Aparatul Roentgen

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").

Tomograful plan

o       Utilizeaza efectul de paralaxa pentru evidentierea unei anume sectiuni din corp

Aparatele mobile de radiografie

o       Caracteristici constructive, limitari ale parametrilor de expunere

Aparatele pentru explorari dentare

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

1. Radiologie si Imagistica Medicala - s. A. Georgescu, C. Zaharia - Editura Universitara "Carol Davila", 2003 , pg. 7-17, 24-30, 37-39.
2. The Encyclopaedia of Medical Imaging - Holger Pettersson et al. - Isis Medical Media-The NICER Institute, 2000,