PROMIENIOWANIE X- PROMIENIOWANIE RENTGENOWSKIE
Promieniowanie Rentgenowskie- fale elektromagnetyczne ( strumień fotonów) o wysokiej częstotliwości.
Budowa i działanie:
szklana bańka próżniowa
katoda rozgrzewana jest do wysokiej temperatury
wyrzucenie elektronów z katody
przyciąganie elektronów przez anodę
uderzenie elektronów w anodę powoduje powstawanie promieni X poprzez emisję promieniowania hamowania oraz promieniowania charakterystycznego (przez wzbudzenie atomów).
PROMIENIE X- WZBUDZENIE ATOMÓW
Foton jest to kwant światła ( impuls fali elektromagnetycznej) i jest emitowany przez atom w stanie wzbudzenia, w którym elektron wraca na niższy poziom energetyczny (stan podstawowy).
PROMIENIE X – PROMIENIOWANIE HAMOWANIA
Emisja promieniowania hamowania cząstek naładowanych w materii, towarzyszy ruchowi przyspieszaniu cząstek naładowanych. Gdy cząstka porusza się w pobliżu jądra atomowego, następuje zmiana kierunku lotu cząstki, zmniejszenie jej energii oraz emisja fotonu.
ZDJĘCIA RENTGENOWSKIE
Promieniowanie rentgenowskie przechodząc przez tkanki organizmu ulega pochłanianiu w różnym stopniu.
Po przejściu przez tkanki promieniowanie pada na kasetę, w której znajdują się ekrany wzmacniające i klisza. Pobudzone do świecenia przez kwanty promieniowania ekrany kliszy, która poddaje się wywołaniu.
W rezultacie klisza rentgenowska ulega w mniejszym lub większym stopniu znaczeniu w zależności od budowy tkanek i powstaje obraz w różnych odcieniach starości do bieli do czerni.
Czarne miejsce na kliszach odpowiadają tkanką, w których nie dochodzi lub w niewielkim stopniu dochodzi do pochłaniania promieniowania rentgenowskiego (np. płuca lub jelita wypełnione powietrzem), a miejsca jasne odpowiadają tkanką, które bardziej pochłaniają promieniowanie (np. kości).
TOMOGRAFIA KOMPUTEROWA
Pozwala rejestrować obrazy warstwy dowolnego przekroju pacjenta z wyłączeniem wpływu promieniowania rozproszonego pochodzącego od sąsiednich obszarów.
Obrazy warstwy wykonywane są najczęściej prostopadle do drugiej osi ciała, a grubość warstwy ustalana indywidualnie dla każdego badania.
Lampa i detektory wykonują obrót o 360 stopni.
Konstrukcja obrazu następuje na podstawie detekcji wartości osłabienia promieniowania rentgenowskiego, ujętego w skali Housfielda przetworzonego na wielkości odpowiadające skali szarości.
SKALA HOUNSFIELDA- OSŁABIENIE
Utkanki- wypadkowa wartości osłabienia promieni X dla danej tkanki
UH2O- wartości osłabienia promieni X dla wody
ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO Z MATERIĄ
Promieniowanie gamma i rentgenowskie jako fale elektromagnetyczne charakteryzują się tym, że pewna ich część przenikając przez tkanki ( ośrodek) ulega osłabieniu, które jest skutkiem wzajemnego oddziaływania kwantów promieniowania z elektronami, jądrami atomowymi i polami elektrycznymi ośrodka.
Do najważniejszych zjawisk powodujących osłabienie promieniowania elektromagnetycznego należą:
Zjawisko fotoelektryczne
Rozproszenie Comptana
Zjawisko tworzenia pary elektron-pozyton
Zjawisko fotoelektryczne:
polega na zderzeniu kwantu promieniowania z elektronem atomu absorbenta. Kwant promieniowania przekazuje całą swoją energię jednemu z elektronów, który znajduje się na jednej z orbit atomu ośrodka pochłaniającego ( najczęściej z powłok k)
następuje emisja fotoelektronu lub zjawisko przekazania energii innemu elektronowi i jego emisja (tzw. elektron Auger'a)
Energia pochłaniająca kwantów jest duża więc ich absorbcja prowadzi do jonizacji. Wybite elektrony posiadają znaczną energię kinetyczną.E1=hv-En
Rozproszenie Comptana:
polega na zderzeniu kwantu promieniowania z elektronem
w zderzeniu tym foton oddaje tylko część swojej energii elektronowi, co prowadzi do zmniejszenia energii promieniowania i zwiększenia długości fali promieniowania
tylko część energii fotonu, zostaje przekazana elektronowi pozostała część unosi foton rozproszony. Energia rozproszonego fotonu jest zależna od kąta rozproszenia.
Jest dominującym sposobem oddziaływania promieniowania gamma i X z elektronami absorbenta.
Prawdopodobieństwo zjawiska zależy od liczy centrów rozproszonych w ośrodku ( rośnie wraz z liczbą atomową).
Zjawisko tworzenia pary elektron-pozyton:
polega na utworzeniu pary elektron-pozyton po przejściu kwantu y przez ośrodek absorbujący
do zjawiska dochodzi gdy energia kwantu y osiąga tzw. energię progową dwukrotnie przekraczając energię masy spoczynkowej elektronu, czyli wynosi minimum 1.022 MeV. Jest to wynikiem zasad zachowania energii i pędu.
Zależność ta ukazuje warunek progu, mówiący, że energia fotonu padającego musi być większa od energii odpowiadającej sumie mas elektronu i pozytonu.
W zjawisku tym dochodzi do zmian energii promieniowania na masę z cząstek elementarnych
NEGATONU i POZYTONU
W wyniku anihilacji ( proces odwrotnego) powstaje promieniowanie elektromagnetyczne typu gamma.
Prawdopodobieństwo występowania jednego z trzech opisanych efektów zależy od 3
energii pochłanianego promieniowania
rodzaju substancji pochłaniającej (liczby atomowej Z)
PRAWO ABSORBCJI PROMIENIOWNAIA
Jest suma prawdopodobieństwa zajścia, każdego z trzech możliwych sposobów oddziaływania kwantów y z materią.
DAWKI PROMIENIOWANIA
Dawka ekspozycyjna (X)- ilość ładunków jednego znaku w jednostce masy gazu ( powietrza). Jednostka określająca jonizacje w gdzie 1 rentgen ( R ) zdefiniowany jako:
Dawka pochłonięta (D)- ilość energii promieniowania pochłoniętej przez jednostkę masy (gram) substancji napromieniowanej.
Jednostka w układzie SI jest Grey (Gy)
1Gy=1J/kg [D=E/m]
1rad= 100erg/g (1Gy=100rd)
Eng- jednostka pracy i energii w układzie CGS ( centymetr gram sekunda) Dżu J w układzie SI.
DAWKA RÓWNOWAŻONA ( EKWIWALET DAWKI POCHŁONIĘTEJ)
Różne rodzaje promenowania (delta, beta, gamma, promieniowanie rentgenowskie oraz neurony) przy tych samych dawkach na jednostkę masy wywołują różne uszkodzenia tkanki. Aby zniwelować te różnice wprowadzono dawkę równoważona.
Jednostką jest 1 rem zdefiniowany jako 1rem=1rad *Q
gdzie:
Q czynnik składający zależny od rodzaju promieniowania.
DAWKI PROMIENIOWANIA
Dawka półletalna (Lds2)- dawka równoważna, powodująca śmierć 50 % napromieniowanej populacji danego gatunku w ciągu 30 dni od ekspozycji.
Dawka graniczna- największa dawka dawka (ponad tło naturalne), którą można uznać za bezpieczną. Dla większości społeczeństwa 1mSV/rok, dla ludzi zawodowo narażonych 20mSV/rok. Promieniowanie tła ( w Polsce) ok. 26mSV/rok