Anatomia i fizjologia

Przekaźnikowy mikroskop elektronowy (TEM)

Przekaźnikowa mikroskopia elektronowa jest techniką opracowaną w celu uzyskania powiększenia, a tym samym szczegółów próbki, na znacznie lepszym poziomie niż w przypadku konwencjonalnych mikroskopów optycznych.34,35 W TEM wiązka elektronów przepuszczana jest przez ultracienką próbkę, oddziałując z nią podczas przechodzenia. Obraz powstaje w wyniku interakcji elektronów przepuszczanych przez próbkę; obraz jest powiększany i ogniskowany na urządzeniu obrazującym, takim jak ekran fluorescencyjny, na warstwie filmu fotograficznego lub wykrywany przez czujnik, taki jak kamera CCD.2 W TEM, elektrony przenikają przez cienką próbkę, a następnie są obrazowane przez odpowiednie soczewki, w szerokiej analogii do biologicznego mikroskopu świetlnego.22 TEM składa się z: systemu oświetleniowego, stolika z próbką, systemu obrazowania i systemu próżniowego. Elektronowa mikroskopia transmisyjna jest jedną z głównych metod analitycznych w naukach fizycznych, chemicznych i biologicznych. TEM znajduje zastosowanie w badaniach nad rakiem, wirusologią i materiałoznawstwem, jak również w badaniach nad zanieczyszczeniami, nanotechnologią i półprzewodnikami.36

Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM)

Skaningowy mikroskop elektronowy, ma podobną strukturę do TEM, ale kolumna jest znacznie krótsza, ponieważ jedyne potrzebne soczewki to te znajdujące się nad próbką, służące do ogniskowania elektronów w precyzyjnym punkcie na powierzchni próbki.37 Nie ma soczewek pod próbką. Z drugiej strony, komora próbki jest większa, ponieważ technika SEM nie nakłada żadnych ograniczeń na wielkość próbki, poza tymi, które wynikają z wielkości komory próbki.38 SEM tworzy obrazy próbki poprzez skanowanie jej powierzchni zogniskowaną wiązką elektronów. Elektrony oddziałują z atomami w próbce, wytwarzając różne sygnały, które zawierają informacje o topografii powierzchni próbki i jej składzie.39 Wiązka elektronów jest skanowana w rastrowym wzorze skanowania, a położenie wiązki jest łączone z wykrytym sygnałem w celu uzyskania obrazu. SEM może osiągnąć rozdzielczość lepszą niż 1 nanometr.40

Ultrasonografia

Ultrasonografia jest również określana jako badanie dopplerowskie lub badanie ultrasonograficzne stosowane w diagnostyce medycznej, jest to bezbolesna i nieinwazyjna technika, która wykorzystuje aparat ultradźwiękowy z cichymi falami dźwiękowymi o wysokiej częstotliwości (1 do 5 megaherców) do wytwarzania żywych obrazów wewnętrznych struktur ciała, znanych również jako sonogram. Umożliwia on lekarzom uwidocznienie chorych lub prawidłowych narządów lub tkanek (takich jak pęcherz moczowy, macica, nerki i jajniki) wewnątrz ciała bez konieczności wykonywania nacięcia. Skanowanie ultradźwiękowe jest zalecaną techniką medyczną do wizualizacji płodu u kobiet w ciąży/zwierząt, ponieważ nie wytwarza promieniowania jak inne techniki obrazowania medycznego.2

Technika ultradźwiękowa polega na użyciu płynnego żelu i ręcznej sondy przetwornika na powierzchni ciała. Sonda, która zawiera przetwornik akustyczny wysyła i odbiera miliony impulsów i echa do ciała na sekundę. Fale dźwiękowe przenikają do ciała i trafiają na granicę między tkankami (np. tkanką miękką i kostną), fale są odbijane z powrotem do sondy przetwornika, a następnie przekazywane do centralnej jednostki przetwarzającej (CPU) (rysunek 14-16). CPU jest maszyną, która dostarcza energię elektryczną do przetwornika, oblicza czas odbicia fali i głębokość interfejsu tkanek, które wywołują falę, tak aby skonstruować dwuwymiarowy obraz na monitorze. Procedura trwa zwykle co najmniej 30 minut.41,42

Poniżej przedstawiono różne rodzaje obrazów ultrasonograficznych

2D Obraz ultrasonograficzny: Jest to najczęstszy typ obrazu ultrasonograficznego, jest to seria płaskich, dwuwymiarowych obrazów przekrojów skanowanej tkanki. Ten sposób skanowania jest nadal standardem w wielu sytuacjach diagnostycznych i położniczych po pół wieku stosowania.43-46

3D Obraz ultrasonograficzny: Jest to obraz trójwymiarowy (3D), uzyskany z przekrojów tkanek skanowanych pod kilkoma kątami, a otrzymane dane są rekonstruowane w obraz trójwymiarowy. Ten USG jest powszechnie stosowany w celu zapewnienia bardziej kompletny i realistyczny sonogram (obraz) płodu oraz w diagnostyce rozszczepu wargi.44-47

4D Obraz ultrasonograficzny: wykorzystuje falę dźwiękową do produkcji wideo na żywo płodu w macicy.43-46 USG 3D i 4D produkuje realistyczne obrazy poruszającego się lub rozwijającego się płodu w macicy, które nie mogą być łatwo widoczne w obrazie USG 2D.43-46

Obraz USG Dopplera: Technika ta polega na wykorzystaniu odbitych fal dźwiękowych do ujawnienia wzoru i sposobu przepływu krwi w obrębie naczynia krwionośnego, czego nie można zobaczyć w obrazie ultrasonograficznym 2D, 3D i 4D. USG Doppler może być stosowane w diagnostyce wielu nieprawidłowości serca i naczyń krwionośnych, takich jak niewydolność żylna, zwężenie tętnic, zakrzepy, tętniaki i wrodzone choroby serca. Podczas badania USG Doppler głowica jest przesuwana nad skórą wzdłuż naczyń krwionośnych w celu wysyłania i odbijania fal dźwiękowych, fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości odbijają się od krążących komórek krwi, co w zamian zmienia częstotliwość odbitych fal, co określa się jako efekt Dopplera, a przy braku przepływu krwi zmiany nie zachodzą w odbitych falach dźwiękowych. Dane z odbitych fal dźwiękowych z efektem Dopplera są wykorzystywane do skonstruowania wykresu przedstawiającego wzór i sposób przepływu krwi przez naczynia krwionośne w procesorze. Istnieją trzy rodzaje ultrasonografii dopplerowskiej, a mianowicie: Doppler kolorowy, Doppler spektralny i Doppler mocy.43-46

Doppler kolorowy: Ten rodzaj ultrasonografii wykorzystuje tradycyjną ultrasonografię 2D do tworzenia obrazu naczynia krwionośnego i wykorzystuje komputer do zmiany dopplerowskich fal dźwiękowych na kolory, które reprezentują kierunek i prędkość przepływu krwi na obrazie naczynia krwionośnego.43-46

Doppler mocy: Jest to bardziej czuły rodzaj kolorowego Dopplera, który jest używany do generowania szczegółów przepływu krwi w organach stałych, które nie mogą być wizualizowane przy użyciu konwencjonalnego kolorowego Dopplera. Nie jest jednak możliwe obejrzenie kierunku przepływu krwi przy użyciu ultrasonografii power Doppler. 43-46

Spectra doppler: Jest to rodzaj ultrasonografii, która wykorzystuje wykres do przedstawienia przepływu i kierunku krwi. Jest w stanie wykazać stopień zablokowania naczynia krwionośnego.43,45

Doppler fali ciągłej: Ten rodzaj ultradźwięków wykorzystuje fale dźwiękowe, które są wysyłane i odbijane w sposób ciągły. Ten rodzaj fal dźwiękowych jest wykorzystywany do wykrywania zatorów w naczyniach krwionośnych i dokładnego pomiaru szybko płynącej krwi.43-46

Radiografia

Jest to najstarsza i najczęściej stosowana technika obrazowania diagnostycznego.3 Jest to technika nieinwazyjna, podobnie jak ultrasonografia, jednak wykorzystuje bardzo małą ilość promieniowania jonizującego lub niejonizującego (promieniowanie rentgenowskie) generowanego przez aparat rentgenowski w celu uzyskania utajonego obrazu wewnętrznych struktur ciała na kliszy rentgenowskiej (radiografia projekcyjna). Aparat rentgenowski może być stacjonarny, mobilny lub przenośny (ryc. 17-19).48-51 Podczas badania radiograficznego promieniowanie rentgenowskie jest kierowane na ciało i przechodzi przez narząd docelowy, a następnie jest rejestrowane na płaskiej kliszy rentgenowskiej w celu uzyskania obrazu dwuwymiarowego (ryc. 20). Badanie rentgenowskie może być wykonane z użyciem środka kontrastowego (takiego jak bar lub jod) lub bez niego, w zależności od gęstości badanego narządu. Radiografia może być wykorzystywana w diagnostyce wielu schorzeń, takich jak złamania kości, rak, guz piersi i gruźlica.48 Z nadmierną ekspozycją na promieniowanie rentgenowskie wiążą się pewne zagrożenia, takie jak rak, wypadanie włosów i oparzenia skóry. Jednak w większości przypadków korzyści przewyższają ryzyko.3,52

Tomografia komputerowa (CT)

Tomografia komputerowa jest rodzajem radiografii, w której również wykorzystuje się promieniowanie rentgenowskie, w przeciwieństwie do radiografii projekcyjnej w tomografii komputerowej wykorzystuje się większą ilość promieniowania rentgenowskiego i uzyskuje się bardziej szczegółowy obraz trójwymiarowy, jednak w ostatnich latach niektóre tomografy komputerowe opracowano tak, aby wykorzystywały mniejszą ilość promieniowania rentgenowskiego. Aparat do tomografii komputerowej składa się z tomografu w kształcie pączka, stołu, lampy rentgenowskiej, detektora promieniowania rentgenowskiego i komputera (ryc. 21).54,55 Pacjent leży na stole przed wsunięciem się do tomografu, lampa rentgenowska i kamera poruszają się wokół pacjenta pod kątem 360° w celu zeskanowania i uzyskania wielokrotnego obrazu narządów wewnętrznych ciała, w zależności od interesującego nas narządu można podać materiał kontrastowy przez usta, odbyt lub wstrzyknąć go do żyły, aby uwypuklić skanowany narząd.55 Badanie wykonywane jest w oddzielnym pomieszczeniu komputerowym, gdzie obrazy są wyświetlane, a technolog komunikuje się z pacjentem za pomocą głośników i mikrofonów.56 Główną zaletą tomografii komputerowej jest szybkie uzyskanie wyraźniejszych obrazów diagnostycznych większej części ciała.56,57

Istnieją specjalistyczne weterynaryjne tomografy komputerowe, takie jak ładowalny weterynaryjny tomograf komputerowy, który jest wyposażony w komorę rentgenowską umożliwiającą lekarzowi weterynarii pozostanie blisko zwierzęcia podczas skanowania, w związku z czym nie jest wymagane oddzielne pomieszczenie, jak w przypadku konwencjonalnej tomografii komputerowej u ludzi (ryc. 22).57 Podczas skanowania zwierzę będzie znieczulone i monitorowane, umieszczone i podtrzymywane na ruchomym stole przed wsunięciem do tomografu komputerowego (Rysunek 23).60,61