Subiectul 2
Aparatul Roentgen
Dr. Mircea Ghinea, Prof. Dr. serban
Georgescu - UMF Carol Davila Bucuresti
Lantul
diagnostic Rx
Sursa
de radiatii - tub radiogen + accesorii
Vector
- radiatie X
Modulator
- pacient
Receptor
- film, ecran radioscopic, receptori digitali
Decodor
- medic radiolog
Alcatuirea unui aparat Roentgen
Generator de nalta si joasa tensiune
w Transformator
w Redresoare
Temporizatoare
Panou de comanda
Linia de alimentare
Tub radiogen + accesorii
Receptori
Generatoare de tensiune
Transformatoare:
Constructie:
standard, autotransformatoare
De īnalta
si joasa tensiune
Rapoarte de
transformare inalte
Redresoare:
w Tipuri
Supape cu vid
Redresori
uscati ("solid-state"): Se, Si ± In
w Avantaje si dezavantaje
w Forma undei transformate:
monofazate, trifazate, caracteristici, pierderi de tensiune.
Generatoare de tensiune
Tipuri particulare
w Generatoare de
medie/īnalta frecventa
Rezultat al V =
f n A
Avantaje:
dimensiuni mici, tensiune īn platou
Dezavantaje:
costuri, aparitia filtrului taietor-inversor de īnalta
frecventa
w Generatoare cu
condensatori
Avantaje:
fara redresori
Dezavantaje:
limitarea capacitatii, platou tensional īn scadere, timp lung de
īncarcare
Utilizari limitate
Temporizatoare
Īnchid si deschid curentul prin tubul radiogen
Functionare īn doi timpi:
w Pregatire
w Poza
Tipuri:
w De joasa tensiune
w De īnalta tensiune
w Exponometre automate
(iontomate)
Alte componente
Linia de alimentare
Caracteristici:
lungime, grosime, rezistenta proprie, legaturi cu celelalte
componente
Pupitrul de comanda
Buton
pornire-oprire
Selector post
lucru
Selector focar
Aparate de
masura si control: U, I, t
Regimuri
prestabilite
Stabilirea
regimului de expunere: kV, mA, s (doua din trei)
Totalizator al timpului de scopie
Tubul radiogen
Cel mai important element al aparatului Roentgen
Parti componente:
Catod
Anoda
Continator
vidat (sticla - ceramica - metal)
Catodul
Filament de tungsten īncalzit la 2700 K
Īncarcare electrica negativa
Efectul Edison - nor de electroni īn jurul catodului
Piesa de concentrare
Preīncalzire la 1500 K (joasa tensiune)
Tuburi cu unul sau mai multe focare
Anoda
Receptor al electronilor emisi de catod
Emitor de radiatie X si caldura (cantitati
foarte mari)
Tipuri
Stationare:
s simple, stabile, ieftine,
s limitate īn capacitate, tinta de tungsten-rheniu pe un bloc de
cupru
Rotative
Disc cu suprafete
īnclinate la 15-20°
Materiale:
Piste
tinta: aliaje de tungsten-rheniu, beriliu, titan, zirconiu
Disc: molibden ±
grafit (creste capacitatea de īnmagazinare termica)
Rotatie: 3000-9000 min-1
Randament energetic al tubului:
functie de intensitatea curentului, patratul tensiunii, numar
atomic al materialului anodei
Caracteristicile tubului radiogen
Mecanice (de constructie):
Focare si
panta
Diametrul
discului anodei
Viteza de
rotatie
Materialul
anodei
Modul de
disipare al caldurii
Fizice (de utilizare):
Tensiuni
maximale de utilizare
Putere
instantanee si conventionala
Capacitate
termica
Sarcina permanenta medie
Caracteristici mecanice
Focarul optic al tubului
Forma,
suprafata (mica/mare), relatia cu netitatea imaginii
si puterea utila a tubului, dimensiuni uzuale
Panta anodei:
Unghi de
īnclinare uzual
Relatie
focar optic - focar real
Viteza de rotatie
Valori uzuale
Relatie
viteza de rotatie - putere utila, avantajele si
dezavantajele anodelor ultrarapide
Materialul de constructie al anodei
Non-fuzibil
Numar
atomic Z cāt mai mare
Conductibilitate
termica foarte buna
Disiparea caldurii
Depinde de
conductibilitatea termica a anodei si de gradientul de
temperatura īntre pista si corp
Realizata
prin conductibilitate termica directa ti prin radiatie
calorica (IR si lumina)
Sisteme de
racire
Tipuri noi de anode
Caracteristici fizice
Tensiunea maximala
Functie de tipul de explorare
s Mamografie
s Radiografie standard
s Fluoroscopie
Adaptari ale tubului necesare pentru
lucrul cu tensiuni īnalte
s Distanta anod-catod
s Vid
s Degazarea metalului
s
Grosime a
continatorului si calitatea lichidului de racire
Puterea instantanee:
U (kV) x I (mA) = P (W)
Energia furnizata (J): functie
de putere si timp
Scade cu cresterea īncalzirii
Puterea conventionala (W)
Puterea acceptata de tub īn 0,1
secunde
Variabila īn functie de
dimensiunea focarului
Capacitatea termica a anodei (HU)
Cantitatea
maximala de caldura īnmagazinata de anoda = Capacitate
termica maximala
Factori:
s Temperatura maxima permisa
s Masa anodei
s Caldura specifica a materialului anodei
s Dimensiunile focarului
Sarcina permanenta
Cantitatea maximala de energie ce determina o
īncalzire a anodei sub limita permisa de sistemul de racire
Īmbatrānirea si moartea tuburilor
Fenomene de īmbatrānire:
Craterizarea anodei
Metalizarea peretilor tubului
Compromiterea vidului intern
Accidente:
Catod: rupere
Anoda: fuziunea pistei,
supraīncalzirea pistei, pāna la rupere completa sau blocarea
rulmentilor
Continator: spargere,
permeabilizare
Accesoriile tubului radiogen
Cupola
Recipient
metalic ce contine tubul si baia de ulei
Orificii pentru
cabluri si fereastra pentru radiatia X
Protectie a
tubului
Protectie
contra radiatiilor din afara fasciculului util
Dimensionarea
fasciculului
Diafragmele
Solidare si
externe ferestrei tubului
Moduleaza
forma si dimensiunea fasciculului
Simple, duble,
triple
Lamele metalice
Centrorul
Obiectiveaza limitele fasciculului de
radiatie X
Foloseste lumina vizibila sau
LASER
Filtrele
Membrane metalice la iesirea din tub
Elimina radiatia moale
Omogenizeaza fasciculul
60-120 kV - AlCu 2 mm
>120 kV -
Cu 0,2-0,3 mm + Al 1 mm
Receptori
Modalitati de receptare a informatiei radiologice
w Radioscopia
w Radiografia
Dupa tipul receptorului
w Analogic
w
Digital
Radioscopia analogica
Receptor direct: ecran de sulfura de zinc sau iodura de cesiu
Foloseste amplificatoare de luminiscenta
w Formarea imaginii
Ecran de ZnS sau
CsI
Fotocatoda
emitatoare de electroni
w Transferul imaginii
Accelerare
si amplificare īn cāmp electric
Receptarea
electronilor pe un anod (+) cu formarea de puncte optic conjugate
w Preluarea imaginii de
catre o camera TV - afisare pe monitor
Amplificatoare de luminescenta -caracteristici
Dimensiunile cāmpului receptat
Randamentul si factorul de conversie
Raport semnal-zgomot
Remanenta
Puterea de separare
Contrastul īn imagine
Lantul de televiziune - caracteristici
Componenta:
Camera TV
Sistem de
transmisie si prelucrare a semnalului TV
Monitor de
imagine
Numar de linii / cm
Putere de separare
Stabilizarea imaginii
Radiatie
suficienta
Luminozitate
suficienta a imaginilor primare si secundare
Amplitudine
corecta a transmisiei semnalului
Reglaje corecte ale monitoarelor
Reglaje īn radioscopie
Intensitate (mA)
w Simpla
w Limitativa
Tensiune (kV)
w Creste penetrabilitatea razelor
w Creste contrastul, cu pierderea detaliilor
Ambele - compromis kV-mA
Radioscopia cu amplificator de luminescenta
Avantaje:
La lumina zilei
Cresterea
acuitatii vizuale
Scade doza de
radiatie
Stabilitate
automata a claritatii imaginii
Lectura
multipla, chiar la distanta
Telecomandare,
īnregistrare video
Posibilitati
de prelucrare si īnregistrare digitala a imaginii
Dezavantaje
Lipsa
contactului cu pacientul
Posibile doze ridicate pentru pacient
Radiografia conventionala
Obiectivarea imaginii pe film sensibil radiografic
Materiale necesare
w Pupitru de comanda
w Coloana porttub
w Stative
w Mese de examinare
w Selector al formatului
radiografiei
w ± compresor, frāne, etc
Receptorul - parti componente
w Grile antidifuzoare
w
Lamele radioopace foarte subtiri cu interstitii
radiotransparente,
Focalizarea
grilei: alinierea lamelelor cu directia radiatiei incidente si
cu conicitatea fasciculului
w
60-70 % din radiatia incidenta trece
nestingherita
w
Caracteristici:
Dimensiuni
Distanta
de focalizare
Numar de
lamele pe unitatea de lungime
Raport
interval/īnaltime al lamelelor
w
Tipuri:
Fixe, cu lamele
foarte fine
w Mobile, cu lamele groase, si miscare de du-te-vino
w Casete
contin
ecranele īntaritoare si filmul radiografic
Fetele casetei
s Anterioara
s Posterioara
w Ecrane īntaritoare
Transformarea
fotonilor X īn fotoni luminosi
Permit dubla
expunere, X si luminoasa
Tipuri de
lumina:
s Albastra: tungstat de calciu
s Verde: lantanide (pamānturi rare); avantaje
Clasificare pe viteze (sensibilitati)
w Filme radiografice
w
Suport transparent
w
Doua straturi de emulsie fotosensibila
Cristale de AgBr
impurificata īncorporate īntr-un gel
Expunerea la
lumina determina sensibilizarea emulsiei
Prin developare
Ag expus devine Ag metalic - vizibil pe film
w
Clasificare īn functie de sensibilitate si
rezolutie
Depind de
cantitatea si dimensiunea cristalelor
Uzual: 0,5 - 3 m, 109-1012
pe unitatea de volum
Prin utilizarea ecranelor īntaritoare:
cresterea dimensiunii cristalului cu cresterea
sensibilitatii, ameliorarea rezolutiei prin finetea
granulului ecranului
Receptori digitali
Bazata īn principal pe efectul de scintilatie al detectorilor -
lumina - convertori analog-digitali - impulsuri electrice - prelucrare
digitala - reconversie digital-analoga - afisare imagine
Modalitati
w Fluoroscopie digitala
w
Radiografie digitala
Fluoroscopia digitala
w Semnale digitalizate, cu reconstructie si afisare īn timp
real a imaginii
w Diferente:
Diafragmare optica īnaintea ecranului
primar
Camere TV cu remanenta
minima
Eliminarea la maximum a fluctuatiei
quantice
Utilizarea
de curenti pulsati īn tubul radiogen
Radiografia digitala
Diferente majore:
Compunerea
imaginii din pixeli, prin sumare de densitati - creste
rezolutia de densitate, scade rezolutia spatiala
Minim de pixeli
acceptabil - 500 ppi, adica 3600x4800 pixeli pentru o imagine de 18x24 cm
Ofera multe
posibilitati de postprocesare a imaginii
Tipuri de detectori
Placi
fotostimulabile de fosfor
Placi de
oxisulfat de gadolinium
Placi de
seleniu amorf īncarcate negativ
Cristale de scintilatie
cuplate direct cu fotodiode sau fototranzistori
Tipuri speciale de aparate Roentgen
Mamograful
w Constructie special
adaptata la lucrul cu tensiuni mici (25-30 kV)
w Anode speciale din
molibden sau tungsten, cu fereastra tubului din sticla sau, respectiv,
beriliu, cu filtre de molibden sau palladiu.
w Focar foarte mic (0,1-0,2
mm uzual, maximum 0,6 mm)
w Grila antidifuzoare
mobila
w Filme cu emulsie
simpla, un singur ecran īntaritor, pentru cāstig de
rezolutie spatiala.
w Expunere controlata
automat.
Angiograful cu substractie digitala:
w Apreciaza vasele sanguine fara a afisa structurile
adiacente
w Particularitati de constructie:
Memorie pentru masca
Memorie pentru imaginea reala
Substractie computerizata a
punctelor idnetice atāt pe masca, cāt si pe imaginea reala
w Camerele utilizate: TV obisnuite sau CCD
w
Posibilitati de
postprocesare a imaginii
Radiomicrofotografia
s Vizualizarea imaginii radiografice pe un film fotografic de mici dimensiuni, prin fotografierea unei imagini produse prin radioscopie fara
amplificator de imagine.
Radiocinematografia
s Achizitia de imagini seriate īn cadenta rapida,
īnlocuita actual de achizitie rapida digitala
Tomograful computerizat (vezi
subiectul "Constructia unui aparat CT").
o
Utilizeaza efectul de paralaxa pentru evidentierea
unei anume sectiuni din corp
o Caracteristici
constructive, limitari ale parametrilor de expunere
o
Aparatul pentru radiografii dentare
Caracteristici constructive (tensiuni mici de lucru,
distanta focar-film mica, utilizarea de filme de mici dimensiuni
si colimare foarte marcata a fasciculului de raze X)
o Ortopantomograful
Bibliografie
- Radiologie si Imagistica Medicala -
s. A. Georgescu, C. Zaharia - Editura Universitara "Carol
Davila", 2003 , pg. 7-17, 24-30, 37-39.
- The Encyclopaedia of Medical Imaging
- Holger Pettersson et al. - Isis Medical Media-The NICER Institute, 2000,
