3D-kuvantaminen lääketieteessä

Abstract

Tässä insinöörityössä on selvitetty kolmiulotteista kuvantamista lääketieteessä. Työssä on tutkittu radiologisten kuvantamismenetelmien fysikaalisia perusteita, toimintaperiaatteita ja miten niillä saadaan 3D-kuvia. Työ on katsaus ja perustuu jo olemassa olevaan materiaaliin. Työn alkuosassa on käsitelty lääketieteellisen kuvantamisen historiaa ja menetelmien fysiikkaa. Fysikaalisista perusteista on käyty läpi sähkömagneettisen säteilyn ja aineen vuorovaikutusta, röntgensäteilyä, ydinmagneettista resonanssia ja ultraääntä. Työssä on selvitetty lääketieteellisistä kuvantamismenetelmistä röntgenkuvantaminen, tietokonetomografia, magneettikuvantaminen, isotooppikuvantaminen ja ultraäänikuvantaminen. Lisäksi on selvitetty, miten menetelmillä saadaan 3D-kuvia ja mihin niitä käytetään. Työssä on myös tutkittu tekniikoita, joilla 3D-kuvia muodostetaan. Lopuksi on selvitetty 3D-kuvantamista sädehoidossa. Moderneista sädehoitotekniikoista on käyty läpi konformaalinen 3D-sädehoito ja intensiteettimuokattu sädehoito.

The goal of this thesis was to study three-dimensional imaging in medicine. The physics and principles of the radiological imaging modalities and the process of creating 3D images were studied. This thesis is a review to already existing material. The first two parts of the thesis focus on the history and physics of medical imaging. The physics section focuses on interaction of electromagnetic radiation and matter, x-rays, nuclear magnetic resonance and ultrasound. In the thesis radiography, x-ray computed tomography, magnetic resonance imaging, nuclear medicine imaging and ultrasound imaging are clarified. The process of acquiring 3D images and what they are used for is explained. Also techniques to form 3d images are reviewed. At the end of the thesis 3D imaging in radiation therapy is discussed. As regards modern radiation therapy techniques 3D conformal and intensitymodulated radiation therapy are clarified.