Łukasz Malinowski
Gr. 6
Rentgenodiagnostyka
Charakterystyka promieniowania rentgenowskiego:
Promieniowanie rentgenowskie należy do grupy promieniowań elektromagnetycznych. Fotony rtg nie mają ani masy ani ładunku elektrycznego. Oddziałują z materią-przekazują energię zderzając się z elektronami, które mogą zostać wybite z orbity(stan jonizacji atomu, stan ze zmianą ładunku elektrycznego) lub przesunięte na orbitę dalej położożoną od jądra(stan wzbudzenia atomu, stan bez zmiany ładunku elektrycznego). Rzadka przestrzenna struktura atomu, duże odległości pomiedzy atomami materii i brak powinowactwa fotonu do jakiejkolwiek części składowej atomu, sprawiają że foton ma małą szansę zderzenia i może swobodnie przenikać przez nawet najbardziej spoistą materię.
Powstawanie promieniowania rentgenowskiego
Promieniowanie X jest rodzajem promieniowania elektromagnetycznego, o długości fali zawartej w przedziale od kilku setnych nm do ok. 10 nm. Promieniowanie to powstaje w wyniku gwałtownego zahamowania elektronów o dużej prędkości na anodzie lampy rentgenowskiej. Lampa rozgrzewa się do temperatury 2200°C Anoda wykonana jest zwykle z wolframu ze względu na dużą liczbę atomową i wysoką temperaturę topnienia. Elektrony powstają z rozżarzonej katody w wyniku termoemisji. Do żarzenia katody wykorzystywane jest napięcie prądu zmiennego o wysokości 10 V, a do przyspieszania elektronów tzw. napięcie anodowe wysokości 100 kV.
Powstające widmo rentgenowskie zawiera:
widmo liniowe, czyli promieniowanie charakterystyczne- powstaje ono w wyniku przechodzenia elektronów z wyższych powłok na niższe, w materiale anodowym.
widmo ciągłe, promieniowanie hamowania.
W widmie tym natężenie promieniowania jest różne, dla różnych długości fal. Wzrasta od bardzo małych wartości do wartości maksymalnej dla większych długości fali i następnie opada do wartości zerowej przy określonej minimalnej długości fali. Ta krótkofalowa granica zależy od napięcia anodowego na lampie rentgenowskiej.
Zatem:
λ min zależy od wartości napięcia U, (λ min-minimalna długość fali)
jest wykorzystywane w diagnostyce medycznej. Określane jest to wzorem:
λ min= hc/eU h-stała Plancka
c-prędkość światła w próżni
e- ładunek elektronu
U-napięcie anodowe
E- energia elektronu
E= eU
Zatem im wyższe napięcie anodowe U, tym wyższa energia kwantu, a niższa długość fali.
Małe energie są bardziej szkodliwe dla pacjentów i jest to wtedy tzw. promieniowanie miękkie ( U < 50 kV). Promieniowanie o napięciu anodowym powyżej 50 kV, czyli tzw. promieniowanie twarde ma wyższą energie i lepszą przenikliwość.
Oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego z materią
Promieniowanie X jest promieniowaniem jonizującym, czyli ma zdolność jonizacji atomów w jony w naszym organizmie.
Promieniowanie to powoduje radiolize kwasów nukleinowych i radiolize wody, czyli powstawanie wolnych rodników. Dlatego bardzo ważna jest odpowiednia dawka promieniowania rentgenowskiego. Wyróżniamy tzw. :
dawkę pochłoniętą [J/kg = Grej],
Jest to ilość energii pochłoniętej przez pacjenta na kilogram masy ciała.
D śmiertelna= 5-6 [J/kg]
dawkę ekspozycyjną [Culomb/kg= rentgen], służy do pomiaru dawki pochłoniętej przez jeden kilogram suchego powietrza
dawka skuteczna, biologiczny równoważnik dawki
H= QD [J/kg= siwert].
5-6 Sv/organizm - dawka śmiertelna
5 mSv/rok/całe ciało - dawka dopuszczalna w Polsce (pomijająca źródła medyczne).
3,5-3,6 mSv dostaje „przeciętny Polak” z promieniowania kosmicznego, gleby, ścian, różnorodnych urządzeń.
Wielkość dawki skutecznej pojedynczego prześwietlenia :
Klatka piersiowa (duży obrazek) 0,1 mSv
Klatka piersiowa (mały obrazek) 1 mSv
Ząb 0,1 mSv
Kręgosłup 3,5 mSv
Żołądek 14 mSv
Wlew doodbytniczy 23 mSv
TC 2-8 mSv
Prawo absorbcji :
I = Io • e-kx
Io - promieniowanie padające
I - promieniowanie wychodzące
k - współczynnik absorpcji. Jego wielkość zależy od :
1. gęstości
2. liczby atomowej (~ Z4)
3. długości fali (~ λ3)
Współczynnik absorpcji kości (14) jest większy od współczynnika absorpcji tkanek
miękkich (7).
Wrażliwość na promieniowanie jest cechą osobniczą i gatunkową. Zależy również od:
fazy rozwoju organizmu,
zróżnicowania tkanki (komórki nowotworowe są bardziej wrażliwe),
stężenia tlenu (komórki natlenione są bardziej wrażliwe)
Ochrona pacjenta przed promieniowaniem jonizującym obejmuje:
przesłonę głębinową - ogranicza wiązkę promieniowania użytecznego zgodnie
z potrzebą, zmniejsza ilość promieniowania rozproszonego
filtry - pochłaniają fotony o długich falach, które nie tworzą obrazu rentgenowskiego, gdyż zostają pochłonięte w skórze pacjenta.
kratki przeciwrozproszeniowe - zwalcza promieniowanie rozproszone. Jest zbudowana z cienkich listewek ołowianych, przegrodzonych materiałem dobrze przepuszczających promieniowanie rentgenowskie.
Powstanie obrazu i jego rejestracja
Po przejściu przez tkanki natężenie promieniowania rentgenowskiego ulega zmniejszeniu w różnym stopniu zależnym od liniowego współczynnika absorpcji poszczególnych tkanek. Im mniej energii zostanie pochłonięte przez tkankę, tym więcej promieni dotrze do kliszy i obraz na zdjęciu będzie ciemniejszy. Jednak klisza rentgenowska nie jest zbyt czuła na promieniowanie i nie ulega łatwo zaczernieniu. Aby powstał miarodajny obraz trzeba by było stosować wyższe dawki promieniowania, co wiąże się oczywiście z większym narażeniem pacjenta. Dlatego oprócz kliszy stosuje się folie wzmacniające, po obu stronach błony. Folie wzmacniające zawierają sole pierwiastków ziem rzadkich i zachodzi na nich zjawisko luminescencji. Energia promieniowania jest zamieniana na energię świetlną, na którą czuła jest klisza rentgenowska.
Po naświetleniu błona rentgenowska poddawana jest obróbce fotochemicznej. Proces ten odbywa się automatycznie i składa się z wywoływania, kąpieli pośredniej, utrwalania, płukania i suszenia.
Obraz zależy w dużej mierze od geometrii wiązki promieni rentgenowskich. Rozbieżny kształt wiązki powoduje, że przedmiot fotografowany ulega powiększeniu.
W obrazie rentgenowskim, który jest sumą nakładających się na siebie cieni, trudno ocenić niektóre fragmenty. Dlatego z reguły wykonuje się dwa zdjęcia, w dwóch, prostopadłych do siebie rzutach.
Jakość obrazu rtg tworzy :
• ostrość obrazu -zależy od wielkości ogniska lampy rtg, od ilości rozproszonego promieniowania rtg, a także od wielkości ziaren luminoforu folii wzmacniającej i emulsji błony.
• kontrast obrazu -zależy od napięcia anodowego, natężenia rozproszonego promieniowania rtg, a także od czułości błony i rodzju folii wzmacniających.
• rozdzielczość obrazu -zależy od folii wzmacniających.