elde Edilmesi……………………..…….………………………….70

2.2.3. Sesin Şiddeti (Ultrases Enerjisinin Kuvveti)…….……………………………73

2.2.4. Atenüasyon…………………………………………………………………….74

2.2.5. Ultrasesin Q Faktörü……………………………………………...……………74

2.2.6. Ringdown……………...…………….….…..…………………………………..74

2.2.7. Sesin Demet Yapısı ve Uzanımı………………..………………………………74

2.3. Ultrases ile Madde Arasındaki Etkileşimler…………………..……………………..75

2.3.1. Yansıma (Refleksiyon)…………………………………………………………75

Page 5: İÇ NDEK LER - Webnode

2.3.2. Kırılma (Refraksiyon)………………………………………………………….76

2.3.3. Soğurulma (Absorpsiyon)………………………………………...……………76

2.4. Ultrasonografi Cihazlarının Yapısı………………………………………………..…..77

2.5. Transduser ve Yapısı…………..………………………………………………………78

2.6. Ultrasonografik Gösterim Metodları………………...………………………………..84

2.7. Ultrases Dalgalarının İşlenmesi ve Kontrol Mekanizmaları………………….………86

2.8. Ultrasonografik Artefaktlar……………………………………………...……….……87

2.8.1. Reverberasyon Artefaktı……………………………………………….……….87

2.8.2. Ayna Artefaktı (Mirror Image)……………………………………..………….88

2.8.3. Kuyruklu Yıldız (Comet Tail) Artefaktı………………………………………..89

2.8.4. Akustik Gölge (Shadow) Artefaktı…………………………………………….89

2.8.5. Akustik Yankı Artımı Artefaktı…………………………………………..……90

2.8.6. Kırılma (Refraksiyon) Artefaktı…………………………………………..……90

2.8.7. Duplikasyon Artefaktı……………………………………………………..…..91

2.8.8. Aks dışı (Off-Axis) Artefaktı………………………………………………..…91

2.8.9. Kesit Kalınlığı Artefaktı………………………………………………………..92

2.9. Doppler Ultrasonografi………………………………………………………………...92

2.10. Doppler Ultrasonografi’nin Uygulamaları……………………..……………………96

2.10.1. Continuous Wave Doppler…………………………………………………….96

2.10.2. Pulse Wave Doppler………………………………………………..…………96

2.11. Renkli Doppler……...………………………………………………………………99

2.11.1. Renkli Akım Sinyalinin İşlenmesi…………………………………………..100

2.11.2. İnceleme Parametreleri……………………….………………………...……102

2.11.3. Doppler US'de Gösterim Yöntemleri………………………………………..104

2.11.4. Power Doppler……………………………………………………………….107

2.11.5. Kan Damarlarındaki Hemodinami …………………………………………..108

Page 6: İÇ NDEK LER - Webnode

2.11.6. Doppler’de Akımların Değerlendirilmesi…………………….………………111

2.11.7. Doppler US'nin Endikasyonları ve Kullanım Alanları……………….………113

2.11.8. Doppler US'de Görülen Artefaktlar…………………………………………..114

2.12. Ultrasonografi’de Son Gelişmeler………………………………………………….115

2.12.1. Harmonik Görüntüleme……………..……………………...………………...119

2.12.2. Görüntü Kalitesini Etkileyen Diğer Faktörler………………...………………121

2.13. Ultrasonografi’de 3 Boyutlu Görüntüleme…………………………………………123

2.14. Ultrasonun Farklı Kullanım Alanları………………….……………………………124

3. MANYETİK REZONANS GÖRÜNTÜLEME (MRG) TEKNİĞİ……………………126

3.1. Tıbbi Amaçlı Manyetik Rezonans………………………….………………………126

3.1.1. Manyetik Rezonans’ın Temel Kavramları…………………………………….127

3.2. MR Cihazının Bileşenleri……..……………………………………………………129

3.2.1. Manyetik Rezonans Cihazının Çevre Bileşenleri…………..…………………130

3.2.1.1. Ana Magnet……………………………………………………….….130

3.2.1.1.1. Permanent Magnet……………………….…………………..130

3.2.1.1.2. Rezistif Magnet……………….……………………………...131

3.2.1.1.3. Süperiletken (Süperkondüktif) Magnet………………………131

3.2.1.2. Sargılar (Koil)……………..………………………………………….132

3.2.1.2.1. Shim Sargıları………………………………………………132

3.2.1.2.2. Gradiyent Sargıları………………………………………...….132

3.2.1.2.3. Radyofrekans (RF) Sargıları………………………………….132

3.2.1.2.4. Düz Sargı…………………..……………………………..…..133

3.2.1.2.5. Kuş Kafesi Sargı……………..……………………….……....133

3.2.1.3. Görüntü İşleme ve Operatör Bilgisayarları……………………...……133

3.3. Görüntüleme Kabiliyeti……………………………………………………………..133

3.3.1. Hidrojenden Başka Atomlardan MR Görüntüleri Oluşturulamaz mı?.............134

Page 7: İÇ NDEK LER - Webnode

3.4. MR Görüntülerinin Oluşumu………………………………………………..……….135

3.5. NMR’ın Klasik Tanımı………………………………………………………………140

3.6. MRG’nin Diğer Görüntüleme Yöntemlerine Nazaran Üstünlük ve Eksiklikleri……144 4. SONUÇ………………………………………………………………………………….…146 KAYNAKLAR………………………………………………………………………………..146

Page 8: İÇ NDEK LER - Webnode

GİRİŞ

Biyomedikal görüntüleme cihazlarının temelleri, 1895 yılında W.C. Röntgen

tarafından keşfedilen X-ışınlarına dayanmaktadır. Yüzyılımızdaki araştırmalara ve teknolojik

gelişmelere paralel olarak büyük mesafeler katederek günümüze kadar gelen bu cihazlar,

gelişimlerinin yansıması olarak insani amaçlara hizmet eden ve çoğu hastalığın tedavisinde

erken teşhis imkanı sunmaları sebebiyle de hayat kurtaran cihazlar olmayı başarmışlardır. Bir

asır öncesine kadar hastalıkların tedavilerinde, belli başlı birkaç belirtiden yola çıkılırken

günümüzde hastalıklı lezyonların µm mertebesinde hassasiyetlerle elde edilmiş görüntülerini

verebilen bu ileri teknoloji ürünü cihazlar, tıp biliminin en büyük yardımcıları olmuşlardır.

Üstlendikleri onurlu görevlerini yerine getirirken hastayla birebir temas halinde

bulunan biyomedikal görüntüleme cihazlarının en ufak kusurları, telafisi mümkün olmayan

sonuçlar doğurabilmektedir. Bu yüzden uygulamalar sırasında dikkatli olunmalı ve gereken

önlemler alınmalıdır. Cihazların geliştirilme safhalarında da olası kusurların en aza

indirgenmesi için kapsamlı çalışmalar halen yapılmakta ve daha ayrıntılı görüntü alabilmenin

yolları araştırılmaktadır. Süregelen çalışmaların nihai bir sonucu olarak ülkemizde henüz

kurulu bir endüstrisi olmamasına karşın tüm dünyada olduğu gibi bu cihazların alım-satım ve

kullanımlarının yaygınlaşmasıyla bir sektörün ortaya çıktığı görülmektedir. Tıp biliminin

temel ihtiyaçlarından biri haline gelmeleri nedeniyle de uzunca bir zaman daha bu cihazların

kendilerine geniş pazarlar bulacaklarına kesin gözüyle bakılmaktadır.

Konvansiyonel Röntgen cihazı ve türevlerinin görüntülemede yararlandığı, fiziğin de

başlıca konularından biri olan X-ışınlarının yapılan araştırmalar sonucunda insan sağlığına bir

takım zararlı etkileri saptanmıştır. Bu etkilerden kaçınmak amacıyla da ses dalgalarından ve

elektromanyetizmadan yararlanılarak Ultrasonografi ve Magnetik Rezonans Görüntüleme gibi

yeni yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemlerin geliştirilmesine karşın Röntgen tekniğinden de

vazgeçilmemiş, düşük maliyetli ve pratik bir yöntem olması sebebiyle aksine geliştirilmeye

çalışılmıştır. BT tekniğinin de adı X-ışınlarından yararlanarak görüntüleme yapan tekniklerin

en gelişmişi olarak anılmadan geçilmemelidir. Sayılan bu yöntemlerin birbirlerine göre farklı

özelliklerinin olması nedeniyle, her bir yöntemin diğerlerine karşı spesifik bir ya da bir kaç

alanda üstünlükleri mevcuttur. Mevcut bu üstünlükler ve zaaflar, farklı lezyonların ve vücut

bölgelerinin görüntülenmesinde bu yöntemlerden hangisinin kullanılmasının daha uygun

olacağına işaret etmektedir. Bu projede tüm bu biyomedikal cihazların temelleri, çalışma

prensipleri, avantaj ve dezavantajları bölümler halinde ayrıntılı olarak incelenmiştir.

Page 9: İÇ NDEK LER - Webnode

1

1. X-IŞINLARINDAN YARARLANARAK GÖRÜNTÜLEME YAPAN TEKNİKLER

1.1. X-ışınlarının Bulunması ve Radyolojinin Kısa Tarihçesi

Radyolojinin doğmasına ve tıpta yeni bir çağın başlamasına neden olan X-ışınları,

Alman fizik profesörü Wilhelm Conrad Röntgen tarafından keşfedilmiştir.

Şekil 1.1 Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923)

X-ışınları başka bir konu araştırılırken rastlantı sonucu bulunmuştur. W.C. Röntgen

bu büyük buluşunu laboratuarında Crookes tüpünde katot ışınları üzerinde çalışırken

gerçekleştirmiştir. Katot ışınları ya da elektronların, havası alınmış bir cam tüpün içine

yerleştirilen iki elektrod arasına yüksek gerilim uygulandığında, negatif elektroddan (katot)

çıktığı, 1858 yılından itibaren bilinmekteydi.

W.C. Röntgen, 8 Kasım 1895 günü, laboratuarını karartmış ve Crookes tüpünü de

katot ışınlarının etkilerini daha iyi görebilmek için fotoğraf plağıyla örtmüştü. Tüpten yüksek

gerilimli elektrik akımı geçirdiğinde, uzakta durmakta olan baryum platin siyanür

kristallerinde parlama (floresans) olduğunu gördü. Kristali tüpe yaklaştırdığında parlamanın

arttığını izledi. Tüple kristal arasına değişik maddeleri koydu ve her farklı maddede

Page 10: İÇ NDEK LER - Webnode

2

parlamanın şiddetinin değiştiğini belirledi. Bir kurşun yaprakla aynı deneyi yapınca

parlamanın kaybolduğunu gözlemledi. Elini tüple kristal arasına koyduğunda parmak

kemiklerinin gölgelerini gördü. Bulduğu ışının özelliklerini araştıran deneylerini aralıksız

olarak haftalarca sürdürdü.

Çalışmalarında görüntüyü tespit etmek için

fotoğraf plağı kullanıyordu. 22 Aralık 1895

tarihinde karısı Berta Röntgen’in elini fotoğraf

plağı üzerine koyarak X-ışını verdi ve fotoğraf

plağını banyo ettiğinde el kemiklerine ve yüzük

parmağındaki iki yüzüğe ait görünümler ortaya

çıktı. Bu görünüm, insanoğlunun elde edilmiş ilk

radyogramıdır.

Röntgen yeni bir ışın bulmuştu. Bilinmeyen

bu ışını ‘X-ışını’ olarak adlandırdı ve X-ışınlarının

günümüzde keşfedilen özelliklerinin neredeyse

tamamını birkaç ay içinde yazılı ve sözlü olarak

bilim alanına sundu.

Şekil 1.2 Berta Röntgen’in elinin

22 Aralık 1895 tarihinde çekilen radyogramı

X-ışınları 1895 Aralık ayında, tıp alanında ilk kez kullanılarak bir hastanın bacağına

saplanan kurşunun yeri belirlendi. W.C. Röntgen’in bu buluşundan sonra Henri Antoine

Becquerel de X-ışınları üzerinde çalıştı ve radyoaktifliği tanımladı.

X-ışınlarını daha önce, benzer şekilde deneysel olarak gözlemleyen araştırmacılar

olduğu bilinmektedir. Fakat bu araştırmacıların hiçbirisi gözlemlerinin önemini anlayamamış

ve ileri araştırma yapmamışlardır. W.C. Röntgen, bu çalışmaları nedeniyle 1901 yılında ilk

Nobel Fizik Ödülünü almıştır.

Ülkemizde X-ışınları, bulunmasından sonra bir yıl içerisinde Galatasaray Lisesi

matematik ve fizik öğretmeni Mösyö Izuar tarafından üretilmiştir. Tıp amaçlı ilk kullanım ise

ilk Türk Röntgen uzmanı olarak bilinen Dr. Esat Feyzi tarafından yapılmıştır.

Page 11: İÇ NDEK LER - Webnode

3

1.1.1. Radyoloji Nedir?

Radyoloji, eski Yunanca kökenli bir sözcük olup, ışın anlamına gelen ‘radius’ ve söz

anlamındaki ‘logos’ sözcüklerinin bir araya gelmesinden oluşmuştur. Türkçe’ye ışın bilimi

olarak çevrilebilir.

Radyoloji tıpta eğitim süresi 5 yıl olan bir uzmanlık dalıdır. Bu uzmanlık dalında

birçok ileri teknoloji ürünü modern cihaz ve araç-gereç kullanılır. Bu cihazların görevi

vücudun organ ve dokularını fizik prensiplerinin izin verdiği ölçüde resimler halinde

görüntülemektir. Elde edilen görüntülerin iki işlevi vardır:

1. Hastalıkları saptamak ve tanı koymak (teşhis etmek).

2. Bu görüntülerin kılavuzluğunda hastalıklı bölgeden parça almak (Biyopsi) ya

da tedavi amacıyla o bölgeye müdahale etmek.

Bu tanımlamalardan radyoloji uzmanlığının içerisinde biri tanı diğeri tedavi olmak

üzere kapsam ve uygulamaları tümüyle farklı iki alanın var olduğu anlaşılmaktadır.

Tanısal (Diagnostik) Radyoloji

o Röntgen

- Floroskopi

- Radyografi

o Bilgisayarlı Tomografi (BT)

o Manyetik Rezonans (MR)

o Ultrasonografi (US)

- Doppler US

Girişimsel Radyoloji

Tablo 1.1 Radyoloji uzmanlığının içeriği

Radyolojinin hastalıkların tanısı ile uğraşan bölümü ‘diagnostik radyoloji’ ya da

‘tanısal radyoloji’ olarak adlandırılır.

Page 12: İÇ NDEK LER - Webnode

4

Diagnostik radyolojinin Röntgen, Bilgisayarlı Tomografi, Manyetik Rezonans ve

Ultrasonografi’den oluşan dört temel yöntemi vardır. Bir çok ülkede radyolojinin 5. yöntemi

konumundaki Radyonüklid Görüntüleme, ülkemizde Nükleer Tıp adı altında ayrı bir uzmanlık

dalıdır.

Tablo 1.2 Radyolojide kullanılan enerji türleri

Vücuttaki bütün organları görüntüleyebildiği ve hekimlikte artık neredeyse bütün

tanıların radyolojik yöntemlere başvurularak konulduğu düşünülürse diagnostik radyolojinin

tıptaki önemi daha iyi kavranabilir. Eskiden insanların radyasyondan korktukları için

hastanelerde önünden geçerken bile tereddüt ettikleri radyoloji servisleri, günümüzde gelişmiş

radyodiagnostik cihazların kullanılması ve odaların izolasyonuna verilen önemin artması ile

daha güvenli bir hal almıştır. Artık radyoloji servisleri hastanelerin bodrum katlarına değil,

farklı şikayetleri olan hastalarla iç içe olabilecek yerlere konumlandırılmaktadır.

Konu içinde bahsi geçtiği için kısaca değinilecek olursa, radyolojinin diğer kısmı ise

tedavi ile ilgilidir ve ‘girişimsel (interventional) radyoloji’ adını alır. Girişimsel radyoloji,

diagnostik radyoloji yöntemlerinin kılavuzluğunda belirlenen hastalıklı bölgeye, ameliyat

kesisi yapılmaksızın iğne deliği küçüklüğündeki yollardan girilerek tedavi işleminin

yapılmasıdır. Tahmin edilebileceği üzere böyle bir yöntemin gerekli bir operasyonu ortadan

kaldırması ve hastanın hastanede kalma süresini kısaltması önemli ekonomik yararlar

sağlamaktadır. Abse boşaltılması, safra yolu tıkanıklıklarının açılması, damar darlıklarının

genişletilmesi vb. birçok işlem girişimsel radyolojinin uygulamalarındandır.

Röntgen

X-ışınları

BT iyonizan

RG ⇒ γ –ışınları

MR ⇒ Radyofrekans (RF)

US ⇒ Ultrases non-iyonizan

Page 13: İÇ NDEK LER - Webnode

5

1.1.2. X-ışınlarının Bulunmasından Bu Yana Radyolojideki Gelişmeler

1895 yılında keşfedilen X-ışınları, bilim çevrelerinde çok büyük yankılar uyandırırken

hem radyolojinin doğmasına sebep olmuş hem de bu alandaki gelişmelere önderlik etmiştir.

İlk tıbbi amaçlı kullanımı, aynı yılın Aralık ayına rastlayan ve günümüzdekilerle

kıyaslanamayacak ölçüde basit olarak nitelendirilebilecek ilk Röntgen cihazı, radyodiagnostik

cihazların atası kabul edilmektedir. O günden bugüne insana verilen değer doğrultusunda

teknolojik gelişmelerin en fazla görülebileceği alanların başında gelen radyolojideki

değişikliklere şöyle bir göz atılacak olunursa;

8 Kasım 1895 W.C. Röntgen X-ışınlarını buldu.

Aralık 1895 X-ışınları ilk kez tıbbi amaçla kullanıldı.

1896 X-ışınları ilk kez tedavi amacıyla kullanıldı. Thomas Edison, kalsiyum

tungstatlı ranforsatörlerin kullanımındaki fiziksel prensipleri ileri sürdü.

1901 W.C. Röntgen ilk Nobel Fizik Ödülünü aldı. X-ışınları ilk kez meme

kanseri tedavisi amacıyla kullanıldı.

1904 Canlı model üzerinde bizmut kullanılarak ilk sindirim sistemini

görüntüleme çalışmaları gerçekleştirildi.

1910 Kontrast madde olarak baryum sülfat geliştirildi.

1913 G. Bucky, gridi geliştirdi.

1916 Görüntü yükseltici ekranlar geliştirildi.

1920 Potter, hareketli gridi tanımladı. İlk kez Mammografi uygulandı.

1922 Myelografi tekniği geliştirildi

1923 İlk Anjiografi yapıldı.

Page 14: İÇ NDEK LER - Webnode

6

1929 Döner anotlu tüp bulundu, üriner sistem için ilk kontrast kullanıldı.

(Üroselektan), W. Frossmann, kendi kalbine kateter yerleştirdi.

1935 Lineer Tomografi geliştirildi.

1936 X-ışınları ile ilk olarak akciğer tüberkülozu için kitle taraması yapıldı.

1938 Görüntü kuvvetlendirici geliştirildi.

1946 Nükleer Magnetik Rezonans’a ait ilk gözlemler ve çalışmalar yapıldı.

1956 I. Donald ve T. Brown tarafından Ultrasonografi’nin geliştirilmesinde ilk

çalışmalar yapıldı. Otomatik banyo cihazı üretildi.

1972 Sir Godfrey Hounsfield, ilk Bilgisayarlı Tomografi cihazını geliştirdi.

1973 P. Lauterbur, Magnetik Rezonans’ı geliştirdi.

1976 Dijital Subtraksiyon Anjiografi’ye (DSA) ait yapılan ilk çalışma sonuçları

yayınlandı.

1959 Mammografi tekniğinde önemli gelişmeler gerçekleştirildi.

1977 Gruentzig, Anjioplasti için özel katater geliştirdi.

1981 Manyetik Rezonans Görüntüleme’ye ait ilk hasta üzerindeki çalışmalar

yayınlandı.

1988 İlk olarak MR kontrastı kullanıldı.

1989 Spiral BT geliştirildi.

1990 Ultrafast MR görüntüleme tekniği ortaya kondu. Beyinin fonksiyonel MR

incelemesi geliştirildi.

Page 15: İÇ NDEK LER - Webnode

7

1.2. X-ışınlarının Üretilmesi, Türleri ve Temel Özellikleri

1.2.1. X-ışını Tüpünün Yapısı ve X-ışınlarının Elde Edilmesi

Basitleştirilmiş bir X-ışını tüpünün temel yapısı Şekil 1.3’te verilmiştir. X-ışını tüpü,

icadından bu yana teknik özellikleri bakımından fazla bir değişikliğe uğramamıştır. Temel

olarak, vakumlanmış bir cam tüp içerisinde katot ve anot olarak isimlendirilen iki elektrot

bulunur. Katotta, ampulünkine benzeyen ve akkor haline geldiğinde elektron bulutu salan

tungstenden yapılmış bir filaman vardır. Anot genellikle bakır gibi ısıyı iyi ileten bir

malzemeden yapılır ve ucunda farklı bir malzemeden genellikle de tungstenden yapılmış, X-

ışını hedefi olarak adlandırılan bir bölüm bulunur.

Şekil 1.3 X-ışını tüpünün temel yapısı

Katot ile anot arasına, genellikle 25 kV ile 150 kV arasında yüksek gerilim

uygulandığında elektronlar filamandan hedefe doğru ivmelenirler. Elektronların çarparak X-

ışınlarının üretildiği hedef bölgesine ‘odak’ ya da ‘odak noktası’ denir. Tüpe uygulanan

yüksek gerilimin dalga biçimi sabit olmadığından, bir tepe değeri ile karakterize edilir. Bu

tepe değeri ‘kilovolt tepe’ (kVp) olarak ifade edilir ve X-ışını demetinin kalitesini belirler.

X-ışını tüp akımı ‘miliamper’ (mA) ile ifade edilir ve filaman akımındaki

değişikliklerle ayarlanır. Doz hızı tüp akımı ile ışın verme süresinin çarpımı olup ‘miliamper

saniye’ (mAs) ile ifade edilir. Üretilen X-ışını miktarı doğrudan mAs ile orantılıdır.

Page 16: İÇ NDEK LER - Webnode

8

X-ışınları tüpü ile, Bremsstrahlung ve Karakteristik olmak üzere iki farklı X-ışını

üretilir. Bremsstrahlung radyasyonu elektronlar ile hedef atomların çekirdeği arasındaki

etkileşimlerden kaynaklanır. Her etkileşimde, sıfır ile anot ve katot arasına uygulanan gerilim

ile belirlenen bir değer arasındaki enerjiye sahip olan X-ışını üretilir. Örneğin; üzerine 100

kVp gerilim uygulanan bir X-ışını tüpünün, enerjileri 0 ile 100 keV arasında değişen X-

ışınları üretmesi beklenir.

Hedefe çarpan hızlandırılmış elektronlar, hedef atomların iç yörüngelerinden (K

yörüngesi) elektron sökerler ve geride bir boşluk kalır. Daha sonra üst yörüngelerden birinden

(genellikle L yörüngesinden) bir elektron bu boşluğu doldurur ve bu esnada X-ışını oluşur. Bu

X-ışını, enerjisi hedef elemente özgü olduğu için ‘Karakteristik X-ışını’ olarak adlandırılır.

1.2.2. Bremsstrahlung (frenleme) X-ışınları

Bremsstrahlung X-ışınları, yüksek hızlı elektronlarla atom çekirdeği arasındaki

çarpışmada ya da etkileşme sonucunda ortaya çıkar. Yüksek hızlı elektron, hedef çekirdeğinin

yanından geçerken Coulomb itme kuvvetinin etkisiyle yolundan sapabilir ve enerji kaybeder.

Kaybedilen bu enerji boşluğa elektromanyetik alan tarafından yayılır. De Broglie dalga

modeline göre elektron kendine eşlik eden elektromanyetik dalga ile çekirdeğin çevresinden

geçerken aniden saçılarak farklı bir yönde ivmelenir. Bu olaylar sonucunda enerjisinin bir

kısmını ya da tamamını kaybeder ve bu enerji elektromanyetik radyasyon olarak boşluğa

yayılır. Elektron, tungsten hedef içinde bir veya birden fazla Bremsstrahlung etkileşmesine

uğrayarak enerjisini kısmen ya da tamamen yitirir. Dolayısıyla Bremsstrahlung fotonunun

yayılma yönü hedefe düşen elektronların yönüne bağlıdır. Bu etkileşme sonucu oluşan X-

ışınları spektrumu süreklidir.

1.2.3. Karakteristik X-ışınları

Elektronlar hedefe çarptıklarında, ayrıca Karakteristik X-ışınları da oluştururlar.

Elektronlar hedefteki atomun yörünge elektronlarıyla etkileşip, bu elektronları atomdan

ayırarak atomun iyonlaşmasına neden olurlar. Çarpan elektron, atomu DEE −0 enerjisi ile

terk eder; DE enerjisini yörüngeden elektron koparmak için harcar. Bu arada kopan

elektronun yerinde bir elektron boşluğu oluşur. Daha yukarıdaki yörüngelerden bir elektron,

daha kararlı hale gelmek için alt yörüngedeki boşluğa geçer ve bu geçiş sırasında enerjisiyle

orantılı olarak Karakteristik X-ışınları yayımlar.

Page 17: İÇ NDEK LER - Webnode

9

Tıbbi görüntülemede kullanılan X-ışınlarının çoğu Bremsstrahlung olup, kullanılan X-

ışınlarının küçük bir yüzdesi Karakteristik radyasyondur (Ör: 100kVp’de %15). Elektronların

kinetik enerjisinin yaklaşık %99’u termal enerjiye (ısı) dönüşür ve tüpün soğutulması gerekir.

Bu nedenle X-ışınlarının üretim veriminin ancak %1 olduğu söylenebilir.

1.2.4. X-ışınlarının Temel Özellikleri

X-ışınlarının birçok karakteristik özellikleri mevcut olup bunlar aşağıda maddeler

halinde verilmiştir.

1. X-ışını elektromanyetik bir dalgadır.

2. X-ışınlarının dalga boyu 0,04 ile 1000 A 0 arasında değişmekle birlikte tanısal alanda

kullanılanları 0,5 A 0 dalga boyundadır. İnsan gözü 3800 ile 7800 A 0 arasındaki dalga

boyundaki ışığı seçebildiğinden X-ışınları gözle görülmezler.

3. X-ışını elektromanyetik bir dalga olduğundan boşluktaki hızı 300.000 km/sn ile ışık

hızına eşittir.

4. X-ışını partikülsüz dalga ışıması olduğundan ağırlığı yoktur.

5. Elde edildikleri enerji düzeyleri farklı olduğundan aynı demet içinde farklı dalga

boyunda X-ışınları bulunabilmektedir. Bu nedenle X-ışını heterojen bir ışın demeti

şeklinde ve polikromatik özelliktedir.

6. X-ışını elektriksel bir yüke sahip olmadığından manyetik bir alanda sapmaz.

7. Maddeden geçişi sırasında X-ışının bir kısmı soğurulur, bir kısmı ise saçılıma uğrar.

Saçılıma uğrayan kısmı ‘sekonder radyasyon’ adı ile etkileşime devam eder.

8. X-ışınları, üzerlerine düştüğü bazı maddelerde ışınlama süresince parıldama meydana

getirmektedir. Buna X-ışınlarının ‘floresans’ özelliği adı verilmektedir. X-ışınının bu

özelliği sayesinde hem Floroskopik incelemelerin yapılabilmesi hem de

ranforsatörlerin kullanıma girmesi sağlanmıştır.

Page 18: İÇ NDEK LER - Webnode

10

9. X-ışını kimyasal etkiye sahiptir. X-ışınına maruz kalan maddenin kimyasal yapısında

bazı değişiklikler oluşur. Yapısında değişiklik oluşan maddelerden en önemlisi, canlı

vücudunun da büyük kısmında bulunan sudur. Suda iyonlaşma sonucunda serbest

radikaller meydana gelir. X-ışınının kimyasal etkisiyle bazı madensel tuzlar renk

değişikliği gösterir. Örneğin; Röntgen tüpünde, anotun karşısına rastlayan camdaki

eser miktardaki manganez, uzun süre kullanım sonucu permanganata dönüşerek

menekşe rengi alır.

10. X-ışınlarının şiddeti mesafeye bağlı olarak azalır. Bu azalım, ‘ters kare kanunu’

(inverse square law) olarak adlandırılır ve bu kanun, “Noktasal kaynaktan çıkan X-

ışını yoğunluğu (şiddeti) mesafenin karesi ile ters orantılı olarak azalır.” şeklinde ifade

edilir.

11. X-ışını, geçtiği ortamda iyonizasyona neden olur. Röntgen incelemeleri yapılan bir

odadaki dengeli gaz atomlarından oluşan hava, X-ışınının iyonlaştırıcı etkisi ile negatif

ve pozitif yüklü iyonlara dönüşmektedir. Bu gazlardan oksijen (O 2 ) radyasyon ile

iyonize olarak ozon (O 3 ) gazına dönüşmektedir. Tahriş edici özelliğinden dolayı O 3

mutlaka ortamdan uzaklaştırılmalıdır. Gazlardan ve havadaki iyonizan etkilerden

dolayı Röntgen incelemelerinin sıkça yapıldığı odalarda, özellikle de zemine yakın

bölgelerde yeterli havalandırma yapılmalıdır. X-ışınının iyonizan etkisinden

faydalanılmak sureti ile radyasyon miktarı ölçmede kullanılan dozimetreler

geliştirilmiştir.

12. X-ışını fotografik etkiye sahip olup, görülebilen ışık gibi gümüş tuzlarının kararmasına

yol açar. Bu etki, tanısal radyolojinin temel kavramlarından birini teşkil eden röntgen

filmlerinin çekimini sağlamaktadır. X-ışınının bu etkisi sayesinde röntgen filmlerinde

latent imajlar meydana gelmekte ve elde edilen latent imajlar, içinde değişik kimyasal

maddelerin bulunduğu banyolarda görülebilen imajlara dönüştürülmektedir.

13. X-ışını biyolojik etkilere sahip olup, canlı hücrelerde kromozomların yapısındaki

DNA molekülünde genetik mutasyon veya ölümle sonuçlanabilecek önemli hasarlar

meydana getirebilir. Vücutta radyasyona en duyarlı hücreler üreme ve hematopoetik

sistem hücreleri olup mutlak korunmaları zorunludur.

Page 19: İÇ NDEK LER - Webnode

11

1.2.5. X-ışınlarının Tıbbi Görüntülemede Yararlanılan Özellikleri

Bir objenin radyolojik olarak görüntülenebilmesi için enerji ve görüntü alıcıya

gereksinim vardır. Görüntüleme yöntemleri enerji kaynağının ve görüntü alıcının, objeye göre

konumuna bakılarak sınıflandırılmıştır. Bir başka deyişle görüntüleme yöntemleri, alıcıda

izlenebilir/ölçülebilir bir etki bırakabilmesi koşuluyla, enerjinin madde ile etkileşimindeki

davranışına bakılarak sınıflandırılır. Bu da kullanılan enerjinin türüyle direkt alakalıdır. X-

ışınlarından faydalanarak görüntüleme yapan Röntgen, BT, Floroskopi vs. gibi yöntemler,

transmisyon prensibine dayanarak bu ışınların penetrasyon özelliği, fotografik etki ve

lüminesans etkilerinden yararlanmaktadır.

Şekil 1.4 Görüntüleme yöntemlerinin ana prensipleri

a) Emisyon (Yayma):

Enerji kaynağı vücudun kendisidir. Görüntüyü oluşturmak için vücuttan yayımlanan

enerjinin alınması ve işlenmesi gerekmektedir. Örneğin; vücutta sinyal veren enerjiyi

oluşturabilmek için Radyonüklid Görüntüleme’de, radyonüklid maddelerin değişik yollarla

doku ve organlara ulaştırılması ya da Magnetik Rezonans Görüntüleme’de olduğu gibi

radyofrekansla dokuların uyarılması gerekmektedir.

b) Refleksiyon (Yansıma):

Enerji kaynağı ve alıcı, hastanın aynı tarafında bulunur. Üretilen enerji vücuda

gönderildikten sonra vücuttan yansıyan enerji alınarak görüntüleme sağlanır. Ultrasonografi

yöntemi, refleksiyon prensibiyle geliştirilmiştir.

Page 20: İÇ NDEK LER - Webnode

12

c) Transmisyon (Geçme):

Bu prensiple geliştirilmiş görüntüleme yöntemlerinde kullanılan enerji, vücudu geçer

ve diğer taraftaki alıcıya ulaştırılır. Enerji kaynağı ve alıcı farklıdır. Kullanılan enerjinin

vücudu geçebilecek kadar güçlü olması ve sonrasında alıcıda izlenebilir etkiler bırakabilmesi

gereklidir. Dikkat edilirse burada tanımlanan enerji türü X-ışınlarını çağrıştırmaktadır.

1.2.5.1. Penetrasyon Özelliği

X-ışınlarının temel özelliğidir. Aynı aileden gün ışığı, enerjisi düşük olduğu için

penetre olamazken, X-ışınları dokuları geçerek fotoğraf plağına ya da dedektörlere kadar

ulaşır.

1.2.5.2. Fotografik Etki

X-ışınları, fotoğraf plağını aynı ışık gibi etkileyip görüntü oluşturur. Bu olayın esası

fotonların, röntgen filmi üzerine sürülmüş AgBr moleküllerinin bağlarını gevşetmesidir. Bu

özellik sayesinde görüntüleme yapılır. (bkz. Röntgen Filmlerinde Görüntü Oluşumu)

1.2.5.3. Luminesans Etki

Luminesansın kelime anlamı parlamadır. Basit olarak uygulanan bir stimulus sonrası

bir maddeden ışık yayılmasıdır. Radyolojik olarak ise, bir maddenin kısa dalga boylu

radyasyonu soğurduktan sonra görülebilir ya da görülmeye yakın spektrumda daha uzun dalga

boylu radyasyon yayması olarak tanımlanabilir. Tanısal radyolojide luminesans etki,

fosforesans ve floresans etkilerini bünyesinde toplar. Lüminesans özelliğinden faydalanarak

radyolojide ranforsatörler ve floresans ekranlar geliştirilmiştir.

1.2.5.3.1. Fosforesans Etki

Uyarıcı radyasyonun sona ermesine rağmen ışımanın devam etmesi olayına

‘fosforesans’ denir. Bir başka deyişle ilgili maddenin pik değerine ulaşma süresi 10 8−

saniyeyi geçiyor ise veya bu süreden sonra da ışımaya devam ediyorsa fosforesans özellikte

olduğu söylenir.

Page 21: İÇ NDEK LER - Webnode

13

1.2.5.3.2. Floresans Etki

X-ışınlarının tıbbi görüntülemede yararlanılan bir diğer önemli özelliği de floresans

etkiye sahip olmalarıdır. Bazı kimyasal maddeler, üzerlerine X-ışını düştüğünde floresan ışık

yayarlar. En çabuk tepki gösteren fosforlarda bile pik ışımaya ulaşmadan önce bir miktar

gecikme ve radyasyon durduktan sonra yine biraz ışıma vardır. Bu ilk gecikme ve sonradan

devam etme süresi 10 8− saniyeden daha az ise ilgili fosfor floresans özelliğine sahiptir

denilebilir. X-ışınlarının bu özelliğinden yararlanarak Floroskopi yapılır. Floroskopi, floresans

ekranlar, yani üzerlerine X-ışını düştüğünde floresan ışık yayan maddelerle kaplanmış

levhalar aracılığıyla vücudun canlı olarak görüntülenmesidir. Bu özellikten, ayrıca

radyografide X-ışınlarının fotografik etkisini arttırmak amacıyla da yararlanılır (ranforsatör).

1.2.5.3.2.1. Ranforsatörler

Ranforsatörlerin (intensifying screen) radyolojide kullanılmaya başlanması, kalsiyum

tungstatın (CaWO 4 ) X-ışını ile pozlandırıldığında ışık yayma özelliği göstermesinin keşfine

dayanmaktadır. Ranforsatör ya da ekran dediğimiz bu yapı röntgen filminin yerleştirildiği

kasetlerin her iki yüzünde bulunan ve film ile temasta bulunan, tüm katmanlarıyla yaklaşık

1,5 mm kalınlığında bir tabakadır. İşlevi: üzerinde düşen X-ışınlarını görülebilen ışığa

çevirmektir.

Ranforsatörler, X-ışının film üzerine direkt tatbikine nazaran daha az X-ışını fotonu ile

aynı etkiyi sağlaması bakımından avantajlı bir uygulamadır. Ranforsatörün dezavantajı ise,

direkt X-ışını ile pozlandırılmış filme göre objelerin kenar keskinliğindeki azalmadır. Bunun

sebebi; ranforsatörlerdeki kristal boyutu ile ürettiği floresan ışığın miktarı arasında doğru bir

orantı olmasıdır. Kristal boyutu arttıkça ışık kaynağının boyutu da artacağından, objelerin

kenar keskinlikleri azalacaktır.

1.2.5.3.2.2. Floresans Ekranlar

Floroskopi uygulamalarında kullanılan floresan ekranlar, üzerine X-ışını düştüğünde

ultraviyole ışık yayan maddelerle kaplanmış levhalardır. Hemen hepsinde çinko kadmiyum

sülfit kullanılır. Eskiden görüntüleri karanlıkta izlenen bu ekranların, alınan ışın dozu yüksek

olduğu için kullanımları yasaklanmıştır. Günümüzde görüntüleri aydınlıkta da net olarak

izlenebilen modern ekranlar kullanılmaktadır.

Page 22: İÇ NDEK LER - Webnode

14

1.3. Radyasyonun Tanımı ve Türleri

Radyasyon, iç dönüşüm geçiren atomlar tarafından yayımlanan, boşlukta ve madde

içerisinde hareket edebilen enerji olarak tanımlanır. Yayımlayan kaynağın özelliğine bağlı

olarak bu enerji parçacıklar veya elektromanyetik dalgalar tarafından taşınabilir. Radyasyonu

tanımlamada üç ana parametre kullanılır:

• Enerjisi (düşük ve yüksek enerjili radyasyon)

• Türü (parçacık radyasyonu ve elektromanyetik radyasyon)

• Kaynağı (doğal ve yapay radyasyon kaynakları)

Tablo 1.3 Radyasyon türleri

Elektromanyetik radyasyonların dalga boylarına, frekanslarına ve enerjilerine bağlı

olarak; radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızıl ötesi ışınları, görünür ışık, mor ötesi ışınlar, X-

ışınları, gama ışınları ve kozmik ışınlar gibi türleri bulunmaktadır. Elektromanyetik radyasyon

türlerinin kendi aralarında benzer bazı özellikleri mevcuttur. Bu özellikler maddeler halinde

sıralandığında;

1. Hızları, 300.000 km/sn ile ışık hızına eşittir.

2. Geçtikleri ortama enerji transfer ederler. Enerjileri frekansları ile doğru, dalga

boyları ile ters orantılıdır.

3. Boşlukta düz bir çizgi boyunca yayılırlar.

4. Maddeyi geçerken soğurulma ve saçılma nedeniyle intensiteleri azalır.

5. Boşlukta intensiteleri, I = k/d 2 bağıntısına göre uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

Radyasyon

Parçacık Radyasyonu Elektromanyetik Radyasyon

Alfa Nötron Beta Gama X-ışınları Mor ötesi Radyo dalgaları Kızıl ötesi Görünür ışık

Page 23: İÇ NDEK LER - Webnode

15

Yüksek enerjili radyasyon iyonize radyasyon olarak da tanımlanır ve atomdan elektron

koparabilen dolayısıyla atomu iyonize edebilen radyasyon türüdür. Bunlar: Alfa, beta, gama

ve X-ışınları’dır.

Düşük enerjili ya da iyonize olmayan radyasyon ise etkileştiği materyal içindeki

atomları yeteri kadar enerjisi olmadığı için iyonize edemez ve sadece uyarmakla yetinir.

Mikrodalgalar, görünür ışık, radyo dalgaları, kızılötesi ve çok kısa dalga boyluları hariç olmak

üzere morötesi ışık iyonize olmayan radyasyona örnektir.

Şekil 1.5 Elektromanyetik radyasyonun enerji spektrumu

Elekteromanyetik spektrumu oluşturan bütün radyasyonlarda enerji, yüksüz ve kütlesiz

fotonlar tarafından taşınmaktadır. Eğer iyonize edici elektromanyetik radyasyon çekirdekten

yayımlanıyorsa ‘gama’, yörüngeden yayımlanıyorsa ‘X-ışını’ adını alır.

Page 24: İÇ NDEK LER - Webnode

16

1.3.1. Radyasyon Kaynakları

Yeryüzündeki tüm canlılar ve cansızlar havada, suda, toprakta, hatta kendi vücutları

içerisindeki doğal radyasyon kaynakları ve bunlara ek olarak insanlar tarafından üretilen

yapay radyasyon kaynaklarının her gün ışınımına maruz kalmaktadırlar.

Şekil 1.6 Yeryüzündeki radyasyon kaynaklarının yüzdece dağılımı

Havadaki doğal radyasyon, ya yeryüzündeki çeşitli çatlaklardan çıkan radyoaktif

gazlardan özellikle de radon gazından ya da kozmik ışınlardan kaynaklanmaktadır. Bilhassa

deniz aşırı yapılan uçak yolculuklarında kozmik ışınlara daha çok maruz kalınmaktadır.

Topraktaki radyoaktivite ise uranyum, toryum ve bu radyoizotopların bozunum serilerinde yer

alan diğer radyoaktif maddelerden kaynaklanır. Sudaki radyasyon, gerek havadaki gerekse

topraktaki bu radyoaktif kaynakların su ile etkileşiminin bir sonucudur. Vücudumuzda da bazı

radyoaktif maddeler bulunmaktadır. Bunlar içinde en önemlileri K-40, Ra-226 ve C-14’tür.

Yapay radyasyon insanlar tarafından çeşitli amaçlarla üretilmiş radyoaktif izotopların

kullanımından kaynaklanmaktadır. Bu radyasyon kaynakları tedavi amaçlı olarak

radyoterapide, teşhis amaçlı olarak ise Röntgen, Tomografi ve Sintigrafi çekimlerinde yaygın

olarak kullanılmaktadır. Ayrıca endüstride kalite kontrol, gıda sektöründe ürünlerin raf

ömrünü uzatmak için sterilizasyonda ve nükleer reaktörlerde enerji üretiminde radyoaktif

maddelerden faydalanılmaktadır.

Page 25: İÇ NDEK LER - Webnode

17

1.4. Radyasyonun İnsan Sağlığı Üzerindeki Etkileri ve Radyasyona Karşı Korunma

Tüm canlılar, yaşamları boyunca doğal radyasyon ortamında bulunurlar. Yer

kabuğundaki solunum ve sindirim yoluyla alınan internal radyonüklidlerden ve kozmik

ışınlardan gelen milyarlarca partikül ve foton her gün insan bedeninden geçmektedir. Buna ek

olarak büyük bölümü tıbbi olmak üzere; doğada bulunan radyasyonun yaklaşık % 15’i kadar

insan yapımı radyasyona maruz kalınmaktadır. Her ne kadar yüksek doz radyasyonun etkileri,

özellikle Hiroşima ve Nagazaki’ye atılan atom bombaları sonrası yapılan çalışmalar,

radyasyon kazaları ve radyoterapilerden elde edilen deneyimler ile iyi bir şekilde anlaşılmışsa

da, düşük doz radyasyonun etkileri yarım yüzyılı aşkın bir süredir yoğun olarak araştırılan

bilimsel ilgi alanı olmayı sürdürmektedir.

1.4.1. İyonize Radyasyonun Etkileri

Diagnostik radyoloji pratiğinde kullanılan X-ışınlarının da aralarında bulunduğu,

iyonize radyasyonun bütün türleri hücrelerdeki etkilerini çarpıştıkları atom ve moleküllerde

elektronların yerini değiştirerek gösterir. Hedeflenen atoma enerji transferi saniyenin çok

küçük bir kısmında meydana gelmesine rağmen etkileri dakikalar içinde değil, yıllar sonra

bile ortaya çıkabilir. İyonize radyasyonun olumsuz tüm etkileri bilinmekle birlikte modern

yaşamda radyasyondan izole bir yaşam sürdürmek neredeyse imkansızdır. Dolayısıyla radyasyondan korunmada ana fikir, tolere edilebilen dozları saptamak ve bunların üzerindeki

dozların soğurulmasını önlemek olmalıdır. Bu niyetle radyasyon ve uygulama alanları

konusunda otorite kabul edilen ICRP tarafından radyasyon görevlileri ve halk için azami doz

sınırları belirlenmiştir. Buna göre; görevliler için azami doz ardışık beş yıl için 20 mSv/yıl,

tek yıl için ise 50 mSv iken halk için azami doz yıllık 1 mSv olarak önerilmektedir. Öte

yandan, iyonize radyasyonun her dozda zararlı etkileri olabileceği unutulmamalıdır.

1.4.1.1. İyonize Radyasyonun Hücresel / Moleküler Seviyedeki Etkisi

İyonize radyasyonun canlı vücudunda oluşturduğu hasar, genellikle suyun kimyasal

bozunmaya uğraması sonucu oluşan serbest radikallerin uyarılmasıyla olabildiği gibi

radyasyon DNA’yı doğrudan da zedeleyebilir. Serbest radikaller hücre zarı ve nükleik

asitlerle birleşerek mutasyon ya da hücre ölümünü tetikleyen ve giderek artan bir dizi

reaksiyonları başlatırlar.

Page 26: İÇ NDEK LER - Webnode

18

Işınsal enerji DNA, hücre çekirdeği ve sitoplazmada değişim yaratır, kromatinlerde

hasar oluşturur, mitozu etkiler ve hücreler arası iletişim bozukluğuna neden olur. Hücre, tüm

alt yapıları ile birlikte zar sistemi ile çevrelenmiştir. Hücre zarının temel fonksiyonu madde

alışverişini kontrol etmektir. Radyasyon maruziyeti, hücre zarının bu fonksiyonunu

yitirmesine sebep olur.

İyonize radyasyonun enerjisinin soğurulması, direkt ve indirekt etki ile moleküllerde

hasar oluşturur. Direkt etkide hasar, biyolojik sistemlerdeki anahtar moleküllerin atomlarının

iyonizasyonunun bir sonucu olarak ortaya çıkar. Anahtar moleküllerin atomlarının

iyonizasyonu, molekülün fonksiyonlarını yerine getirememesine veya fonksiyonlarının

değişikliğine neden olur. İndirekt etkide ise anahtar moleküllerde toksik hasar oluşturan

reaktif serbest radikallerin oluşması, biyolojik etkilerin ortaya çıkmasına neden olur.

Şekil 1.7 İyonlaştırıcı radyasyonun direkt ve indirekt etkisi

Biyolojik hasar açısından, hedef molekülün direkt ya da indirekt yoldan etkilenerek

hasar görmesi büyük önem taşımaz. Fakat hücreler büyük oranda sudan oluştuğundan,

radyobiyolojik açıdan, radyasyonun indirekt etkileri, direkt radyasyon etkilerinden daha

önemlidir ve bu yüzden radyasyon hasarlanmasının büyük ölçüde indirekt yoldan olduğu

kabul edilmektedir.

Page 27: İÇ NDEK LER - Webnode

19

1.4.1.1.1. Direkt Etki

Moleküllerdeki atomların direkt iyonizasyonu fotoelektrik ve Compton etkileşimleri

ile enerjinin soğurulmasının bir sonucudur. İyonizasyon tüm radyasyon tiplerinde olur; fakat

yüksek LET radyasyonda direkt etki dominanttır. Soğurulan enerji elektron uzaklaştırmak için

yeterli ise bağ kırıkları oluşur.

İyonize radyasyon + RH ⇒ R + H +

Anahtar moleküldeki atomların uyarılması da bağ kopmaları ile sonuçlanabilir. Bu

durumda enerji, molekülde bağ zayıflığı olan kısma transfer edilebilir ve bağ kırığına neden

olur.

1.4.1.1.2. İndirekt Etki

Radyasyonun indirekt etkisi atoma enerji transferi sonucu, serbest radikaller

oluşturarak molekülün parçalanmasını kapsar.

Şekil 1.8 İyonize radyasyonun canlı hücreye isabet etmesiyle oluşan yüksek enerjili

kararsız iyonlar ve radikaller

Serbest radikal, yörüngesinde elektron boşluğu (paylaşılmamış elektron) bulunan

elektriksel olarak yüksüz atomlardır. Radikal, pozitif yüklü ve son derece reaktiftir. Biyolojik

sistemlerdeki temel molekül olan su, radikal formasyonu ve çoğalması için ortam oluşturur

Page 28: İÇ NDEK LER - Webnode

20

Su molekülü, enerjiyi soğurunca değerlik kabuğunda paylaşılmamış elektron olan iki

serbest radikale ayrışır. Bunlar Hº ve OHº sembolleri ile gösterilir.

H-O-H → H + + OH − (iyonizasyon)

H-O-H → Hº + OHº (serbest radikaller)

Serbest radikaller, elektronik ve orbital nötralite için kolayca yeniden birleşirler.

Bununla birlikte yüksek radyasyon etkisinde çok sayıda oluştuklarında orbital nötralite,

hidrojen radikal dimerizasyonu ve toksik hidrojen peroksid (H 2 O 2 ) formasyonu ile

sağlanabilir. Radikal, hücrede organik bir moleküle de transfer edilebilir.

H º+ OHº → HOH (rekombinasyon)

Hº + Hº → H² (dimer)

OHº + OHº → H 2 O 2 (peroksid dimer)

OHº + RH → Rº + HOH (radikal transferi)

Ortamda çözünmüş oksijen varlığı reaksiyonu yaşam süresi ve kararlılığı daha fazla

olan diğer serbest radikaller oluşacak şekilde modifiye edebilir.

Hº + O 2 → HO 20 (hidroperoksi serbest radikali)

Rº + O 2 → RO 20 (organik peroksi serbest radikali)

Basit serbest radikallerin (Hº veya OHº) yaşam süreleri 10 10− saniye gibi çok kısadır.

Genel olarak çok reaktif olmalarına rağmen oluşum yerlerinden hücre çekirdeğine ulaşacak

kadar ortamda bulunamazlar. Bununla beraber hidroperoksi serbest radikalinde olduğu gibi

oksijen ile oluşan serbest radikaller nötral formlara kolayca rekombine olmazlar. Bu daha

kararlı formlar ciddi hasarın oluşabileceği hücre çekirdeğine ulaşabilecek kadar yeterli süre

ortamda kalırlar. Bir biyolojik moleküle serbest radikalin transferi, bağ kırığına veya anahtar

fonksiyonun yitirilmesine neden olabilecek düzeyde hasar verici olabilir. Ek olarak, organik

Page 29: İÇ NDEK LER - Webnode

21

peroksi serbest radikali, radikali bir molekülden diğerine transfer edebilir ve bu transferin

olduğu moleküllerin her birinde hasar oluşur. Böylece kümülatif etki tek bir iyonizasyon veya

bağ kırığından çok daha fazla zararlı olabilir.

1.4.1.2. İyonize Radyasyonun Doku / Sistem Düzeyindeki Etkisi İyonize radyasyonun doku ve sistem düzeyindeki etkisi deterministik (belirleyici) ve

stokastik (rastlantısal) olmak üzere iki başlık altında incelenebilir.

1.4.1.2.1. Non-Sitokastik Deterministik Etkiler

Geniş ölçekte vücut alanının radyasyona maruz kalması ile oluşur ve oluşum için bir

eşik değer mevcuttur. Bu tip bir etkiye örnek olarak akut radyasyon sendromu verilebilir.

Akut Radyasyon Sendromu:

İnsan vücudunun yüksek doz radyasyona tüm vücut ışınlaması şeklinde maruz

kalması, ‘akut radyasyon sendromu’ adı verilen klinik tablonun ortaya çıkmasına neden olur.

Oluşan klinik tablo doz ile doğru orantılıdır. Sendromlar dozun şiddetine bağlı olarak ölüme

kadar varan sonuçlar doğurabilmektedir.

1.4.1.2.2. Stokastik-Non-Deterministik Etkiler

Sadece birkaç hücrenin bile etkilenmesi ile gelişebilir. Eşik değer yoktur, doz arttıkça

hasar oranı artmaz; ancak etkilenen birey sayısı artar. Oluşan mutasyonların veya kanserlerin

doğal yollarla oluşanlardan bir farkı yoktur. Bu tip etkiye ise örnek olarak, radyasyonun

genetik etkileri verilebilir.

Genetik (kalıtımsal) Etkiler:

İyonize radyasyonun genetik etkileri, organizmanın üreme hücrelerinde bulunan

kromozomların radyasyon maruziyeti sonucu hasarlanması ile oluşur. Bu durumda önemli

olan hasarlanan hücrenin yaşaması ve fonksiyonlarını yerine getirmeye devam etmesidir.

Böylece hasar bireyde değil çocuklarında ortaya çıkar ve sonraki kuşaklara da aktarılabilir.

Page 30: İÇ NDEK LER - Webnode

22

1.4.3. Radyasyon Ölçü ve Birimleri

İyonlaştırıcı radyasyona uğrayan kişilerde etkilenilen radyasyon miktarı, verdiği

zararla orantılı olduğu için radyasyon miktarının ölçülmesi ve her birinin tanımlanması

gerekmektedir. Bu amaçla, X-ışınlarının keşfinden bu güne kadar birçok birim tanımlanmış;

fakat bazıları günümüzde kullanılmaz olmuştur. Uluslar arası birimler sisteminin, Uluslararası

Radyoloji Komisyonu’na önerileri doğrultusunda 1971 yılında radyasyon ölçümleriyle ilgili

SI birimlerinin saptanmasından önceki yıllarda radyasyon birimi olarak Röntgen, soğurulma

doz birimi olarak rad (radiaton absorbed dose), doz eşdeğer birimi olarak rem (roentgen

equivalent man) ve radyoaktivite birimi olarak da Curie kullanılmaktaydı. Belli bir geçiş

süresinden sonra günümüzde SI birimleri kullanılmaktadır.

BİRİMİ

TERİM

ESKİ

YENİ

DÖNÜŞÜM

Işınlama

Dozu

Röntgen (R); normal hava

şartlarında (0 0 C ve 760 mm Hg

basınç altında) havanın 1 kg’ında

2,58×10 4− Coulomb’luk

elektrik yükü değerinde (+) ve (-

) iyonlar oluşturan X veya γ

radyasyonu miktarıdır.

Coulomb/kg (C/kg) normal

hava şartlarında havanın 1

kg’ında 1 Coulomb’luk

elektrik yükü değerinde (+)

ve (-) iyonlar oluşturan X

veya γ radyasyonu

miktarıdır.

1C/kg = 3876 R

1R= 2,58× 10 4−

C/kg

Soğurulmuş

Doz

Radiation Absorbed Dose (Rad);

ışınlanan maddenin 1 kg’ında

10 2− Joule’lük enerji

soğurulması meydana getiren

radyasyon miktarıdır.

Gray (Gy); ışınlanan

maddenin 1 kg’ında 1

Joule’lük enerji soğurulması

meydana getiren radyasyon

miktarıdır.

1 Gy = 100 rad

1 rad = 0,01 Gy

Doz

Eşdeğeri

Röntgen Equivalent Man (Rem);

1 Röntgenlik X veya γ ışını ile

aynı biyolojik etkiyi oluşturan

herhangi bir radyasyon

miktarıdır.

Sievert (Sv); 1 Gy’lik X ve

γ ışını ile aynı biyolojik

etkiyi meydana getiren

herhangi bir radyasyon

miktarıdır.

1 Sv = 100 rem

1 rem = 0,01 Sv

Tablo 1.4 Radyasyon birimleri ve dönüşümleri

Page 31: İÇ NDEK LER - Webnode

23

1.4.3.1. SI Birimleri

1.4.3.1.1. Radyasyon Birimi

SI birim sisteminde Röntgen yerine yeni bir isim gerek duyulmadığı için aynı isim

üzerinden yeni birimin yürütülmesi düşünülmüştür. Yeni radyasyon birimi olarak

Coulomb/kg tarif edilmiştir. Normal hava koşullarında (O °C ve 1 atm basınç) havanın 1

kilogramında 1 Coulomb pozitif ve negatif elektrik yükü taşıyan iyonlar meydana getiren X-

veya γ- radyasyon miktarına ‘Coulomb/kg’ denir.

1 Coulomb/kg = 3876 R veya

1R = 2,58×10 4− C/kg’dır.

1.4.3.1.2. Soğurulmuş Doz (D) ve Birimi

Nükleer teknolojinin ilerlemesi ile elde edilen yüksek enerjili X-ışınlarının, α, β ve

nötron gibi radyasyonlardan herhangi bir cisimde soğurulan enerjisinin ölçümünde Coulomb/

kg veya Röntgen yetersiz kalmıştır. Bu nedenle her çeşit radyasyon ve madde için soğurulan

doz birimi olarak gray tanımlanmıştır. Herhangi bir maddenin kilogram başına 1 Joule’lük

enerji soğurması meydana getiren radyasyon dozuna (miktarına) ‘gray’ denir ve kısaca ‘Gy’

ile sembolize edilir. Soğurulmuş dozun SI öncesi kullanılan birimi rad olup;

1 rad = 100 erg / g

1 rad = 0,01 J /kg

1 rad = 10 5− J /g

100 rad = 1 gray

1 gray = 1 J /kg

şeklinde birimler arası dönüştürmeler yapılabilir.

Page 32: İÇ NDEK LER - Webnode

24

1.4.3.1.3. Doz Eşdeğeri (H) ve Birimi

Radyasyon dozunun birimleri olan rad ve gray radyasyonun insan sağlığı üzerindeki

etkisini ifade etmekte yetersizdir. Zira soğurulan dozun meydana getirdiği zararlı biyolojik

etkiler, hem iyonizasyon yoğunluğuna hem de radyasyonun türüne (α, β, γ vs.) göre farklılık

göstermektedir. Örneğin; aynı enerji şiddetindeki beta radyasyonu ile nötronların etkileri

kıyaslandığında, nötronların 10 kat daha tehlikeli olduğu anlaşılmıştır. Bu durum farklı

türdeki radyasyonlara ilişkin dozların aynı skalada ifade edilebilmeleri için, radyasyon

dozunun yanı sıra radyasyonun türüne bağlı bir etki faktörünün de değerlendirilmeye

alınmasını gerekli kılmaktadır. Buna göre; kısaca ‘H’ ile sembolize edilen doz eşdeğeri

hesaplamalarında, soğurulan doz ile radyasyonun türüne bağlı etkinlik faktörünün

çarpımından yararlanıldığı belirtilebilir. Bu yorum çerçevesinde kısaca “insan için eşdeğer

radyasyon” sözcüklerinin İngilizce’deki karşılığı olan “radiation equivalent for man”

sözcüklerinin baş harflerinden oluşan ve ‘rem’ olarak ifade edilen doz eşdeğeri birimi ortaya

atılmıştır. Bir rem dozunun hesaplanmasında, soğurulmuş radyasyon (rad) ile radyasyonun

türüne ilişkin zarar etkinliği faktörünün çarpımı yoluna gidilir. Daha önce de değinildiği gibi

rem SI öncesi de kullanılan bir birim olup, günümüzde halen geçerlidir.

Doz eşdeğerinin (H) SI birimi sievert’dir ve kısaca ‘Sv’ ile sembolize edilir. Buna göre

soğurulan dozun (D), kalite faktörü (Q) ve tüm diğer etkili faktörleri barındıran (N) faktörü ile

çarpımının sievert birimi cinsinden doz eşdeğerini verdiği belirtilebilir.

Hsievert = Dgray × Q× N (1.1)

1.4.4. Radyasyona Karşı Korunma

İç radyasyonla kirlenme (internal kontaminasyon), radyoaktif maddelerin solunum,

sindirim, mukozalar ya da cilt bütünlüğünün bozulması yoluyla vücuda girmesi ile

oluşmaktadır. Vücuda giren radyoaktif bir madde, vücutta bulunduğu süre boyunca ışınlama

yapar. Bu nedenle, iç radyasyon tehlikesinden korunmak için, ortamın, giysilerin ve cildin

radyoaktif madde ile bulaşmasını, radyoaktif maddenin yiyecek ve solunum yoluyla vücuda

girmesini önleyici önlemler alınması gereklidir. Vücuda radyoaktif bir madde girmeksizin

dışarıdan gelen radyasyona maruz kalma şeklinde açıklanan dış radyasyondan korunmak için

ise başlıca üç yöntem bilinmektedir.

Page 33: İÇ NDEK LER - Webnode

25

a) Uzaklık: Noktasal kaynaklardan yayınlanan radyasyon şiddetleri, kaynaktan olan

uzaklığın karesiyle azaldığından, uzaklık iyi bir korunma aracı olmaktadır. Örneğin; doz hızı

1 m’de 100 mR/sn ise, 10 m’deki doz hızı 1 mR/sn’dir.

b) Zaman: Radyasyon dozu miktarı radyasyon kaynağının yanında geçirilecek süre ile

orantılı olarak arttığından kaynak yakınında mümkün olabildiğince kısa süre kalınmalıdır.

Örneğin; doz hızı 100 mR/sn ise bu alanda 1 saniye kalınırsa 100 mR, 10 saniye kalınırsa

1000 mR doz alınır.

c) Zırhlama: Dış radyasyon tehlikelerinden korunmanın en etkin yöntemi zırhlama

olup radyasyonun şiddetini azaltmak için radyasyon kaynağı ile kişi arasına uygun

özelliklerde koruyucu engel konulmalıdır. Zırhlama toprak, beton, çelik, kurşun gibi

koruyuculuğu yüksek materyaller kullanılarak yapılabilir.

1.4.4.1. Mikrodalgaların Zararları

Radyasyondan korunmada ayrıca, yapay olarak alternatif akım ile ‘magnetron’ adı

verilen cihazlar vasıtasıyla üretilen, günümüzde birçok alanda kullanılan hatta mikrodalga

fırınlarla mutfaklarımıza kadar giren, mikrodalga ışınların da vücuda temasından

kaçınılmalıdır. Mikrodalgalar bilindiği üzere, iyonize olmayan ışınlardandır. Yani bu ışınlar,

madde ve canlı hücrelerin yapısını değiştirmezler ya da radyoaktif olarak zarar veremezler.

Fakat alternatif akım ile üretilen mikrodalgaların vücut ile teması halinde, ışının pozitif ve

negatif merkezlerinin yön değiştirmelerine paralel olarak, vücutta bulunan polar moleküller

yön değiştirirler. Saniyede milyonlarca kez oluşan bu hareket sonucu moleküler sürtünme ısısı

açığa çıkar. Etki edebildiği kalınlıktaki tüm moleküllerin aynı anda hareketi, homojen ve ani

bir ısınmaya sebep olur. Bu termal etkileriyle temasta bulundukları bölgenin moleküllerini

atomik devinime uğratacaklarından mikrodalga ışınlar kesinlikle çok zararlıdır.

1.4.4.1.1. Su Moleküllerinin Polaritesi

Su, H 2 O molekül yapısında inorganik bir maddedir. Su molekülü, merkezinde bir

oksijen atomu, iki köşesinde birer hidrojen atomu, diğer iki köşesinde ortaklanmamış elektron

çiftleri bulunan bir düzgün olmayan dörtyüzlü şeklindedir, oksijen ve hidrojenler arasındaki

bağ açısı 104,5 0 ’dir.

Page 34: İÇ NDEK LER - Webnode

26

Bir su molekülünde iki hidrojen ve

bir oksijen atomu karşılıklı bağlıdırlar.

Ancak oksijen atomu hidrojen atomundan

daha büyük olduğu için hidrojen

elektronlarına çekimi nispeten daha

kuvvetlidir. Bu sebeple elektronlar büyük

oksijen atomlarının kabuğuna daha çok

yaklaşırken hidrojen kabuğundan

uzaklaşmaktadırlar. Hidrojen atomlarının

kabuğu, elektronlarının oksijene yakın

olması sebebiyle az miktarda pozitif

yüklüdür. Bu durum ise su moleküllerinin,

diğer su molekülleri ile zayıf bir bağ

oluşturmasına neden olmaktadır.

Bir hidrojen atomu kendi molekülündeki oksijen ile karşılıklı bir bağ oluştururken

başka bir moleküldeki oksijen ile zayıf bir bağ oluşturmaktadır. Buna benzer olarak,

molekülün oksijen kısmı diğer moleküllerin hidrojen kısmı ile zayıf bir bağ oluşturmaktadır.

Bu bağlar yaşayan varlıklarda görülen birçok büyük molekülün şeklinin korunmasında önemli

rol oynamaktadır. Bu zayıf bağlar çok kırılgan olmaları nedeniyle normal fizyolojik bir

reaksiyon sırasında şekil değiştirebilirler. Bu bağların kopması ve yeniden şekillenmesi

hayatın kimyasının temelini oluşturmaktadır.

1.4.4.1.2. Mikrodalgaların Suyun Hareketi Üzerindeki Etkisi

Bir su molekülünde, oksijenin elektron çekiciliğinin daha yüksek olması nedeniyle,

hidrojenlere ait olan iki elektron, oksijene daha yakın konumlanır ve oksijenin en dış

yörüngesindeki iki elektronla eşleşerek, molekülün içindeki kovalent bağları oluştururlar.

Sonuçta, molekülün bütünü nötr olmakla beraber, oksijen civarında eksi, hidrojenler civarında

da artı yük fazlalığı vardır. Bu yerel yük dengesizlikleri nedeniyle molekül, birbirinden küçük

ve sabit bir mesafeyle ayrılmış, zıt işaretli ve büyüklüğü eşit iki elektrik yükü taşıyormuş gibi

düşünülebilir. Böyle elektrik yükü çiftlerine, ikili kutup anlamında ‘dipol’, artı uçtan eksi uca

uzanan doğru parçasına da ‘dipol ekseni’ denir. Su moleküllerinin dipol eksenleri, gelişi güzel

Şekil 1.9 Bir su molekülündeki oksijen

atomu ( 8 elektronu dahil )

Page 35: İÇ NDEK LER - Webnode

27

yönlerde dağılmışlardır. Dolayısıyla moleküllerden uygun pozisyonlarda olanlar, dışarıdan

uygulanan statik bir elektrik alanına maruz kaldıklarında etkilenirler. Etkilenen bir dipolün

artı kutbu, elektrik alan yönünde itilirken eksi kutbu ters yönde çekilir ve dipol ekseni elektrik

alanının doğrultusuyla çakışana kadar dönmeye zorlanır.

Su molekülleri statik bir elektrik alanı yerine, mikrodalgalarda olduğu gibi yönü

periyodik olarak değişen bir elektrik alanına maruz kaldıklarında ise eğer elektrik alanının

yönü yeterince yavaş değişiyorsa moleküller alan yönüne ayak uyduracak şekilde dönme

fırsatını bulur ve bu arada dönme kinetik enerjisi kazanmış olurlar. Elektrik alanının yön

değiştirme hızı yani frekansı arttıkça moleküller ayak uydurmakta zorlanmaya başlar. Çok

yüksek frekanslarda ise tepki gösterecek fırsatı dahi bulamazlar. Su molekülleri, uygulanan

dalganın elektrik alanı bileşeninin etkisiyle, bu alanın yönüne dik birer eksen etrafında, sağa

sola dönüp dururlar. Bu arada birbirleriyle çarpışıp, birbirlerine kinetik enerji aktararak,

ısınırlar. Fakat daha önce de belirtildiği üzere mikrodalga ışınlarının su molekülleri üzerindeki

bu etkisi, temas edildiği takdirde, vücudunun yaklaşık %70’i sudan oluşan insan için oldukça

zararlıdır.

1.5. Elektromanyetik Radyasyonun Madde ile Etkileşimi

Madde içine giren elektromanyetik radyasyon, madde atomuna bağlı elektronlar,

serbest elektronlar ve çekirdekle etkileşirler. Bunlar: fotoelektrik, çift oluşumu, Compton ve

koherent olaylar olarak tanımlanır. Bu olayların meydana gelme ihtimali fotonun enerjisine

bağlıdır. Örneğin; 0,001 MeV’den 0,5 MeV’e kadar fotoelektrik olay, 0,1 MeV’den 0,5

MeV’e kadar saçılma olayı daha etkili iken 1,02 MeV’den başlayan ve daha yüksek enerjili

fotonlar için çift oluşumu olayı oluşur.

Elektromanyetik radyasyonun madde ile etkileşimi;

•••• Elektromanyetik radyasyonun soğurulması (fotoelektrik ve çift oluşumu) olayı

•••• Elektromanyetik radyasyonun saçılması (koherent ve inkoherent) olayı

olmak üzere iki ana başlık altında incelenir.

Page 36: İÇ NDEK LER - Webnode

28

1.5.1. Elektromanyetik Radyasyonun Soğurulması

Elektromanyetik radyasyonun soğurulması durumunda meydana gelmesi beklenen

olaylar, fotoelektrik olay ve çift oluşumu olaylarıdır. Bu olayların meydana gelme ihtimalleri

gelen fotonun enerjisine bağlı olup 0,001 MeV ile 0,5 MeV arasında fotoelektrik olayı, 1,02

MeV’den başlayarak artan foton enerjilerinde çift oluşumu olayı gözlenmesi ihtimali artar.

1.5.1.1. Fotoelektrik Olay

Düşük enerjili bir foton genellikle içinden geçtiği ortamdaki atomların K veya L

yörüngesindeki bir elektrona bütün enerjisini vererek onu pozitif yüklü çekirdeğin bağlayıcı

kuvvetinden kurtarır. Dışarıya fırlatılan bu elektrona ‘fotoelektron’ denir. Bu olay neticesinde

oluşan elektron boşluğu dış yörüngedeki başka bir elektron tarafından doldurulur ve bu sırada

X-ışını yayımlanır.

Şekil 1.10 Fotoelektrik olay

Bu olay sırasında gelen fotonun enerjisinin bir kısmı elektronu bağlı olduğu atomdan

koparabilmek için harcanır, geri kalan kısmı ise koparılan elektrona kinetik enerji olarak

aktarılır. Gelen fotonun enerjisi hν, elektronun bağlanma enerjisi EBağlanma ve sökülen

elektronun enerjisi EKinetik ise; hν = EBağlanma + EKinetik ifadesi yazılır. Burada gelen fotonun

hν enerjisi elektronun bağlanma enerjisine ne kadar yakınsa fotoelektrik olayın gerçekleşme

ihtimali o kadar büyüktür.

Page 37: İÇ NDEK LER - Webnode

29

1.5.1.2. Çift Oluşumu

Eğer, fotonun enerjisi yeteri kadar büyük ise ve bu foton atom çekirdeğinin çok

yakınından geçerse, kütlesi olmayan fotonun enerjisinden çekirdek yakınında aynı anda biri

negatif yüklü elektron diğeri pozitif yüklü pozitron olmak üzere iki parçacık yaratılır. Böylece

elektromanyetik bir dalgadan madde oluşur.

hν = m +^e + m −e

+ T +e + T −e

(1.2)

Şekil 1.11 Çift oluşumu olayı

Teorik olarak böyle bir çift oluşumunun meydana gelebilmesi için, denkleme göre

fotonun enerjisinin en az;

2×0,511=1,022 MeV (1.3)

olması gerekir.

Foton enerjisinin daha büyük olduğu durumlarda ise bu enerjinin artakalan kısmı

elektron ve pozitrona kinetik enerji olarak aktarılır. Oluşan elektron, atomla serbest

elektronlar gibi etkileşirken, pozitron ise bir yörünge elektronu ile birleşir ve zıt yönlü iki

foton salarak yok olur. Bu foton ise fotoelektrik yolla soğurulur.

Page 38: İÇ NDEK LER - Webnode

30

1.5.2. Elektromanyetik Radyasyonun Saçılması

Elektromanyetik radyasyonun saçılması olayı, saçılan ışının enerjisine göre koherent

ve inkoherent saçılma olmak üzere iki başlık altında incelenebilir.

1.5.2.1. Koherent Saçılma

Gelen fotonla saçılan foton arasında, enerji farkı olmadan meydana gelen saçılmaya

koherent saçılma denir. Koherent saçılmada, gelen ve saçılan ışın aynı fazdadır. Bu durum,

enerjisi elektronun bağlanma enerjisinden daha düşük enerjili fotonların elektron üzerinden

saçılmasıyla da oluşur.

Koherent saçılma; Thomson, Delbrück, Rayleigh ve Nükleer Rezonans saçılma olarak

sınıflandırılabilir.

( )ZxF , atomik form faktörü Ve Tσ Thomson saçılma tesir kesiti olmak üzere, atom

başına koherent saçılma tesir kesiti;

cohσ = ( )[ ]ZxFd T ,0∫=

=

πθ

θ

σ 2 (1.4)

8

3Tσ ( ) ( )[ ]2

1

1

,cos1 ZxF∫−

+ θ ( )θcosd (1.5)

ifadesiyle verilir.

1.5.2.2. İnkoherent Saçılma

İnkoherent saçılma; Compton, Nükleer ve Raman saçılması olarak bilinir. Gelen

fotonla saçılan foton arasında enerji farkı meydana gelen saçılmalara ‘inkoherent saçılma’

denir. Gelen ve saçılan fotonların fazları farklıdır.

( )ZxS , inkoherent saçılma fonksiyonu ve KNdσ ( )φ Klein-Nishina diferansiyel

saçılma tesir kesiti olmak üzere, toplam inkoherent saçılma tesir kesiti;

Page 39: İÇ NDEK LER - Webnode

31

( ) ( )ZxSd KNincoh ,0

φσσπφ

φ∫=

=

= (1.6)

bağıntısı ile verilmektedir.

Compton olayı, atomun dış yörüngesine zayıf olarak bağlı elektrona, elektronun

bağlanma enerjisinden çok büyük enerjili fotonun çarparak saçılmasıdır.

Atoma gevşek olarak bağlanmış bir dış yörünge elektronu, enerjisi kendisine kıyasla

çok daha büyük olan bir fotonla çarpışması sonucunda meydana gelen olaya ‘compton

saçılması’ denir. Elektron kütleli bir parçacık olduğu için fotonun bütün enerjisini soğurması

momentumun korunumu gereği mümkün değildir. Dolayısıyla foton, enerjisinin bir kısmını

elektrona aktarıp saçılıma uğrayarak yoluna devam eder. Foton ile elektron arasında oluşan

açı fotonun enerjisine bağlıdır. Gelen fotonun dalga boyu ile saçılan fotonun dalga boyu

arasındaki fark;

)cos1(0

' θλλλ −=−=∆cm

h

(1.7)

bağıntısı ile ifade edilir.

Şekil 1.12 Compton saçılması

Page 40: İÇ NDEK LER - Webnode

32

Buradaki h/mc ‘Compton dalgaboyu’ olarak adlandırılır. Enerjileri 0,5 ile 2,0 MeV

arasında olan fotonların hafif elementlerden oluşan ortamlar tarafından soğurulmasında bu

olay diğerlerine göre daha önemlidir. Yüksek enerjili fotonlar enerjileri belirli bir seviyeye

düşene kadar Compton saçılımına uğrarlar bu andan sonra da fotoelektrik olayla soğurulurlar.

Çünkü sadece Compton saçılımı ile fotonlar tamamen soğurulamazlar.

Gelen foton, saçılan foton ve elektron bir düzlemde ise enerji ve momentum

korunacaktır. Enerji ve momentumun korunum yasası gereği;

)cos1(1 θα −+=′

EE (1.8)

ifadesi yazılır.

E ′ saçılan fotonun enerjisi; E gelen fotonun enerjisi ve 2

0cm

E=α ’a bağlı yazılmıştır.

Burada 0m elektronun durgun kütlesi ise 20cm de elektronun durgun kütle enerjisi olur.

Geri tepen elektronun enerjisi KE , gelen fotonun enerjisiyle saçılan fotonun enerjisi

arasındaki farktır ve;

EEE ′−= (1.9)

)cos1.(1 θα −+−=

EEEK ’den (1.10)

KE =)cos1.(1

)cos1.(.

θα

θα

−+

−E (1.11)

olarak verilir.

Compton olayı, maddenin dış yörüngesindeki elektronların sayısı ile doğru, fotonun

enerjisi ile ters orantılı bir şekilde, genelde orta enerji seviyeli fotonlar ile düşük atom

numaralı maddeler arasındaki etkileşim sonucunda gerçekleşmektedir. Aynı zamanda bu olay

radyografilerde istenmeyen bir etken olan sekonder radyasyonun da kaynağıdır.

Page 41: İÇ NDEK LER - Webnode

33

1.5.3. Soğurma Katsayısı ve Soğurma Kıyısı

İleride bağıntı 1.22’de tanımlanan lineer soğurma katsayısı µ’nün madde yoğunluğuna

oranına ‘kütle azaltma katsayısı’ denir. Kütle azaltma katsayısı ‘ρ

µ ’ile ifade edilir. Hem

fotoelektrik olay, hem saçılma hem de çift oluşum olayı madde ile etkileşen ışın demetinin

şiddetinde azalmaya neden olmaktadır. Öyleyse bu olayların her birinin tesir kesitlerinin

toplamı, toplam soğurma katsayısını verir. Bu ifade;

µ

ρ

τ+

ρ

σ+

ρ

k...+ (1.12)

olarak yazılır.

Yukarıdaki ifadede ρ

τ fotoelektrik kütle soğurma katsayısı, ρ

σ saçılma kütle

soğurma katsayısı, ρ

k ise çift oluşumu kütle soğurma katsayısını temsil etmektedir. ρ

τ

toplam fotoelektrik soğurma katsayısı, atomun enerji seviyelerine bağlı olarak yazılırsa;

E

ρ

τ=

KE ,

ρ

τ+

ILE ,

ρ

τ+

IILE ,

ρ

τ+

IIILE ,

ρ

τ...+ (1.13)

E

ρ

τ=

iEi

ρ

τ ( )… , L , L , L K, = i IIIIII (1.14)

Bu bağıntı E enerjili bir foton için fotoelektrik soğurma katsayısını verir.

Fotoelektrik etkileşim ihtimali, gelen ışın demetinin enerjisi elektronun bağlanma

enerjisine ne kadar yakın bir değerde ise o derecede artmaktadır. O halde bir elementin

atomunun verilen bir seviyesinden bir elektronu sökebilmek için gerekli minimum foton

enerjisi, o atomun ‘soğurma kıyısı’ olarak adlandırılır. Her bir atomun çeşitli soğurma kıyıları

vardır. Bir atomun K kabuğu için bir, L kabuğu için üç, M kabuğu için beş, N kabuğu için

yedi soğurma kıyısı vardır. Her atomun soğurma kıyısı enerjisi, dış yörüngeden iç yörüngeye

doğru artmaktadır.

Page 42: İÇ NDEK LER - Webnode

34

Şekil 1.13 Soğurma kıyıları

1.5.4. Tesir Kesiti

Herhangi bir olayın meydana gelme ihtimaline ‘tesir kesiti’ denir. I şiddetinde bir ışın

demeti, t kalınlığında bir A yüzeyine gelsin. Maddenin birim hacmindeki atom sayısı n ve

atomik tesir kesiti σ ise, ışına maruz kalan madde alanı tnA ... σ olur. Bu ifadede tn ..σ ‘etkin

alan kesri’ adını alır. Etkin alan kesri ‘ f ’ ile gösterilir ve levhadan geçen demetin

şiddetindeki değişimin kesrini temsil eder. Gelen ışın demetindeki N parçacıktan SN tanesi

etkileşime giriyorsa, tesir kesitinin klasik ifadesi;

tNnN S ...σ= (1.15)

σ =nNt

Ns (1.16)

olarak yazılır.

Page 43: İÇ NDEK LER - Webnode

35

Etkileşen ışın demeti, saçılma meydana geldikten sonra tesir kesiti farklı açılar için

farklı değerler alır. Bunun için açıya bağlı başka bir tesir kesiti tanımlanır. Bu yeni tesir

kesitine ‘diferansiyel tesir kesiti’ denir ve birim katı açı basına düşen tesir kesiti olarak

tanımlanır. Bir etkileşmede θ gelme açısı doğrultusundaki Ωd katı açısı içinde saçılan ışın

sayısının, gelen ısın sayısına oranının ölçüsüdür. Diferansiyel saçılma tesir kesiti, gelen ışının

birim katı açı başına saçılma ihtimali olarak da tanımlanır.

1.5.4.1. Koherent Saçılma Diferansiyel Tesir Kesiti

Koherent saçılma diferansiyel tesir kesiti;

( )( )[ ]2, ZxF

D

d

d

dTcoh

Ω=

Ω

θσ (1.17)

= ( ) ( )[ ]22 ,cos12

12 ZxFr

eθ+ (1.18)

olarak yazılır.

Koherent saçılma diferansiyel tesir kesiti iki faktörden oluşur. İlk faktör elektron

başına Thomson saçılma diferansiyel tesir kesiti olup;

( ) ( )θθσ 2cos1

2

12 +=

Ω e

T rd

d (1.19)

ifadesiyle verilir ve ikinci faktör ise atomik form faktörünün karesidir.

1.5.4.2. İnkoherent Saçılma Diferansiyel Tesir Kesiti

İnkoherent saçılma diferansiyel tesir kesiti teorik olarak;

( ) ( ) ( )ZxSd

d

d

d KNinc ,Ω

θσθσ (1.20)

şeklinde yazılmaktadır.

Page 44: İÇ NDEK LER - Webnode

36

Bu ifadede ( )

Ωd

d KN θσ Klein-Nishina diferansiyel tesir kesitidir. Klein-Nishina

diferansiyel tesir kesiti;

( )Ωd

d KN θσ= ( )[ ] ( )

( )

−+

−++−+

θα

θαθθα

cos1.1

cos1cos1cos1.1

2

1 2222

2e

r (1.21)

olarak ifade edilir.

Burada α elektronun birim durgun kütle enerjisi başına düşen foton enerjisi, er klasik

elektronun yarıçapıdır. ( )ZxS , inkoherent saçılma fonksiyonudur.

1.6. X-ışınlarından Yararlanarak Görüntüleme Yapan Teknik ve Biyomedikal Cihazlar

X-ışınlarının madde ile etkileşimlerinden ve karakteristik özelliklerinden yararlanarak

görüntüleme yapan teknikler incelenmek istendiğinde, bu ana grubun altında birçok tekniğin

olduğu görülür. Bunların bir ana grup altında toplanmasının nedeni ise hemen hemen çok

benzer bir çalışma prensibine dayanmalarıdır. Zira bu tekniklerin hepsi, 1895 yılında bulunan

Röntgen tekniğine, daha doğrusu katot ışını tüplerine dayanmaktadır. Bu açıdan bakıldığında

bu ana grup, Röntgen tekniği, Floroskopi tekniği, Mamografi tekniği, Anjiyografi tekniği ve

X-ışınlarından yararlanarak görüntüleme yapan tüm bu tekniklerin en gelişmişi olan

Bilgisayarlı Tomografi tekniği şeklinde alt başlıklara ayrılarak incelenebilir.

1.6.1. Röntgen Tekniği ve Cihazı

Bu teknik, aynı zamanda ‘Konvansiyonel Röntgen’ olarak da bilinmektedir. Günlük

konuşmalarda “Röntgen çektirmek” olarak da geçen Röntgen incelemeleri, tıpta 100 yılı aşkın

bir süredir kullanılan ilk görüntüleme yöntemidir. Miktarı ve verilme süresi kontrol altında

tutulan çok az miktarda X-ışını, incelenecek bölgeye yönlendirilir. Vücuttan geçen ışınlar,

‘röntgen filmi’ olarak isimlendirilen bir çeşit fotoğraf filmi üzerinde incelenen bölgenin

görüntülerini oluşturur. Uygulamalarda kullanılan cihaz, biyomedikal görüntüleme

cihazlarının belki de en basit yapıya sahip olanıdır ve yalnızca, içerisine film kaseti

yerleştirilebilen düz bir masa, masanın üzerinde hareket ettirilebilen X-ışını tüpü, masanın uç

tarafında ayakta yapılan çekimler için kullanılan ve içine yine film kaseti konulabilen statif

levhası ve verilecek dozu ayarlamaya yarayan bir kumanda panelinden oluşur.

Page 45: İÇ NDEK LER - Webnode

37

1.6.1.1. Röntgen Cihazının Bölümleri

Röntgen cihazı, hastanın yattığı bir sedye, X-ışını tüpü, jeneratör, kolimatör, statif

tablası ve kumanda konsolundan oluşur. İnsan vücudunda bulunan herhangi bir hasarın (kırık,

çatlak vs.) veya hastalığın (sinüzit, zatürre vs.) teşhisinde kullanılır. Hasta, rahatsızlığına göre

ya cihazın sedyesine yatırılır ya da statif tablasının önünde konumlandırılır. Röntgen cihazı

380V üreten bir jenaratörden güç alır. Cihazın aldığı bu güç ile X-ışını tüpünde yüksek

gerilim oluşur. Bilindiği üzere X-ışını tüpünün içinde anot ve katot olmak üzere iki uç vardır

ve bu uçlar arasına yüksek gerilim uygulandığında, tüpten X-ışını yayımlanır. Tüpten çıkan

X-ışınları kolimatörde sabitlenir ve hastanın belirlenen bölgesinden geçip sedyenin altındaki

magazinlere ulaşır. Magazinler banyo işleminden geçirilir. Böylece banyo cihazında bulunan

filmlere resimler basılır ve hastalara ulaştırılır. Bu belgeler ‘röntgen filmi’ olarak adlandırılır.

Röntgen filmini çeken personeli radyasyondan korumak için kumanda konsolu, cihazdan

kurşun paravan ve camla ayrılmıştır. Ayrıca X-ışını tüpünün etrafı yağlıdır. Bu da ısınan tüpü

soğutma amaçlıdır. Röntgen cihazı, tüpünün eskimesi dışında sıra dışı bir sorun çıkarmaz.

Eskiyen tüp yenisi ile değiştirilirse bu sorun çözülmüş olur.

1.6.1.2. Röntgen Cihazının Blok Diyagramı

Şekil 1.14 Röntgen cihazının blok diyagramı

Giriş kısmında bulunan transformatör operatörün çeşitli uygulamalarda çalışabilmesi

için gerekli olan hat voltajını ayarlamada yardımcı olur.

Page 46: İÇ NDEK LER - Webnode

38

X-ışını tüp filaman devresi ve transformatörü, tüpte bulunan katot filamanının

ısıtılması için gerekli olan beslemeyi sağlar. Bu güç değiştirilerek, hem filaman sıcaklığı

değiştirilmiş olur hem de hastaya uygulanan X-ışınının enerjisi değiştirilebilir.

X-ışını tüpü yüksek voltaj devresi, yüksek voltaj transformatörü ve tam dalga

doğrultucudan meydana gelir ve elektronların katottan anoda hızla akabilmesi için gerekli

olan DC anot voltajını tüpe aktarır. Yüksek voltajın değeri değiştirilerek hastaya uygulanan

X-ışınının enerjisinin değeri ayarlanabilir.

Zamanlama devresi ile X-ışınının ışınlanma süresi ayarlanarak hastaya tatbik edilir. X-

ışını cihazları hastaya uygulanan X-ışını dozunu geçiş kalitesi, miktarı ve zamanı olmak üzere

üç temel parametreyi ayarlayarak belirler. Bu parametreler birbirine bağlıdır ve hastanın vücut

tipine göre ayarlanır. Röntgen cihazında kaliteli görüntü elde etmek bazen zordur. Daha iyi

görüntü elde etmek için sıcaklık, kilovolt ve zamanlama kontrollerinin iyi yapılması

gereklidir. Bu kontrollerden filaman sıcaklık kontrolü ışınlama kuvveti için, kilovolt kontrolü

ışının geçtiği derinliği ve kontrastı, zamanlama ise ışınlama süresini kontrol eder.

1.6.1.3. Röntgen Filmlerinde Görüntü Oluşumu

Vücudu geçen X-ışınları, üzerine gümüş bromür (AgBr) emülsiyonu sürülmüş plastik

bir yapraktan ibaret olan röntgen filmi üzerine ya doğrudan ya da floresans özellikteki bir

levha aracığıyla düşürülür.

Şekil 1.15 Çekimi yapılmış bir röntgen filmi üzerinde görüntü açığa çıkması

Page 47: İÇ NDEK LER - Webnode

39

Görülebilir ışığın fotoğraf plağında yaptığı değişiklikten farksız olan etki, röntgen

filminde görüntü oluşumu olayında da X-ışını alan AgBr moleküllerindeki bağların gevşemesi

şeklinde kendini gösterir. Böyle bir film bazı kimyasal solüsyonlarla karşılaştırıldığında,

etkilenen moleküllerdeki gümüş ve brom birbirlerinden kolayca ayrılır. Bromdan ayrılan

gümüş oksitlenerek film üzerindeki siyah kesimleri oluşturur. X-ışınlarının düşmediği

bölgelerdeki gümüş bromür molekülleri ise film üzerinden alınır ve beyaz olan plastik baz

ortaya çıkar. Bu işleme ‘film processing’ (film banyosu) adı verilir. Yani kısaca röntgen

filmlerindeki görüntü, okside olmuş gümüş tarafından oluşturulmaktadır.

1.6.1.4. Röntgen Cihazının Avantajları

Konvansiyonel Röntgen cihazından sonra Floroskopi ve BT cihazları çıkmış ancak

bilindiği üzere Röntgen cihazları üretilmeye devam edilmiştir. Bunun nedeni gayet basittir.

Günümüzde halen BT veya Floroskopi incelemesine başvurulmadan birçok hastalığın tanısı

Röntgen cihazı ile kolaylıkla konulabilmektedir. Zira Röntgen cihazının yüksek görüntü

kabiliyetinin yanında uygulamalarının kısa bir sürede yapılabilmesi ve düşük maliyetli olması,

en önemlisi ise hastanın daha az iyonize radyasyona maruz bırakılması gibi avantajları

sayesinde radyodiagnostik cihazların atası kabul edilen röntgen cihazları, modern tıbbın

vazgeçilmez görüntüleme cihazları olmaya devam edeceklerdir.

1.6.2. Dijital Röntgen Tekniği

Konvansiyonel Röntgendeki gümüş bromür analog bir görüntüdür. Analog görüntüde

gri renklerin değişimi kesintisizdir. Nümerik bir ölçek oluşturulursa analog bir görüntü dijitale

çevrilebilir. Dijitalizasyon, analog görüntünün çok küçük resim elemanlarına bölünerek

(piksel) sayısal olarak değerlendirilmesi ile yapılır. Bu sayısal değerlerin gri bir ölçekte

karşılıkları olan gri ton bulunarak görüntü oluşturulur. Röntgen filmlerinin dijitalizasyonu

demek olan bu işlemin pratik bir yararı yoktur.

Dijital Röntgen’de vücudu geçen X-ışınları ya detektör zinciriyle ya da görüntü plağı

ile veya da Floroskopi ekranının dijitalizasyonu ile saptanarak, görüntüler bilgisayar aracılığı

ile oluşturulur. Dijitalizasyonun röntgen filmini ortadan kaldırması arşiv sorununa da çözüm

getirmektedir. Dijital Röntgen, Konvansiyonel Röntgen’e göre daha kolay işlemler içerir.

Teknik ustalığa gerek yoktur. Çünkü film banyo işlemi yoktur. İşlem süresi kısadır. Alınan

ışının dozu azaltılmıştır ve bunlara ek olarak maliyeti düşüktür.

Page 48: İÇ NDEK LER - Webnode

40

1.6.3. Floroskopi Tekniği ve Cihazı

Konvansiyonel Röntgenin yetersiz kaldığı özellikle kolon ve sindirim sistemi

dokularının daha iyi görüntülenebilmesi ve hastalıklı lezyon ya da tümörlerin tedavisinin

hangi aşamada olduğunun belirlenmesi amacıyla geliştirilen bu tekniğe ‘Floroskopi’ adı

verilmiştir. Teknik aslında adını da, çalışma prensibindeki ışığı geçiren ve geçirmeyen

yüzeyleri fark edebilmesinden almaktadır.

Floroskopi cihazı hastanın bir tarafından X-ışını tüpüyle, hastayı limitli radyasyona

maruz bırakır. Tüpün tam karşısında bulunan X-ışını kamerasının, gelen X-ışınlarını alarak

operatörün monitörüne iletmesiyle Floroskopi görüntüleri oluşturulmuş olur. Floroskopi

cihazı kamera ile X-ışını kaynağı arasına hastanın konumlandırılması mantığına dayanır. Bu

sürekli bir görüntü oluşturacaktır. Yani operatör hastanın canlı X-ışını görüntüsünü elde

edebilecektir. Daha sonra elde ettiği bu görüntüleri röntgen filmine basma imkanına da

sahiptir. Floroskopi sekanslarının, opak madde aracılığı ile de yapılabilmesi mümkündür, zira

hastanın bedenine verilen baryum gibi maddeler X-ışınının geçmesini engellerken bazı

dokuların görünür bazılarının ise görünür olmayan hale gelmelerini sağlayarak, görülmek

istenen lezyonlar hakkında daha çok bilgi sahibi olunmasını sağlayacaktır.

Şekil 1.16 Floroskopi ekranında görüntü oluşumu

Floroskopi cihazı önemli özelliklerine rağmen bazı sorunları da beraberinde

getirmektedir. Zira hasta, bir Floroskopi sekansında, Konvansiyonel Röntgen sekansına oranla

daha fazla radyasyona maruz kalmaktadır. Bunun sonucunda hastanın kanser veya tümör riski

taşımasını engellemek amacıyla bir yıl içerisinde yapılabilecek Floroskopi sekansı sınırlı

tutulmak zorundadır.

Page 49: İÇ NDEK LER - Webnode

41

1.6.4. Mamografi Tekniği ve Cihazı

Mamografi, adından da kolayca anlaşılabileceği üzere yalnızca kadınlar için

geliştirilmiş ve sadece göğüs sekanslarında kullanılan bir tekniktir. Yine temeli

Konvansiyonel Röntgen’e dayanmaktadır. Ancak; uygulamalarda direkt ve çok yakın

mesafeden X-ışını uygulanması ve ayrıca X-ışınına maruz kalan dokuların yapısal olarak çok

ince olması verilen dozların limitli olmasının gerekliliğini ortaya koymaktadır.

Mamografi cihazına başvurulmasının başlıca nedeni Göğüs kanserinin çok sık

görülmesi, Konvansiyonel Röntgen cihazıyla bu görüntülerin çok zor alınması ve uygulanan

iyonize radyasyonun göğüsteki hastalıklı lezyonu daha da ilerletmesi riskidir. Mamografi

cihazı bir çok ileri görüntüleme tetkiklerine gerek kalmadan kolayca hastalıklı lezyonun

teşhisini sağlamasıyla beraber maliyet açısından da oldukça uygundur.

1.6.5. Anjiyografi Tekniği ve Cihazı

Bu teknik daha çok kalp hastalarında, kalbin ve damarların görüntülenmesi için

kullanılır. Cihaz ise yine Konvansiyonel Röntgen prensibine göre çalışır. Ancak onun aksine

kalp damarlarını çok iyi görüntüleyebilecek şekilde rezolüsyonu çok yüksektir. Bu sayede

tıkalı damarlar kolayca fark edilebilir ve Anjiyo işlemi daha efektif yapılabilir. Bu cihaz aynı

zamanda invazif yani girişimsel olarak da kullanılabilir. Anlaşılacağı üzere bu cihaz anlık

görüntüleri verebilmektedir. Anjiyo işleminin kolaylıkla yapılabilmesinin de temel sebebi

budur. Anjiyografi cihazı bu çalışma yapısı itibarı ile Floroskopi cihazına benzemektedir.

1.6.6. Dijital Anjiografi Tekniği ve Cihazı

Dijital Anjiografi’de, radyoskopi yöntemine benzer bir düzenekte, hastayı geçen

ışınların düşürüldüğü görüntü kuvvetlendiriciye gelen verilerin analog/dijital dönüştürücü adı

verilen sistemle dijitale dönüştürülmesi sağlanmaktadır. İntravasküler kontrast verilmeden

önce ve verildikten sonra elde edilen dijital görüntüler üzerinde özel bir teknikle uygulanan

matematiksel çıkartma (subtraksiyon) işlemi sayesinde diğer vücut oluşumları tamamen devre

dışı bırakılarak vasküler yapılar ayrıca gösterilebilmektedir. Bu nedenle yöntem ‘Dijital

Subtraksiyon Anjiografi (DSA)’ olarak adlandırılmakta işlem sırasında kullanılan cihaza da

‘DSA cihazı’ denilmektedir.

Page 50: İÇ NDEK LER - Webnode

42

DSA aygıtında, vasküler yapılara kontrast madde verildikten sonra alınan görüntüden,

kontrast madde olmadan alınan görüntü (mask görüntü), tam üst üste getirilerek her bir

pikselin birbirinden matematiksel olarak çıkarılması sonucunda elde olunan görüntü ile

sadece damardaki kontrast madde gösterilmektedir.

Şekil 1.17 DSA görüntüleri A: Lateral serebral anjiografi (normal olgu), B: Renal

anjiografi; Böbrek üst polde vasküler tümöral oluşuma ait görünüm izleniyor.

1.6.7. Bilgisayarlı Tomografi Tekniği ve Cihazı

Tomografi sözcüğü, eski Yunanca kelimeler olan kesit ve görüntü manasına gelen

‘Tomo’ ile ‘Graphy’den oluşmuştur. Anlamı kesit görüntüsü oluşturmadır. 1963’te A.

Cormack tarafından teorize edilen Bilgisayarlı Tomografi tekniği 9 yıl sonra 1972 yılında

İngiliz fizikçi Dr. G. Hounsfield tarafından tüm bilim dünyasına tanıtılmıştır. X-ışınlarının

bulunmasından bu yana yapılmış en büyük ilerleme olarak kabul edilen bu yöntem iki bilim

adamına da 1979’da Nobel Ödülü kazandırmıştır.

Bilgisayarlı Tomografi cihazı, vücudun herhangi bir bölgesinin kesit görüntüsünü

oluşturma kabiliyetine sahip bir cihazdır. Bu cihaz görüntüleri oluşturmada Konvansiyonel X-

ışını cihazlarında rastlanan X-ışını tüplerinin bir benzerini kullanır. Ancak diğer X-ışını

cihazlarının aksine tüp, sürekli dönmekte olan bir gantry’ye bağlıdır. Sürekli dönen bu tüp ve

tam karşısına yerleştirilmiş dedektör vasıtasıyla cihaz her açıdan organın görüntülerini alarak

bunları bilgisayarda işler ve görüntüsü istenen organın kesit görüntüsünü oluşturmuş olur.

Konvansiyonel X-ışını cihazlarından sonra BT cihazının bulunması modern tıpta ve

radyolojide büyük bir devrim yaratmıştır.

Page 51: İÇ NDEK LER - Webnode

43

1.6.7.1. BT Cihazının Bileşenleri ve Çalışma Prensibi

Bilgisayarlı Tomografi cihazı incelendiğinde cihazın gantry, kabinetler ve görüntü

işleme ve operatör bilgisayarları olmak üzere üç ana kısımdan oluştuğu görülür.

Şekil 1.18 BT Cihazının bileşenleri

Bilgisayarlı Tomografi cihazının ilk ve en önemli bileşeni olan gantry, basit olarak

ifade edilirse dönen bir halkadır. Bu halkanın bir ucunda gelişmiş ve yüksek kapasiteli bir X-

ışını tüpü, tam zıt ucunda da bu X-ışını tüpünden gelen ışınları algılayabilecek bir dedektör

bulunur. Gantry belirli bir hızla dönerek ve belirli periyotlarla ışın göndererek dedektörden

sinyalleri alır ve görüntü oluşturmak üzere kabinetlere gönderir.

BT cihazının ikinci bileşeni olan kabinetler, gantry’nin devirdaim sürekliliğini

sağlayan komponentleri taşırlar, bunun yanında görüntü bilgisayarı ile gantry’nin veri akışı

için arayüzü oluştururlar. Kabinetlerde gantry’nin hareketi ve çalışma periyodu için kontrol

kartları ile BT cihazına güç sağlayan kaynakların kontrol kartları bulunur.

Cihazın üçüncü ve son bileşeni ise görüntü işlem ve operatör bilgisayarlarıdır. BT

cihazında bulunan bilgisayar sayısı dörttür. Bu bilgisayarlar BT cihazının görüntülerini

oluşturan ana bileşenlerdir. Bir başka deyişle BT cihazının ürettiği verileri görünür ve elle

Page 52: İÇ NDEK LER - Webnode

44

tutulur hale getiren parçalardır. Cihazın dedektörlerinden alınan veriler iletim hatları

aracılığıyla görüntü işlem bilgisayarına gelir. Bu bilgisayar bir tür sinyal işleyicisi olarak

çalışır ve gelen bu sinyalleri yorumlar. Yorumlanan bu sinyallerden görüntüleri oluşturarak

çıkışında bağlı olan operatör bilgisayarına iletir. Bu bilgisayardan görüntüler üzerinde

ayarlamalar yapılabilir, bu görüntülerin çıktıları alınabilir ya da sekanslar tekrarlanabilir.

Bilgisayarlı Tomografi incelemeleri sırasında hasta, cihazının masasına hareket

etmeksizin yatırılır. İstenilen görüntüyü elde etmek için ihtiyaç duyulan kesitlere uygun

gelecek şekilde masa manuel ya da uzaktan kumanda ile cihazın gantry açıklığına sokulur. X-

ışını tüpü, masa uygun kesit pozisyonuna geldiği anda aktifleştirilir. Gantry’de bulunan

dedektörler hastadan geçen ve görüntü bilgilerini taşıyan X-ışını demetlerini absorbe eder.

Dedektörden gelen veriler sayısal verilere dönüştürülür ve bu görüntü bilgileri BT cihazının

görüntü bilgisayarlarında işlenerek BT görüntüleri oluşturulur. Oluşturulan görüntüler

bilgisayar ekranından izlenebilir ya da bu görüntüler filme aktarılabileceği gibi gerektiğinde

tekrar bilgisayar ekranına getirilmek üzere depolanabilir.

1.6.7.2. Bilgisayarlı Tomografi Cihazının Gelişimi ve Jenerasyon Evreleri

İlk BT cihazlarında, tek bir kesit

oluşturabilmek için gerekli verileri

toplamak 5 dakika gibi uzun bir süre

gerektirmekteydi. Bu kadar uzun

sürelerde tetkik alımı ve yüksek

dozlardaki radyasyona maruz kalınma

BT’nin kullanılmasını engellemiş ve

geciktirmiştir. BT cihazları, geliştirilme

ve rutinde kullanılma aşamalarında bir

dizi evrim geçirmiş ve

dezavantajlarından arındırılmıştır.

Geçirdikleri evrime göre BT cihazları

beş jenerasyon altında toplanmaktadır.

Bu beş ayrı jenerasyon altında toplanan

Bilgisayarlı Tomografi cihazları teker

teker incelendiği takdirde;

Şekil 1.19 Birinci jenerasyon bir BT cihazı

Page 53: İÇ NDEK LER - Webnode

45

1. Birinci Jenerasyon Cihazlar: Pencil-Beam (kalem-ışıması) X-ışını ve karşısında

tek bir detektörün bulunduğu bu tür cihazlar çevirme-döndürme (translate-rotate) prensibi ile

çalışmaktadır. İncelenecek olan obje, lineer bir doğrultuda,bir uçtan bir uca tarandıktan sonra

tüp 1 0 ’lik açı ile dönüş hareketi yapmakta ve obje tekrar lineer olarak taranmaktadır. Bu

tarama ve dönüş hareketleri 180 0 ’lik bir dönüşe kadar devam ettirilmektedir. Birinci

jenerasyon cihazlarda kesit alım süresi bu nedenle oldukça uzundur.

2. İkinci Jenerasyon Cihazlar: Bu cihazlarda tek detektör yerine lineer dizilmiş

birden fazla detektör kullanılmış ve X-ışını hüzmesi de pencil-beam yerine detektör

genişliğine göre yelpaze biçiminde genişletilmiştir. İkinci jenerasyon cihazlarda birinci

jenerasyonda olduğu gibi çevirme-döndürme (translate-rotate) tekniği söz konusudur. Ancak

tüp hareketi 108 0 ’lik açılarla 180 0 ’ye tamamlanmaktadır.

3. Üçüncü jenerasyon cihazlar:

Birinci ve ikinci jenerasyon cihazlardan

sonra, döndürme-döndürme (rotate-rotate)

prensibi ile çalışan üçüncü Jenerasyon

aygıtlar geliştirilmiştir. Bu cihazlar X-ışını

kaynağı ve bu kaynağın karşısına

yerleştirilmiş, konveks dedektörlerden

oluşturulmuştur. X-ışını demeti, karşısına

denk gelen dedektörlerin tümünü içine

alacak şekilde yelpaze biçimindedir. X-

ışını tüpü ve dedektörler, incelenecek olan

obje etrafında birbirleri ile koordineli

biçimde hareket ederek, birinci ve ikinci

jenerasyon cihazlarla gerçekleştirilemeyen

360 0 ’lik dönüş gerçekleştirilmiştir.

Üçüncü jenerasyon Bilgisayarlı Tomografi cihazlarının tıp teknolojisine getirmiş

olduğu bir diğer yenilik ise, artık gantry’nin tek bir dönüşünde birden fazla kesit görüntüsü

alınabilir olmasıdır.

Şekil 1.20 İkinci jenerasyon bir BT cihazı

Page 54: İÇ NDEK LER - Webnode

46

4. Dördüncü Jenerasyon Cihazlar:

Döndürme-sabit (Rotate-stationary) tekniği

olarak da adlandırılan bu dördüncü

jenerasyon Bilgisayarlı Tomografi

sistemlerinde sadece X-ışını kaynağı

hareketlidir. Tek bir X-ışını kaynağı

incelenecek obje etrafında 360 0 ’lik bir dönüş

hareketi gerçekleştirirken, detektörler oyuk

ya da gantry boyunca dizilmiş ve

sabitlenmiştir. Böylelikle kesit alım süresi 1-

2 saniye düzeylerine indirgenmiştir.

5. Beşinci Jenerasyon Cihazlar: Son derece hızlı (Ultrafast) BT olarak da

tanımlanmaktadır. Dönüş hareketi yapan X-ışını tüpü ve oyuk (gantry), yerini yüksek güçlü

dört tungsten hedef anotlu elektron ışınına bırakmıştır.

Cihazda hareketli unsurlar

bulunmadığından ve X-ışını çok odaklı

elektron demeti şeklinde uygulandığından

kesit alım süresi saniyenin altına

indirgenmiş ya da aynı sürede birkaç kesit

elde etme imkanı yaratılmıştır. Beşinci

jenerasyon cihazlarda düşük ve yüksek

rezolüsyon olmak üzere iki ayrı çalışma

modu mevcut olup düşük rezolüsyon modu

kullanıldığında saniyenin yarısı kadar sürede

masa hareketi sağlanmaksızın sekiz adet

ardışık kesit alma olanağı mevcuttur. Buna

karşın yüksek rezolüsyon modu seçildiğinde

tek bir kesit 0,1-0,4 sn gibi çok daha kısa

sürede tamamlanabilmektedir. Beşinci jenerasyon cihazlarda kullanılan detektör sistemi,

dördüncü jenerasyon da olduğu gibi oyuk (gantry) boşluğu içine çepeçevre yerleştirilmiş

durumdadır.

Şekil 1.21 Üçüncü jenerasyon BT cihazı

Şekil 1.22 Dördüncü jenerasyon BT cihazı

Page 55: İÇ NDEK LER - Webnode

47

Günümüzde henüz yaygın kullanıma girmemiş beşinci jenerasyon cihazlar halihazırda

geliştirilme aşamasındadır.

Şekil 1.23 Yukarıda Beşinci jenerasyon bir BT cihazı görülmektedir.

1.6.7.3. Bilgisayarlı Tomografi’de Görüntü İşleme

Monokromatik paralel bir X-ışını demeti bir maddeden geçirildiğinde çıkan ışın

demetinin şiddetinde bir azalma olur. 0I şiddetinde bir X-ışını demeti, x kalınlığındaki bir

maddeyi geçtikten sonra şiddetindeki azalma;

( ) ( ) xeEIEI

.0 . µ−= (1.22)

olarak ifade edilir.

Buna Lambert kanunu denir. Burada µ lineer soğurma katsayısıdır. Lineer soğurma

katsayısı birim kalınlık başına düşen soğurulma olarak tanımlanır. Tablo 1.4’te diagnostik

radyoloji pratiğinde kullanılan tipik bir X-ışını demetinin enerji spektrumu için bazı vücut

yapılarına ait lineer zayıflama katsayıları verilmiştir.

Page 56: İÇ NDEK LER - Webnode

48

Vücut Yapısı/Madde Lineer zayıflama katsayısı ( µ ) (cm 1− )

Hava 0

Kemik 0,48

Kas 0,18

Kan 0,178

Tablo 1.4 X-ışını demetinin bazı vücut yapılarına ait lineer zayıflama katsayıları

Vücut Yapısı/Madde I(x)/I 0

Hava 1,0

Kemik 0,619

Kas 0,835

Kan 0,837

Tablo 1.5 Hava, kemik, kas ve kana ait beklenen I(x)/I 0 değerleri

Şekil 1.23 Farklı zayıflama katsayılarına sahip doku segmentinden geçen X-ışını demeti

Şekil 1.23’deki gibi, içinde dört farklı lineer zayıflama katsayısı barındıran bir doku

segmenti için dokuyu geçen X-ışını demetinin şiddeti;

( )[ ]xeII

.0

4321. µµµµ +++−= (1.23)

formülüyle hesaplanabilir.

Page 57: İÇ NDEK LER - Webnode

49

Burada x , X-ışını demetinin aldığı yolu ifade eder. Eşitliğin logaritması alınır ve

düzenlenirse, izdüşüm fonksiyonu;

( ) ∑=

=4

1i

ixp µ (1.24)

şeklinde ifade edilebilir.

Elde edilen izdüşüm fonksiyonu, X-ışını demetinin aldığı yol boyunca lineer zayıflama

katsayılarının toplamını verecektir.

BT’de dokular arasındaki kontrast farkı, dokuların sahip oldukları lineer soğurma

katsayılarının farklılığından kaynaklanmaktadır. Şekil 1.24’teki gibi temsil edilen satır ve

sütunlara parçalanmış bir doku segmenti için i satırının m sütunu boyunca izdüşüm

fonksiyonu;

( ) imiiii xp µµµµ ++++= ...321 (1.25)

şeklinde yazılabilir.

Şekil 1.24 Bir doku segmentinde lineer zayıflama katsayılarının 2D matris gösterimi

Şekil 1.24’teki gibi bir işlem sıfır derece taramadır. BT’de ise radyasyon kaynağı φ

görüş açısıyla incelenecek vücut bölgesini lineer olarak tarar. Bu tarama tamamlandığında

Page 58: İÇ NDEK LER - Webnode

50

kaynak ve dedektör çifti küçük bir φ∆ açısı kadar döndürülür ve lineer tarama tekrarlanır. Bu

işlem 180 0 ’lik açı süpürülene kadar devam ettirilir. N×M’nin görüntüsünün oluşturulmasının

son safhasında, her bir demet, görüntü matrisine uzaysal ya da uzaysal frekans filtrelemeyle

geri izdüşürülür.

1.6.7.3.1. İzdüşüm Detayları ve Radon Transformu

Şekil 1.26’daki ( )yxf , fonksiyonu lineer zayıflama katsayılarını temsil etmektedir.

Şekil 1.26 Paralel demet geometrisi ve koordinat sistemi

X-ışını demeti, x ekseniyle θ açısını yapmaktadır. Gelen X-ışını demetinin şiddeti 0I

olacak şekilde ( )yx, , saat yönünün tersine θ açısı kadar döndürülerek yeni bir koordinat

sistemi tanımlanırsa, dönüşüm formülleri;

y

x=

θ

θ

sin

cos

θ

θ

cos

sin=

s

r

s

r=

− θ

θ

sin

cos

θ

θ

cos

sin

y

x

(1.26)

şeklinde yazılabilir.

Page 59: İÇ NDEK LER - Webnode

51

Sabit θ açısı için r ’nin fonksiyonu olarak ölçülmüş şiddet profili Şekil 1.27’de

görülmekte ve aşağıdaki gibi verilmektedir.

( ) ( )

∆−= ∑

s

syxfIrI ,exp0θ (1.27)

−= exp0I ( )

∆+−∑

s

ssrsrf θθθθ cossin,sincos (1.28)

Şekil 1.27 Şiddet profili

Her bir ölçülmüş şiddet için karşılık gelen toplam zayıflama çizgisi hesaplanabilir. Her

şiddet profili daha sonra bir zayıflama profiline aşağıdaki şekilde dönüştürülür.

( )( )

( )( ) ssrsrfI

rIrp

s

∆+−=−= ∑ θθθθθθ cos.sin.,sin.cos.ln

0

(1.29)

( )rpθ fonksiyonuna, θ açısı boyunca ( )yxf , fonksiyonunun ‘izdüşümü’ denir. Şekil

1.28’de tipik bir zayıflama profili (izdüşüm) görülmektedir. Genellikle izdüşüm profili θ için

[ ]π,0 aralığında ölçülmektedir.

Page 60: İÇ NDEK LER - Webnode

52

Şekil 1.28 Tipik izdüşüm profili

( )rpθ izdüşümlerinin tamamı, iki boyutlu ( )θ,rp veri takımını oluşturur. Buna

‘sinogram’ denir. ( )yxf , dönüşüm fonksiyonu ( )θ,rp sinogramı içinde tomografik yeniden

yapılandırmayı (rekonstrüksiyon) bulan Johann Radon’un adına ithafen ‘Radon transformu’

olarak adlandırılır. Buna göre; verilen bir θ açısı için Radon transformu;

( ) ( ) ( ) ssrsrfyxfrp ∆+−=ℜ= ∑ θθθθθ cossin,sincos,,, (1.30)

şeklinde yazılabilir.

Radon transformu bir görüntünün özelleştirilmiş bir doğrultu boyunca izdüşümlerini

hesaplamada kullanılır. İki boyutlu bir fonksiyon olan ( )yxf , ’nin izdüşümü belirli bir

doğrultuda çizgi integralidir. Örneğin; ( )yxf , ’nin çizgi integrali düşey doğrultuda

( )yxf , ’nin x eksenindeki izdüşümü, yatay doğrultudaki çizgi integrali ise ( )yxf , ’nin y

eksenindeki izdüşümüdür. Şekil 1.29’daki ( )yxf , fonksiyonu, y′ doğrultusu boyunca integre

edilerek bulunan (1.30 denklemindeki r), x′ ekseni üzerinde bir izdüşüme sahiptir (1.30

denklemindeki s ). İzdüşümler, orijinal yönelme açısı q ’ya göredir ( q , 1.30 denkleminde

θ ’ya karşılık gelmektedir).

Page 61: İÇ NDEK LER - Webnode

53

Şekil 1.29 Radon transformu geometrisi

Bir başka deyişle Şekil 1.30’da verilen paralel izdüşümler göz önüne alındığında,

paralel X-ışını demetleri ( )xRq′ izdüşüm fonksiyonunu meydana getirmek üzere bir cisimden

geçmektedirler. Bu da ( )rpθ ’ye karşılık gelmektedir.

Şekil 1.30 Bir cisimden geçen paralel demet izdüşümleri

Page 62: İÇ NDEK LER - Webnode

54

1.6.7.4. BT’de Görüntü Eldesi

1.6.7.4.1. BT’de Resim Elemanları

Bilgisayarlı Tomografi

görüntüleri ‘piksel’ adı verilen

resim elemanlarının oluşturduğu bir

matristen ibarettir. Matris boyutu

BT cihazlarının teknolojik

gelişimine paralel olarak 256×256,

512×512 veya 1024×1024 olabilir.

Pikseller seçilen kesit kalınlığına

bağlı olarak ‘voksel’ adı verilen bir

hacime sahiptir ve voksel

organizmayı geçen X-ışınının

atenüasyonunu gösteren sayısal bir

değer taşır. Bu değer ‘Hounsfield

Units’ (HU) olarak adlandırılır ve

+1000 ila -1000 arasındaki değerleri kapsar. Bu değerin ortasındaki 0 sayısı genel olarak suyu

temsil ederken yağ dokusu ve hava skalanın negatif, yumuşak dokular, kan ve kompakt kemik

pozitif yönünde yer alır.

1.6.7.4.2. Görüntüleme Alanı (Field of View)

BT kesitini oluşturan görüntü alanının genişliğini gösteren bir parametredir.

İncelenecek olan objenin boyutuna göre seçilir. FOV büyütüldükçe, sabit olan matris içindeki

piksellerin boyutları genişleyeceğinden görüntünün geometrik çözümlenmesi (rezolüsyon)

azalacaktır. Matris sayısını değiştirmeden geometrik rezolüsyonun azalmasını önlemeye

yönelik ‘odaklama’ ya da ‘hedefleme’ adı verilen incelenecek objenin bir bölümüne yönelik

netleştirme uygulaması denenir. Odaklama (zooming) işlemi, daha büyük bir FOV ile elde

edilmiş görüntü üzerinden, ilgilenilen bir bölgenin seçilerek büyütülmesi işleminden farklı bir

uygulamadır. Aksi takdirde bu işlem fotografik büyütmeden başka bir anlam ifade etmeyecek

ve geometrik çözünürlük azalacaktır. Odaklama işlemi rekonstrüksiyon odaklama ve

interpolatif odaklama olmak üzere iki farklı biçimde gerçekleştirilebilmektedir. Bunlardan;

Şekil 1.31 BT’de görüntü taraması ve voksel

Page 63: İÇ NDEK LER - Webnode

55

Rekonstrüksiyon odaklama, kesit parametreleri büyük FOV’a göre elde edilmiş

görüntülerin, bilgisayarın belleğinde, dedektörlerden geldiği biçimiyle durması halinde

gerçekleştirilebilen ve görüntü üzerinde işaretlenen bölgenin yeniden değerlendirilerek

oluşturulması işlemidir. Bu tip odaklamada görüntünün rezolüsyonu arttırılabilmektedir.

Interpolatif odaklamada ise görüntünün bilgisayar hafızasında sayısal olarak

rekonstrükte edilmiş şekli bulunduğunda odaklama gerçekleştirilebilmektedir. Büyütülmesi

istenilen alan işaretlendikten sonra, bu alanın tüm pikselleri bilgisayar tarafından

genişletilmekte, komşu piksel aralıkları da çevre piksel değerlerinin aritmetik ortalaması

alınarak tamamlanmaktadır. Bu işlem ile görüntüde büyüme gerçekleşmekle beraber detay

kalitesinde, büyütülen görüntüye oranla bir farklılık bulunmamaktadır.

1.6.7.4.3. Pencereler

1.6.7.4.3.1. Pencere Genişliği (Window Width)

Monitörde ince1enecek yapının, diğer yapılardan optimum ayrımı amacı ile, gri ton

başına düşen doku yoğunluğu sayısının değiştirilmesine yönelik elektronik bir ayardır.

Monitör ve her bir BT kesitinde +1000 ila -1000 arasındaki değişen gri skalada seçilen sıklık

(density) aralığının üst ve alt sınırını işaret eder. Pencere genişliği daraltıldıkça, gri ton başına

düşen soğurulma farklılığı yani doku sayısı azalmakta ve görüntülerde yüksek kontrast

sağlanmaktadır. Bununla beraber dar pencere seçimi, pencere alanı dışında kalan oluşumların

yetersiz değerlendirilmesi ya da gözden kaçırılması açısından tehlikelidir.

Geniş pencere genişliği seçildiğinde, gri ton başına düşen doku sayısı artacağından

inceleme alanı oldukça homojen görülecektir. Buna bağlı olarak küçük sıklık değişikliklerinin

saptanması zorlaşacak dolayısı ile de rezolüsyonu azalacaktır.

1.6.7.4.3.1. Pencere Seviyesi (Window Level)

Pencere genişliğinde seçilen sıklık aralığının orta noktasını ifade eden bir

parametredir. Bu parametre vasıtasıyla görüntüler listelenir ve öncelik sırasına koyulurlar.

Pencere seviyesi görüntülerin daha iyi algılanmasını sağlayarak ileri düzey görüntülemenin

kapısını açar.

Page 64: İÇ NDEK LER - Webnode

56

1.6.7.4.4. Ölçümler

BT görüntülerinin sayısal veriler üzerinden işlenerek yaratılmış olması, elde edilmiş

imaj üzerinde farklı değerlendirme ve ölçümlerin yapılmasına imkan tanımaktadır. Elde

edilmiş görüntüler üzerinde sıklık, boyut, sıklık profili, reformasyon, toplama, çıkarma,

histogram gibi ölçümlerin içinde rutinde en sık gerçekleştirilenleri sıklık ve boyutsal

ölçümlerdir. Boyut ölçümlerinde iki nokta arasındaki mesafe tayin edilirken, sıklık

ölçümünde, değişik genişlikteki kare-dikdörtgen ya da yuvarlak-oval şekilli bir curser ile ilgili

alan içindeki piksellerin yoğunluğu belirlenebilir. Cihaz bu son işlem sırasında, seçilen

bölgedeki piksellerin toplam HU değerlerini, piksel sayısına bölerek ortalama bir sıklık değeri

saptamaktadır. Sıklığı ölçülecek alanın gerçeğe en yakın bir şekilde değerlendirilmesi

açısından örnekleme alanının olabildiğince homojen ve gerektiğinden daha büyük

olmamasına dikkat edilmelidir.

1.6.7.4.5. Rekonstrüksiyon (Reformasyon)

Gantry boşluğunun sınırlandırmasına bağlı olarak BT cihazları ile genellikle aksiyal

düzlemde kesitler alınabilmektedir. Çok sınırlı olmakla birlikte bazı vücut bölümlerinden

koronal ya da sagital düzlemden de inceleme yapılabilmektedir .

Her ne kadar genelde sadece aksiyal düzlemden kesitler alınmış da olsa, bilgisayar

teknolojisinin sağladığı imkanlarla görüntülerin aksiyal kesitler üzerinden farklı düzlemlere

dönüştürülmesi mümkün olabilmektedir. Bu işlem bilgisayar belleğindeki özel bir program

tarafından sağlanmaktadır. Bilgisayarın hafızasında yer alan, kesitleri üst üste yerleştirerek

sıralar ve daha sonra istenilen düzlemdeki resim elemanlarını yeni görüntüyü oluşturacak

şekilde birleştirir. Mevcut plandaki kesitlerin, istenilen bir başka planda yeniden yaratılması

işlemlerine ‘reformasyon’ veya ‘rekonstrüksiyon’ adı verilmektedir. Mevcut reformasyon

görüntüsünün çözünürlüğü (rezolüsyonu) temel olarak, işleme tabi tutulan görüntülerdeki

kesit kalınlığı ve kesitler arasında bırakılan boşluğa bağlıdır.

Reformasyona tabi tutulan temel görüntülerin kesit kalınlığı ne kadar birbirine eşit ve

küçük, kesitler arası mesafe ne kadar dar ve aralıksızsa, reformasyon görüntüsü de o ölçüde

yüksek rezolüsyonda elde edilecektir. Ancak ne kadar ideal ölçülerde gerçekleştirilirse

gerçekleştirilsin reformasyon görüntüleri, tam anlamıyla ilk alınan ana görüntülerin

Page 65: İÇ NDEK LER - Webnode

57

rezolüsyonuna erişemez. Son yıllarda geliştirilen yeni bilgisayar programları ile ileri

algoritmalar kullanılarak mevcut görüntüler üzerinden üç boyutlu (3D) rekonstrüksiyonlar da

gerçekleştirilebilmektedir Bu işlemlerin bir örneği, adına yüzey rekonstrüksiyonu (surface

reconstruction) denen bir uygulamadır. Aksiyal planda alınan kesitler üst üste konarak

yerleştirildikten sonra belirli sınırlar içinde bir HU değeri belirlenmekte, bu seçilen değer

doğrultusunda bilgisayar, tüm görüntülerde o değerler içinde kalan pikselleri saptayıp bir

araya getirerek birleştirmektedir. Birleştirilen pikseller ise değişik planlardan 3D olarak

reformasyona tabi tutulmaktadır. Elde olunan görüntüler, yine bilgisayarlardaki mevcut

programlar çerçevesinde değişik yönlere de çevrilerek de incelenebilmektedir.

1.6.7.4.6. Çözümleme Gücü (Rezolüsyon)

Birbirinden ayrılabilen iki yapı arasındaki minimum aralıktır, geometrik çözümleme,

obje kontrastı, gürültü (noise) ve kontrast çözümlemeye bağlı olarak değişmektedir. Bu değer

santimetrede 5-20 çizgi şifti arasında değişmektedir. BT üreticisi firmalar cihazlarının

etkinliği açısından daha ziyade çözümleme gücü değerini vermektedirler. Sonuç olarak;

BT’de kesit kalınlığı azaltıldıkça parsiyal volüm etkisi azalacak ve geometrik rezolüsyon

artacaktır. Buna karşın X-ışını dozu ve dolayısı ile gürültü azalacağından kontrast

rezolüsyonu düşecektir.

1.6.7.4.6.1. Geometrik Çözümleme (Spatial Rezolüsyon)

İncelenecek bir nokta, çizgi ya da kenarın bulanıklaşmasının ölçüsüdür. Bir diğer ifade

ile birbirine komşu iki yapının ayırt edilebilme gücünü gösteren bir parametredir. Geometrik

çözümleme, görüntüyü oluşturan piksel boyutları ile yakından ilgilidir. Piksel boyutlarının

küçültülmesi, görüntünün daha fazla sayıda noktadan oluşmasına yol açacağından, daha

küçük oluşumların birbirlerinden ayrımı sağlanacak ve spatial çözümleme artacaktır.

Bilgisayarlı Tomografi’de geometrik çözümleme tüpün fokal spot boyutu, FOV ve kesit

kalınlığı ile ters orantılıdır. Tüpün fokal spot boyutu, görüntüleme alanı ve kesit kalınlığı

arttıkça geometrik çözümleme gücü azalmaktadır. BT’nin geometrik çözümleme gücü,

Konvansiyonel Radyografi’den daha düşüktür.

Page 66: İÇ NDEK LER - Webnode

58

1.6.7.4.6.2. Kontrast Çözümleme (Kontrast Rezolüsyon)

Film üzerindeki farklı yoğunlukları ayırt edebilme yeteneğidir. Bilgisayarlı

Tomografi’de Konvansiyonel Röntgen’den daha yüksektir. Kontrast çözümleme gücü başlıca

X-ışını şiddeti ve dozuna bağlı bir kavramdır. BT sistemlerinde hastaya gönderilecek X-ışını

dozu kV, mA değerleri ve ışınlama (ekspojur) süresi ile ayarlanmaktadır. Bir çok sistemde kV

değeri genelde sabit olup X-ışını yoğunluğu 150 mA’den başlamak üzere 200, 250, 300,

500’e kadar yükseltilebilen mA seçenekleri ile arttırılabilmektedir. Ancak yeni teknoloji ile

üretilen BT cihazlarında kV parametresi de değiştirilebilmektedir. Mevcut X-ışını yoğunluğu,

ışınlama süresi de uzatılarak arttırılabilmektedir. Miliamper değeri arttırıldıkça daha yüksek

oranda X-ışını enerjisi oluşmakta, bununla birlikte tüp daha fazla yüklenmektedir. Kesit alım

süresi arttırıldıkça hareket artefaktları fazlalaşmaktadır. Kontrast çözümleme gücü, gürültü ve

kesit kalınlığı ile birlikte değerlendirilmektedir. İncelenen objenin homojenitesinden

kaynaklanan deviyasyonlar olup ortalama 2-4 HU değerindedir. Gürültüyü yarıya indirmek

için X-ışını dozu 4 kat arttırılmalıdır. Seçilen kesit kalınlığı arttırıldıkça kontrast çözümleme

gücü artar.

1.6.5.4.7. Filtrasyon (Görüntü İyileştirme)

Bilgisayarlı Tomografi’de filtreler, görüntülerin optimizasyonuna yönelik gürültüyü

ön1eyen, görüntü netliğini ve kenar keskinliğini düzenleyen mekanizmalardır. BT’de primer

ve sekonder olmak üzere iki tip filtrasyon mevcuttur. Görüntülerin ilk oluşturulduğu aşamada,

program içinde tanımlanan, incelenecek alana göre seçilen ve dijital verilerin

rekonstrüksiyonu sırasında gerçekleştirilen filtrasyon, ‘primer filtrasyon’ adını almaktadır.

Primer filtrasyon ile elde edilmiş görüntüler tekrar filtrasyona tabi tutulabilir. Bu amaçla,

yumuşak dokulara yönelik yumuşak (soft), kemik dokulara yönelik keskin (sharp) filtreler

kullanılmaktadır. Mevcut filtrasyonlu görüntüler üzerinde gerçek1eştirilen bu ikinci filtrasyon

işlemine ‘sekonder filtrasyon’ adı verilmektedir.

1. Soft (pürüzsüz) Filtreler: Kontrast rezolüsyonu arttırmak amacı ile

kullanılmaktadır. Daha çok yumuşak doku incelemelerinde yararlanılır.

2. Sharp (Edge enhance) Filtreler: Geometrik rezolüsyonu arttırmaya yönelik

kullanılmaktadır. Kemik yapıların incelenmesinde uygulama alanı bulmaktadır.

Page 67: İÇ NDEK LER - Webnode

59

Şekil 1.32 Omurilik (Beyin altı) BT sekansının filtrasyon evreleri

Sekonder filtrasyona tabi tutulmadan önceki aksiyal planlı bir beyin BT kesiti Şekil

1.32’de (soldaki) ve pürüzsüz (smooth) filtrasyondan geçirildikten sonraki görünümü

(sağdaki) karşılaştırmalı olarak görülmektedir.

1.6.7.4.8. Yüksek Rezolüsyonlu BT

Temel olarak yüksek rekonstrüksiyon matrisi (512×512, 1024×1024), ince

kolimasyon (1-3 mm), küçük görüntüleme alanı (25 em) ve yüksek geometrik rezolüsyonlu

rekonstrüksiyon algoritmi yardımı ile gerçekleştirilen bir yöntemdir. İncelenecek bölgenin 1-

3 mm’lik, tercihen 1,5-2 mm’lik çok ince kesitleri alınır. Görüntü alanının küçültülmesi aynı

alanı kaplayan piksel boyutlarını da küçülteceğinden geometrik rezolüsyonu arttıracaktır.

Örneğin; 40 cm’lik görüntü alanında piksel boyutu yaklaşık olarak 0,78 mm iken, 25 cm’lik

bir görüntüleme alanında bu değer 0,49’dur. Bununla birlikte, daha yüksek rezolüsyon

değerleri sağlamak için görüntüleme alanı belirli bir seviyenin altına da indirilememektedir.

Bu değer yaklaşık 13 cm’lik bir alana karşılık gelmekte olup bu değer dar bir aralık ifade

etmektedir. Yüksek rezolüsyonlu BT tekniğinde incelenecek anatomik yapıların kenar

keskinliğini arttırmaya yönelik yüksek rezolüsyonlu rekonstrüksiyon (kemik algoritmi)

kullanılmaktadır. Kemik algoritminin kullanılması kontur keskinliğini arttırmakla beraber

gürültü oranının da artmasına yol açar. Bu durumu önlemek için ise ışın faktörlerinin kV ve

mA değerleri arttırılır. Yüksek rezolüsyonlu BT tekniğinde genelde tercih edilen kV ve mA

değerleri 120/170 ya da 140/170 şeklindedir.

Page 68: İÇ NDEK LER - Webnode

60

1.6.7.4.9. Spiral (Helikal) BT

Hasta etrafında spiral-helikal bir dönüş hareketi ile devamlı olarak kesit bilgisi

toplayan bir teknik uygulamadır. Objenin taranması sırasında spiral bir hareketle devamlı

surette kesit aldığından tetkik süresi kısaltılmış, alınan kesitlerin önceki ve sonrakilerle

yekpareliği temin edilmiştir.

Şekil 1.33 Spiral Tomografi

Her bir cm’lik kesit yaklaşık bir saniyede tamamlanabilmekte, abdomen, toraks gibi

solunum hareketlerinin artefaktlara yol açtığı vücut kompartmanlarında tetkikin bu

unsurlardan en az etkilenerek ve en kısa sürede tamamlanmasına imkan yaratmaktadır.

Spiral BT tekniğinin temeli, verileri devamlı bir şekilde toplayabilen ve eş zamanlı

olarak hastanın gantry’den geçmesine olanak tanıyan bir cihazın varlığına dayanmaktadır.

Cihazdaki masa BT tekniğinde olduğu gibi sabit bir hızla ilerleyebilmekte, X-ışını ve

dedektörler 360 0 dönüş yaparken veriler, incelenen objeden kesintisiz olarak

toplanabilmektedir.

Spiral BT tekniğinde X-ışını tüpü, rotasyon merkezi ile arasındaki mesafe sabit

kalmak üzere silindirik bir yüzey üzerinde spiral hareketini gerçekleştirmektedir. Bu tür

cihazlardaki tarama hacmi, X-ışını tüpünün gücü ile masa hareketinin hızına bağlıdır. İdeal bir

spiral BT’de X-ışını tüpü yüksek kapasiteli, masa ilerleme hareketi ise seçilen kesit

kalınlığına eşdeğer olmalıdır. Standart BT tekniğinde görüntüler, her bir kesit için ilgili kesite

spesifik planar geometrideki verilerden oluşturulmaktadır. Halbuki spiral BT’de spiralin

herhangi bir 360 0 ’lik segmentinin direkt rekonstrüksiyonu ile gerçekleştirilmektedir. Bu

durumda görüntüler, Konvansiyonel BT’de olduğu gibi disk şekline dönüştürülmek için

Page 69: İÇ NDEK LER - Webnode

61

yeniden düzenlenmelidir. Bu düzenleme de spiral yolun birbirine komşu dönüşlerine ait

izdüşümlerin yeniden düzenlenmesi (interpolasyonu) ile sağlanmaktadır. İnterpolasyon

işleminde, spiralin herhangi bir açısal ve kesitsel pozisyonu için önce projeksiyon değerleri

hesap edilmekte, daha sonra bu sentetik projeksiyon datalarından yararlanılarak standart

rekonstrüksiyon işlemi gerçekleştirilmektedir. Kısaca tüm orjinal spiral veriler ara değerleri

bulunmuş verilerin elde edilmesinde kullanılmakta, taranan belirli bir kesitin görüntüsü

retrospektif olarak elde edilmekte, herhangi bir zaman diliminde değiştirilerek iki ya da üç

boyutlu rekonstrüksiyona tabi tutulabilmektedir.

Spiral BT’deki verilerin aksiyal planda devamlılık göstermesi sayesinde istenilen her

hangi bir yerden rekonstrükte aksiyal görüntüler alınabilir, retrospektif olarak oluşturulan

rekonstrükte aksiyal görüntüler ile küçük lezyonların merkezinden, parsiyal genlik etkisi

olmaksızın, güvenilir bir şekilde yoğunluk ölçümü yapılabilir. Spiral BT’de temel olarak

belirli bir hacim tarandığından, solunuma bağlı görüntülenmemiş bir bölgenin kalması

ihtimali ortadan kalkmaktadır. İncelemenin çok kısa bir sürede bitirilmesine karşın elde edilen

dataların hesaplanması ve görüntünün rekonstrüksyonu için yaklaşık 10 saniye gibi bir süreye

ihtiyaç vardır. Ancak buradaki asıl kazanç, hasta açısından tetkik süresinin standart BT

uygulamasından çok daha kısa sürmesidir. Spiral BT ile elde edilen görüntülerin kalitesi

standart BT ile karşılaştırıldığında, piksel gürültünün, standart BT ile eşdeğer mA

değerlerinde, planar verilerin lineer interpolasyon ile sentetik olarak elde edilmesine bağlı

hafifçe azaldığı; kesit hassasiyet profilinin ise spiral teknikte, masa ilerleme hızına bağlı

olarak ideal dikdörtgen formunu kaybettiği için yassılaşıp genişlediği görülmektedir. Bu

yassılaşma, masa hızı nominal kesit kalınlığına eşdeğer olarak seçildiğinde % 28 oranındadır.

Bu etki masa hızı nominal kesit kalınlığından %10-20 oranında düşük seçilerek

azaltılabilmekle beraber hassasiyet profilinin kalınlaşıp genişlemesi tamamen önlenemediği

gibi nominal kesit azaldığı için maksimum tarama hacmi de daralmaktadır. Bunların dışında

kalan spatial rezolüsyon, kontrast, artefakt ve homojenite gibi performans parametrelerinde

bir farklılık saptanmamaktadır. Spiral BT’deki multiplanar rekonstrüksiyon imajlar, kontur

keskinliği açısından standart BT’den üstün olmakla birlikte bu tür imajlar tanısal açıdan çok

büyük bir anlam ifade etmemektedir. Hastaların spiral BT incelemesi sırasında aldıkları dozda

bir fazlalık olmamakta, hatta standart BT’deki kesit tarama ve kesitlerin olmaması ve düşük

mA değerlerin kullanılma zorunluluğu göz önüne alındığında rölatif olarak azaldığı

söylenebilmektedir. Spiral BT 1989 yılından bu yana vücudun değişik bölümlerinin

incelenmesinde rutin olarak kullanılmaktadır.

Page 70: İÇ NDEK LER - Webnode

62

Şekil 1.34 Konvansiyonel BT’de görülmeyen nodüller kesit içerisine girmediği için

atlanmaktadır.

Tek bir nefes tutma süresi içinde 24-31 kesit alınmasına imkan veren inceleme hızı

özellikle solunum hareketlerinden kaynaklanan artefaktları ortadan kaldırmıştır. Çekim

tekniği sayesinde arada taranmamış alan bırakılmadığından solunum hareketlerinden

etkilenen organlardaki küçük fokal lezyonların (metastatik nodül gibi) saptanma şansı

yükselmiştir. Bu avantajları spiral BT’nin batın ve toraks uygulamalarındaki etkinliğini

arttırmıştır. Solunumsal farklılıklardan kaynaklanan aynı bölgeden birden fazla kesit alma

gerekliliği de ortadan kalkmış, 2 ya da 3 boyutlu rekonstrüksiyonlarla elde edilen görüntülerin

rezolüsyonu da rölatif olarak artmıştır. İnceleme süresinin oldukça kısa olması nedeniyle,

Spiral BT ile arteryal ve venöz yapılara yönelik BT Anjiografi çalışmaları da Konvansiyonel

BT’ye göre çok daha üstün bir şekilde gerçekleştirilebilmiştir.

Dinamik volülmetrik vasküler inceleme yöntem1eri ve yüksek rezolüsyonlu üç

boyutlu rekonstrüksiyonlar ile başta aorta ve ana dalları olmak üzere, boyun, alt ve üst

ekstremite damarları hem daha az kontrast madde kullanılarak hem de artefaktlardan arınmış

daha detaylı imajlarla değerlendirilebilmiştir. Bu sayede hasta açısından daha girişimsel

Anjiografik uygulama endikasyonları bir miktar da olsa azaltılmıştır. Baş- boyun bölgesindeki

kompleks yapıların, az miktarda verilen kontrast madde ile ve daha yüksek kontrast

çözünürlükte demarkasyonu sağlanmıştır. Tetkikin kısa sürede tamamlanması nedeniyle

yutma ve solunum artefaktları minimuma indirilmiştir.

Page 71: İÇ NDEK LER - Webnode

63

1.6.7.5. Dedektörler

Bu bölümde BT cihazının olmazsa olmazı olan dedektörler tanımlanacak ve detaylı bir

biçimde özelliklerinden bahsedilecektir

1.6.7.5.1. Sintilasyon Dedektörler

Bu tür dedektörler kendi arasında

iki tiptir. Birinci tipte fotomultiplier sistem,

ikinci tipte ise fotodiyot multiplier sistem

bulunmaktadır.

1.6.7.5.1.1. Fotomultiplier Dedektör

Bu tür dedektör teknolojisi özellikle

1. ve 2. jenerasyon BT cihazlarında ve

yaygın olarak nükleer tıpta kullanılan

tarayıcılarda bulunmaktadır. Sodyum

iyodür (NaI), kalsiyum florür (CaF 2 ),

bizmut germanat (Bi 4 Ge 3 O 12 ) gibi solid

sintilasyon kristallerinden oluşturulmuştur.

Bu türden kristaller, üzerlerine X- veya Gama ışını düştüğünde, bünyelerinden görülen

ışık salınımına yol açarlar. Kristallerden çıkan ışık, fotokatod üzerine düşerek burada

elektronik sinyallere dönüştürülür. Elektronik sinyaller ‘dynodes’ adı da verilen fotomultiplier

içinde tekrar yükseltilir. Fotomultiplier bir yüzey konfigürasyonu olup fotokatodtan çıkan her

elektron 3-10 kat oranında arttırılır.

1.6.7.5.1.2. Fotodiyot Multiplier Dedektör

Fotomultiplier dedektör sistemindeki fotomultiplier yerine silikon fotodiyot bulunması

ile farklılık gösterir. Sintilasyon kristallerinde bir değişiklik yoktur. Fotodiyot’un kullanılması

yüksek stabilite, küçük boyut ve maliyet ucuzluğu bakımlarından avantajlıdır.

Şekil 1.35 BT cihazının dedektör yerleşimi

Page 72: İÇ NDEK LER - Webnode

64

1.6.7.5.2. Gaz Dedektörler

Günümüzdeki BT sistemlerinde kullanılan dedektörlerin çoğu, 10-30 atmosfer basınç

altında sıkıştırılmış xenon gazından oluşturulmuşlardır. İncelenecek objeyi geçerek

dedektörlere ulaşan X-ışınları, basınç altında sıkıştırılmış xenon gazı atomlarında iyonizasyon

meydana getirmektedir. İyonize xenon gazı miktarı dedektöre ulaşan X-ışını foton sayısı ile

orantılıdır. Gaz dedekörlerin maliyeti, sintilasyon dedektörlerine göre daha ucuzdur. Sıklıkla

santimetrede 9 adet bulunacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu da çözünürlüğü artırdığından

görüntü kalitesinin artmasına neden olmuştur. BT sistemlerinde kullanılan dedektörler belirli

özelliklere sahip olmalıdır. Bu özellikler yüksek absorpsiyon ve dönüşüm verimliliği, yüksek

tutma (capture), kısa parlama (afterglow) süresi, geniş dinamik alan (range) olarak ifade

edilebilir.

Toplam detektör verimliliği yukarıda belirtilen unsurların bütünü sayesinde

gerçekleşmektedir. Toplam detektör verimliliği aynı zamanda doz verimliliği şeklinde de

ifade edilmektedir. Dedektörlerin geçici (temporal) cevabı mümkün olduğunca hızlı olmalı ve

üzerine düşen X-ışınını takip eden milisaniyeler içinde gerçekleşebilmelidir. Bu süre içinde

sinyal işlenmeli ve detektörler bir sonraki ölçüme hazır hale gelmelidir. Bu durum ancak,

detektör elemanlarının hızlı kısa parlama süresi ile mümkündür.

NaI ve CaF 2 gibi kristal yapıları, kısa geçici (temporal) cevapları nedeniyle modern

BT tarayıcılarında kullanılmamaktadır. İncelemeye alınan hasta, BT cihazının masasına sırt

üstü ya da yatay pozisyonda yatırılır. Masa elle (manuel) ya da otomatik olarak uzaktan

kumanda ile BT cihazının gantry açıklığına sokulur. Masa düzlemindeki sayısal değerler

hastadan alınacak kesitin yerini belirlemektedir ve gantry açıklığındaki görülebilebilir ışık

bantları ile de hasta üzerinde tayin edilebilir.

Masanın yukarı aşağı hareketi de mümkün olup incelenecek vücut parçasının

görüntüleme alanı içindeki santralizasyonuna olanak sağlar. Gantry öne ve arkaya doğru

belirli bir derecede eğilmeye (tilt) imkan tanıyan bir düzeneğe sahiptir. Genelde +30 ila -30

arasında açı yapmasına müsade eden bu eğim sayesinde aksiyal ve koronal kesit düzlemleri

belirli bir oranda açılandırılarak X-ışınının incelenecek olan doku ya da objeye en uygun

şekilde düşürülmesi temin edilebilmektedir.

Page 73: İÇ NDEK LER - Webnode

65

1.6.7.5. BT’de Görülen Artefaktlar

BT’de görülen artefaktlar, BT fiziğinin ya da incelenen obje hareketinin bir sonucu

olarak ortaya çıkan görünümlerdir. Bu artefaktlar genel anlamda görüntüyü bozan en büyük

etmenlerdir ve bunları bir nevi ‘gürültü’ ya da ‘parazit’ olarak adlandırmak mümkündür. Bu

artefaktlar sırayla incelediği takdirde;

1.6.7.5.1. BT Fiziğinin Bir Sonucu Olarak Gelişen Artefaktlar

1.6.7.5.1.1. Parsiyel Genlik (Volüm) Etkisi

BT’nin veri elde etme tekniğinden kaynaklanan bir artefakttır. Daha önce de

belirtildiği gibi BT de en küçük resim elemanı ‘piksel’ adı verilen yapı olup, voksel olarak

tanımlanan kesit kalınlığı ile uyumlu volümsel verilerin görüntüye yansıyan ortalaması

şeklinde ifade edilmektedir. Voksel içinde tek bir dokunun varlığı durumunda, vokselin

pikseli yansıttığı X-ışını atenüasyon değeri tamamiyle o dokunun atenüasyon değeri ile

uyumlu olacaktır.

Eğer bir doku voksel volumünü tamamen doldurmuyorsa, aynı voksel içinde diğer

dokularla birlikte ortalama yoğunluğu alınarak piksellere yansıtılacağından yoğunluğu

gerçeğinden farklı olarak ölçümlenecektir. Örneğin; ilgili voksel içinde biri +10 diğeri +70

HU değerinde ve eşit kalınlıkta iki farklı doku bulunuyor olsun. Bu durumda eşit

hacimlerdeki her iki doku yoğunluğu top1anarak (10+70=80 HU) ortalaması alınmakta

(80/2=40 HU) ve pikseldeki karşılığı 40 HU şeklinde her iki dokunun atenüasyon

değerlerinden farklı olarak saptanmaktadır. İşte bu durum ‘parsiyal volüm etkisi’ olarak

tanımlanmaktadır. Parsiyal volüm etkisi, içerdiği dokulardaki hatalı sıklık ölçümleri dışında

sıklık bakımından birbirinden çok farklı değerlerine sahip anatomik bölgelerde çizgisel

artefaktların oluşumuna da yol açabilmektedir. Çizgi ya da bant artefakt olarak da bilinen

artefakt1ar paranazal sinüslerde veya petroz kemikte mastoid hücrelerin içindeki hava ile

kemik; metalik cisimlerle yumuşak doku planları arasında görülmektedir. Parsiyal volüm

etkisini tamamen önlemek mümkün değildir. Ancak; başlıca kesit aralığına bağlı bu artefaktın

bir ölçüde engellenmesi için kesit kalınlığı azaltılmalıdır. Özellikle metalik cisimlerin

oluşturdukları bu türden artefaktları elimine etmek için ise kesit açısını değiştirmek yararlı

olabilir.

Page 74: İÇ NDEK LER - Webnode

66

1.6.7.5.1.2. Işın Sertleşmesi (Beam Hardening) Artefaktı

X-ışını tüpünden çıkan ışınlar, farklı enerji düzeylerine sahip olmaları bakımından

polikromatik özelliktedir. Bu yüzden de inceleme sırasında geçtikleri değişik ortamlarda farklı

şekillerde penetrasyon ve absorpsiyon gösterirler. Bunlardan yüksek enerjili fotonlar, dokuları

penetre edip geçerlerken, düşük enerjili olanlar kolaylıkla absorbe edilirler.

BT’de kullanılan X-ışınının polikromatik olması ve heterojen ışının düşük enerjili

kısmının objeyi geçerken hemen absorbe edilmesi nedeniyle X-ışını demetinin ortalama

enerjisi artar. Buna ‘beam-hardening’ etkisi ya da ‘X-ışınının sertleşmesi’ adı verilir. Bu

durumda, özellikle kalın ve yoğun oluşumlardan geçerken yüksek enerjili fotonların daha az

absorpsiyonuna bağlı olarak X-ışınının zayıflaması daha az olacağından yüksek yoğunluk

değerlerine sahip dokular arasındaki düşük yoğunluktaki oluşumların voksel değerleri

olduğundan daha düşük hesaplanacaktır. Elde edilen görüntülerde ise incelenen objenin

santraline doğru gidildikçe atenüasyon değeri azalmış olarak görülecektir. Yumuşak doku-

kemik gibi farklı atenüasyon değerlerindeki yapılarda daha sık karşılaşılan bu etki, beyin

incelemesinde özellikle posterior fossada, yoğunluğu çok yüksek petroz kemikier arasındaki

beyin sapı, serebellum gibi nörojenik dokularda daha çarpıcı bir şekilde ortaya çıkmaktadır.

Beam-hardening etkisi tamamen elimine edilemese de azaltılmasına yönelik ışın filtreleme

teknikleri, software ve hardware yöntemleri geliştirilmiştir. Ayrıca kesit kalınlığının

düşürülmesi ve mAs değerinin arttırılması da beam-hardening etkilerinin azaltılmasında

yararlıdır.

1.6.7.5.1.3. Ring Artefaktı

Detektör dengesizlikleri ve bozukluklarının oluşturduğu artefaktlardır. BT’de X-ışını

yoğunluğundaki küçük oynamalar, hassas bir şekilde kalibre edilmemiş dedektörler tarafından

algılanamaz. Bu durumda dedektörler radyasyon sinyali olmadığı halde varmış gibi ya da

yüksek X-ışını yoğunluğundan doyarak artmakta olan intensiteye yanıt vermemek gibi

yanlışlıklara düşmektedir. Bu türden artefaktlar genellikle 3. jenerasyon cihazlarda ve

dedektörlerdeki hatalı olarak yapılan kalibrasyona bağlı olarak gelişmekte ve elde olunan

görüntülerde halka şeklinde izlenmektedir. Bu nedenle 3. Jenerasyon cihazlardaki dedektörler

periyodik aralıklarla kalibre edilmelidir. 4. Jenerasyon cihazlarda dedektörler otomatik olarak

kalibre edildiklerinden ayrıca manuel olarak kalibrasyona gerek kalmamaktadır.

Page 75: İÇ NDEK LER - Webnode

67

1.6.7.5.1.4. Streak Artefaktı

Yüksek kontrast yoğunluğuna sahip metal, amalgam diş dolgusu, metalik klip, kurşun

gibi cisimlerin kenarlarında gelişen ışınsal tarzda artefaktlardır. Yüksek yoğunluklu cismin X-

ışını transmisyonunu ve dedektörlere ulaşmasını engellemesi nedeniyle bu bölgeden hiç kayıt

yapılmamakta ve görüntüde cismin etrafında ışınsal çizgilenmeler ortaya çıkmaktadır.

1.6.7.5.2. Obje Hareketi Sonucu Gelişen Artefaktlar

Kesitlerin alımı esnasında, objenin hareketi incelenen anatomik bölgeyi değiştirerek,

elde edilen veriler arasında devamsızlık ve tutarsızlığın ortaya çıkmasına yol açmaktadır.

Veriler arasındaki bu tutarsızlık, rekonstrüksiyon sonrasında görüntü üzerinde, hareket yönü

doğrultusunda birbirine paralel çizgiler şeklinde görülmektedir. Hareket artefaktları, kesit

alımını daha uzun sürede gerçekleştirildiği sistemlerde oldukça büyük sorunlar yaratırken,

yeni teknolojik iyileştirmelerle çok kısa zaman dilimlerinde kesit alabilen BT cihazlarında

neredeyse ihmal edilebilecek düzeylere indirgenmiştir.

Page 76: İÇ NDEK LER - Webnode

68

2. ULTRASONOGRAFİ TEKNİĞİ

Ultrasonografi modern tıbbın vazgeçemediği görüntüleme yöntemlerinden birisidir.

Ultrasonun, birinci bölümde verilen ve yine insan vücudunun içinde olup bitenleri anlamaya

yarayan görüntüleme yöntemlerinden en önemli farkı bu amaca ulaşmak için radyasyon

kullanmaması, bunun yerine insan kulağının duyamayacağı frekansta ses dalgalarından

yararlanmasıdır. Bir başka olumlu özelliği de elde edilen görüntünün gerçek zamanlı olması

yani işlem yapıldığı sırada görüntünün ekranda izlenebilmesidir. Bu avantajları sayesinde 40

yıldan fazla zamandır tıp alanında kullanılan Ultrason, günümüzde kadın doğum pratiğinde

rutin uygulamaya girmiş, hatta gebelik takiplerinin olmazsa olmaz bileşeni haline gelmiştir.

Ultrason cihazı ses dalgalarının değişik yoğunluktaki dokular içinde farklı hızlarda

ilerlemesi ve yansıması prensibine dayanan bir mekanizma ile çalışır. Bu mekanizma aslında

doğaya yabancı bir mekanizma değildir. Yarasaların uçarken, balinaların ise denizlerde

yüzerken kullandıkları sistem de benzer bir prensibe dayanmaktadır. Öte yandan denizaltıların

seyir sırasında ya da balıkçıların balık sürülerini ararken kullandıkları sonar cihazları da aynı

mekanizma ile çalışırlar.

2.1. Ultrasonografi’nin Tarihçesi

Çeşitli enerjiler kullanarak görüntü oluşturma yöntemleri geliştiren radyoloji, bu

enerjilerin iyonizan ve non-iyonizan olanlarını farklı şekillerde değerlendirebilmektedir. Bu

yöntemlerin temel esasları uzun bir süreden beri bilim adamları tarafından bilinmesine

rağmen, günümüzdeki yüksek kaliteli görüntülere ulaşmak ancak bilgisayar teknolojisindeki

gelişmelere bağlı olarak ortaya çıkabilmiştir.

Non-iyonizan bir enerji türü olan ultrases ile ilgili bilgiler de XIX. yüzyılın

başlarından itibaren oldukça detaylı bir şekilde bilinmektedir. Ses enerjisi aslında bir ortamda

yayılan mekanik titreşimlerdir. XIX. yüzyıl sonlarında İtalyan Spallanzini’nin yarasaların,

insan kulağının duyabileceğinden daha yüksek frekanslı ses dalgaları kullanarak yönlerini

tayin etmelerini bulduktan sonra, XIX. yüzyıldaki çalışmalar, yapay olarak yüksek frekanslı

ses üretme üzerine oldu. Ancak XX. yüzyılın başlarında başarılı sonuçların alınması ile

Birinci ve İkinci Dünya Savaşlarında özellikle sonar cihazlarında askeri amaçlarla kullanıldı.

İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra sonar cihazları ve onların üretim teknolojilerindeki

gelişmeler ultrasesin tıbba girmesine önderlik etti.

Page 77: İÇ NDEK LER - Webnode

69

Şekil 2.1 Sonar’ın ilk uygulama alanı olan denizatlıların yerlerinin saptanması

1942 senesinde Dussik ultrasesi beyin ventriküllerinin görüntülenmesi için kullanmak

istedi ancak başarılı olamadı. 1947 yılında Dr. Douglas H. Howry ve Dr. Bliss W.R. yumuşak

dokuları ultrasesle görüntüleyebilmek için çalışmalara başladılar ve 1950 yılında ilk yumuşak

doku görüntüleri elde edildi. Dr. Howry 1951’de Birleşik Tarama yöntemini geliştirildi. O

günlerde Ultrasonik incelemeler hasta bir su tankına sokularak yapılıyordu. 1957 yılında Dr.

Ian Donald ve Dr. Brown direkt hastaya temas eden Kontakt yöntemi geliştirdiler. Dr. John J.

Wild’in Ultrasonu teşvik edici çalışma ve yayınları bu yıllardan sonra Inge Edler’in

Ekokardiyografi’yi, Lars Leksell’in Ekoansefalografi’yi, Gilbert Baum’un Orbital Ekografi’yi

geliştirmesine katkıda bulunmuştur.

2.2. Ultrasonun Tanımı ve Ultrasesin Teknik Özellikleri

2.2.1. Ultrasonun Tanımı

Bir ortam içinde oluşan mekanik titreşimlerin birim zaman içindeki tekrarlama sayısı

16-20.000 arasında olduğuda insan kulağı bu titreşimleri algılayabilir ve buna ‘ses’ adı verilir.

Titreşimlerin tekrarlama sayısı 20’den az olduğunda infrases, 20.000’den fazla olduğunda

ultrases adını alır. İnfra ve ultrases insan kulağı tarafından duyulamaz. Doğada bazı canlıların

kendi organlarını kullanarak ultrases ürettiklerini ve yine kendi organlarını kullanarak bu

seslerin yankılarını dinleyip çeşitli fonksiyonlarını yerine getirdikleri bilinmektedir. İnsan

ancak ürettiği cihazlar yardımı ile ultrasesten kendi amacı doğrultusunda yararlanabilmektedir.

Page 78: İÇ NDEK LER - Webnode

70

Şekil 2.2 1 sn’deki tekrarlanma sayısına bağlı olarak infrases, duyulabilir ses ve ultrases

Birim zaman (sn) içindeki titreşim sayısına ‘frekans’ denir ve bunu tarif eden

fizikçinin adına ithafen birimi Hertz olarak kabul edilmiştir. Kısaca ‘Hz’ şeklinde gösterilir.

Bunun 1000 katına ‘kilohertz’ adı verilir ve ‘KHz’ ile gösterilir. 1.000.000 katına ‘megahertz’

denir. Kısaca ‘MHz’ şeklinde ifade edilir. Doğada canlıların ürettiği seslerin frekansı 20-70

KHz arasındadır. Oysa tıpta tanısal alanda kullanılan ultrasesin frekansı rutin uygulamalarda

2-15 MHz arasındadır.

2.2.2. Ultrasesin Elde Edilmesi

Doğada yarasa ve bazı böcek türlerinin kendi organlarını kullanarak elde ettikleri

yüksek frekanslı sesi insanlar ancak bir takım fizik olayları kullanarak ortaya çıkarabilir.

Bunlar, mekanik, piezoelektrik ve magnetostriktif metodlardır. Piezoelektrik yöntemle 500

MHz, magnetostriktif yöntemle 300 KHz’e kadar frekansta ultrases elde etmek mümkündür.

Günümüzde yüksek frekanslı ses elde etmek için en çok piezoelektrik olaydan

yararlanılmaktadır.

Piezoelektrik olay, 1880 tarihinde Pierre ve Jacques Curie tarafından keşfedilmiştir.

Yunanca’da piezein basınç anlamına gelir. Piezoelektrik basınçla elektrik akımı arasındaki

ilişkiyi anlatır. Bu fizik temelden yola çıkarak elektrik enerjisini mekanik titreşimlere, mekanik

titreşimleri de elektrik sinyallerine dönüştürme metoduna ‘piezoelektrik’ olay denmektedir.

Önceleri quartz gibi doğal maddelerin kristallerinden yararlanılırken, günümüzde yapay

seramikler istenen frekansta ultrases enerjisini üretmede yeterli olabilmektedir.

Page 79: İÇ NDEK LER - Webnode

71

Bu amaçla üretilmiş seramik disklere çevirici anlamına gelen ‘transduser’ adı verilir.

Transduserler kurşun zirkonat titanat gibi seramiklerden imal edilmekte ve ‘prob’ adı verilen

bir başlıkta taşınmaktadır. Seramik disklerin kalınlığı, ürettikleri ses frekansı ile ters

orantılıdır. Kalınlık azaldıkça frekans artar. Ultrasesin frekansı arttıkça dalga boyu kısalır.

Şekil 2.3 Dalga şeklinde bir traseye sahip olan ses dalgasının dalga boyu ve amplitüdü

Sesin frekansı oluşturulacak görüntünün rezolüsyonu ile çok yakından ilişkilidir. Ancak

unutulmaması gereken bir husus, sesin frekansı arttıkça dokuya nüfuz etme (penetrasyon)

yeteneğinin azalmasıdır. Bunun yanında ses frekansı arttıkça ses demeti kolime olur.

Dalga özelliği taşıyan her enerjide olduğu gibi, ses enerjisinin de bir frekansı ( f )

vardır. Bunun anlamı bir de dalga boyunun ( X ) bulunduğudur. Buna bağlı olarak bir de ortam

içindeki yayılım hızından (V ) bahsetmek gerekir. Bu üç özellik arasında;

fXV .= (2.1)

şeklinde bir bağıntı vardır.

Sesin ortam içindeki yayılım hızı, ortamın yoğunluğuna ( d ) ve elastisitesine ( k )

bağlıdır. Ortamın sesin yayılımına gösterdiği dirence ‘akustik impedans’ denir. Akustik

impedans kısaca ‘ z ’ ile gösterilir ve;

Vdz .= (2.2)

eşitliği yazılabilir.

Page 80: İÇ NDEK LER - Webnode

72

Ses dalgası akustik empedansı değişmeyen bir ortam içinde hareket ederken yoluna

devam edecektir. Eğer içinde yayıldığı ortamın akustik empedansından farklı akustik

empedanslı bir ortamın yüzeyi ile karşılaşırsa, bu arakesit yüzeyine çarpış açısı dışında

aşağıdaki formülle ifade edilecek şekilde yansır.

İlk ortamın akustik empedansını 1z , ikincininki ise 2z ile ifade edilecek şekilde geri

dönüş miktarını;

12

12

zz

zzR

+

−= (2.3)

olarak formülize etmek mümkündür.

Şekil 2.4 Akustik empedansları farklı iki ortamın arakesit yüzeyine gelen ses dalgasının

yansıma, kırılma ve saçılmasını etkileyen faktörlerin şematik görünümü

0=R olduğunda ( 12 zz = ) hiç yansıma olmaz. 1=R olduğunda 2z , 1z ’den çok

büyüktür. Tam yansıma olur. Hava ile doku arasında yaklaşık 1=R ’dir. Prob ile cilt yüzeyi

arasındaki hava katmanını ortadan kaldırıp, R’yi küçültmek için pratikte akustik jel

kullanılmaktadır.

Elastisite hücre ve moleküller arasındaki ilişki ve bağlanma şekilleri ile belirlenen bir

doku karakteristiğidir. Sesin yayılım hızını belirleyen en önemli faktör olup doku elastisitesi

arttıkça sesin dokudaki yayılma hızı azalır. Örneğin; yağlı dokularda sesin iletim hızı daha

düşüktür. Katı ve sıvılarda ise dokularda sesin yayılımı daha hızlıdır.

Page 81: İÇ NDEK LER - Webnode

73

Yoğunluk faktörü ise başlıca dokunun atom numarası ile ilişkilidir. Biyolojik

dokularda sesin yayılma hızı ortalama 1540 m/sn’dir. Sesin bazı doku ve maddelerdeki

yayılım hızı tablo 3.1’de verilmiştir.

Doku-Madde Hız(m/sn)

Hava 348

Kan 1570

Kemik 4080

Yağ 1500

Karaciğer 1550

Kas 1580

Yumuşak dokular 1540

Su 1480

Tablo 3.1 Bazı doku ve maddelerde ultrasesin yayılım hızları

2.2.3. Sesin Şiddeti (Ultrases Enerjisinin Kuvveti)

Sesin şiddeti cm başına düşen güç olarak tanımlanmaktadır. Şiddet, belirli bir alanda

belirli bir sürede akan enerjidir. Birimi Watt/cm 2 /sn’dir. Watt, 1 sn’de 1 joule’lük bir enerji

akımını ifade eder. Diagnostik US cihazlarında sesin şiddeti 1-40 miliWatt arasındadır. Oysa

doku harabiyeti ancak 4 Watt/cm 2 gibi çok yüksek değerlerde ortaya çıkmaktadır. Tanısal

önemi olan bazı doku ve maddelerin akustik impedansları tablo 3.2’de verilmiştir.

Doku-Organ Madde Akustik İmpedansı (kg/m 2 /sn)(10 6− )

Hava 0,0004

Kan 1,61

Kemik 7,80

Yağ 1,38

Kas 1,70

Su 1,48

Beyin 1,58

Tablo 3.2 Bazı doku, organ ve maddelerin akustik impedansları

Page 82: İÇ NDEK LER - Webnode

74

2.2.4. Atenüasyon

Ultrases demetininin doku içindeki ilerleyişi sırasındaki absorpsiyonuna bağlı

zayıflamasıdır. Başlıca ses demetinin frekansı ile ilişkilidir. Atenüasyon sırasında ilgili

dokularda ölçülemeyecek derecelerde az ısı artışı da gerçekleşmektedir.

2.2.5. Ultrasesin Q Faktörü

Q faktörü, ultrasesin saflığı ve sesin devam ettiği sürenin uzunluğu ile ilgili bir

özelliktir. Bu özellikler doğrultusunda ultrases yüksek ve düşük Q faktörüne sahiptir. Yüksek

Q faktörüne sahip ultrases saf yani dar bir frekans bandındaki sestir. Vibrasyon süresi uzundur.

Düşük Q faktörüne sahip sesin frekans spektrumu geniştir.

2.2.6. Ringdown

Ses dalgalarının başlaması ve vibrasyonların tam olarak kesilmesi arasındaki süredir.

Yüksek Q faktörlü ultrasesin ringdown süresi de uzundur.

2.2.7. Sesin Demet Yapısı ve Uzanımı

Kulak tarafından duyulan sesin dalga boyu cm’ler mertebesindedir. Dalga boyu böyle

uzun olan sesin, bir ortam içinde yayılımı kaynaktan bağımsız olarak küresel şekildedir.

Frekans arttırılıp dalga boyu küçültüldükçe ses dalgaları konik yayılım özelliği göstermeye

başlar. Frekans daha da arttırılırsa, yayılım, ses dalgaları kaynak yüzeyine dik demetler halini

alır. Konik ve demetsel yayılımda demet içinde enerji dağılımı homojen değildir.

Transduserdan çıkan ses hiçbir zaman bir ışık fotonu gibi doğrusal olmayıp, bir marul gibi

dışa doğru açılan yapraklar şeklindedir. Orta kısımda daha homojen ve birbirine çok yakın,

enerjisi daha yüksek, dışarı doğru birbirinden uzaklaşan ve homojeniteyi bozan bu yapı,

görüntü oluştururken bazı zorlukları da beraberinde getirir. Marula benzeyen çok yapraklı

demet yapısı sesin frekansı ile bağımlı olarak, transdusera daha yakın ve daha uzak noktalarda

farklı saçılma eğilimleri gösterir. Ses demeti yapraklarının mümkün olduğunca birbirinden

ayrılmadan bir arada yayılım gösterdiği prob’a yakın kısmına ‘near field zone’, dağılmanın

başladığı kısmına da ‘far field zone’ denir. Sesin frekansına bağlı olarak değişen bu zonların

kullanıcı veya cihazlar tarafından amaca uygun olarak ayarlanabilmesi gerekir. Akustik

lensler yardımı ile bu zonları nispeten değiştirmek de mümkündür.

Page 83: İÇ NDEK LER - Webnode

75

2.3. Ultrases ile Madde Arasındaki Etkileşimler

Sesin madde ile etkileşimi başlıca üç şekilde gerçekleşmektedir.

2.3.1. Yansıma (Refleksiyon)

Ses demetinin yansıma özelliği dört önemli faktöre bağlı olarak gerçekleşmektedir.

Bunlardan biri akustik impedans’tır. Akustik impedans, daha önce de belirtildiği gibi, sesin

ilgili dokudaki yayılım hızı ile doku yoğunluğunun bir fonksiyonudur. İncelenen dokular

arasındaki impedans farklılığı arttıkça yansıma özelliği de artmaktadır. Örneğin; hava ile

yumuşak doku arasında akustik impedans farklılığı çok fazladır. Buna bağlı olarak sesin

tamamına yakını yansır.

İkinci bir faktör insidans açısıdır. İnsidans açısı, ses demetinin yansıtıcı yüzey ile

yaptığı açı olup bu açı dik açıya doğru (90 0 ) yaklaştıkça yansıma azalmaktır. Ses dalgaları,

incelenecek doku yüzeyine bazen öyle bir açı ile çarpar ki gelen ses dalgalarının tümü kırılma

göstermeksizin yansır. İşte bu etkiye neden olan açıya kritik açı adı verilir. Kritik açı, her

ortamda ses hızı ile ilişkili olarak değişiklik göstermektedir.

Şekil 2.5 Kritik açı değerinde veya daha büyük açı ile yansıtıcı arakesit yüzeyine gelen

ses dalgası, optikteki tam yansımada olduğu gibi kırılma göstermeksizin tümüyle yansır.

Page 84: İÇ NDEK LER - Webnode

76

Üçüncü bir faktör yansıtıcı yüzey ile sesin dalga boyları arasındaki ilişkidir.

Son bir faktör de incelenecek olan dokunun yüzeyi ile ilgili bir kavramdır. Ses

dalgalarının karşılaştığı doku yüzeyi düzgün ise yansıma, düzensiz ise saçılma

gerçekleşmektedir.

2.3.2. Kırılma (Refraksiyon)

Ses dalgalarının bir ortamdan diğerine geçerken gösterdiği yön değişikliğidir. Kırılma,

görüntü rezolüsyonunda kayba, spatial distorsiyona ve artefaktlara neden olması

bakımlarından istenmeyen bir etkidir.

Şekil 2.6 Geliş, kırılma ve yansıma açılarıyla ilgili özellikler şematik olarak

gösterilmiştir. Geliş açısı yansıma açısına eşittir. Kırılma açısı ise ultrasesin o ortamdaki

hızı ile ilişkilidir.

2.3.3. Soğurulma (Absorpsiyon)

Dalgasal enerji bir ortamda yayılırken, enerji dönüşümü ve saçılması ile karşılaşır ve

demet yeğinliği gittikçe zayıflar. Doku içinden geçmekte olan ultrases, enerjisinin bir kısmını

doku atomlarına aktararak onların vibrasyonuna, rotasyonuna ve ısınmasına neden olur.

Page 85: İÇ NDEK LER - Webnode

77

Ortam içindeki bazı yoğun merkezler de ultrasesin her doğrultuda saçılmasına sebep olur ve

demet şiddeti azalır. Örneğin; plazmadaki yeğinlik azalması kandakinden daha küçüktür,

çünkü kanın içinde bulunan eritrositler saçılmaya neden olan yoğun merkezlerdir. Ultrasesin

doku içindeki şiddet azalması şöyle gösterilebilir;

xeII .0 . µ−= (2.4)

0I : Yüzeydeki şiddet

e : Euler sabiti = 2,71 …

µ : Soğurulma katsayısı

χ : Derinlik

Soğurulma katsayısı, birim derinlikte, birim zamanda dönüşüme uğrayan enerji

miktarıdır. Soğurulma katsayısı ortama ve ultrasesin frekansına bağlıdır. Frekans büyüdükçe

soğurulma katsayısı büyür. Bu nedenle yüksek frekanslı sesin doku içinde ulaşacağı derinlik

düşük frekanslı sesin ulaşacağından daha azdır.

2.4. Ultrasonografi Cihazlarının Yapısı

Bir Ultrasonografi cihazı genel olarak üç bölümde incelenir. Cihazı oluşturan

kısımlardan ilki ultrasesi yayan ve yankıları alan ünitedir. Ultrases transduserlar tarafından

oluşturulur ve aynı şekilde geri yansıyan ultrases komponentleri de transduserlar tarafından

detekte edilirler.

İkinci kısım işlem birimi ve zaman sayıcıdır. Bu birim, zaman sayıcının komutları

doğrultusunda, ultrases enerjisinin üretilmesini kontrol etmek ve geri dönen ses dalgalarının

transduserda meydana getirdiği elektrik enerjilerini görüntüye dönüştürmekle yükümlüdür.

Ultrasonografi’nin görüntü oluşturmadaki başarısı zamanı mümkün olduğunca küçük parçalara

bölebilmesine bağlıdır. Bu nedenle cihazlarda zaman sayıcının doğru çalışması ve çok küçük

zaman birimlerine hükmedebilmesi çok önemlidir. Zaman sayıcının hatası direkt olarak elde

edilen sinyalin yanlış yorumlanmasına yol açar.

Page 86: İÇ NDEK LER - Webnode

78

Ultrasonografi cihazının üçüncü ve son bileşeni kayıt ünitesidir. Bu birim cihazda

oluşturulan görüntülerin daha sonra değerlendirilmek üzere çeşitli şekillerde kayıt edilmesini

sağlar. Günümüzde en çok kullanılan kayıt birimleri video kaydedicilerle görüntüleri kağıt

veya özel film üzerine kaydeden aparatlardır. Bununla beraber işlem birimine eklenen ve

oluşturulan görüntülerin üzerinde işlem yapabilmeye yarayan ilave bellek üniteleri de

görüntüleri kaydedebilir. Ayrıca sonradan bilgisayarlarda kullanılabilecek özel manyetik veya

optik ortamlara da kayıt yapmak mümkündür.

Bu üç temel ünitenin dışında kullanım kolaylığı sağlayan çeşitli aksesuarlar, üretici

firmaların planlarına göre değişiklikler göstermektedir.

Ultrasonografi’nin ilk klinik uygulamalarında cihazlar analog teknoloji ile çalışırken

günümüzde artık hemen tümüyle dijital teknolojiye geçilmiştir. ‘contact scan’ denilen,

Ultrasonografi’nin ilk ortaya çıkmasından sonraki dönemlerde yoğun klinik kullanımı

bulunan yöntemde çoğunlukla koordinatları mekanik bir kol tarafından belirlenerek ekran

üzerindeki görüntü pozisyonuna stabilite sağlanan uygulamalarda tümüyle analog olarak

işlenen görüntü statik ve storable (ekranda biriken sabit) idi. Daha sonra gelişen real-time

görüntüler de başlangıçta analog olarak elde edilmekteydi. Analog görüntülerin dijital

görüntülere geçmesi elektronik teknolojisinde uzay çalışmalarının yarattığı olumlu etkilerden

ortaya çıkmıştır. Bu sonuç, beraberinde görüntülerin sonradan çok çeşitli şekillerde işlenebilme

ve değerlendirilebilmelerine olanak sağlamıştır. Ortaya çıktığı ilk günden beri yoğun bir

gelişme içinde olan Ultrasonografi cihazları, artık başlangıç dönemleri ile kıyaslanamayacak

derecede yüksek çözünürlüklü görüntüleri, çok daha fazla ve farklı kalıplarda üretebilmektedir.

Ses enerjisi kullanarak görüntü üretmenin temeli olan transduserların yapısı

incelenecek olunursa:

2.5. Transduser ve Yapısı

Türkçe karşılığı tam olarak bulunmayan bazen ‘transduser’ bazen ‘prob’ denilen

ultrases üretici aygıt, ses dalgasını oluşturan ve geri toplayan, amacına göre farklı biçimlerde

tasarlanan komleks yapılı elektromekanik bir aksamdır. Bu aksama ses üreten ana elemanlar

ile diğer elektronik devre elemanlarını içinde bulunduran, kullanıcının elinde kolayca

yönlendirebileceği koruyucu kısımla birlikte ‘prob’ denmesi alışkanlık olmuştur.

Page 87: İÇ NDEK LER - Webnode

79

Tipik olarak bir probun içinde bulunanlar şunlardır:

1. Koruyucu tabaka

2. Lens

3. Aktif piezoelektrik eleman veya kristal (elektrot ve bağlantı elemanları ile)

4. Uyum sağlayıcı tabakalar

5. Arka destek bloğu

Transduserin ses üreten ve algılayan en önemli parçası kristaldir. Kristal, probun

inceleme sırasında objeye tatbik edilen ön yüzüne yakın bir yere yerleştirilmiştir. Kristal,

üzerine tatbik edilen elektrik akımı, kristali mekanik olarak sıkıştırıp genişletmektedir.

Bu fiziksel değişiklik neticesinde ultrases dalgaları oluşmaktadır. Oluşan ultrases

dokulara yönlendirilmekte, dokulardan yansıyarak transdusere dönen ses dalgaları ise kristalde

kompresyon etkisi yaratarak voltaj farklılığına ve elektriksel sinyal değişikliğine yol

açmaktadır. Quartz doğal bir piezoelektrik kristaldir. Ancak quartz çok pahalı bir madde

olduğundan günümüzdeki US cihazlarında sıklıkla yapay piezoelektrik kristaller

kullanılmaktadır.

Şekil 2.7 Ultrason probunun basitleştirilmiş şematik kesiti

Page 88: İÇ NDEK LER - Webnode

80

Kullanım amacına ve üretim şekline bağlı olarak tranduserin içinde bir veya daha fazla

sayıda kristal bulunur. İlk uygulamalarda probun içinde birisi verici diğeri alıcı olarak görev

yapan iki adet kristal bulunurken şimdi durum değişmiştir. Continuos Wave (CW) Doppler

yapmak amacıyla üretilen probların dışında artık probun içindeki kristaller hem verici hem alıcı

olarak kullanılmaktadır. Aynı kristalin verici ve alıcı olarak birlikte kullanılması US enerjisinin

pulse lar şeklinde verilebilmesine bağlıdır. İlk zamanlarda birisi verici diğeri alıcı iki kristal

taşıyan problarla bir katod ışın tüpü ekranı üzerinde statik görüntüler oluşturabilen US

cihazları artık rutin uygulamalarda gerçek zamanlı, yani real-time şekle gelmişlerdir. Real-

time US, dinamik bir inceleme yöntemi olup Röntgendeki Floroskopinin karşılığıdır. Real-

time US ekipmanları, bir sn gibi bir zaman dilimi içinde bile çok sayıda ses demeti pulse

gönderip toplayabilme ve resim elementi (frame) oluşturabilme yeteneğine sahiptir. Bu

cihazlarla saniyede 16 frame (Frame, film karesi olarak Türkçe’ye çevrilebilir fakat günlük

pratikte sıkça frame olarak kullanılmaktadır.) ve üzerinde tekrarlanan görüntüleme

yapıldığında, göz bu imajları birbirinden ayrı ve kesikli değil, aynen bir sinema filmi şeridinin

hızlı hareketindeki gibi süreğen bir görüntü olarak algılar. Frame, birim zamanda elde olunan

görüntü elementi sayısını ifade etmekte ve görüntüleme alanı genişliği (FOV), görüntüleme

derinliği ve birim zamanda dokuya gönderilen pulse sayısı ile ilişkili olarak değişiklik

göstermektedir.

Real-time transduserler mekanik ve elektronik olmak üzere 2 çeşittir. Mekanik tip

transduserler Real-time Ultrason ekipmanlarının gelişim evresindeki ilk örneklerini

oluşturmaktadır. Tek ya da çoğunlukla birkaç transduser elemanından meydana

gelmektedir. Kendi arasında, dönen diskli ve osilasyon gösteren kristalli olmak üzere 2 ana

gruba ayrılmaktadır.

Dönüş hareketi gösteren mekanik transduserler daire şeklinde bir çember üzerine

dizilmiş 3-4 kristalden yapılmıştır. Dönüş hareketi ile her bir transduser elemanı, probun belli

bir noktasında bulunan ve yönlendiricilerle sınırlanmış noktada oluşturduğu ultrasesi inceleme

alanına gönderir.

Osilasyon gösteren mekanik transduserler de iki çeşittir. Bunlardan birinde tek bir

kristal belli bir açıda osilasyon yapar. Saniyede 15-30 frame alınımına olanak tanıyan bu

transduserler sektor transduserler olarak tanımlanır. Oluşturulan ses demeti trasesi, küçük bir

odaktan çıkan ve perifere doğru giderek genişleyen üçgen şeklindedir. Tetkik sırasında

Page 89: İÇ NDEK LER - Webnode

81

probun içindeki hareketin oluşturduğu titreşim sesi duyulur. Osilasyon yapan transduserlerin

ikinci tipinde ise içi ‘kastor yağı’ adı verilen özel bir sıvı ile doldurulmuş kapta tek bir

transduser yer almaktadır. Sıvı dolu bir ortam içinde kristral tarafından oluşturulan ultrases,

parabolik bir yansıtıcı yüzeye çarptırılarak lineer şekilde incelenecek yüzeye

gönderilmektedir.

Şekil 2.8 Sektör görüntü oluşturan (Solda) ve lineer görüntü oluşturan (Sağda) mekanik

transduserlerin şematik görünümleri

Öncül tipteki mekanik tip transduserler sınırlı frame oranları, inceleme alanı darlığı ve

distorsiyon gibi bazı yetersizliklere sahiptirler. Bu yetersizlikler yeni sistemlerde çok büyük

oranda elimine edilmiştir.

Elektronik tipteki transduserler de lineer ve faz dizilimli olarak 2 başlık altında

toplanmaktadır. Lineer dizilimli elektronik transduserlerde bir çizgi üzerinde lineer olarak

dizilmiş sayılan 64 ila 200 arasında değişen çok sayıda kristal bulunmakta ve elemanların

aynı anda uyarılmasıyla oluşan ultrases demeti ile görüntüleme alanı hızla taranmaktadır.

Lineer dizilimli transduserler kendi içinde ardışık lineer ya da segmental lineer

uyarımlı da olabilmektedir. Ardışık uyarımlı olanında her bir transduser elemanı bir sıra

halinde ayrı ayrı uyarılırken segmental uyarımlı olanında ardışık 4 ya da 5 transduser elemanı

eş zamanlı olarak aktive edilmektedir. Böyle bir sistemde her bir US pulsunda 4-5 kesit

çizgisi oluşturulmakta; 1. pulse l-5’nci, 2. pulse 2-6’nci, 3. pulse ise 3-7’nci transduser

elemanı uyarılarak gerçekleştirilmektedir.

Page 90: İÇ NDEK LER - Webnode

82

Şekil 2.9 Sektör görüntü veren faz dizilimli elektronik transduser

Şekil 2.10 Lineer, konveks ve sektör tarama prensiplerinin karşılaştırmalı gösterimi

Segmental uyarımlı transduserler, eş zamanlı uyarımlı transduserlere oranla daha fazla

görüntü çizgisi sağlamasından dolayı daha kaliteli görüntü oluşturmaktadır. Ayrıca eş zamanlı

uyarılan lineer transduserler rektangular yayılım formu gösterdiklerinden lateral

rezolüsyonları düşüktür. Bu tür cihazlarda lateral rezolüsyondaki yetersizlikler akustik

odaklama ile aşılmaya çalışılmaktadır.

Faz dizilimli (fased array) elektronik transduserler, lineer dizilimli transduserlere çok

benzemekle birlikte bu tür cihazlarda transduser elemanları çok minimal zaman aralıkları ile

kademeli olarak uyarılmakta ve görüntüleme alanı süpürülür tarzda taranmaktadır.

Page 91: İÇ NDEK LER - Webnode

83

Şekil 2.11 Tarama çizgilerinin birbiri üzerini örten (over-lapping) ve birbirinden ayrı

şekilde oluşması lineer ve konveks tarama yöntemlerinde gösterimi

Bunlarda ultrasesin yayılımı ve ekoların toplanması diğer elektronik transduserlerden

farklı olarak sektör şeklindedir. Maksimum sektör açısı amaca göre değişmektedir.

Elektronik transduserlerde ses demetinin etkin olduğu focus zonu konkav

odaklayıcılarda elektronik olarak odaklandığından ve ayarlanabilir olduğundan farklı

derinlikteki oluşumlar operatöre bağlı değiştirilebilen bu ayarlamalarla dokular daha net bir

şekilde değerlendirilebilmektedir. Elektronik odaklama, görüntü planına paralel oluşumların

daha yüksek çözünürlükte incelenmesine yani lateral rezolüsyonun artmasına imkan verir.

Şekil 2.12 Lineer eş zamanlı (A), lineer segmental uyanmlı (B) ve faz uyarımlı (C)

transduserlerden yayılan ultrasesin yayılım formları

Page 92: İÇ NDEK LER - Webnode

84

Şekil 2.13 Üç farklı Ultrasonografik görüntüleme yöntemi birlikte ve karşılaştırmalı

olarak gösterilmiştir.

Şekil 2.13’te göğüs duvarı, kalbin ön duvarı, interventriküler septum, mitral kapağın

on leafleti, sol atrium arka duvarından yansıyan ses enerjisi A-Mode’da yalnızca amplitudler

şeklinde gösterilir. Hemen yanındaki B-Mode görüntü bu amplitudlere tepeden bakıldığında

görülen şeydir. Tepeden bakıldığında ekranda parlak noktalar olarak görülen bu yansıma

bölgeleri, ekran zemini belli hızda sağdan sola doğru hareket ettirildiğinde ekrana çizgi

çizmeye başlar. Hareketli organların hareketini bu şekilde grafikler olarak gösterme yöntemine

‘M-Mode’ denir. Grafikte sabit göğüs duvarı ve hareketli kalp dokularına ait yankıların farkı

açıkça görülmektedir.

2.6. Ultrasonografik Gösterim Metodları

Ultrasonografik Görüntülemenin temeli vücut içine gönderilen ses enerjisinin

yankılanması ve bu yankıların dinlenerek elektrik sinyallerine dönüştürülmesidir. Transdusere

geri dönen yansıyan sesin oluşturduğu elektrik sinyallerinin bir monitörde yalnızca

amplitüdlerini aktaran grafikler şeklinde gösterilmesine ‘Amplitüd Mode’ veya kısaca ‘A-Mod’

ya da ‘A-Scan’ adı verilir. Amplitüdler arası mesafe incelenen yapıların derinliğini,

amplitüdlerin yüksekliği ise yapıların yoğunluğunu (akustik empedans farkının büyüklüğünü)

göstermektedir. En önemli işlevi ise amplitüdler arası mesafe ile derinlik ölçümüdür. Ölçüm

değerleri kantitatiftir. Rutinde ilk olarak Ultrasonografi’nin tanısal amaçlı kullanıldığı

‘Ekoansefalografi’ denilen incelemelerde ve gözün incelenmesinde oftalmologlar tarafından

kullanılmaktadır.

Page 93: İÇ NDEK LER - Webnode

85

İkinci olarak, ekranda görülen amplitüd grafiklerine tepeden bakıyor gibi bu

amplitüdleri parlak ışık noktaları olarak gösterme yöntemi kullanıma girmiştir. Bu yönteme

‘Brightness-Mode’ veya kısaca ‘B-Mod’ ya da ‘B-Scan’ adı verilir. Burada sınırlayıcı bir

faktör belli değerin altındaki amplitüdlerin gösterilemeyip, bu eşik değerin üstündeki

amplitüdlerin de hep aynı parlaklıkta gösterilmesidir. Böylece parlak nokta şeklinde

gösterilebilenler beyaz, gösterilemeyenler siyah olarak bir araya gelip ekranda iki tonlu

bistable görüntüyü oluşturur. Bu görüntüde eşik değerin altında kaldığı için dikkate

alınmayan, eşik değerden yüksek olduğu için de değeri önem arz etmeyip hepsi aynı olarak

yorumlanan bilgilerin karmaşası ve eksikliği söz konusu olduğundan bunu gidermek için ‘gri

skala’ denilen yöntem geliştirilmiştir. Buna göre yansıyan her eko, şiddetine göre farklı bir gri

tonla eşlendirilip ekrana öyle aktarılır. Başlangıçta 16 olan gri tonlar sonradan 32, 64, 128 ve

daha fazla gri tonlara taşınmıştır.

Oluşturulan görüntü 1 sn’de 16 veya daha fazla sayıda tekrarlanırsa, insan gözü tıpkı

sinema filminde olduğu gibi, görüntüleri kesikli değil devamlı olarak algılar. Böylece ekranda

Radyoskopidekine benzer şekilde organları canlı olarak izleme imkanı ortaya çıkar. Buna

‘Real-time Ultrasonografi’ denir. Bu yöntem tanısal radyoloji rutininde en yaygın kullanılan

inceleme şeklidir.

Tek bir kristal kullanılarak oluşturulan B-Mode görüntü, ya probun bir doğrultuda

manuel olarak hareket ettirilmesiyle veya birden fazla sayıda kristalin yan yana dizilerek

ekranı kaplayacak şekilde iki boyutlu bir görüntü vermesi ile sağlanır. Tek bir kristal

kullanıldığında ekran elektronik olarak yanlamasına hareket ettirilirse, yansıtıcı yüzeylere

karşılık gelen ekrandaki tek tek noktalar çizgi haline gelecektir. Yansıtıcı yüzeyler, kalp duvar

ve kapakları gibi hareketli yapılar olduğunda bu çizgiler hareketin şekline göre özel bir form

alır işte kalp ve damarlar gibi hareketli organları Ultrasonografik olarak görüntülenmesi için

geliştirilmiş bu yönteme ‘Motion Mode’ veya kısaca ‘M-Mode’ görüntüleme adı verilir.

Ekokardiyografi için uzun süre yalnızca bu yöntem kullanılmıştır.

Ultrases enerjisi ile Pulse-eko prensibinden başka yollarla da görüntü oluşturma

fikirleri doğmuştur. Hatta bu amaca yönelik çalışmalar halen devam etmektedir.

Transmisyon yöntemi: Burada yansımalar yerine X-ışını ile görüntü elde edilmesinde

olduğu gibi dokudan geçen miktarlar kullanılmak istenmiş, ancak başarı sağlanamamıştır.

Page 94: İÇ NDEK LER - Webnode

86

Ultrason Holografi: Bir su tankı içine yerleştirilmiş objeden yansıyan ses

dalgalarının, su yüzeyinde meydana getirdiği girişim örneklerinin bir lazer ışını yardımı ile

çözümlenerek, üç boyutlu görüntü elde etme esasına dayanan bir yöntemdir. Henüz pratik

kullanıma girmemiştir.

Doppler yöntemi: Bu yöntem ileride detaylı olarak anlatılacaktır.

2.7. Ultrases Dalgalarının İşlenmesi ve Kontrol Mekanizmaları

US incelemeleri sırasında dokulardan yansıyan ekoların şiddetleri doğrultusunda

monitöre görüntü olarak yansıtıldığı ifade edilmişti. Ancak monitörde, 30 dB’den daha geniş,

intensite farklılıkları görüntülenemediğinden, düşük ekolar lineer bir şekilde yükseltilmekte,

yüksek şiddettekiler ise dar bir dinamik alana sıkıştırılmaktadır. Bilgisayar aracılığı ile

gerçekleştirilen bu işleme ‘post-processing’ denilmektedir.

US ekipmanında değişik derinliklerden gelen ekoların intensitelerinin ayarlanmasında

değişik kontrol mekanizmaları bulunmaktadır. Bunlar:

1. Zaman-Kazanç Kontrolü (Time-Gain Compansation): Belirli bir derinlikten

gelen eko sinyallerini güçlendirmeye yönelik bir kontrol mekanizmasıdır.

2. Delay: TGC’nin hangi derinlikten itibaren zayıf sinyalleri güçlendireceğini

belirler.

3. Intensite: Pulse’ın daha güçlü ekolardan oluşmasını sağlayan bir mekanizmadır.

4. Master Gain: Belirli bir derinliğe yönelik olmaksızın tüm imaj üzerindeki

amplitüdü kontrol eden mekanizmadır. Her derinlikten gelen eko, sistem tarafından orantılı

bir şekilde kuvvetlendirilir.

5. Reject: Görüntü oluşumuna yararı olmayan düşük şiddetteki ekoların ortadan

kaldırılmasını ve imajın daha grensiz olmasını sağlar.

7. Enhancement: Ekoları güçlendirmeye yöneliktir.

Page 95: İÇ NDEK LER - Webnode

87

6. Yakın/Uzak Gain: Güçlü yüzeysel ekoların bastırılarak görüntüye yansıması ve

derinden gelen ekoları örtmesi yakın gain, bu olayın tersi ise uzak gain kontrolü ile sağlanır.

2.8. Ultrasonografik Artefaktlar

2.8.1. Reverberasyon Artefaktı

Transduser ile incelenen dokular arasındaki aşırı akustik impedans farkına bağlı olarak

ortaya çıkan bir artefakttır. Reflektif yüzeyden gelen ekoların bir bölümünün transduser

yüzeyinden geri dönerek tekrar reflektif yüzeye çarpması neticesinde, yansıtıcı yüzeyin

gerisinde eko birikimi görülür.

Şekil 2.14 Reverberasyon artefaktı oluşumu

Tekrarlamalar nedeni ile reverberasyon artefaktı, reflektif yüzeyin distaline doğru,

giderek azalan şiddetteki ekolar şeklindedir. Tanıda en önemli kriter reflektif yüzey ile

artefaktın görünümü arasındaki mesafenin, reflektif yüzey ile transduser arasındaki mesafeye

eşit olmasıdır. Pelvis incelemelerinde mesanede, üst batın incelemelerinde ise safra kesesi ön

duvarında reverberasyon artefaktı ile karşılaşılabilmektedir. Pozisyon ile yer değişikliği

göstermemesi, yer çekiminden etkilenmeyerek kistik yapının ön duvarında bulunuşu ve eko

şiddetinin distale doğru giderek zayıflaması ile sedimentten kolaylıkla ayırt edilebilmektedir.

Page 96: İÇ NDEK LER - Webnode

88

2.8.2. Ayna Artefaktı (Mirror Image)

Ses demetinin, düzgün ve güçlü bir yansıtıcı yüzeyle karşılaşması sonucunda meydana

gelen bir artefakttır. Örneğin; karaciğerde diyafragmatik yüze yakın hiperekojen bir

hemanjiomda, hemanjiyomun diyaframın gerisinde ayna görüntüsü ortaya çıkmaktadır.

Transduserden gönderilen ses demetinin bir kısmı hemanjiyoma çarparak geriye dönerken

diğer bir kısmı önce diyafragmaya sonra da hemanjiyoma çarparak yansıdıktan sonra

transdusere ulaşmaktadır. Bu durumda hemanjiyomun, biri karaciğer içi normal görünümü

oluşurken diyafram ile hemanjiyom arasında yansıyan ekoların geriye dönüş süresindeki

uzamaya bağlı olarak bir de diyafragmanın arkasında ayna görüntüsü şekillenmektedir.

Benzer şekilde pelvik incelemelerde içi gaz dolu rektum, distandü mesanenin olduğundan daha

büyük görünmesine yol açabilir.

Şekil 2.15 (Yukarıda) Ayna artefaktı (A-B).

Güçlü yansıtıcı yüzeylerin yakınında yer

alan objeler, yansıtıcı yüzeyin arkasında da

varmış gibi görülür. Gri skala görüntülerde

oluşan bu artefakt renkli görüntülerde de aynı

mekanizma ile ortaya çıkar.

Şekil 2.16 (Yanda) Karaciğer hemanjiomun

güçlü bir yansıtıcı olan hemidiyafragma

nedeniyle oluşmuş ayna artefaktı görüntüsü

Page 97: İÇ NDEK LER - Webnode

89

2.8.3. Kuyruklu Yıldız (Comet Tail) Artefaktı

Ses demetinin, kendisini zil gibi titreştirecek bir yapı ile karşılaşması sonucunda ortaya

çıkan bir artefakttır. Ses demetinde bu tür bir titreşim yaptıracak yapı, reflektif yüzeyi vasıtası

ile transdusere ardı ardına ekoların dönmesine ve arkasında sıkışık tarzda, ekojeniteleri giderek

azalan kuyruk görünümünün oluşmasına yol açar. Biyopsi iğnesi, safra yollarındaki gaz, safra

kesesi duvarındaki kolesterol polipleri kuyruklu yıldız artefaktı oluşturabilmektedir.

Şekil 2.17 Kuyruklu yıldız artefaktı

2.8.4. Akustik Gölge (Shadow) Artefaktı

Sesin hemen tümünün, yolu üzerindeki bir oluşum tarafından geriye yansıtılması

sonucunda gelişen bir artefakttır. Sesin tamamının geriye yansımasından ve

ilerletilememesinden dolayı ilgili oluşum hiperekojen, gerisindeki bölge ilgili oluşumun

genişliği ile orantılı ekosuz siyah bir bant şeklinde belirlenir. Kemik dokular ve

kalsifikasyonlar gerilerinde bu türden belirgin akustik gölge yaratırlar.

Akustik gölge artefaktı oluştuğunda sesi, yüzeyinden şiddetli olarak yansıtan objelerin

arkasına yeterince ses demeti ulaşamadığından gölgeli bir alan oluşur ve bundan dolayı elde

edilen görüntü çoğunlukla tanı için yetersiz kalır.

Page 98: İÇ NDEK LER - Webnode

90

2.8.5. Akustik Yankı Artımı Artefaktı

Ses demetinin, içinden geçtiği doku tarafından, komşu dokulara göre daha iyi

zayıflatıldığında ortaya çıkar. Ses demeti, içinden geçtiği yapıda, çevresindeki dokulara göre

daha az soğurulduğundan ilgili yapıyı terk ettiğinde daha yoğundur ve bu durumu terk ettiği

oluşumun arkasında eko birikmesi şeklinde kendini belli eder. Akustik yankı artımı sıklıkla

kistik naturlü oluşumların gerisinde ortaya çıkmaktadır.

Şekil 2.18 Akustik yankı birikimi. Çevre dokuya göre ses geçirgenliği daha fazla,

atenüasyonu daha az olan bölgelerde arka taraf olması gerekenden daha parlak görülür.

2.8.6. Kırılma (Refraksiyon) Artefaktı

Ses demetinin, değişik yayılım hızındaki bir dokudan diğerine geçişi sırasında ortaya

çıkan bir durumdur. Ses, hızla yayıldığı solid ortamdan daha yavaş yayıldığı kistik ortama

geçerken konverjans, kistik ortamdan solid ortama geçerken ise diverjans göstererek

kırılmaktadır. Oblik mesane duvarından oluşan kırılma gölgesi uterus üzerine süperpoze

olarak incelemeyi güçleştirirken, karaciğerdeki kistik bir yapının neden olduğu böbrek

konturunun ve diyafrgamanın kırılmış görünümü, fotüstü ksipital kemiğin depresyon

fraktürünü andırır yanıltıcı görünümü kırılma artefaktının incelemelerdeki örneklerini teşkil

etmektedir. Kırılmanın oluşumunda sesin farklı dokulardaki yayılım hızının değişik olması

yanında reflektif yüzeye çarpma açısı da rol oynamaktadır.

Page 99: İÇ NDEK LER - Webnode

91

Şekil 2.19 Kırılma artefaktı. Sesi iletim hızı çevre dokudan daha yüksek olan dokuların

yüzeyindeki kırılma ve sesin bu bölgeden daha hızlı geçişi nedeniyle arkada bulunan

yansıtıcı yüzey distorsiyona uğrar.

2.8.7. Duplikasyon Artefaktı

Kırılmanın neden olduğu diğer bir çeşit artefakttır. Aşırı obez hastalarda abdominal

incelemelerde, orta hattan yapılan transvers plandaki görüntülemede, tubuler yapıların çift

görünümü, sesin karın ön duvarındaki yağ dokusu ve rektus kaslarının arka duvarının

oluşturduğu yüzey tarafından kırılmasına bağlıdır. Orta hat yapılarından superior mezenterik

arter, orta hatta yer alan gestasyonel kese, pelviste Cooper-7 tipindeki intrauterin kontraseptif

cihaz ve foley sondanın çiftmiş gibi görünümü bu şekilde açıklanmaktadır.

2.8.8. Aks dışı (Off-Axis) Artefaktı

Ses demeti, ilerleyişi esnasında merkezden çevreye doğru keskinliğini ve intensitesini

kaybetmektedir. Ses demetinin yoğunluğu focus zonunda en yüksektir. Tanıda akustik

gölgenin önem kazandığı böbrek veya safra taşlarının incelenmesinde, akustik gölgenin iyi bir

şekilde ortaya çıkarılması için transduserin focus zonu, inceleme alanına uygun bir şekilde

yönlendirilmelidir. Bunun aksine incelenecek lezyon focus zonunun dışında tutulacak olursa

ses demetinin ‘side-lobes’ (ses dalgalarının karıştığı alan) adı verilen etkisine bağlı olarak

distorsiyone görülür ve gerisinde bulunması gereken akustik gölge oluşmayabilir.

Page 100: İÇ NDEK LER - Webnode

92

2.8.9. Kesit Kalınlığı Artefaktı

Ses demeti kalınlığı, incelenen bölgedeki kistik bir oluşumun genişliğinden daha fazla

olduğunda, ses demetinin bir kısmı kesit planı dışındaki yapılara çarpıp kist içerisine

projeksiyon göstermektedir. Bu durumda, incelenen oluşum içinde çamur benzeri bir görünüm

oluşmaktadır. Kesit kalınlığının ortaya çıkardığı bu yanıltıcı görünümler incelenen bölgeye

uygun biçimde odaklanma ile önlenebilmektedir.

Şekil 2.20 Kesit kalınlığı artefaktı. İncelenen bölgedeki sıvı içerikli bir oluşumun

çapından daha fazla kalınlığa sahip ses demeti, çevre dokuların yansıtıcı özelliğini kistik

oluşumun içine taşıyarak yapay debri görünümüne sebep olur. Şekildeki gibi ses demeti

focusu uygun biçimde ayarlanarak bu artefaktdan kurtulmak mümkündür.

2.9. Doppler Ultrasonografi

Ultrasonografi’nin fizik temelleri ile ilgili olarak şimdiye kadar anlatılanların tümü,

pulse-eko diye bilinen yansıtıcı arakesit yüzeylerinden yansıyan sesin belirlenmesine bağlı

görüntüleme şekli ile ilgilidir. Oysa ses enerjisi bir ortam içinden geçerken, o ortamın

özelliklerine bağlı olarak bir takım değişikliklere uğrar. Bu değişiklilerin başında hareketli

organların, yansıttıkları sesin frekansı üzerinde yaptıkları gelir. Hareketli bir ses kaynağından

yayılan sesin, dinleyicinin pozisyonuna göre sesin frekansında meydana getirdiği değişiklikleri

ilk defa 1842 yılında Avusturya’lı fizikçi Christian Doppler keşfederek ortaya koymuştur.

Page 101: İÇ NDEK LER - Webnode

93

Bu olayı daha açık şekilde anlatmak gerekirse:

Bir çok enerji türünde olduğu gibi ses enerjisinde de bir enerji üreten bir kaynak ve bir

de bu enerjiyi algılayan sistem vardır. Bir ortam içerisinde dalga özelliği ile hareket eden ses

enerjisinin o ortam içindeki özellikleri, ortamın özellikleri değişmeden değişmez. Ancak

burada dikkat edilmesi gereken husus belirtildiği gibi ortamın şartlarının değişmemesidir. C.

Doppler’in keşfettiği ve adına bugün ‘Doppler Olayı’ denilen şey, ortam şartları sabit iken,

enerji üreten kaynağın (veya algılayıcı sistemin) hareket etmesi ve algılayıcı sisteme göre

pozisyonunu değiştirmesi sonucu enerjinin yapısında ortaya çıkan değişikliklerdir. (Bu durum

dalga formunda enerji üreten her kaynak için geçerli olup, bugün astronomide gök

cisimlerinin dünyaya göre hareket yönü ve hızını belirlemekte de kullanılmaktadır.)

Şekil 2.21 Avusturya’lı fizikçi C. Doppler (1803-1853)

Şekil 2.22 Ses kaynağı hareketsizken her yöne aynı şekilde yayılan ses dalgaları, kaynak

hareketlendiğinde bir tarafta (hareket yönünde) sıkışırken diğer tarafta seyrekleşir.

Page 102: İÇ NDEK LER - Webnode

94

Doppler, hareket eden enerji kaynaklarının algılayıcı sisteme doğru hareket ederken

ürettikleri enerjinin frekansında bir artma, algılayıcı sistemden uzaklaşırken frekansta azalma

olduğunu tespit etmiştir. Hareketli enerji kaynakları için geçerli olan bu durum, hareketli

yansıtıcılar içinde geçerlidir. Enerji kaynağı sabit iken, ortama salınan enerji, yansıtıcı bir

yüzey tarafından yansıtıldıktan sonra alıcı sisteme ulaşıyorsa, yansıtıcı yüzeyin sabit veya

hareketli olması önemlidir. Sabit yansıtıcılar enerji üzerinde frekans bazında değişiklik

yapmazken hareket eden yansıtıcı yüzeyler hareketin yönü ve hızına göre dalga formundaki

enerjinin frekansını değiştirir. Bu durum tibbi Ultrasonografi’de Doppler’in kullanılmasına

olanak sağlar.

Vücut içerisinde hareket eden kalp, damarlar ve özellikle damarlar içinde akan kan,

yansıttığı sesin frekansını transduserdan çıkan orjinal sesin frekansına göre değiştirir. Sabit

frekansta ses üreten bir kaynağın sesi dinleyiciye yaklaşırken frekansın artmasına bağlı olarak

daha tiz, uzaklaşırken frekansın azalmasına bağlı olarak daha pes işitilir. Ses frekansının

harekete bağlı olarak gösterdiği bu değişime ‘Doppler kayması (Doppler şifti)’ adı

verilmektedir. Doppler kaymasına etki eden birden fazla faktör vardır. Bunları bir matematik

formülle gösterebilmek için ayrı ayrı bakmak gerekir:

Üretilen sesin başlangıçtaki orijinal frekansı bu formüle birinci faktör olarak girer. Bu;

fDf = (2.5)

ile gösterilir.

İkinci olarak ses kaynağının hızı önemlidir. Bu da v ile ifade edilirse, formül;

vfDf .= (2.6)

olur. Hareket doğrultusu ile ses demetinin yayılım doğrultusu arasındaki açının kosinüsü

göz önüne alınmalıdır. Bu açıya θ denilirse, formül;

θcos..vfDf = (2.7)

şeklinde yazılabilir.

Page 103: İÇ NDEK LER - Webnode

95

Sesin yayılım hızı dikkate alınması gereken diğer bir faktördür. Burada dikkat edilmesi

gereken husus sesin doku içindeki hızının Df üzerinde ters orantılı olarak etkili olduğudur. Bu

hız c ile gösterilirse formül;

2/cos.. θvfDf = (2.8)

şeklini alır.

Yapılan hesaplamalar bu formülde 2 sabitinin de bulunması gerektiğini ortaya

çıkarmıştır. O halde formülün son şekli şöyle olacaktır;

2/cos...2 θvfDf = (2.9)

Burada dikkati çeken en önemli parametre θ açısıdır. Çünkü olaya kosinüsü ile katılan

bu açı, 90 dereceye yaklaştıkça Doppler şiftini küçültecek, tam 90 derece olduğunda da

sıfırlayacaktır. (cos 090 = 0)

Şekil 2.23 Doppler etkisinin formüllendirilmesinin şematik gösterimi

Page 104: İÇ NDEK LER - Webnode

96

2.10. Doppler Ultrasonografi’nin Uygulamaları

2.10.1. Continuous Wave Doppler

Bu inceleme yönteminde prob birbirine küçük bir açı ile bakacak şekilde komşu

yerleştirilmiş iki kristalden yapılmıştır. Bu kristallerden birisi sürekli olarak ses dalgası

üretirken diğeri sürekli olarak dinleme yapar. Bu süreklilik neticesinde adı ‘continuous wave’

olarak belirlenmiştir ve kısaca ‘CW’ olarak gösterilmektedir. Burada inceleme doğrultusunda

bulunan tüm hareketli yansıtıcıların Doppler şifti toplam olarak belirlenir. Bu toplam cebirsel

olduğundan (yani yöne bağlı olarak + veya -) toplamın sıfır olma olasılığı zayıf da olsa vardır.

CW Doppler, frekans kaymalarına çok duyarlı olmasına rağmen, bu kaymaya sebep olan

yapıyı lokalize edemez. Aynı ses demeti içinde aksi yönde hareketli farklı yankı kaynakları

Df ’nin netliğini bozar. Bu türden yankı kaynaklarını ayırt edebilmek için iki ayrı elektronik

devre kurmak gerekir. Bu devreye ‘Quadrature phase detector’ adı verilir.

Şekil 2.24 Pulse’ın verildiği ve dinlemenin yapıldığı süreler

2.10.2. Pulse Wave Doppler

Burada pulse-eko yönteminde olduğu gibi hem verici hem de alıcı olarak çalışan bir

transduser vardır. B-Mod görüntü üzerinde Doppler incelemesi yapılacak alan belirlenerek

işaretlenir. Bu alana ‘örnekleme alanı’ denir. Ses patlaması yapıldıktan sonra cihazın bütün

verici ve alıcı devreleri susturulur. İlgilenilen örnekleme alanından yansıyan sesin transdusera

Page 105: İÇ NDEK LER - Webnode

97

ulaşmasına kadar suskun kalan cihaz bu anda tekrar açılır ve sinyali aldıktan sonra tekrar

kapanır. Bundan sonra işlemci geri dönen ses dalgasının Doppler kaymasını tespit eder. Faz

değişikliğinden hareketin yönünü, frekans değişikliğinden de hareketin hızını hesaplayarak

istenilen şekilde (grafik, sayısal veya ses olarak, ya da hepsi birlikte) gösterir.

Yankıdaki faz değişikliğini saptamak için cihazın bir internal referansa gereksinimi

vardır. Bu referans ‘master ossilatör’ denilen bir devre ile sağlanır. Master ossilatör

transdusera önceden belirlenmiş sayıda elektrik sinyalinin geçmesine izin veren bir elektronik

pencereyi besler. Bu pencereye ‘Gated transmitter’ denir. Transduserin sürekli aynı fazda

beslenebilmesi için, elektronik pencereyi açıp kapayan pulse tekrar frekansının (PRF) master

ossilatörün frekansı ile bölünebilir sayıda olması şarttır. Bütün bunlar için zaman sayacının

kusursuz çalışması gerekmektedir.

Doppler bulgularını M-Mod veya iki boyutlu real-time görüntülerle birleştirerek

çalışmaya ‘Dupleks Görüntüleme’ denir.

Pulsed-Doppler cihazlarında Doppler sinyali aslına uygun olarak monitörde analog bir

şekilde gösterilebilir. Monitördeki bir grafik çeşitli noktaları belirlenerek de oluşturulabilir..

Dolayısıyla, cihazın sinyalin tümü üzerinde çalışmadan bazı noktalarını örnekleyerek sinyale

ulaşması cihaza diğer işlemler için vakit kazandırır. Ancak, sinyalin örneklenme frekansının

seçilen PRF’e eşit olması gerekir. Pratik uygulamalarda genel olarak mümkün olan en yüksek

PRF kullanılır.

Şekil 2.25 Yüksek PRF ile yüksek akım hızlarının ölçülebilmesi mümkün olur.

Page 106: İÇ NDEK LER - Webnode

98

Pulsed-Doppler cihazlarında iki nedenden dolayı PRF’nin üst sınırı mümkün

olduğunca düşük tutulmalıdır. Birincisi; hastaya mümkün olduğunca az akustik enerji vermek

için PRF Doppler sinyali elde edilebilecek en düşük seviyede olmalıdır. İkincisi; Ne kadar

küçük olursa olsun her pulsun bir süresi vardır. Cihaz atılan pulsun geri dönmesini beklemek

zorundadır. Aksi takdirde, cevabı beklemeden yeni bir pulse atımı yapılırsa gelen cevapların

hangi pulsa ait olduğu karışır. Bu nedenle PRF, Doppler sinyalinin örnekleme frekansından en

az iki defa büyük olmalıdır. PRF Doppler sinyalinin maksimum frekansının iki katından

küçük olursa Aliasing artefaktı ortaya çıkar. İşte Doppler uygulamalarında sinyali

örnekleyebilen ve PRF’in yarısına eşit, mümkün olabilen en yüksek frekansa ‘Nyquist

frekansı’ denir.

Şekil 2.26 Nyquist limiti ve aliasing

Şekil 2.26’daki gibi trombolinde zıplayan sporcunun hareketi bir grafikle (yeşil

devamlı çizgi) gösterildiğinde, hareketin + veya – tepe noktaları ile ‘0’ noktasının

saptayabilecek gözlem sinyali (kırmızı noktalı çizgi) şekilde görüldüğü gibi bunu ancak

gerçek hareketin frekansının iki katı olduğu zaman gerçekleştirilebilir. Bu kritik değere

‘Nyquist sınır’ denir. Burada yeşil çizgi Doppler şiftini, kırmızı çizgi cihazın PRF’ni temsil

etmektedir.

Pulse-Doppler sistemlerinde maksimum hızın ölçülebilmesi teorik olarak mümkün

iken, yukarda belirtilen sınırlayıcı faktörler nedeniyle maksimum hızın ölçülebilme derinliği

cihazdan cihaza değişir. Ya da her cihaz için belli bir derinlikte ölçülebilen maksimum hız

sınırlıdır. Formülize edilirse;

Page 107: İÇ NDEK LER - Webnode

99

Df

cVm

.8

2

= (2.10)

c : ses hızını f : başlangıç frekansını

D : doku derinliğini göstermektedir. Daha derindeki dokularda ölçülebilen maksimum hızı arttırabilmek için cihazın

‘yüksek PRF modu’ denilen özelliğe sahip olması gerekir.

2.11. Renkli Doppler

İnsan kulağı, tek kanallı spektrum analizörleri ve basit ses kayıt aygıtları ancak tek

Doppler sinyalini değerlendirebilir. Sinyalin örneklenebilmesi ile kazanılan birden fazla örnek

volümden aynı zamanda toplanan sinyallerin işleme konması, bu nedenle gereksiz olmaktadır.

1980’li yıllarda birden fazla sayıda örnek volümden elde edilen sinyalleri işleyebilen aygıtlar

geliştirilmiştir. Bunların klinik uygulamaları Renkli Akım Görüntüleme olarak kendini belli

etmiştir.

Şekil 2.27 Probda bulunan kristallere göre hareketin yönü Renkli Dopplerde farklı

renklerin ortaya çıkmasına neden olur. İnsonasyon açısı 90 0 olduğunda Doppler şifti

sıfir olur, hiçbir renk kodlaması yapılamaz. Orta noktadaki siyahlık bundan

kaynaklanır.

Page 108: İÇ NDEK LER - Webnode

100

Renkli Doopler Ultrasanografi’nin kliniğe kazandırılması Mod görüntüleme

tekniklerinin yüksek nitelikli olarak bir arada elde edilmesi ve ileri bilgisayar desteği ile

mümkün olmuştur. Burada, ses demeti içinde, görüntü alanı çok küçük segmentlere ayrılmış

olarak düşünülür. Bu segmentler gerçekte birbirine komşu ve ardışık olarak yapılandırılmış,

örnek volümlerden ibarettir. Cihaz her segment için ayrı bir Doppler işlemi yapmak

zorundadır. Böylece her segment için tespit edilen ortalama bir Doppler kayması değeri bir

renge eşlenir. En son sunulan görüntüde, gri-skala B-Mod görüntü üzerinde renkli akımı

görmek mümkün olur. Rengin meydana getirilişi renkli TV ve videoda olduğu gibi üç temel

renk kullanılarak yapılır. Transdusere doğru olan hareketler bir renkte, karşı yönde olanlar

başka bir renkte görüntülenir, karmaşık hareketler ara renkleri ve mozaikleri meydana getirir.

2.11.1. Renkli Akım Sinyalinin İşlenmesi

Renkli görüntüde her piksel için akım hızı belirlemek, özel sinyal işleme devreleri

gerektirir. Bu devrelerin ilkel örnekleri, Doppler US’nin başlangıçlarında kullanılan spektral

analiz devreleridir. Renkli Doppler sinyalini işlemek için devreler geliştirilirken üretici

firmalar çeşitli seçenekler üzerinde durmuştur. Bunlardan en çok kullanılanı ‘korelasyon

detektörleri’ diye adlandırılır. Her demet yönünde 1 yerine l’den fazla pulse içeren, pulse

paketleri vücuda gönderilir. Dinleme döneminde hareketli ve sabit yansıtıcı yüzeylerden gelen

bilgiler ayrı ayrı değerlendirilir.

Şekil 2.28 Dokuya paketler halinde gönderilen ses demeti, bir makineli tüfekten art arda

çıkan mermiler gibi seçilmiş birden fazla hedeften geri döner. Bunların her biri için

hesaplanan Doppler şiftleri bilgisayarda farklı değerlere ve farklı renk kodlarına atanır.

Page 109: İÇ NDEK LER - Webnode

101

Detektör, her piksele ait Doppler sinyalini meydana getirirken bir pulse’a ait fazı bir

önceki ile karşılaştırır. Sinyallerde gürültü ve diğer değişimleri ortadan kaldırabilmek için bu

işlemin çok sayıda tekrarlanması gerekir. İşte tek pulse yerine pulse paketi kullanmanın bir

kolaylığı da burada kendini gösterir. Bir paketteki pulse sayısı çeşitli cihazlarda ve

uygulamalarda değişiklik gösterir. Elektronik sektör ve lineer transduserlar bu paket gereğini

yerine getirebilirken, mekanik sektör problar bunu yapamaz. Dolayısıyla mekanik sektör

problarla renkli görüntü almak mümkün değildir. Renkli akım görüntüleyebilen cihazlar

yukarda anlatılanlardan anlaşılacağı gibi kısa sürede çok fazla işlem yapabilme yeteneğine

sahip cihazlardır. Bunların çok hızlı çalışabilen Fourier Transformasyon (FFT) analizörleri

bulunması şarttır.

Şekil 2.29 Yansıtıcı yüzeylerdeki hareketin meydana getirdiği frekans değişikliği çeşitli

şekillerde gösterilebilir. Akımın uzaysal dağılımını gösteren Power Dopplerde yalnızca

akım bilgisi vardır. Akımın yönüne ait bilgi yoktur. Renkli Doppler şekilde görüldüğü

gibi farklı yönlerdeki akımı (birbirine komşu arter ve ven içindeki akım) farklı

renklerde göstererek yön bilgisi de verir. Bir noktada hızın zamana göre değişimini

gösteren grafik PW veya CW olarak kantitatif ölçümler yapabilmesine olanak sağlar.

Özellikle lineer problarda, inceleme alanına yaklaşan ve uzaklaşan akım örneklerini

farklı renklerde görüntüleme dezavantajından kurtulmak için B-Mod ve Doppler görüntü

sinyalleri birbirinden ayrılabilir. Bu durumda B-Mod ve Doppler görüntüleri farklı açılardan

elde edilebilir. Böyle problara ‘steerable prob’ denir ve periferik vasküler incelemelerde

vazgeçilmez özellik oluşturur.

Eritrositler yaklaşık 7 mikron ortalama çapları ile Doppler sonografide kullanılan 5

MHz’lik 300 mikron dalga uzunluğundan çok daha küçüktürler. Tek bir sonografik dalga

yaklaşık 105 eritrositi aynı anda sayabilmektedir. Kandaki eritrositlerin gelişigüzel dağıldığı ve

Page 110: İÇ NDEK LER - Webnode

102

kanın bu nedenle non-homojen bir yapıya sahip olduğu göz önüne alınırsa, sonografik

inceleme esnasında düzensiz fazlı ve zayıf amplitüdlü çok fazla sayıda yankının transdusere

ulaşacağı kaçınılmaz bir sonuçtur. İşte Doppler US’de, gönderilen ultrases dalgaları, vasküler

yapılar içindeki eritrositlerin yüzeyinden ‘Rayleigh-Tyndall saçılması’ adı verilen bu tür bir

saçılma gösterir. Ortaya çıkan saçılma, ses frekansının 4. kuvvetten üssü ile doğru orantılıdır.

Kanda ortaya çıkan frekansa bağımlı saçılma ve dokuda oluşan atenüasyon gibi faktörler,

Doppler incelemesinin yapılacağı damarın ciltten uzaklığı ile yakından ilişkilidir. Bu durumda

da kullanılan transduserin frekans seçimi önem kazanmaktadır.

2.11.2. İnceleme Parametreleri

Doppler US’deki inceleme parametreleri başlıca kan akımının hızını belirleyen frekans

kayması ve transdusere dönen akımın yönünü belirleyen faz değişikliğidir. Faz değişikliğine

göre kırmızı ya da mavi renk kodlaması gerçekleştirilirken ilgili renklerin koyu ya da açık

tonda görülmesi frekans kaymasının derecesinin bir sonucudur. Yavaş akımlar için yüksek,

hızlı akımlar için ise düşük frekanslı transduserler kullanılmalıdır.

Örnekleme hızı (Pulse Repetition Frequency (PRF)): Transduserde bulunan

piezoelektrik kristalin arka arkaya uyarılması sonucunda ortaya çıkan pulslar, devamlı olarak

dokuya gönderilmektedir. Doppler incelemelerinde bu pulsların tekrarlanma frekansına ‘pulse

tekrarlanma frekansı’ adı verilir. Aynı zamanda PRF, transduserden birim sürede gönderilen

pulse sayısıdır. Maksimum değeri 12,5 kHz’dir. PRF kontrolü manuel olarak yapılabileceği

gibi bazı cihazlarda mevcut kontrol mekanizması ile örnek volümün derinliğine göre otomatik

olarak da ayarlanabilmektedir. Doppler kayması, PRF ile örneklenerek oluşturulduğundan,

doğru bir şekilde ölçümleme için, doku içine gönderilen US pulsu geri alınmadan yeni bir

pulse gönderilmemelidir. Doppler pulsunun inceleme alanına ulaşması ve bir o kadar da

transdusere geri dönme süresine ihtiyaç duymasından dolayı örnekleme hızı (PRF), ölçülecek

Doppler kaymasının en az 2 katı değerde tutulmalıdır. Bu kritik değer ‘Nyquist limiti’ olarak

adlandırılır ve;

0cos..4/).( 0max FPRFcV = (2.11)

maxV damar içindeki maksimum akım hızını, c sesin dokudaki ortalama hızını, 0F

transduser frekansını ifade etmek üzere şeklinde gösterilebilir.

Page 111: İÇ NDEK LER - Webnode

103

Doppler frekansını arttırmak için PRF ve/veya Doppler açısı yüksek değerde

tutulmalıdır. Nyquist limiti aşıldığı yani örnekleme hızı ölçülecek Doppler kaymasının 2

katından az olduğu durumda akımlar hatalı olarak ters yönde algılanacaktır. Bu durum

‘aliasing’ olarak adlandırılır ve filmlerde hızla ileriye doğru giden bir arabanın tekerleğinin

yavaşça geriye dönüyormuş gibi algılanmasına benzer. Aliasing’e yol açan problemlere karşı

ilk yapılacak değişiklik PRF’i arttırmaktır. Doppler frekans şiftini azaltmak veya CW

Doppler’e geçmek diğer çözüm yolları arasındadır. Bunların dışında Doppler Ultrasonu

uygulayan kişinin aliasing’i farkederek spektral görüntüdeki sıfır hattının altında yer alan

değerleri yukarıya taşıyarak baseline’ı tekrar ayarlaması gerekir.

Geliş Açısı: Doppler eşitliğinde geliş (insonasyon) açısı, Doppler kaymasını etkileyen

parametrelerden biri olarak belirtilmiştir. Ultrasonografik dalga incelenecek damara dik açı ile

gelirse, formüldeki eşitlik gereği 90 0 ’nin kosinüsü 0 olacağından teorik olarak Doppler şifti

frekansı elde edilmeyecektir. Bu nedenle Doppler incelemelerinde kullanılacak en uygun

insonasyon açısı değerleri 30 0 -60 0 arasında değişmektedir.

Örnek Volüm (Sample Volume): ‘Örnek volüm’ olarak ifade edilen parametre, akım

açısından kontrol edilecek doku volumünü işaret etmektedir. Bir çok sistemde örnek volüm,

kullanılan transduserin odak özelliklerine ve bir sonografik atım içindeki siklus sayısına göre

değişiklik göstermekte ve de ayar edilebilmektedir. Doppler akım ölçümlerinde kullanılan

sonografik pulsların her biri genelde 5 ila 20 arasında siklus içermekte; pulsu içinde 5 siklus

bulunan 3,5 MHz’lik bir sonografik dalga, örnek volümun aksiyal çapını 1 mm’ye kadar

indirebilmektedir. Örnek volümün diğer çapları ise transduserin ses demeti genişliğine

bağlıdır. Örneğin; transduserin ses demeti genişliği, odak noktasında 2 mm genişlikte ise

örnek volüm elipsoid bir şekilde 1 mm uzunlukta ve 2 mm çapta oluşacaktır. Renkli Doppler

Görüntülemede çok sayıda örnek volüm kullanılmakta ve ilgili alanın tümüne yayılmaktadır.

Duvar Filtreleri: Yüksek frekansları geçiren, düşük frekansları ise zayıflatan

ayarlanabilir bir devre olan duvar filtreleri kapiller bölge dışındaki damarsal yapıların sesi

kuvvetle yansıtması (wall-thump) etkisini önlemek için kullanılmaktadır. Ortalama olarak 50-

1600 Hz’lik bir filtrasyon sağlarlar.

Çerçeve Hızı (Frame Rate): Kabaca görüntü oluşturma ve tekrarlama hızı olarak

tanımlanmaktadır.

Page 112: İÇ NDEK LER - Webnode

104

2.11.3. Doppler US'de Gösterim Yöntemleri

Konvansiyonel US’de görüntü elde edebilmek için pulse-eko sistemi ve kısa pulslar

kullanılmaktadır. Pulsun boyu kısaldıkça dalga boyu spektrumu yani frekans bandı

genişlemekte, görüntü rezolüsyonu artmaktadır. Ancak Doppler US’de yapılacak ölçümlerin

daha duyarlı olması için dar frekans bandı tercih edilmekte, bu da rezolüsyonda bazı kayıpları

beraberinde getirmektedir.

Şekil 2.30 Doppler şiftinin spektral analiz yapılarak akımın grafiği şeklinde gösterilmesi

Şekil 2.31 Düşük rezistanslı bir damarda yapılan Doppler kaydının spektral analizi

Page 113: İÇ NDEK LER - Webnode

105

Şekil 2.32 Normal ve yüksek rezistanslı iki vasküler yapının karşılaştırmalı olarak

Doppler spektral analiz grafikleri. Normal dirençli vasküler yatakta diastolde de kan

ileri doğru akarken, yüksek dirençli damarda diastolde akımın geri dönüşü

izlenmektedir.

Şekil 2.33 Yüksek dirençli bir vasküler yapının kan akım grafiğinde maksimum ve

ortalama akım hızlarının hesaplanırken izlenmesi gereken yol görülmektedir.

Spektral Doppler (Dupleks Doppler): Pulse-eko sisteminden faydalanılarak

gerçekleştirilir. Spektral Doppler pratikte B-mode görüntüleme ile entegre edilerek

kullanılmaktadır. Uygulamada ilk olarak B-mode görüntüleme ile Doppler analizi yapılacak

bölge saptanır. Daha sonra ‘range-gate’ adı verilen örnekleme alanı, ilgili bölge üzerinde

Page 114: İÇ NDEK LER - Webnode

106

işaretlenerek bu alandan dönen ekolar B-mode görüntünün yanında hız/zaman veya

frekans/zaman grafiği şeklinde izlenir. Elde edilen bilgiler kantitatif olup pratikte hız/zaman

grafiği tercih edilmektedir. Frekansı hıza çevirmek için Doppler açısı bilinmelidir. Spektral

Doppler uygulamalarında monitör üzerinde spektral analiz yanında inceleme alanının B-mode

görüntüsü de bulunduğundan kan damarlarının daralma, trombüs, aterosklerotik-ülseroz

plaklar, plak içinde kanama gibi patomorfolojik değişiklikleri de değerlendirilebilir. Aynca B-

mode görüntülerle görülemeyecek kadar küçük damarlarda akımın ölçülebilmesi, vasküler

daralmaların daha duyarlı olarak saptanabilmesi, şiddetli stenoz ile tıkanma arasındaki ayırıcı

tanının yapılabilmesi gibi avantajlı yönleri de mevcuttur.

Şekil 2.34 Spektral Doppler incelemesine ait bir örnek görülmektedir. Görüntünün sağ

tarafında B-mode görüntü yer almaktadır. İncelenmek istenilen alan hem renk

kodlaması hem de örnekleme alanı ile işaretlendikten sonra solda hız/zaman grafiği

şeklinde yansıtılmıştır.

Şekil 2.35 Renal arterler düzeyinin renkli doppler incelemesinde, akım yönlerine göre

mavi ve kırmızı ile kodlanmış vasküler yapılar görülmektedir.

Page 115: İÇ NDEK LER - Webnode

107

2.11.4. Power Doppler

Görüntünün, inceleme alanından elde olunan sinyallerin gücü doğrultusunda

oluşturulduğu yeni geliştirilen bir Doppler uygulamasıdır. İlk kez 1994 yılında bildirilen bu

tekniğe, Konvansiyonel Anjiografi özelliklerine benzemesinden ötürü ‘US Anjio’ veya

‘Renkli (Color) Anjio’ adları da verilmektedir. Renkli Doppler US’de görüntüyü oluşturan

temel prensip Doppler şifti iken Power Dopplerde Doppler sinyallerinin gücüdür. Power

Dopplerde eko sinyallerinin gücü, örnekleme hacmi (sample volume), örnekleme hacmindeki

eritrosit yoğunluğu ve inceleme alanıyla transduser arasında kalan dokuların atenüasyonuna

bağlıdır. Kodlama genellikle tek bir renk kullanılarak gerçekleştirilmektedir (Kırmızı).

Sinyallerin gücü bu tek renkte parlak ve sönük tonlar şeklindedir. Yüksek amplitüdlü

sinyaller, sarıya doğru açılırken düşük amplitüdlüler koyu kırmızı renktedir.

Şekil 2.36 Renkli Doppler incelemede akımın yönüne göre değişen renklerle

görüntüleme yapılırken, Power Doppler’de akımın yönü dikkate alınmadan tüm hareket

aynı renkle gösterilir. Hız artımı rengin parlaklığı ile ifade edilir.

Power Doppler uygulaması öncesinde US cihazında, akım renk bilgilerinin daha iyi

gösterilmesine yönelik renk-yazılım ayarlamaları en üst düzeye getirilir. Gain kontrolü,

görüntü monitöründeki renk skalasının tümü, amplitüd/güç, haritasının en düşük seviyesi ile

uniform olarak dolacak şekilde açılır. Daha sonra transduser, inceleme alanına tatbik edilir.

Bu arada yumuşak dokulardan oluşacak parlama (flash) artefaktlarını azaltmaya yönelik pulse

tekrarlama frekensı (PRF) mümkün olduğunca azaltılır ve sonrasında görüntülemeye başlanır.

Page 116: İÇ NDEK LER - Webnode

108

Power Doppler, Dupleks ve Renkli Doppler uygulamalarından farklı olarak akım yönü

ve hız bilgilerini taşımaz. Doppler açısına bağlı olmadığından aliasing ortadan kalkmış, noise

azalmıştır. Ancak Doppler bilgileri daha uzun bir sürede toplandığından hareketlere karşı

hassas bir uygulamadır. Power Doppler, özellikle stenotik ve regürjitan jetlerin daha iyi

karakterize edilmesinde, plasental ve fötal organlardaki kan akımlarının değerlendirilmesinde,

tümöral neovaskülarizasyona bağlı oluşan yavaş kan akımlarının görüntülenmesinde

kullanılmaktadır.

Yapılan çalışmalar; vasküler yapıların kontur keskinliğinin ve özellikle küçük ve derin

damarlarda akım devamlılığının tanımlanmasında Power Dopplerin, Renkli Doppler’e

üstünlük sağladığı yönündedir. Dahası Power Doppler yöntemi US ile doku perfüzyonunun

saptanması açısından da umut verici bir ilerleme olmuştur.

2.11.5. Kan Damarlarındaki Hemodinami

Kan, basınç farklılığı ve direncin bir fonksiyonu olarak akış göstermektedir. Basınç

farklılığı ile direnç, zıt etkileşime sahiptir. Bu fonksiyonda en önemli unsur dirençtir.

Şekil 2.37 Arterin kalibresindeki değişiklik, arteriel akımın karakteristik yapısını bozar.

Bu durum renkli Doppler’de ve spektral gösterimde farklılıklar ortaya çıkararak tanıya

gidilmesine yardımcı olur. Şekilde daralmadan önce, darlık segmenti ve darlığın

sonrasındaki akım grafikleri görülmektedir.

Page 117: İÇ NDEK LER - Webnode

109

Direnç, akan elemanların viskozitesi, damarın uzunluğu ve damar çapının dördüncü

dereceden üssü ile ilişkilidir. Burada çapın yarıya düşmesi direncin 16 kat artması demektir.

Vücuttaki damarlarda genel olarak 3 değişik akım formu görülmektedir:

Plug Akım: Aorta ve büyük damarlar içinde görülen ve akımın damar kesitinin her

tarafında hemen hemen eşit hızda aktığı şekildir. Spektral incelemede ince bant ve boş

pencere ile karakterize edilir. Renkli Doppler’de ise damar içinde akan kan uniform renkte

tonlanmaktadır.

Laminer Akım: 5 mm ve daha küçük çaplı damarlarda, santralde daha hızlı, perifere

doğru, sürtünmeden dolayı giderek azalan hızda akımların yarattığı şekildir. Spektral

incelemede bant daha kalın ve pencere açıktır. Renkli Doppler’de ise santralde daha açık,

perifere doğru daha koyu tonda renklenen damar görünümü söz konusudur.

Şekil 2.38 Damar çapının arteriel akım üzerindeki etkisini gösteren çizim ve bunun

matematik ifadesi. Laminer akımda damarın merkezine yakın bölgede akım hızı

yüksek, damar duvarlarına doğru düşüktür. Türbülan akım bir saçılma şeklindedir.

Türbülan Akım: Hız dağılımı çok geniş, hatta ters akımların olduğu, belirli bir

üniformite göstermeyen akım formudur. Damarlarda akan kanın türbülan akıma dönüşüm

ölçümü olarak Reynold sayısı (Re) adı verilen bir kriter kullanılmaktadır. Re sayısı akım hızı,

damar çapı ve yoğunluk ile doğru, viskozite ile ters orantılı olarak değişmektedir. Formülden

bulunan değerler ana arterlerde 2000’i, orta genişlikteki arterlerde l000’i ve küçük arterlerde

Page 118: İÇ NDEK LER - Webnode

110

200’ü aştığında türbülan akımın varlığından söz edilir. Türbülan akım spektral analizde, bant

genişliğinde belirgin genişleme ve pencerenin ortadan kalkması şeklinde karakterize edilir.

Renkli Doppler’de ise incelenen damar içinde tüm renkler bir arada görülebilir.

Doppler incelemelerinde arteriyal ve venöz sistemde farklı dalga formları

gözlenmektedir:

Arteriyal Akım: Pulsatil dalga formundadır. Sistol başında dik bir çıkış, diyastolde

ise daha az dik bir iniş yapar. Düşük dirençli sistemleri besleyen arterlerde sistol çıkışı daha

az diktir ve diyastol sonuna kadar devam eden akım vardır. Yüksek dirençli arterlerde ise

sistolik ve diyastolik eğriler daha diktir ve diyastol sonunda çok az akım vardır ya da hiç akım

görülmez.

Şekil 2.39 Dar segmentten geçerken hızlanan akım Nyquist limitinin aşılması nedeni ile

Renkli Doppler görüntüde geriye dönmüş gibi artefakt oluşturur.

Venöz Akım: Daha az pulsatildir. Ancak inferior ve superior vena kava, hepatik

venlerdeki akım, kalp pulsasyonları nedeniyle daha pulsatil görülür. Akım, venlerin büyük

çoğunluğunda solunum fazı ile değişiklik gösterir. Portal ven akımı oldukça monotondur ve

hepatopedal yöndedir.

Page 119: İÇ NDEK LER - Webnode

111

Arteriyovenöz Fistül (AVF): Arteriyal ve venöz yapılar arasında normal dışı bir ilişki

olup bu tür oluşumlarda diyastol sonu akım yüksek hızlı olup sistol ve diyastolde akım hızları

artmıştır. Arteriyo-venöz bileşke yerinin distalinde yüksek hızlı pulsatil akım görülür.

Şekil 2.40 A-V fistül gibi dokuda titreşime neden olan akım şekilleri, Renkli Doppler ile

hem bir akım karmaşası şeklinde görülür, hem de dokudaki titreşim, hareketin renge

dönüştürülmesi ile görüntüyü bozar.

2.11.6. Doppler’de Akımların Değerlendirilmesi

Akımların değerlendirilmesi başlıca kalitatif, kantitatif ya da yarı kantitatif ölçümlerle

gerçekleştirilmektedir.

Kalitatif: Akımın var olup olmadığı, akım yönü ve akımın karakteristiğinin

değerlendirildiği şekildir.

Kantitatif: Bu tür uygulamada akım hızı ve volümü ölçülebilir. Akım volümu

(ml/dak), ortalama hız (cm/sn) ve damarın kesit yüzeyi (cm 2 )’nin çarpımı şeklinde formülize

edilmektedir.

Yan Kantitatif: Yan kantitatif ölçümler rezistif indeks, pulsatilite indeksi ve pik

sistolik hız/diyastol sonu hız indeksini kapsamakta; impedansın (akıma karşı tüm etkenlerden

kaynaklanan dirençlerin toplamı) değerlendirilmesinde kullanılmaktadır. Burada;

Page 120: İÇ NDEK LER - Webnode

112

Rezistif indeks = pik sistolik hız - diyastol sonu hız / pik sistolojik hız (2.12)

Pulsatilite indeksi = Pik sistolik hız - diyastol sonu hız / ortalama hız (2.13)

formülü ile ifade edilmektedir.

Şekil 2.41 - 2.42 Semikantitatif Doppler değerlerinin formüllerle gösterilmesi

Page 121: İÇ NDEK LER - Webnode

113

Şekil 2.43 Akımın yarı kantitatif olarak değerlendirilmesinde kullanılan indeks

ölçümlerinin grafik üzerindeki gösterimi

2.11.7. Doppler US'nin Endikasyonları ve Kullanım Alanları

1. Arteriyal perfüzyonun değerlendirilmesi: Transplante böbrekte rejeksiyonun

değerlendirilmesi, testis torsiyonunun ortaya çıkarılması Doppler’in arteriyal perfüzyonu

değerlendirme özelliğinden faydalanılarak gerçekleştirilmektedir.

2. Venöz trombüs araştırılması: Venöz yapılarda, damar içinde normal olarak

görülmesi gereken akımın yerine renk kodlanması göstermeyen hipoekojenik-ekojenik

yapıların varlığı trombüsü akla getirmektedir.

3. Akım yönünün saptanması: Normal olarak akım yönleri bilinen ve renk kodlaması

ya da spektral analizle grafik şeklinde tanımlanan damarlarda tersine akımın varlığı kolaylıkla

tespit edilebilir. Bunun en başarılı bir şekilde uygulandığı alan subklaviyan steal

sendromudur. Subklaviyan steal sendromunda, ana çıkışında tam olarak tıkanmış subklaviyan

arter, vertebral arterin beyinden kan çalması ile ters yönde kanlanır. Bu durumda vertebral

arterde normal olarak görülmesi gereken beyne doğru kan akımı tam tersine dönmüş olarak

tespit edilecektir.

4. Doku karakterizasyonunun yapılması: Malign tümöral olaylarda, infeksiyoz

proseslerde patolojik kanlanmayı tespit etmek mümkündür.

Page 122: İÇ NDEK LER - Webnode

114

5. Akım volümünün ölçümlenmesi: Böbrek ve mezenter arterlerinde akım

ölçümleri ile iskemi gibi patolojik olaylar belirlenebilir.

6. Spektral Doppler analizleri ile akım hızı ve şeklinde değişiklik oluşturan

patolojilerin saptanması.

7. Tümor vaskülarizasyonunun ortaya konması çeşitli Doppler modlarında yapılan

çalışmalarla mümkün olur.

8. Vasküler yataktaki direnç tespit edilebilir. Böylece Obstetrik Ultrasonografi’de,

intrauterin gelişim yetersizlikleri veya plasentar yetmezlikler tanınabilir.

2.11.8. Doppler US'de Görülen Artefaktlar

Aliasing Artefaktı: Örnekleme hızının, ölçülecek Doppler kaymasının 2 katından az

olduğu durumda akımların hatalı olarak ters yönde algılanması olan aliasing, filmlerde hızlı

giden bir arabanın tekerleğinin geriye dönüyormuş gibi algılanmasına benzer bir sonuç

doğurur. (Bkz. Pulse tekrarlama frekansı bölümü).

Uygulama Açısına Bağlı Artefaktlar: Yüksek uygulama açılarında, düşük sinyal

oranlarında ve yüksek receiver gain kullanıldığında Doppler spektrumunda “0” (Sıfır)

çizgisinin her iki tarafında da birbirinin ayna görüntüsü şeklinde hız eğrilerinin görülmesi,

‘mirror imaj artefaktı’ olarak tanımlanır. İçinde helikal akımlar bulunan venöz yapıların

aksiyal incelemelerinde damar, ardışık kırmızı ve mavi renklerde görüntülenir. Portal ven ve

internal karotis arterde de görünüm bu şekilde izlenebilir.

Color-Overwrite Artefaktı: Akıma duyarlılığın arttırıldığı durumlarda ortaya çıkan

ve hastanın hareketi veya solunumunun ortaya çıkardığı bir artefakttır. Yumuşak dokularda

oluşan frekans şifti, çok yavaş olan akımların frekans şiftine yakın değerlerde olabilir ve

küçük frekans şiftleri cihaz tarafından renkli olarak kodlanır. Bu tür bir artefakta örnek olarak

karotis arter komşuluğunda bulunan kistik bir kitlenin anevrizmaymış gibi içinin renklenmesi

verilebilir. Bu artefaktın tersi color-out artefaktı olup akıma duyarlılığın ileri derecede

azaltıldığı durumlarda ortaya çıkmaktadır. Günümüz cihazlarında solunum hareketi gibi

artefaktları tespit edip görüntüden kaldırabilecek soft-ware gelişimleri sağlanmıştır.

Page 123: İÇ NDEK LER - Webnode

115

Derinlik İkilemi Artefaktı: PRF’in gereğinden daha yüksek seçildiği durumlarda

ve/veya düşük frekanslı transduserler kullanıldığında, derin dokulardan gelen sinyaller bir

sonraki pulsun gönderilişinden sonra transdusere geri dönebilmekte ve gönderilen ikinci

pulsun dönen sinyaliymiş gibi algılanmaktadır. Bu durumda algılanan sinyal, görüntünün

yanıltıcı olarak daha yüzeyel konumda lokalize edilmesine ve yüzeyel dokularda akım varmış

gibi görülmesine neden olacaktır. Derinlik ikilemi artefaktının önüne geçmek için yüksek

frekanslı transduserler kullanılmalı, PRF normalden fazla arttırılmamalıdır.

B-Mode Benzeri Ayna Görüntüsü Artefaktı: İki güçlü yansıtıcı yüzey arasında

sesin yansıması neticesinde, ekoların transdusere ulaşma sürelerinin farklılaşmasına bağlı

olarak ortaya çıkan bir artefakttır. Bu durumda incelenen yansıtıcı gücü yüksek objenin diğer

yansıtıcı yüzeyin arkasında ayna hayali şeklinde görüntüsü oluşmaktadır. Bu tür artefaktlarla

daha çok subklaviyan, brakiyal ve karotis arter incelemelerinde karşılaşılmaktadır.

Uygulama açısının neden olduğu bir diğer görünüm de sektör tip transduserler ile

gerçekleştirilen incelemelerde karşılaşılan damarın bir uçta kırmızı, diğer uçta ise mavi renkte

kodlanmasıdır. Bu görünüm; sektör transduserlerde ses demeti ile cilt yüzeyi arasındaki açının

merkezde yüksek, uçlara doğru ise giderek azalması ile açıklanmaktadır. Bu durum lineer

veya konveks problarda da ortaya çıkar. Manuplasyonla kısmen ortadan kaldırılabilir. Sektör

problarda manuplasyon etkisiz kalabilir.

2.12. Ultrasonografi’de Son Gelişmeler

Ultrasonografi klinik uygulamalara girdikten sonra hızlı bir gelişme ile Power Doppler

noktasına kadar gelmiş ve burada bir duraklama göstermiştir. Artık doyma noktasına geldiği

düşünülen teknolojik gelişme duraklamayı kısa sürede atlatmış ve yeni ufuklara açılmıştır. Bu

gelişmelerin başında prob teknolojisinde ki değişiklikler, harmonik görüntüleme ve kontrast

madde uygulamaları ile nowel teknoloji gelmektedir.

Günümüzde Ultrasonografi cihazları tümüyle dijital hale getirilmiştir. Görüntülemenin

dijital yapılması birçok avantaj getirmektedir. Bilgilerin saklanması ve sonradan üzerinde

iyileştirici değişikliklerin (post-prosessing) yapılması kolaylaşmaktadır. Özellikle daha sonra

bahsedilecek olan sinyalin kodlanması olayı ancak dijital teknoloji ile mümkün olmakta ve

görüntü kalitesine olumlu etkilerde bulunmaktadır. Dijital teknoloji ile birlikte spesifik

entegre devrelerin uygulamaya girmesi, eski cihazları hantal ve pahalı kılan birden fazla

Page 124: İÇ NDEK LER - Webnode

116

sayıda kartın yerini bir küçük özel çipin alabilmesine neden olmuştur. Böylece cihazlar hem

hafifleyip küçülmekte hem de ucuzlamaktadır. Elektrik gereksinimi azalan cihazların işletimi

kolaylaşmakta, operatöre bağımlılık azalmakta işlem hızı ve görüntü kalitesi artmaktadır. Ses

demetinin dijital olarak şekillendirilebilmesi kontrastı artırmanın yanında artefaktları azaltıp

çözünürlüğü de yükseltmektedir.

Şekil 2.44 A,B,C. Uzaysal çözümleme aksiyal, lateral ve elevasyonel olmak üzere üç

komponentli olup üçü de önemlidir. Prob teknolojisindeki gelişmeler, 1,5 ve 2 D

dizilimlerini gündeme getirmiş böylelikle hem yüksek frekanslı transduserlerin yüzeyel

dokularda sağladığı çözümleme gücü derin dokulara taşınabilmiş, hem de kesit

kalınlıkları düşürülerek elevasyon planında kalite artırılmıştır. Probdan çıkan ses

demetinin odaklanmasının yanında alınan sinyalin de dinamik olarak multipl

odaklanma işleminden geçirilebilmesi lateral rezolüsyonu arttırmıştır.

Page 125: İÇ NDEK LER - Webnode

117

Prob teknolojisinde son zamanlarda ultrases üretebilen materyallerin tartışılması

neticesinde halen üzerinde araştırma çalışmaları devam eden gelişmeler ortaya çıkmıştır.

Transduser olarak kullanılan materyallerin başında gelen kurşun zirkonat titanat yapılı

seramikler, ses frekansında belli üst sınırlara sahip olma yanında çok yüksek akustik

empedansa sahip olma gibi bir dezavantajı da taşırlar. Kristalin yüksek empedansı ses

enerjisinin kristalin ön ve arka yüzeyinden dışarı çıkışını azalttığı gibi, dokudan dönen ses

sinyallerinde de reverberasyon artefaktına neden olacak yansımalara yol açar. Yakın zamana

kadar kristalde açılan oyuklara epoksi reçine doldurmak suretiyle akustik empedans

düşürülmeye çalışılırken, günümüzde ferro-elektrik materyaller transduser üretmekte

kullanılmaya başlanmıştır.. Yeni piezoelektrik materyaller olarak yorumlanan ferro-elektrik

relaksörler halen araştırma safhasındadır. Bunlarda elektrik enerjisi çok daha etkin olarak ses

enerjisine dönüştürülürken akustik empedansın düşük olması prob-doku uyumunu daha

kolaylaştırmaktadır.

Ayrıca tranduserdan yayılan sesin belli frekans aralığında sıkışması yanında bu

yayılan sesin transduserin üretebileceği sesin frekans bandından daha dar olması transduser

etkinliğini sınırlayıcı bir faktör olarak karşımıza çıkarmaktadır. Broadband teknolojisi ile

üretilmiş multifrekans problar, hem kontrast hem de uzaysal rezolüsyonun arttırılmasında

önemli mesafeler almıştır. Harmonik görüntülemenin gereği olan tek probdan multifrekans

ses demeti gönderebilmek de bu şekilde mümkün olmuştur. Prob içerisinde kristallerin

diziliminin değiştirilmesi 1,5 ve 2D denilen dizilimleri ortaya çıkarmıştır.

Şekil 2.45 Kristal diziliminin 2D gibi farklı boyutlarda sağlanabilmesi şekilde görüldüğü

gibi elevasyon planında belirgin iyileştirme sağlar.

Page 126: İÇ NDEK LER - Webnode

118

Bu sayede özellikle 2D problarda ses demetinin elektronik olarak farklı yönlere

saptırılabilme olanağı ortaya çıkmıştır. 3 boyutlu görüntülemelerin bir kısmında

kullanılan bu elektronik steering önemli uygulama kolaylıkları sağlamaktadır. Bu dizilimler z

planında (kesit kalınlığı) odaklamayı kontrol ederek kontrastı arttırır. Bununla birlikte

elevasyon (z) planında odaklama için halen kullanılmakta olan, mekanik lenslerin yerini

piyano şeklindeki Hanafy lenslere bırakması, seçilebilen tek odaktan sinyal alımına dayalı

olarak görüntünün uniform yapısını bozan teknolojiyi değiştirerek kesit kalınlığında, farklı

seramik kalınlıklarının kullanılabilmesini sağlamıştır. Bunun yararı aksial rezolüsyonu artıran,

kontrol edilebilen frekans bant genişliğidir.

Diğer görüntüleme yöntemlerinde olduğu gibi, Ultrasonografi’de de en önemli

konulardan birisi rezolüsyondur. Günümüz pratiğinde kullanılan cihazların bir çoğu 2 mm

aksial, 3-4mm latreal rezolüsyon gücüne sahiptir. Ancak araştırmacılar bunu yeterli

bulmamaktadır. Bugün 15 MHz’lik problarda aksial rezolüsyon 250-500 mikron seviyesine

çıkarılmıştır. 40-60 MHz’lik problar biyopsi öncesi yaşayan dokularda mikroskopik

rezolüsyon sağlayabilmektedir. Deneysel aşamadaki 40 MHz’lik real-time tarayıcılar, 30

mikron aksial ve 90 mikron lateral rezolüsyonu hedeflemiştir.

Görüntülemede iki türlü rezolüsyondan bahsedilir.

a) Uzaysal rezolüsyon

b) Kontrast rezolüsyon

Uzaysal çözümlemenin üç komponenti vardır:

l. Aksial rezolüsyon,

2. Ses demetine dik olan plandaki lateral rezolüsyon ve

3. Kesit kalınlığı ile ifade edilen elavasyon

Tipik olarak aksial rezolüsyon diğer ikisinden daha iyi durumdadır. Birçok cihazda

lateral rezolüsyon elektronik olarak kontrol edilirken, elevasyon mekanik lenslerle yapılan

odaklama sayesinde iyileştirilir. Ayrıca elevasyon planında uzaysal çözümlemenin arttırılması

multidimensional dizilimlerle (1,5 veya 2 boyutlu) de mümkün olmaktadır. Bu teknolojiye

sahip problar da, yeni ortaya çıkan ve teknolojik üstünlük sağlayan bir gelişmedir. Böylelikle

Page 127: İÇ NDEK LER - Webnode

119

kesit kalınlığı belirgin derecede azalmakta ve mikrokalsifikasyonların gösterilmesinde

Mammografi’ye alternatif bir yöntem ortaya çıkmaktadır. Aksial rezolüsyon, kullanılan sesin

frekansı ve pulse süresi ile direkt ilişkilidir. Ancak burada sınırlayıcı faktör frekans arttıkça

penetrasyonun azalmasıdır.

2.46 Şekil Aksiyal rezolüsyon Şekil 2.47 Lateral rezolüsyon

Kontrast rezolüsyonu etkileyen faktörler ise daha farklıdır. Çeşitli artefaktlar kontrast

rezolüsyonu olumsuz etkiler. Doku içinde çeşitli yapı katmanları ses dalgasını farklı hızlarda

yayarak ses dalgasında faz kaymalarına neden olur. Bunların oluşturduğu artefaktları ortadan

kaldırmada Harmonik Görüntüleme devreye girer.

2.12.1. Harmonik Görüntüleme

Doku içerisinde yayılan ses demeti, yayılıma devam ettikçe artan bir şekilde doku ile

etkileşim göstermektedir. Başlangıçta görüntü işleyici bilgisayarlar bu etkileşim sonucu

demette oluşan değişiklikleri tespit edemezken günümüzde artık bunları tespit ederek yeni ve

daha net bilgiler verebilen görüntülere dönüştürmek mümkün olmaktadır.

Daha önceki bölümlerde doku elastisitesinin veya kompresibl oluşunun sesin yayılım

hızına etki ettiği belirtilmişti. Ses dalgası doku içinden geçerken dalga özelliğinin de

etkisi ile dokuyu komprese ve ekspanse ederek yayılır. İşte komprese edildiği durumda doku

sesi daha hızlı iletirken, ekspanse olduğu durumda daha yavaş ileterek sesin yayılım şeklini

lineer olmaktan çıkarır.

Page 128: İÇ NDEK LER - Webnode

120

Şekil 2.48 Doku içerisinde ilerleyen sesin, doku ile etkileşmesi neticesinde belli

derinlikten sonra sesin yüksek basınçlı komponentinin düşük basınçlı komponentinden

farklı hareket etmesi lineer yayılımı bozar. İşte bu non-lineer yayılım sonucu ortaya

çıkan ve başlangıç frekansının katları olan değişik frekanstaki ses enerjisine ‘doku

harmonikleri’ adı verilir.

Alışılmış US fiziğinde ses demetinin doku içinde lineer yayılım gösterdiği

düşünülürken, bu non-lineer yayılımın ortaya çıkarılması ile kontrast rezolüsyonu bozan ve

artefaktların oluşmasına neden olan bazı düşük basınç alanlarının filtre edilebileceği

düşünülmüştür.

Bir sinus eğrisi ile gösterilebilen ses dalgası, doku içinde yayılırken bir süre sonra

sesin yüksek basınçlı komponenti alçak basınçlı komponentine göre farklı bir konum

kazanmaya ve sinus eğrisi bozulmaya başlar. Bu bozulma dalganın frekansında bazı

değişiklikler ortaya çıkarır. Yeni frekans başlangıç frekansının katları şeklindedir. Bu yeni

frekansa ‘doku harmonikleri’ adı verilir.

Transduser alıcı konumunda, başlangıçta dokuya gönderdiği sesin frekansından

çıkarılıp, dokuda oluşacak bu harmoniklerin frekansına göre ayarlanırsa, bir çok artefaktan ve

gürültüden arındırılmış görüntüler oluşturmak mümkün olacaktır. Böylece harmonik

oluşturmaya enerjisi yetmeyen ancak normalde artefaktları meydana getiren ses

komponentleri filtre edilir. Harmonik demetler probdan çıkan ses demetinden daha dar olduğu

için Harmonik Görüntülemede gürültü ve saçılma azalmıştır. Bu dar demetlerde uzaysal

çözümleme artar, side-lob etkisi azalır.

Page 129: İÇ NDEK LER - Webnode

121

Şekil 2.49 Doku harmoniklerinin, uzaysal rezolüsyon üzerindeki olumlu etkisi, orjinal

ses ve harmonik yankının profili karşılaştırılarak anlaşılabilir. Maksimum amplitüd

değişmezken, görüntüyü oluşturacak olan ana ses lobunun nasıl daraldığı açıkça

ortadadır. Dar ses demeti ile oluşturan görüntü doğal olarak orjinal ve geniş ses demeti

ile oluşturulacak görüntüden daha iyi lateral rezolüsyona sahip olacaktır.

Dokuya yakın bölgelerde harmonik oluşturabilecek kadar etkileşim olmadığından, çok

derin bölgelerde de sesin enerjisi dokular tarafından absorbe edilerek azaltılıp harmonik

oluşturabilecek eşik enerji değerinin altına düşürüldüğünden bu bölgelerde harmonikler

oluşmaz. Böylece Harmonik Görüntüleme yüzeyel dokuların ve çok derin dokuların

incelenmesinde kullanılamaz. Bunun yanında, yüzeyel dokular 5 Mhz ve daha yüksek

frekanslı problarla incelenirken harmonik oluşturabilme çalışmaları devam etmektedir.

Dokuda oluşan ve özel olarak görüntüye dönüştürülen bu olaya ‘doku harmonikleri’

denir. Kontrast madde kullanıldığı zaman farklı bir mekanizma ile ortaya çıkan harmoniklerin

değerlendirilmesi farklıdır.

2.12.2. Görüntü Kalitesini Etkileyen Diğer Faktörler

Beneklenme: US’de, ses demeti doku içinde çok küçük, düzensiz yansıtıcı yüzeyler

tarafından saçılmaya uğratılır. Bu saçılma sonucunda transdusere geri dönen sesin çeşitli

açılardan ulaşanları ile, düzgün yansıyarak ulaşanların girişim yapması neticesinde, Ultrason

görüntülerinde alışagelinen benekli, grenli görünüm meydana gelir. Bazen bu beneklenme

kistik veya solid doku ayırımını güçleştirecek kadar fazla olur. Bu durumdan kurtulmak için

‘Spatial Compounding’ denilen yöntem geliştirilmiştir.

Page 130: İÇ NDEK LER - Webnode

122

Şekil 2.50 Düzensiz yüzeyli hedef dokuya isabet eden ses demeti farklı açılardan

geldiğinde optimal yansıma minimum, saçılma maksimum olacaktır. Şekilde görüldüğü

gibi ses demeti probdan değişik açılarda çıkıp, düzensiz yüzeyli hedef üzerine mümkün

olduğunca her taraftan dik açı ile isabet ettirilmeye çalışılır. Böylelikle yansıma

maksimuma çıkarılırken saçılma minimuma indirilir.

Bu yöntemde ses demeti birden fazla açı ile hedefe yönlendirilir. Böylece aşırı

saçılmaya neden olan düzensiz yüzeyli hedefin hemen her bölgesine yaklaşık dik açı ile ses

demetinin isabet ettirilmesine ve düzgün yansıma sağlanmasına gayret edilir. Elde edilen

görüntü çoğunlukla saçılmanın neden olduğu beneklenmeden kurtarılmış, kontrast

rezolüsyonu artırılmış olur. Burada akustik gölgelenme de ortadan kalktığından dolayı tanı

hataları oluşabilir. Bu nedenle genellikle Konvansiyonel yöntem, Spatial Compounding ile

beraber kullanılarak bu dezavantaj elimine edilir. Bu yöntem günümüzde lineer problarda

kullanılabilmekte olup, meme, tiroid ve tendon gibi incelemelerde yararlı sonuçlar

vermektedir.

Hem kontrast rezolüsyonu hem de uzaysal rezolüsyonu birlikte artırabilecek deneysel

aşamadaki çalışmalardan birisi Hibrid Dizilim’lerdir. Yüksek matriksli ve özel olarak imal

edilmiş bir mikroçip, piezoelektrik materyal ile yapıştırılarak melez bir yapı meydana

getirilmektedir. Yansıyan sesin piezoelektrik kristal üzerinde oluşturduğu basınç, tüm

noktalarını ayrı değerlendiren mikroçip sayesinde video sinyallerine dönüştürülür. Henüz

invitro çalışmaları yürütülen bu yöntemle Konvansiyonel olarak gösterilemeyen küçük

objelere ait detaylı görüntüler elde edilebilmektedir.

Page 131: İÇ NDEK LER - Webnode

123

Sesin yaptığı basınca karşı dokunun gösterdiği direncin saptanması ve bu direnç

sonucu oluşan volüm değişikliklerinin değerlendirilmesi ile görüntü oluşturulmasına

‘Elastografi’ adı verilmektedir. Bu da yeni ve umut vaat eden bir görüntüleme yöntemi olup

prostat, meme ve tiroid gibi organlarda rezolüsyonu oldukça yüksek görüntüleri artefaktsız

olarak verebilmektedir. ‘Vibro-akustografi’ denilen başka bir yöntem de birbirinden az farklı

frekansta iki ses demeti hedef dokuya gönderilir. Ses demetleri ile bütün olarak veya parsiyel

şekilde etkileşen objenin titreşimi bir mikrofonla dinlenebilir. Objenin karşı tarafından

dinlenerek görüntüye çevrilen ses demetleri doku içinde kalsiyum birikimlerini ve dolayısıyla

mikrokalsifikasyonları ortaya koyabilmektedir.

2.13. Ultrasonografi’de 3 Boyutlu Görüntüleme

Ultrasonografi’de 3 boyutlu (3D) görüntü oluşturabilmek için BT ve MR’ın ortaya

çıkışından sonra çeşitli fikirler ortaya atılmıştır.

Şekil 2.51 2D matriks dizilimli bir probun, 3D ultrason görüntüsü oluşturabilmesi için

her iki planda yaptığı kayıtların şematik gösterimi

Bunun gerçekleşebilmesi artefaktlar tarafından engellenmeyen iyi nitelikli 2D

görüntüler alınabilmesine bağlıdır. Beneklenme, yan lob artefaktları, saçılma ve diğer

artefaktların ortadan kaldırılabildiği 2D matriks array problar üretildikten ve Harmonik

Görüntülemedeki gelişmelerle non-lineer sinyal işleme teknolojisindeki gelişmelerden sonra

ancak 3D görüntülerde başarı sağlanabilmiştir. Bugün real-time olarak da üretilebilen 3D

görüntüler elde edilebilmektedir. Bu real-time 3D görüntülere ‘4D’ adı verilmektedir.

Page 132: İÇ NDEK LER - Webnode

124

Yüzey (Surface rendering) ve Volüm (Volum rendering) görüntüleme diye iki

komponenti bulunan bu inceleme yöntemi özellikle Obstetrik Ultrasonografi’de fazlaca

kullanılmaya başlanmıştır. Cihazların bir kısmında operatör real-time olarak tarayıp belirlediği

bölgede cihazı 3D görüntü alımına set ederek mekanik bir tarama yapar. Daha sonra cihaz

toplanan sinyalleri özel bir bilgi işlem programı ile üç boyutlu hale çevirir.

Diğer yöntemde elektronik olarak yönlendirilebilen ses demeti istenilen bölgede

probun sabit tutulmasıyla, cihazın kendi kontrolünde yönlendirilerek hedef volüm tarandıktan

sonra bilgiler işlenip 3 boyutlu hale dönüştürülür.

3D görüntülerden bugün, obstetrik incelemele, intravasküler incelemeler,

Ekokardiografi, girişimsel çalışmalar, meme ve diğer küçük organ çalışmalarında ve tümör

vaskülaritesini ortaya koymada yararlanılmaktadır.

Şekil 2.52 Farklı iki teknikle kaydedilmiş fötal yüze ait 3-D görüntüler

2.14. Ultrasonun Farklı Kullanım Alanları

Ultrason diagnostik sınırlarda kalmak koşulu ile günümüzde deneysel alandan çıkıp

klinik pratiğe giren bazı farklı uygulamalar da göstermektedir. Özel mikrokapsüllerin içine

yerleştirilen terapötik ajanların veya gen tedavisi için yerleştirilen gen partiküllerinin kontrast

madde gibi hedef organa ulaştığında ses dalgası ile patlatılması sonucu hedef organda yoğun

olarak tedavi edici madde birikimi sağlanabilmektedir.

Page 133: İÇ NDEK LER - Webnode

125

Ferro-elektrik polvinildene fulorid (PVDF)’den yapılan transduserler veya 21G iğne

ya da kateterden geçirilebilecek kadar mikro düzeyde yapılmış transduserler ile vasküler

yapıların yanında Endoluminal Ultrasonografik tetkikler mümkün olabilmektedir

Başka bir uygulama ultrasesin ısıtıcı etkisinden yararlanılarak ablasyon sağlanmasıdır.

İleri derecede odaklanmış ve yalnızca hedef doku alanında maksimum yoğunlaşma gösterecek

şekilde doku içine gönderilen ses demeti lokal olarak 50 0 C’ye kadar ısınmaya neden olarak

l-3 sn içinde hücresel ölümü sağlayabilmektedir. Bir defada 0,5 ml volümde hedef dokuyu

harap eden ses demeti komşu dokulara da hasar vermemektedir. Ancak ikinci bir ekspojur için

dokunun soğumasını beklemek gerekmektedir. Diagnostik Ultrasonun enerji seviyelerinde

uygulanan bu non-invaziz yöntemle karaciğer, prostat ve böbrek gibi dokuların tümörlerinde

tedavi sağlanabilmektedir. Gri skala US ile dokuda oluşan bu harabiyeti görüntülemek

mümkün değildir. MR doku harabiyetini ortaya koyabilir. Ancak pahalı bir yöntem olan

MR’a alternatif Elastografi olabilir.

İleri düzeyde odaklanmış bu ses dalgaları gelecek vaat eden bir kullanım alanı da

beslenmesi bozulmuş myokarda ventrikül duvarında mikro kanalcıklar açarak direkt

perfüzyon sağlamak şeklindeki deneysel çalışmalardır.

Çok yüksek frekanslı (30-100 Mhz) transduserler kullanılarak canlı dokularda insitu

histolojiyi gösterebilecek düzeyde görüntüler elde edilebilir, buna da ‘Akustik Mikroskopi’

denmektedir.

Page 134: İÇ NDEK LER - Webnode

126

3. MANYETİK REZONANS GÖRÜNTÜLEME (MRG) TEKNİĞİ

Manyetik Rezonans adından da anlaşılabileceği üzere manyetik titreşim anlamına

gelir. MRG tekniği, protonların manyetik alan altındaki titreşimlerinden yola çıkılarak

geliştirilmiştir. MR cihazının, 1981 yılında ilk prototipleri geliştirilmiş ve uygulanmaya

başlanmıştır. Gerçek anlamda modern tıbbın hizmetine ise 1984 yılında girebilmiştir.

Ülkemizde ise ilk olarak 1986 yılında hizmete girmiş ve o tarihten bu yana tüm dünyada

olduğu gibi kullanımı yaygınlaşmıştır.

Nükleer Manyetik Rezonans (NMR)’ın ilk olarak tanımlanması 1946 senesinde

Purcell ve Bloch tarafından gerçekleştirilmiştir. Ve bu çalışmalarından ötürü 1952 senesinde

Nobel Ödülüne layık görülmüşlerdir. Bu çalışmaların yayımlanmasının hemen akabinde

NMR, kimyasal yapıların analizi çalışmalarında çok önemli bir yer edinmiştir. 1973’te

Lauterbur ve Mansfield fiziksel yapıların analiz edilmesinde NMR tekniğini kullanmışlardır.

Bu çalışmaların hız kazanmasının ardından Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) tekniği

birçok biyomedikal, kimya ve mühendislik uygulamalarında kullanılır hale gelmiştir.

3.1. Tıbbi Amaçlı Manyetik Rezonans

MR tetkiklerinde diğer birçok radyolojik görüntüleme yöntemlerinden farklı olarak X-

ışınları (radyasyon) kullanılmaz. Burada cihazı oluşturan dev bir mıknatıs ve radyo dalgaları

söz konusudur. Dev mıknatıs içine yerleştirilen insan vücudundaki hücreler içinde bulunan su

atomlarının çekirdeklerindeki protonlar, radyo dalgaları ile uyarılır ve geri alınan sinyaller

bilgisayar aracılığıyla görüntüye dönüştürülür.

MR incelemelerinde insan vücudunda dik düzlemde kesitler alınır. İnceleme sırasında

hastanın yapması gereken tek şey hareketsiz yatmaktır. Bunun dışında yapılması gereken bir

şey olmadığı gibi insan vücudu için zararlı olabilecek hiçbir etkileşim de söz konusu değildir.

Ancak bazı durumlarda bu gibi bir incelemenin yapılmasının önünde bazı engeller olabilir.

Şöyle ki; cihazın dev bir mıknatıstan oluşması dolayısıyla vücudunda manyetik alana duyarlı

sabit tıbbi protez ya da alet taşıyanlar (metal kalp kapakçığı, kalp pili vs.) MR cihazına

alınmazlar. MR incelemesi, incelenecek bölgeye göre 15-45 dakika arasında sürer. İnceleme

sırasında doktor ve teknisyen sürekli hastayı izler ve gerektiğinde onunla iletişim kurabilir.

İstendiği takdirde hastanın inceleme odasına bir yakınıyla girmesinde sakınca görülmez.

Page 135: İÇ NDEK LER - Webnode

127

3.1.1. Manyetik Rezonans’ın Temel Kavramları

Atom çekirdeği proton ve nötronlardan oluşur. Proton ve nötronlar kendi çevrelerinde

bir dönüş hareketi yaparlar (spin hareketi). Elektriksel yük taşıyan bu partiküller spin hareketi

yaptıklarında manyetik bir alan oluştururlar ve her biri küçük bir mıknatıs gibi davranır.

Şekil 3.1 Spin hareketi yapan yüklü bir parçacık çevresinde manyetik alan oluşturur.

Henüz manyetik alan içine sokulmamış hastanın vücudundaki partiküllerin rastgele

yerleşmesi, her bir partikülün oluşturduğu manyetik alan vektörünün bir diğerini nötralize

etmesine neden olur. Böylece vücutta net bir manyetizasyon söz konusu değildir.

Şekil 3.2 Manyetik alan uygulanmadığında protonlar rastgele yönlerde dönüş yaparlar.

Ancak hasta güçlü bir manyetik alan etkisine sokulacak olursa protonlar gantry

içerisinde oluşturulan dış manyetik alanın yönüne paralel ve antiparalel yerleşirler. Paralel

olanlar, antiparalel yerleşenlere göre sayıca biraz daha fazladır. Böylece hasta vücudunda

Şekil 3.3’teki gibi, dış manyetik alana paralel net bir manyetik alan yaratılmış olur.

Page 136: İÇ NDEK LER - Webnode

128

Şekil 3.3 Dış manyetik alan içerisine yerleştirilen protonlar dipolleri dış manyetik alan

yönünde, veya ters yönde olacak şekilde yerleşirler.

Protonlar spin hareketlerinin yanında bir de dış manyetik alanın etkisi ile topaç benzeri

bir hareketle salınırlar. Bu salınım hareketi ‘presesyon’ adını alır.

Şekil 3.4 Presesyon hareketi

Presesyon yapmakta olan atomları RF sinyali ile uyarmak ve enerji aktarımı yapmak

mümkündür. RF sinyali ile enerji aktarımı yapabilmek için presesyon frekansı ile aynı

frekansta RF sinyali yollamak gerekir. Bu fiziksel olaya ‘rezonans’ adı verilir. RF sinyali ile

enerji aktarılan protonlar RF dalgası kesildikten sonra aldıkları enerjiyi bulundukları ortama

vererek eski konumlarına dönmeye çalışacaklardır. Sahip oldukları enerji fazlasını ortama

aktarırlarken elektriksel bir sinyal oluşur. İşte bu süreç, yani protonların RF dalgası ile

uyarılarak dönüş yönlerinin değiştirilmesi ve ardından ortama enerji aktararak eski dönüş

konumlarına dönmeleri ‘Manyetik Rezonans’ olarak adlandırılır.

Page 137: İÇ NDEK LER - Webnode

129

3.2. MR Cihazının Bileşenleri

Manyetik Rezonans cihazı incelendiğinde, üç ana kısımdan oluştuğu görülür. Bu

kısımlar:

• Magnet

• Kabinetler

• Görüntü İşlem ve Operatör Bilgisayarları

Cihazı oluşturan kısımlardan ilki magnettir. Magnetler cihaz çeşitlerine göre değişiklik

gösterse de amaç düzgün ve görüntü alabilecek bir stabil manyetik alan yaratmaktır.

Oluşturulan bu manyetik alanın içerisine hasta sokulur ve görüntü alımı için radyofrekans

(RF) sinyalleri uygulanır. Adından da anlaşılabileceği üzere magnet, MR cihazının en önemli

bileşenidir. Aslında magnet ilkesi çok basit olmakla birlikte manyetik alanın en kolay

yaratılabileceği yöntem mıknatıslardır. Yani kabaca adını bu mıknatıstan alan magnet, sadece

manyetik alan yaratmada kullanılır.

Şekil 3.5 MR cihazının bileşenleri

Cihazın ikinci bileşeni olan kabinetler, magnetin devirdaim sürekliliğini sağlayan

komponentleri taşırlar, bunun yanında görüntü bilgisayarı ile magnet veri akışı için arayüzü

oluşturur. Kabinetlerde magnette bulunan helyum pompasının kontrol kartları, MR cihazına

güç sağlayan kaynaklar ve onların kontrol kartları, RF kartları ve beslemeleri bulunur.

Page 138: İÇ NDEK LER - Webnode

130

Cihazın üçüncü ve son bileşeni ise görüntü işlem ve operatör bilgisayarlarıdır. MR

cihazında bu bilgisayarların sayısı ikidir. Bu bilgisayarlar MR cihazının görüntülerini

oluşturan ve cihazın ana bileşenlerinden birisidirler. MR cihazının ürettiği verileri görünür ve

elle tutulur hale getiren parçalardır. Alınan veriler iletim hatları aracılığıyla görüntü işlem

bilgisayarına gelir. Bu bilgisayar bir tür sinyal işleyicisi olarak çalışır ve gelen bu sinyalleri

yorumlar. Yorumlanan bu sinyallerden görüntüleri oluşturarak çıkışında bağlı olan operatör

bilgisayarına iletir. Bu bilgisayardan görüntüler üzerinde ayarlamalar yapılabilir, bu

görüntülerin çıktıları alınabilir ya da sekanslar tekrarlanabilir.

3.2.1. Manyetik Rezonans Cihazının Çevre Bileşenleri

MRG cihazları çevreden son derece iyi izole edilmiş bir ortamda çalıştırılmalıdır. Bu

amaçla cihazın bulunduğu oda Faraday kafesi ile tecrit edilmektedir. Güçlü MRG cihazları

yüksek manyetizasyonun sağlanması için sıvı helyum nitrojen gazı ile soğutulduklarından

ilgili gazın olası sızımlarına karşı ortamda oksijen satürasyonundaki azalmaya duyarlı

dedektörler bulundurulmalıdır. Ayrıca cihazların verimli çalışması açısından ortam ısısı 18-20

0 C de klimatize edilmelidir.

3.2.1.1. Ana Magnet

Güçlü bir manyetik alan oluşturmaya yönelik mıknatıs parçasıdır. Manyetik Rezonans

cihazının temel bileşeni, olmazsa olmazı, can damarıdır. Yarattıkları çok yüksek manyetik

alan sayesinde dokularda yönelimler oluşur. Magnetler: permanent, rezistif ve süperkondüktif

olmak üzere üç çeşittir.

3.2.1.1.1. Permanent Magnet

Bu tür magnetler herkesin bildiği doğal çubuk mıknatısların büyütülmüş şekli gibidir.

MRG sistemlerinde kullanılan bu tür magnetler mıknatıs sistemi olarak Fe, Br gibi üzerinde

sürekli manyetizasyon bulunduran metallerin tuğla gibi dizilerek bir araya getirilmesi ile

oluşturulmuşlardır. Bu nedenle ağırlıkları çok fazla olmakla birlikte manyetik alan güçleri de

oldukça küçük 0,1 T (T=10.000G) değerlerindedir. MRG’de en iyi görüntü kalitesini sağlayan

magnet tipi olmalarının yanında ısı değişikliklerine son derece hassastırlar.

Page 139: İÇ NDEK LER - Webnode

131

3.2.1.1.2. Rezistif Magnet

Rezistif ya da elektromıknatıs tipindeki magnetler, içinden elektrik akımının

geçirildiği bobin şeklinde sargılar bulunan magnetlerdir. Bu tür magnetler çekirdek yapılarına

göre Fe çekirdekli ve hava çekirdekli olarak iki gruba ayrılmaktadır. Rezistif magnetler

manyetizasyonu sağlamak için elektrik enerjisine ihtiyaç duyarlar. Manyetik alan, iletken

tellerden geçirilen elektrik akımı ile sağlanmaya çalışıldığından bu tür magnetlerde ısı üretimi

fazladır.

3.2.1.1.3. Süperiletken (Süperkondüktif) Magnet

Şekil 3.6 Süperiletken magnete sahip bir MR cihazının iç yapısı

Süperiletken magnetin çalışma prensibi süper iletkenlik yasasına dayanır. Bilindiği

üzere süper iletkenlik yasası; “Mutlak sıfıra (-273 0 C, 0 K) soğutulmuş iletkenlerin direnci

sıfır olur.” der. Bu magnetler bir tank içerisine iletken sargıların döşenmesi ile kurulur. Sargı

döşeli bu tank içerisindeki iletkenlerin mutlak sıfır sıcaklığına indirebilmek için sıvı helyum

(He) kullanılır. Sıvı He -269 0 C’dir ve çok yüksek basınç uygulandığında oda sıcaklığında da

sıvı halde kalabilir. İşte bu çok yüksek basınca dayanıklı tanka sıvı helyum depolandığında

Page 140: İÇ NDEK LER - Webnode

132

sargıların sıcaklığı mutlak sıfıra çok yakın bir sıcaklık olan -269 0 C’ye soğutulmuş olur. Bu

sıcaklıkta sargıların iç direnci yok denecek kadar azdır. Daha sonra sargılara verilen 600A’lik

akım (1,5 T’lık manyetik alan için) direnç sıfıra çok yakın olacağı için; uzun bir süre yaklaşık

olarak aynı değerde sargılarda devirdaim yapacaktır. Yine Faraday kanunlarına dayanarak

halka şeklindeki bir iletken telden geçen akım; telin ortasında yaratacağı manyetik alandan

dolayı; sürekli içerisinden 600A akım akan tellerin ortasındaki manyetik alan da yaklaşık

olarak 1,5 T olacaktır. Süperiletken mıknatısların isminin bu yasadan geldiği gayet açıktır. Bu

yöntemle çok uzun süreli ve gayet yüksek manyetik alan yaratılmış olur. Bunun yanı sıra bu

tarz bir magnetin; yapısından dolayı çok yüksek maliyetli olacağı açıktır.

3.2.1.2. Sargılar (Koil)

3.2.1.2.1. Shim Sargıları

Süperiletken magnetlerde manyetik homojeniteyi daha da arttırmak için geliştirilmiş

sargılardır. İyi bir shimming için manyetik alan, 10-20 cm çaplı bir alanda milyonda bir

olmalıdır.

3.2.1.2.2. Gradiyent Sargıları

Sinyal lokalizasyonu yapabilmek amacı ile manyetik alanı her üç düzlemde de

kontrollü olarak değiştiren sargılardır. Uzaysal olarak aksiyal, sagital ve koronal olmak üzere

üç temel düzlem bulunduğundan gradiyent koiller de üç düzlem yönünde üç takımdan

oluşmuşlardır. Amaç MR sistemi içinde birbirine zıt iki manyetik alan oluşturmuş olmaktır.

3.2.1.2.3. Radyofrekans (RF) Sargıları

İncelenen dokulardaki hidrojen çekirdeklerini uyarmak için RF pulse gönderen ve

dokulardan gelen sinyalleri saptayan, ‘koil’ adı verilen parçalardır. RF sargıları, hem

uyarımları incelenen dokuya ileten hem de dokulardan gelen sinyalleri toplayan bir alıcı

hüviyetinde olup, MRG sistemine RF güç yükselteci ile bağlıdır. Uygun parametreler

kumanda panelinden girildikten sonra sistem bilgisayarı, ne kadar ara ile ve ne güçte RF pulsu

yollayacağını belirleyerek RF yükselteci üzerinden RF sargısına akımın yollanmasını sağlar.

Yollanan akım analog ve kesintili şekildedir. RF sargısı bütün işlevlerini kendi içinde

elektromanyetik bir alan oluşturarak gerçekleştirmektedir.

Page 141: İÇ NDEK LER - Webnode

133

3.2.1.2.4. Düz Sargı

Sargıların oluşturduğu elektromanyetik alanın; ana manyetik alana dik olması nedeni

ile günümüz MRG sistemlerinde kullanılmamaktadır.

3.2.1.2.5. Kuş Kafesi Sargı

MR sistemlerinde bugün için en yaygın kullanılan RF sargısı tiplerinden birisi kuş

kafesi sargı tipidir. Rutin uygulamalarda; beyin ve diz sekanslarında kullanılan RF sargıları

bu tipte imal edilmişlerdir.

3.2.1.3. Görüntü İşleme ve Operatör Bilgisayarları

MR sistemlerinde kullanılan bilgisayarlar RF sargıları tarafından dokulardan algılanan

sinyallerin osiloskopta ölçümünü takiben güçlendirilip, çeşitli filtrasyonlardan geçiren ve

dijitalize ederek gri skala değerleri ile görüntüye çeviren cihazın hayati bileşenlerinden

birisidir.

3.3. Görüntüleme Kabiliyeti

Manyetik Rezonans cihazının başarısının daha çok yumuşak dokuları görüntülemede

olduğu bilinmektedir. Vücuttaki yumuşak dokuların yoğun olarak H elementini barındırması,

bu dokulardan MR sekansları vasıtasıyla görüntü oluşturulabileceğini göstermektedir. Aksine,

kemikli dokulardan ise MR görüntüleri alınamaz. Bunun nedeni ise kemikli dokuların yoğun

olarak kalsiyum (Ca)’dan oluşması ve bu elementin atom dizilişinde tek elektron çiftinin

olmayışı, bu sebeple de uygulanan manyetik alan altında herhangi bir eğilim göstermemesidir.

H elementlerinin manyetik alan altındaki eğilimleri incelendiğinde; MR cihazının

‘gantry’ denilen ortası boş silindirik bölgesine yatırılan hastanın, cihazın tam ortasına ulaştığı

anda; ki bu an manyetik alan şiddetinin maksimum olduğu bir kürenin tam ortasıdır, dokular

içinde bulundukları manyetik alanda barındırdıkları H elementinin yoğunluğuna göre farklı

tepkiler verir. Bu elementin manyetik alan vektörüyle aynı yönde; mevcut elektronlarının

hareket ekseni genişleyerek büsbütün elips halini alır. Bu anda H elementi artık sabit

olmaktan çıkıp, limitli hareketli bir konuma geçmiştir. Bu kavrama göre H elementi sadece

Page 142: İÇ NDEK LER - Webnode

134

salınım hareketi yapmaya başlamıştır. Yaptıkları bu salınım hareketinin nedeni üzerlerine

uygulanan manyetik alan nedeniyle, elektronlarının eksenlerinin değişmesi ve manyetik

kutuplarının kaymasıdır. Tüm dokuda artık manyetik alan vektörünü yönüne göre bir yönelim

gösteren mevcut atomik kuantum salınım hali mevcuttur ve homojen bir yapı gösterir.

Salınım hareketi yapmakta olan bu

atomların üzerine belirli frekanslarda radyo

dalgaları uygulandığı takdirde; bu atomlar

düzensiz salınımı bırakıp düzenli olarak ve

üzerlerine uygulanan RF sinyalinin sahip olmuş

olduğu frekansla aynı değere sahip olacak

şekilde dönme hareketine başlarlar. Bu

hareketin sonucunda atomlar birer birer aldıkları

sinyalleri soğuracaklar ve bir bölümünü

yansıtacaklardır.

Şekil 3.7 Yukarıdaki MR görüntüsünde

hastalıklı bir lezyon görülmektedir.

Aynı atomlar, soğurdukları sinyalleri belirli gecikmelerle tekrar geri çevirecekler ve

tıpkı bir anten gibi yayacaklardır. İlk anda yansıyan ve sonradan soğurulup geri yansıtılan iki

büyük ipucu ile MR cihazı, görüntülerini çok uzun evrelerden geçirerek oluşturacaktır.

3.3.1. Hidrojen Haricindeki Başka Atomlardan MR Görüntüleri Oluşturulamaz mı?

Keyfi seçilen herhangi bir atomdan olmasa bile nükleusunda uygun sayıda proton

bulunan, buna bağlı olarak nükleer manyetizma nedeni olan atomlardan (C13, Na23, P31

gibi) MR görüntüsü elde edilebilmektedir. Ancak bunlar ile görüntü oluşturulmak

istenildiğinde, bu atomların gyromanyetik sabitelerine (γ ) uygun RF pulse uygulanması

gerekecektir (Bu atomların salınım frekansları hidrojenden farklıdır ve RF pulsunun etkili

olabilmesi için, yani enerji transferi için, salınım frekansı ile aynı frekansta olması

gerekmektedir). Bununla birlikte, hidrojen vücutta çok miktarlarda (Yaklaşık olarak tüm

vücuttaki atomların % 80’i hidrojen atomudur.) ve yaygın olarak bulunduğundan, ayrıca MR

sensitivitesi en yüksek olan atom hidrojen atomu olduğundan (en güçlü sinyal edilen atom

olduğundan) bu iş için en uygun atom hidrojen atomudur.

Page 143: İÇ NDEK LER - Webnode

135

Aslında hidrojen atomu dışındaki atomlar ile görüntü oluşturulması konusunda birçok

merkezde araştırmalar sürmektedir. Diğer atomlar ile oluşturulan görüntüler hidrojen atomu

ile oluşturulan görüntülerden farklı bilgiler vermemekle birlikte, bugüne kadar klinik

kullanıma uygun kalitede görüntü elde edilememiştir. Bununla birlikte gelecekte çok daha

faydalı klinik görüntüler elde edilmesi umulmaktadır.

3.4. MR Görüntülerinin Oluşumu

Nükleer Manyetik Rezonans (NMR); 1930 senesinde Dirac kuantum mekaniğinin

tanımını yapmıştır. Aslında bu tanım yapılmadan altı sene evvel, biçimli olmayan manyetik

alandan, nötral bir atomu geçiren ve daha önce kabul görmüş BOHR modeli tarafından

açıklanamayan yarı tümlev açısal momentumu gözleyen Stern ve Gerlach tarafından,

elektronun dönme özelliği keşfedilmiştir. Elektronların dönme özelliği ‘spin’ adı verilen anlık

açısal salınımlardan yani limitli dönme özelliğinden oluşmaktadır.

Şekil 3.8 Vücuttaki bazı atomların spin kuantum sayıları

Spin açısal momentumu ‘ I ’ ile gösterilir. I her atomda farklılık gösteririr. ‘ hI ’ ise

toplam spin açısal momentumun simgesidir. I değeri çekirdeklerin karakteristik özelliğidir

ve her çekirdekte farklılıklar gösterir. Yukarıdaki şekilden görüleceği üzere en belirgin ve

insan vücudunda en çok bulunan bazı elementlerin spin kuantum sayıları gösterilmiştir.

Manyetik Rezonans özelliğinin meydana çıkması için çekirdeğin I değerinin sıfırdan

farklı bir sayı olması gereklidir. Bunun nedeni ise manyetik kutuplardaki baskın olmayıştır.

Başka bir deyişle dengesizlik, manyetik vektör doğrultusunda yönelmeyi kolaylaştırır.

Medikal uygulamalar söz konusu olduğunda proton ( 1 H) en fazla kullanılan atom bileşenidir.

Page 144: İÇ NDEK LER - Webnode

136

Elektron spini açısal momentumunun genliği 3.1 denklemiyle ifade edilebilir;

( )1+= Ihp (3.1)

Formülde p vektör olduğu için, bu vektörün yönü de hesaplamalar yapılırken dikkate

alınmalıdır. Z ekseni boyunca uygulanan manyetik alanda, açısal momentumun muhtemel z

bileşen, değerleri;

Iz mhp .=

(3.2)

( ) ( ) IIIImI −−−= ,...,2,1,

ile gösterilir.

Spin değeri 2/1 olan proton için zp ’nin alabileceği iki değer vardır. Bunlar h2/1±

ile ifade edilir. Proton çekirdeklerinin spin durumunu tanımlayan Eigen fonksiyonu 1/2| >+

ya da -1/2| > olarak yazılabilir. Kuantum mekaniğinde gözlemlenebilen her fiziksel objenin

bağıl bir operatörü vardır. Bu durumda spin durumunu tanımlamak için Eigen eşitliği şöyle

tanımlanır;

>>= IIIz mmmI || (3.3)

Burada zI ; z ekseni boyunca açısal momentumun değerini gösteren operatördür.

Aynı şekilde x ve y eksenleri boyunca da açısal momentumun değerini gösteren benzer

operatörler de vardır. Sonuçta 2/1 spin için Eigen değerleri şöyle yazılabilir;

>++>=+ 2/1|2/12/1|zI >−−>=− 2/1|2/12/1|zI

>++>=+ 2/1|2/12/1|xI >−−>=− 2/1|2/12/1|xI

>++>=+ 2/1|2/12/1|yI >−−>=− 2/1|2/12/1|yI

(3.4)

1−=i

Page 145: İÇ NDEK LER - Webnode

137

Spin sisteminin enerjisini ölçebilmek için Hamiltonian operatörünü oluşturmak

gerekmektedir. Hamiltonian eşitliği, manyetik alan içerisindeki manyetik moment enerjisinin

klasik elektromanyetizasyonundan çıkarılabilir.

Çekirdeklerin momentuma orantılı bir manyetik momenti ( µ ) vardır;

p=µ (3.5)

Sabit orantılı çekirdekler ( g ), magneto oran olarak adlandırılır. Magneto oran

çekirdeğe bağlı bir özelliktir ve değeri proton için 2,675×10 8 rad/s T’dır. Bu manyetik

moment, manyetik alana ( B ) koyulduğunda, enerjisi şöyle tanımlanır;

BE .µ−= (3.6)

3.5 ve 3.6 eşitlikleri kullanılarak Hamiltonian formu aşağıdaki hale gelecektir;

IBH ..µ−= (3.7) Yine dikkatli bakıldığı takdirde B alanı z eksenine paralel uygulanmaktadır. Paralel

uygulanan bu alan;

ZZZ IBH ..µ−= (3.8)

Bu eşitlik Zeeman Hamiltonian olarak bilinir. Schrödinger eşitliğini kullanarak, Eigen

durumunun enerjisi bu sayede hesaplanmış olur. Schrödinger eşitliği;

>>= II mEmH ||

>−= Izz mIBh |..

>−= IIz mmBh |..

(3.9)

Iz mBhE ..−=

Page 146: İÇ NDEK LER - Webnode

138

2/1=Im olan proton için iki durum arasındaki geçiş, enerjideki değişimi

göstermektedir.

zBhE .=∆ (3.10)

Şekil 3.9 Zaman etkileşiminde protonun enerji seviyesi diyagramı

Zaman ayrışması Şekil 3.9’da görüldüğü gibi enerji seviyesi diyagramları ile gösterilir.

Bu iki durum çeşitli işaretlerle değerlendirilmesine rağmen genel olarak ‘spin-alt’ ve ‘spin-

üst’ olarak adlandırılır. Spin-alt’ın enerjisi spin-üst’ün enerjisinden daha fazladır. Bu iki

durum arasındaki geçiş, frekansı 0n olan fotonun soğurulmasıyla veyahut da emisyonuyla

endüklenir.

hBhE z .. γ==∆

(3.11)

zBπ

γγ

2=∴

NMR’ın temelini oluşturan LARMOR EŞİTLİĞİ açısal anlamda frekansı tanımlar. Bu

frekans, istenen manyetik alan şiddeti altında dokulara uygulanabilecek RF dalgasının

maksimum frekansının ta kendisidir.

0.Bγω = (3.12)

Karakteristik frekans olan ω , ‘Larmor frekansı’ olarak adlandırılır. 0B olarak

gösterilen manyetik alan yine z ekseni boyunca uygulanmaktadır ve uygulanan radyo

frekansıyla karıştırılmaması için 0B olarak adlandırılmıştır.

Page 147: İÇ NDEK LER - Webnode

139

İki enerji seviyesi; spin-üst ve spin-alt arasındaki geçiş, Larmor eşitliğinin vermiş

olduğu frekansın elektromanyetik radyasyonunun soğurulması ya da emisyonuyla ortaya

çıkabilir. Bu frekans, bahsedilen çekirdek tipleri için uygulanan manyetik alana bağlıdır.

Gerçel sistemde izole edilmiş sadece bir çekirdek yoktur; bunun yerine birden çok

çekirdek belirli bir spin durumunu işgal edebilir. Bunun anlamı ise, teorinin spin grubunun

tamamı düşünülerek geliştirilmesinin gereğidir.

Tek bir çekirdek için mümkün olan spin durumlarının lineer kombinasyonu olan

Eigenstate eşitliği ψ ;

>>=∑ I

m

m maI

I||ψ (3.13)

olarak tanımlanır.

Böyle bir sistemde ölçüm yapıldığında, işlemin tahmini değeri şu şekilde ifade

edilebilir;

I

m

mz maII

I

2|||| ∑>=< ψψ (3.14)

2||Ima ’nin değeri, Im ’da tek bir çekirdek bulunma ihtimalini göstermektedir. İki spin

durumu olan proton için şu ifade yazılabilir;

>−>+>= − 2/1|2/1|| 2/12/1 aaψ (3.15)

Yukarıdaki formüller Boltzman statik yöntemine uyarlanarak iki enerji seviyesinin

enerji miktarı oranı şu şekilde bulunur;

Tk

Bh

Tk

Bh

Tk

E

a

a

BBB

002

2/1

22/1 .

1.

expexp||

||−=

−=

∆−=

+

(3.16)

( )0.BhTkB ≥

Page 148: İÇ NDEK LER - Webnode

140

Spin-üst ve spin-alt seviyelerindeki spin sayıları arasındaki farkı veren denklem

3.17’de verilmiştir.

Tk

Bh

Tk

Bhaaa

BB 2

..|||||| 002

2/12

2/12

2/1 ≈≈− +−+ (3.17)

Eğer tüm spin-üst çekirdeklerinin 1/2hγ manyetik momentinin ve tüm spin-alt

çekirdeklerin γh2/1− manyetik momentinin olduğu varsayılarak, sistemin genişleme

manyetizasyonu için aşağıdaki 3.18 eşitliği yazılabilir;

Tk

BhN

Tk

BhhNM

BB 22220

2

0

2

=

γγγ (3.18)

N ; Toplam spin sayısıdır. Klasik tanımın avantajı, NMR mantığının daha basit ortaya

koyulabilmesidir.

3.5. NMR’ın Klasik Tanımı

Spin manyetizasyon vektörü M , manyetik alan B içerisine konulursa, tork kuvvetine

maruz kalacaktır. M ’nin hareket denklemi ise şu şekilde tanımlanır;

BMdt

dM×= (3.19)

Eğer B ; z ekseni boyunca kBB .0= için statik alansa; 3.19 eşitliği;

0BMdt

dMy

x γ=

0BMdt

dMx

yγ−=

(3.20)

0=dt

dM z

Page 149: İÇ NDEK LER - Webnode

141

şeklinde yazılabilir.

Bu eşitliklerin çözümleri yapıldığı takdirde aşağıdaki denklemlere ulaşılacaktır.

( ) ( ) ( ) tMtMtM yxx 00 sin0cos0 ωω +=

( ) ( ) ( ) tMtMtM yxy 00 cos0sin0 ωω +−=

(3.21)

( ) ( )0zz MtM =

Formülde 0.Bγω = olacaktır. Tüm bu eşitlikler, Şekil 3.10’da görüleceği üzere z

ekseni boyunca manyetizasyon vektörünün eksen sapmasını tanımlar. Eksen sapmasının

açısal frekansı, klasik ve kuantum mekaniksel tanımların nasıl örtüştüğünü gösteren, yukarıda

kuantum mekanik tanımdan (3.12) çıkarılan Larmor frekansını ifade etmektedir.

Şekil 3.10 Z ekseni boyunca uygulanan statik manyetik alanda manyetizasyon

vektörünün eksen sapması

Z ekseni boyunca uygulanan 0B statik alanı dikkate alınarak, 0ω frekansıyla

dalgalanan ve 0B alanına dik olarak uygulanan zaman değişmli alan 1B ele alındığında; 1B ’in

dairesel olarak polarize olmuş bileşeni incelendiği takdirde;

Page 150: İÇ NDEK LER - Webnode

142

( ) tjBtiBtB 01011 sincos ωω −= (3.22)

3.22 eşitliği 3.19 denkleminde yerine yazılırsa;

[ ]tBMBMdt

dMzy

x

010 sinωγ +=

[ ]001 cos BMtBMdt

dMxz

y−= ωγ

(3.23)

[ ]tBMtBMdt

dMyx

z

0101 cossin ωωγ −−=

eşitlikleri elde edilmiş olacaktır.

Başlangıç durumunda ( ) kMM .0 0= olarak tanımlanırsa, M ’nin çözümleri denklem

3.24’teki gibi olacaktır;

( ) ttMtM x 010 sin.sin ωω=

( ) ttMtM y 010 cos.sin ωω=

(3.24)

( ) tMtM z 10 cosω=

Yukarıda da görüldüğü üzere 3.24 denkleminde 11 .Bγω = ’dir. Bu, frekansı 0ω olan

dalgalanan manyetik alanın uygulanmasıyla, Şekil 3.11a’da gösterildiği gibi manyetizasyonun

eş zamanlı olarak 0ω frekanslı 0B ’da ve 1ω frekanslı 1B ’de eksenden saptığını

göstermektedir.

Bu kısımda z ekseni etrafında 0ω frekansıyla dönen manyetizasyon vektörünün

gelişiminin oluşumu üzerine durulacaktır. Dönen düzlemde ( x′ , y′ , z ) eksen sistemi

tanımlandığı takdirde 3.19 denklemi şu şekilde yazılabilir hale gelecektir;

Page 151: İÇ NDEK LER - Webnode

143

ettBMdt

dM×= γ (3.25)

iBkBB Oett′+

−= 1

γ

ω (3.26)

( i′ , j′ , k ), ( x′ , y′ , z ) düzleminde birim vektördür. Bu iki eşitliğin çözümünün sonucu

Şekil 3.11b’de verildiği üzere ettB boylamınca manyetizasyon vektörünün eksenden

sapmasıdır. Eğer γω /0 =B eşitliğini sağlıyorsa iBBett .1= ’dir ve M , Şekil 3.11c’de

gösterildiği üzere x′ ekseni yönünde sapma yapar.

Şekil 3.11 Manyetizasyonun eksenden sapması : (a) Laboratuar ortamında boylamsal alan 1B ’ in etkisi altında; (b) ettB ’nin etkisinde dönen düzlemde; (c) γω /−=OB iken

dönen düzlemde

Page 152: İÇ NDEK LER - Webnode

144

NMR işleminin uygulamasında en yaygın yol kısa süreli bir rezonans RF alanı

uygulamaktır. Bu RF işaretinin uygulama süresi t ise manyetizasyon tB .. 1γθ = açısı kadar

dönecektir. Eğer bu açı 90 dereceyse bu RF işareti 90 x olarak adlandırılır; x alt indisi ise x′

ekseni boyunca eksenden sapmayı işaret etmektedir. Tipik bir NMR çalışmasında, boylamsal

düzeyden ( 0B ’a paralel olarak ), enine düzleme ( 0B ’a dik olarak) manyetizasyon vektörüne

uç yaptıran 90 x işaretinin uygulamasıyla gerçekleşir. Enine düzlemde, z ekseni boyunca

eksenden sapan manyetizasyon saptanabilir.

3.6. MRG’nin Diğer Görüntüleme Yöntemlerine Nazaran Üstünlük ve Eksiklikleri

MRG cihazının uzay rezolüsyonu Bilgisayarlı Tomografi cihazınınkinden çok farklı

değildir. 64×64 düşük matris değeriyle başlayan MRG bugünlerde 256×256 hatta 512×512

yüksek matris değerlerinde yüksek rezolüsyonlu görüntüler üretebilmektedir.

MR’ın çalışma prensibi doğrultusunda yumuşak dokuları BT’ye ve diğer görüntüleme

yöntemlerine oranla daha iyi görüntüleyebilmesi; doku kontrastı özelliğinin diğer

görüntüleme tekniklerinden belirgin olarak daha üstün olduğunu gösterir. Bu durum aynı

zamanda MRG’nin sensitivitesinin daha üstün olduğunu da göstermektedir. Bu yüksek

sensitivite sayesinde birçok patolojik doku ve lezyon saptanabilmektedir. Başlangıç

aşamasındaki birçok tümörün bu cihazla teşhisi sağlanabilmektedir.

MRG’de kullanılan kontrast maddeler yan etki riski olarak iyotlu kontrast

maddelerden daha emniyetlidir. Damarlar IV kontrast madde uygulanmasına gerek

olmaksızın görüntülenebilir.

MR ile diğer yöntemlerin aksine hastanın herhangi bir şekilde pozisyonu

değiştirilmeden kesit planı değiştirilebilmektedir. Buna ‘multiplanar görüntüleme’ denir.

Yöntemin bu özelliği, görüntünün elde edilme tekniğinin diğer inceleme yöntemlerine göre

farklı olmasından kaynaklanır. Diğer inceleme yöntemlerinde (özellikle BT) hastanın

pozisyonunu değiştirmek zorunluluğundan dolayı inceleme sagital ( z ekseni yönü) veya

oblik ( y ekseni yönü) gibi planlarda yapılamazken bu yöntemle (MRG) hastanın pozisyonu

hiç değiştirilmeden her planda kolaylıkla kesit alınabilmektedir. Bu özellik lezyonun üç

boyutlu lokalizasyonu açısından değerli bilgiler verir ve hastanın inceleme sırasındaki

rahatsızlığını önler.

Page 153: İÇ NDEK LER - Webnode

145

MRG’de iyonizan radyasyon kullanılmaz. Bir takım üst limitlere uyulduğu takdirde,

bu tekniğin bugüne kadar hiçbir biyolojik zararlı etkisiyle karşılaşılmamıştır. Bu özelliği

nedeniyle, yöntem normal deneklerde, çocukluk yaş grubunda ve aynı hastada defalarca

tekrarlanabilme avantajına sahiptir.

Yöntemin bir diğer önemli özelliği, henüz rutin klinik kullanıma girmemiş olsa da,

gelecekte çok yararlı olabilecek; ve belki de görüntüleme özelliğinin önüne geçebilecek olan

spektroskopi’dir. Bu yöntem ile dokulardaki metabolik prosesleri izleyebilmek ve

biyokimyasal analizlerini yapmak olanaklıdır.

Yöntemin kendine özgü bir takım artefaktları olmakla birlikte, diğer görüntüleme

yöntemlerinde karşılaşılan çoğu artefaktl bu yöntemde görülmez. Bu nedenle diğer teknikler

ile net görüntülenemeyen pek çok anatomik bölge ve yapının değerlendirilmesi mümkündür.

Örneğin; iç beyindeki posterior fossa bölgesinin görüntülenmesi bu teknikle mümkün

olmuştur. Bunun yanı sıra MR’ın beyindeki yapısal bozuklukları gösterebilmesi nedeniyle

nörolojik hastalıkların (şizofreni gibi) tanısı yapılabilmektedir.

MRG ile damar içi yapıların görüntüleri alınabilmekte (MR Anjiyografisi) ve kontrast

madde kullanılmadan Anjiyo yapılabilmektedir. MR’ın bu özelliği yakın gelecekte

Konvansiyonel Anjiyografi’nin yerini alacaktır.

MRG’nin sensitivite ve rezolüsyon bakımından üstünlükleri olmasına rağmen tekniğin

spesifitesinin düşük oluşu birçok dezavantajı yanında getirir. Öncelikle bazı patolojik

dokuların sinyal özellikleri birbirine benzemektedir. Bu dokuların kolaylıkla MR ile

görüntülenebilmesine rağmen, tanı konulması kolay değildir. Bir başka deyişle MRG,

görüntülemede yüksek başarı yakalarken, tanı koymada aynı yüksek başarıyı elde edemez.

Avantajlarının yanında MRG tekniği BT ve Ultrasonografi tekniğine oranla çok daha

pahalı bir yöntemdir. Her yöntemin birbirine göre avantaj ve dezavantajları olduğu için

tahmin edilen patolojik bulguya uygun tetkiklerin yapılması ekonomik açıdan daha uygundur.

Page 154: İÇ NDEK LER - Webnode

146

4. SONUÇ

Proje, X-ışınlarından yararlanarak görüntüleme yapan tekniklerin bir bölümde

toplanmasının dışında Ultrasonografi ve Manyetik Rezonans Görüntüleme tekniklerinin

incelendiği üç ana bölümden oluşmaktadır. Her bir bölümde konu edinilen görüntüleme

tekniklerinin kavramları tanımlanmış, yararlandıkları enerji türlerinin elde edilmesi, madde ile

etkileşimleri ve söz konusu ise insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkileri üzerinde

derinlemesine durulmuş, kullanılan cihazların tanıtımı yapılmış ayrıca birbirlerine karşı

üstünlük ve eksiklikleri irdelenmiştir.

KAYNAKLAR

Gülsoy, K. Ufuk [ve diğerleri ]. Tıbbi Görüntüleme Fiziği. Ankara: Tisamat yay., 2003.

Kaya, Tamer., Adapınar, Baki., Özkan, Ragıp. Temel Radyoloji Tekniği. İstanbul: Nobel &

Güneş yay., 1997.

Tuncel, Ercan. Radyolojik Tanıda Temel Kavramlar (Ders notları). Uludağ Universitesi: Tıp

Fakültesi Radyoloji Anabilim Dalı., 2005.

Macovski, A. Medical Imaging Systems. Prentice-Hall, Englewood Cliffs., 1883.

(Unfortunately, the book is out of print).

Tarakçıoğlu, T. Mehmet. K Tabakasından L Tabakasına Boşluk Geçiş İhtimallarinin

Ölçülmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi: Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik

Anabilimdalı, 2005. (Yüksek Lisans Tezi).

Yaren, H., Karayılanoğlu, T. Radyasyon ve İnsan Sağlığı Üzerine Etkileri. TSK Koruyucu

Hekimlik Bülteni, 2005: 4 (4).

Günalp, Bengül. İyonize Radrasyonun Biyolojik Etkileri. Gülhane Askeri Tıp Akademisi ve

Tıp Fakültesi: Nükleer Tıp Anabilim Dalı, 2003.