Ważniejsze daty:

1895 – W.K. Roentgen- odkrycie promieni X

1895 – pierwsze zdjęcie ręki żony Roentgena

1896 – pierwsze rozpoznanie radiologiczne w Polsce

1896 – pierwsze uszkodzenia popromienne

1911 – Sabat – rentgenokimografia serca

1914 – wprowadzenie filmów RTG

1942 – pierwsze kliniczne zastosowanie ultradźwięków

1946 – odkrycie zjawiska rezonansu magnetycznego

1972 – Hounsfield - kliniczne zastosowanie KT

1973 – początki DSA

1977 – SPECT

1982 – wprowadzenie do kliniki MRI

Ważniejsze daty:

1895 – W.K. Roentgen- odkrycie promieni X

1895 – pierwsze zdjęcie ręki żony Roentgena

1896 – pierwsze rozpoznanie radiologiczne w Polsce

1896 – pierwsze uszkodzenia popromienne

1911 – Sabat – rentgenokimografia serca

1914 – wprowadzenie filmów RTG

1942 – pierwsze kliniczne zastosowanie ultradźwięków

1946 – odkrycie zjawiska rezonansu magnetycznego

1972 – Hounsfield - kliniczne zastosowanie KT

1973 – początki DSA

1977 – SPECT

1982 – wprowadzenie do kliniki MRI

Częstotli

-wość

Rodzaj

promieniowani

Dł. fali

Energia

fotonu

Zastosowan

3x10

gamma

-15

-14

1 MeV

terapia

3x10

-13

-12

100 - 1 keV

diagnostyka

3x10

nadfiolet

-11

-8

200 eV

spektroskop

3x10

Światło

widzialne

-7

1 eV

3x10

podczerwień

-7

-4

termografia

< 3x10

Fale radiowe

>10

-4

NMR

1. Rozpraszanie spójne

2. Zjawisko fotoelektryczne

3. Rozpraszanie Comptona

1. Rozpraszanie spójne

2. Zjawisko fotoelektryczne

3. Rozpraszanie Comptona

ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA

RENTGENOWSKIEGO Z MATERIĄ

ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA

RENTGENOWSKIEGO Z MATERIĄ

ROZPRASZANIE SPÓJNE

foton uderzając w atom powoduje jego
pobudzenie z drganiami o częstotliwości
spójnej z jego częstotliwością

po wygaśnięciu pobudzenia atom wysyła foton
o zmienionym kierunku, ale o tej samej
długości fali

WYNIK: atom + fala o innym kierunku

ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZE

foton uderzając w atom powoduje wytrącenie
elektronu z jednej z wewnętrznych powłok i jego
wybicie poza atom (fotoelektron)

warunek: foton ma energię większą od energii
wiązania powłoki elektronu, na którą trafia

pusta powłoka zostaje wypełniona przez elektron
z sąsiedniej (zewnętrznej) powłoki z emisją
kwantu promieniowania charakterystycznego

WYNIK: 2 jony i promieniowanie

ROZPRASZANIE COMPTONA

foton uderza w zewnętrzną powłokę atomu
wybijając elektron o niskiej energii wiązania

pozostała energia tworzy nowy foton o dłuższej
fali i zmienionym kierunku

WYNIK: 2 jony i promieniowanie

Właściwości promieniowania X

1. Zmniejsza swoje natężenie z kwadratem
odległości

2. Ulega osłabieniu przenikając przez materię

3. Wywołuje jonizację materii

4. Wywołuje zjawisko luminescencji

5. Działa na emulsję fotograficzną

6. Wykazuje działanie biologiczne

Budowa aparatu rentgenowskiego

1. Lampa rtg

2. Generator napięcia

3. Zegary czasowe

4. Stolik rozdzielczy

Budowa lampy rtg

KATODA

ROTOR

STATOR

OŚ ANODY

WŁÓKNA KATODY

TALERZ ANODY

BAŃKA SZKLANA

ognisko rzeczywiste

ognisko
optyczne

wiązka elektronów

Lampa rtg

Powstawanie promieniowania X w lampie

1. Rozgrzanie katody – termoemisja elektronów
2. Nadanie elektronom energii kinetycznej po
    przyłożeniu prądu wysokiego napięcia
3. Rozpędzone elektrony padając na anodę
    zamieniają swoją energię kinetyczną na energię
    promieniowania X i ciepło (99%)
4. Promieniowanie X składa się z promieniowania
    hamowania (widmo ciągłe) i promieni
    charakterystycznych (widmo nieciągłe)

Kratka przeciwrozproszeniowa

lampa

Kaseta z filmem

1. Światłoszczelne pudełko metalowo-plastikowe
2. Dwie warstwy folii wzmacniającej pokrytej
    luminoforem
3. Między nimi klisza rtg
4. Przednia ścianka z aluminium
5. Tylna ścianka wyłożona blachą ołowiową
     zabezpieczającą przed promieniowaniem
     rozproszonym padającym od tyłu
6. Warstwa pianki PU w celu dociśnięcia folii do
    kliszy i usunięcia powietrza

Budowa błony rentgenowskiej

1. Poliestrowa błona rentgenowska pokryta
    warstwą emulsji fotograficznej
2. Emulsja uczulona jest głównie na światło
    niebieskie, mniej na promieniowanie X
3. Emulsję tworzy zawiesina bromku srebra z
    dodatkiem jodku srebra
4. Sole srebra w emulsji mają postać jonów
    tworzących kryształy

Wywoływanie –
rozłożenie wszystkich
naświetlonych ziaren
do metalicznego
srebra. Obraz staje
się widoczny

Kąpiel
przerywająca

Utrwalenie –
usunięcie z emulsji
nie naświetlonych i
nie wywołanych soli
srebra

Suszenie

Cechy dobrego obrazu rtg

1. Kontrast – zależy od: jakości
promieniowania,
    budowy przedmiotu, czułości błony, rodzaju
folii
    wzmacniających, ilości promieniowania
    rozproszonego
2. Ostrość – zdolność do dobrego zarysowania
    granic części składowych przedmiotu
3. Rozdzielczość – zdolność do uwidaczniania
    wielu szczegółów na małej powierzchni

Rodzaje nieostrości i sposoby jej ograniczania

1. Geometryczna – zależna od wielkości ogniska
(zmniejszanie ogniska)

2. Fotograficzna – zależna od wielkości ziarna
(stosowanie lepszych folii, klisz)

3. Ruchowa – spowodowana poruszaniem się
obiektu (używanie krótszych
czasów naświetlania)

RADIOGRAFIA CYFROWA

• płyta pamięciowa ze związkami fosforu lub
selenu

• obraz odczytywany za pomocą czytnika
laserowego

• wydruk na drukarce laserowej

• systemy bez płyt pamięciowych

RADIOGRAFIA CYFROWA - ZALETY

• zmniejszenie dawki promieniowania
• przetwarzanie, korekcja obrazu
• archiwizacja
• teleradiologia

DSA (cyfrowa angiografia subtrakcyjna)

Metoda: wykonanie pustej ekspozycji, następnie podanie do
badanego naczynia środka cieniującego. Komputer odejmuje
obraz tła pozostawiając jedynie naczynia krwionośne

Tomografia komputerowa

Metoda: źródłem promieniowania jest lampa rentgenowska
poruszająca się po okręgu. Pomiarów osłabienia
promieniowania dokonują detektory znajdujące się po
przeciwnej stronie. Uzyskane dane są analizowane przez
komputer który dokonuje rekonstrukcji obrazu w skali
szarości. W czasie badania TK zazwyczaj podaje się
niejonowy, jodowy środek cieniujący w celu uzyskania
wzmocnienia kontrastowego

Klasyczna TK – głównie przekroje osiowe
Spiralna TK – dowolne przekroje

Tomografia komputerowa

różnicowanie tkanek na podstawie liniowego współczynnika
osłabienia promieniowania [j.H. lub HU]

powietrze

poniżej –700 j.H.

tkanka tłuszczowa

-80 do -100

woda

-5 do 5

trzustka

30 do 50

śledziona

40 do 50

wątroba

60 do 70

krew

70 do 90

kości, zwapnienia

powyżej 130

TOMOGRAFIA REZONANSU MAGNETYCZNEGO

•podstawą jest wykorzystanie właściwości magnetycznych

jąder wodoru

•jądra atomowe o nieparzystej liczbie protonów mają

własny moment wewnętrzny – spin jądra

•w stałym polu magnetycznym spiny jądra ulegają

uporządkowaniu

•jądra takie umieszczone w stałym polu magnetycznym

pochłaniają impulsy fal elektromagnetycznych o
częstotliwości radiowej – zjawisko rezonansu
magnetycznego

•stosując różne sekwencje impulsów można odczytać

aktualny stan magnetyzacji protonów

TOMOGRAFIA REZONANSU MAGNETYCZNEGO

•wysłane w kierunku pacjenta impulsy pobudzające są

pochłaniane tylko przez warstwę spełniającą warunek
rezonansu

•następstwem pochłonięcia impulsu jest powstanie

wewnątrz warstwy wirującego pola magnetycznego,
które może być wykryte przez cewki otaczające ciało
pacjenta

•mierzoną wartością są sygnały echa (prądu zmiennego)

indukowane w cewkach po pewnym czasie od zadziałania
impulsu

•na podstawie sygnałów echa komputer tworzy obraz

warstwy

Środki cieniujące (kontrastowe)

Są to substancje osłabiające promieniowanie mniej lub bardziej
niż tkanki ciała

Środki cieniujące negatywne – minimalnie osłabiają
promieniowanie np. gazy

Środki cieniujące pozytywne – bardzo osłabiają promieniowanie

• nierozpuszczalne w wodzie, np. siarczan baru (baryt),
Lipiodol ultrafluid

• rozpuszczalne w wodzie – związki jodu

o toksyczności jodowych środków cieniujących

decydują:

•  osmolalność
•  jonizacja
•  lepkość
•  hydrofilność
•  budowa (monomery / dimery)

PRZYKŁADY ŚRODKÓW

CIENIUJĄCYCH

jonowe

niejonowe

Uropolinum

Urografinum

Isopaque

Uromiro

Amipaque

Ultravist

Omnipaque

Jopamiro

Iomeron

Isovist

Visipaque

POWIKŁANIA PO PODANIU ŚRODKÓW

CIENIUJĄCYCH

LEKKIE
10%

UMIARKOWANE
1-2%

CIĘŻKIE
0,1-0,2%

nudności
wymioty
pokrzywka
świąd skóry
chrypka
kaszel
kichanie
obfite pocenie się
uczucie ciepła

omdlenie
silne wymioty
rozległa
pokrzywka
obrzęk twarzy
obrzęk krtani
skurcz oskrzeli

drgawki
obrzęk płuc
wstrząs
zatrzymanie
oddechu
zatrzymanie
krążenia

zgon: 1:50 000 – 1:100 000

grupy podwyższonego ryzyka wystąpienia powikłań:
- powikłania po poprzednim podaniu środka cieniującego
- alergia
- nadczynność tarczycy, wole guzowate
- astma
- guz chromochłonny nadnerczy
- niedokrwistość sierpowatokrwinkowa
- paraproteinemia (szpiczak mnogi, chor. Waldenströma)
- niewydolność nerek (stężenie kreatyniny w surowicy pow. 2

mg/dl)

- niewydolność krążenia
- niewydolność oddechowa
- niewydolność wątroby
- wiek powyżej 65 lat
- dzieci do lat 10

POWIKŁANIA PO PODANIU JODOWYCH

ŚRODKÓW CIENIUJĄCYCH

POWIKŁANIA PO PODANIU JODOWYCH

ŚRODKÓW CIENIUJĄCYCH

1. Pozytywne – skracają czas relaksacji T1 – głównie

związki gadolinu.

2. Negatywne – skracają czas relaksacji T2 –np.

związki magnetytu (Fe

) stosowane w badaniach

wątroby.

ŚRODKI KONTRASTOWE

W DIAGNOSTYCE MR

ŚRODKI KONTRASTOWE

W DIAGNOSTYCE MR

mikropęcherzyki gazu zawieszone w albuminie lub

roztworze

galaktozy

ŚRODKI KONTRASTOWE

W DIAGNOSTYCE USG

ŚRODKI KONTRASTOWE

W DIAGNOSTYCE USG

1937 – opracowanie pierwszej definicji dawki
ekspozycyjnej promieniowania – rentgen (R)

Obecnie w użyciu są:

1. Dawka ekspozycyjna
2. Dawka pochłonięta
3. Dawka biologiczna=równoważnik dawki
4. Moc dawki ekspozycyjnej, pochłoniętej,
równoważnika dawki
5. Względna skuteczność biologiczna

1937 – opracowanie pierwszej definicji dawki
ekspozycyjnej promieniowania – rentgen (R)

Obecnie w użyciu są:

1. Dawka ekspozycyjna
2. Dawka pochłonięta
3. Dawka biologiczna=równoważnik dawki
4. Moc dawki ekspozycyjnej, pochłoniętej,
równoważnika dawki
5. Względna skuteczność biologiczna

Dawka ekspozycyjna

Określa zdolność JONIZOWANIA powietrza przez

promieniowanie X i gamma.

W układzie SI wyrażona w C/kg.

Jest to dawka promieniowania elektromagnetycznego przy

jakiej ładunek jonów jednego znaku, wytworzony w suchym

powietrzu jest równy jednemu kulombowi, gdy elektrony

uwolnione przez fotony tego promieniowania w jednym

kilogramie powietrza utracą zdolność jonizowania

Jednostką pozaukładową dawki ekspozycyjnej jest rentgen

(R)

Jeden rentgen to taka ilość promieniowania

elektromagnetycznego, która w 1 cm

powietrza powoduje

powstanie określonej liczby par jonów, przenoszących

ładunek równy 1 jednostce elektrostatycznej 1E (87 ergów)

1E= 2,58x10

-3

C/kg

Dawka ekspozycyjna w praktyce jest przyjmowana jako

wskaźnik charakteryzujący narażenie człowieka

Jednostką pozaukładową dawki ekspozycyjnej jest rentgen

(R)

Jeden rentgen to taka ilość promieniowania

elektromagnetycznego, która w 1 cm

powietrza powoduje

powstanie określonej liczby par jonów, przenoszących

ładunek równy 1 jednostce elektrostatycznej 1E (87 ergów)

1E= 2,58x10

-3

C/kg

Dawka ekspozycyjna w praktyce jest przyjmowana jako

wskaźnik charakteryzujący narażenie człowieka

DAWKA POCHŁONIĘTA

Dotyczy promieniowania X, gamma, korpuskularnego

Określa ilość energii WYZWALANEJ przez promieniowanie

zaabsorbowane przez jednostkę materii

Jednostka w układzie SI to grey (Gy)

1 Gy to dawka promieniowania przy jakiej energia

1 J zostaje przekazana ciału o masie 1kg

1Gy = 1 J/kg

DAWKA POCHŁONIĘTA

Dotyczy promieniowania X, gamma, korpuskularnego

Określa ilość energii WYZWALANEJ przez promieniowanie

zaabsorbowane przez jednostkę materii

Jednostka w układzie SI to grey (Gy)

1 Gy to dawka promieniowania przy jakiej energia

1 J zostaje przekazana ciału o masie 1kg

1Gy = 1 J/kg

Jednostka dawki pochłoniętej poza układem SI jest rad

(radiation absorbed dose)

Dawka pochłonięta jest równa 1 radowi wówczas, gdy w 1

gramie materii zostaje pochłonięta energia równa 100

ergom

1 rad= 0,01 Gy

Jednostka dawki pochłoniętej poza układem SI jest rad

(radiation absorbed dose)

Dawka pochłonięta jest równa 1 radowi wówczas, gdy w 1

gramie materii zostaje pochłonięta energia równa 100

ergom

1 rad= 0,01 Gy

Współczynnik jakości promieniowania Q

Ma na celu określenie wpływu danego rodzaju

promieniowania na żywą tkankę

dla promieniowania:

X Q=1

gamma Q=1

alfa Q=20

beta Q= 1.7-10

Współczynnik jakości promieniowania Q

Ma na celu określenie wpływu danego rodzaju

promieniowania na żywą tkankę

dla promieniowania:

X Q=1

gamma Q=1

alfa Q=20

beta Q= 1.7-10

Moc dawki

Dla wyrażenia szybkości

promieniowania.

Określa przyrost dawki w

jednostce czasu.

Moc dawki ekspozycyjnej

A/kg albo R/s

Moc dawki pochłoniętej Gy/s

albo rad/s

Moc równoważnika dawki

Sv/s albo rem/s

Moc dawki

Dla wyrażenia szybkości

promieniowania.

Określa przyrost dawki w

jednostce czasu.

Moc dawki ekspozycyjnej

A/kg albo R/s

Moc dawki pochłoniętej Gy/s

albo rad/s

Moc równoważnika dawki

Sv/s albo rem/s

Względna skuteczność biologiczna

Miara pozwalająca porównać skutek biologiczny dwóch
rodzajów promieniowania jonizującego.

Różne rodzaje promieniowania wywołują różne ilości
uszkodzeń biologicznych.

Promieniowanie X niewielka ilość uszkodzeń,
promieniowanie alfa – duża ilość uszkodzeń.

WSB wyrażona jest stosunkiem dawki promieniowania
standardowego RTG do dawki promieniowania
porównywanego rodzaju potrzebnej do wywołania tego
samego efektu biologicznego

Typ

prom.

Dawka

Jednostka

Środowisko

pomiaru

Mierzony

efekt

trad.

X lub

gamma

Ekspozycyjna

C/kg

Powietrze

Jonizacja

powietrza

wszystki

rodzaje

Pochłonięta

Rad

Każdy

obiekt

Ilość

energii

zaabsorbo-

wanej

przez

obiekt

wszystki

rodzaje

Równoważnik

dawki

rem

Tkanki ciała

Efekt

biologiczny

Narażenie człowieka na działanie promieniowania

Źródła naturalne:
promieniowanie kosmiczne, promieniowanie Ziemi, izotopy
promieniotwórcze

226

Źródła sztuczne:
promieniowanie X, izotopy promieniotwórcze stosowane w
medycynie i przemyśle

Promienioczułość tkanek

Określa wrażliwość komórek, tkanek na działanie
promieniowania jonizującego. Zależy od liczby
niezróżnicowanych komórek, stopnia ich aktywności
mitotycznej oraz długości fazy aktywnej proliferacji
komórkowej czyli liczby podziałów komórek pomiędzy
najwcześniejszą niedojrzałą postacią a postacią w pełni
dojrzałą

Dla tkanek, narządów i układów człowieka wyodrębniono 4
przybliżone grupy promienioczułości

Promienioczułość tkanek

prawo Bergonie-Tribondeau – promienioczułość

tkanki zależy od liczby zachodzących w niej

podziałów komórkowych

Dawka biologiczna – równoważnik dawki

Pojęcie wprowadzone do celów ochrony radiologicznej,

uwzględnia wpływ na organizm nie tylko dawki ale także

rodzaju, energii, przenikliwości, jakości

W układzie SI jednostką równoważnika dawki jest

Sievert (Sv)

1 Sv określa taką ilość dawki pochłoniętej jaka wywołała

taki sam efekt biologiczny jak dawka jednego rada

promieniowania X lub gamma

Jednostka pozaukładowa to rem (rentgen equivalent man)

1 rem= 0,01 Sv

Dawka biologiczna – równoważnik dawki

Pojęcie wprowadzone do celów ochrony radiologicznej,

uwzględnia wpływ na organizm nie tylko dawki ale także

rodzaju, energii, przenikliwości, jakości

W układzie SI jednostką równoważnika dawki jest

Sievert (Sv)

1 Sv określa taką ilość dawki pochłoniętej jaka wywołała

taki sam efekt biologiczny jak dawka jednego rada

promieniowania X lub gamma

Jednostka pozaukładowa to rem (rentgen equivalent man)

1 rem= 0,01 Sv

Fazy rozwojowe efektu radiobiologicznego

Charakter fazy

Orientacyjn

y czas

trwania

Efekt radiobiologiczny

Fizyczna

-16

Pochłanianie energii, pierwotna

jonizacja, wzbudzenie, rodniki pierwotne

Fizykochemiczna

-5

Wtórne reakcje chemiczne – zmiany

równowagi fizykochemicznej

Biochemiczna

Sekundy –

godziny

Narastanie zaburzeń metabolicznych na

tle zmian fizycznych i fizykochemicznych

Patofizjologiczna

Minuty –

godziny

Zaburzenie czynności komórek, tkanek,

narządów i układów organizmu

Morfologiczna

Dni – lata

Stopniowy rozwój zmian histologicznych,

anatomicznych w tkankach i narządach

Zejściowa

Dni - lata

Odnowa lub śmierć – duża zmienność

przebiegu i skutków końcowych

Stopień wrażliwości

Składniki organizmu

I - bardzo wrażliwe

ukł. limfatyczny, szpik, krew,

nabłonek jelitowy, gonady, tkanki

płodowe

II – wyraźnie

wrażliwe

narządy zmysłów (soczewki oka),

śródbłonek naczyń, skóra, ślinianki,

wątroba, nerki, płuca, chrząstka,

kości w okresie wzrostu

III – miernie

wrażliwe

OUN, ukł. sercowo naczyniowy,

ukł. wydzielania wewnętrznego

oprócz gonad

IV – mało wrażliwe

mięśnie, chrząstki, kości po

zakończeniu procesów wzrostowych,

tkanka łączna

Skutki niestochastyczne – ich częstość i stopień ciężkości
zależą od dawki. Wywołanie skutku niestochastycznego
wymaga określonej dawki promieniowania zwanej dawką
progową.

Skutki stochastyczne – ich prawdopodobieństwo
pojawienia się, a nie ich częstość zależą od dawki.
Ze wzrostem dawki rośnie częstość występowania
określonych skutków – następstwa dziedziczne, powstawanie
nowotworów itp.
Zakłada się bezprogowy charakter tych skutków

Skutki napromieniowania

stochastyczne

niestochastyczne

Somatyczne wczesne:

1. Ostra choroba
    popromienna
2. Ostre miejscowe
    uszkodzenie
    popromienne
3. Przewlekłe zespoły
    popromienne

Somatyczne wczesne:

1. Ostra choroba
    popromienna
2. Ostre miejscowe
    uszkodzenie
    popromienne
3. Przewlekłe zespoły
    popromienne

Dziedziczne

1. Złożone
   o niejasnym
   mechanizmie
   dziedziczenia

2. Genetyczne
a) dominujące
b) recesywne
c) aberracje
chromosomów

Dziedziczne

1. Złożone
   o niejasnym
   mechanizmie
   dziedziczenia

2. Genetyczne
a) dominujące
b) recesywne
c) aberracje
chromosomów

Somatyczne
odległe i późne

1.Skrócenie

czasu
przeżycia

2.Białaczki i

inne
nowotwory

3.Niepłodność
4.Zaćma
5.Wady

rozwojowe po
ekspozycji in
utero

Somatyczne
odległe i późne

1.Skrócenie

czasu
przeżycia

2.Białaczki i

inne
nowotwory

3.Niepłodność
4.Zaćma
5.Wady

rozwojowe po
ekspozycji in
utero

Patogeneza:

Skutki niestochastyczne – utrata zdolności proliferacyjnej
istotnej części komórek danej tkanki lub narządu. Dawki
progowe dla tych skutków są rzędu kilku-kilkudziesięciu Gy.

Skutki stochastyczne – zmiana w DNA jednej lub kilku
komórek

Środki ochrony radiologicznej pacjenta i ludzi zawodowo
narażonych mają ograniczać występowanie skutków
stochastycznych i zapobiegać wystąpieniu skutków
niestochastycznych. Poniżej 50mSv w roku na wszystkie
narządy prawdopodobieństwo wystąpienia skutków
niestochastycznych jest praktycznie znikome.