Razele X

Mod de producere. Proprietati fizice, chimice, biologice. Formarea imaginii radiologice. Particularitatile si legile formarii imaginii. Dozarea razelor X.

Dr. Mircea Ghinea, Prof. Dr. serban Georgescu - UMF Carol Davila Bucuresti

Modul de producere

Prin bombardament electronic al anodei

w  Deplasarea unui electron 232h710c dintr-o patura electronica inferioara

w  Rearanjare electronica cu emisie de radiatie X si caldura

Radiatie de frânare

w  La trecerea pe lânga nucleu, electronul incident îsi schimba directia si emite radiatie electromagnetica X

Proprietati fizice

Unda electromagnetica cu caracter dual - energie si particula, adica fotoni

Prezinta o miscare periodica cu frecvente foarte mari si cu lungimi de unda foarte mici (0,1-150Å)

Situare în spectru între ultraviolete si radiatia g

Caracteristicile fizice ale fasciculului

Intensitate

w   Depinde de nr. de electroni emisi de catod, de materialul anodei si de diferenta de potential din tub

w   Invers proportionala cu patratul distantei

Lungime de unda (penetrabilitate)

w   Depinde de lungimea de unda a radiatiei, prin urmare de diferenta de potential din tub

Proprietati optice

w   Propagare în linie dreapta

w   Prezinta fenomenele de refractie, difractie si polarizare

Alte proprietati : fotografice, de fluorescenta

Efecte chimice ale radiatiei X

Consecinta a interactiunilor fizice cu materia

Tipuri de interactiuni

Direct ionizante

s    Coliziunea: emitere de electroni în materie

s    Frânarea: absorbtie de electroni si emitere de radiatie electromagnetica

Indirect ionizante

s    Efectul Compton: transfer energetic foton - electron al mediului traversat

s    Efectul fotoelectric: transfer total al energiei fotonului catre un electron al mediului, cu rearanjare electronica si emisie de radiatie electromagnetica; are drept rezultat absorbtia fotonului

s    Efect de materializare: electron + proton = neutron

s    Efectul Thompson: devine preponderent fata de efectul Compton la energii mici

Efecte chimice ale radiatiei X

w   Fenomene comune:

Rezulta particule ionizate si radiatie ce nu mai respecta traiectoria initiala a fotonilor X -
radiatie difuzata sau secundara

w   Coeficienti de reactie

Coeficient de atenuare: depinde de l si de masa traversata

Coeficient de difuziune: fotoni ce ies din mediu pe alta traiectorie (deturnati sau nou formati)

Coeficient de absorbtie: fotoni ce dispar total în mediu

Coeficient masic de atenuare: depinde de Z si de energia radiatiei incidente

Coeficient de distanta: intenstitatea - invers proportionala cu patratul distantei

Efecte biologice

w  Vectori:

Ion pozitiv (molecula ionizata)

Ion negativ (electron sau atom care a absorbit un electron)

w  Efecte celulare

Mecanisme de actiune:

s   Direct: dezorganizarea structurii moleculare; teoria tintei; rolul dozei de iradiere

s   Indirect: prin substantele rezultate din primele reactii.

Natura leziunilor: tinta predilecta - ADN

w  Efecte tisulare

Efecte biologice

w  Efecte somatice

Legea Bergonier - Tribondeau, relatia doza - efect

Tipuri de leziuni radice: cutanate, oculare, hematopoetice, gonadice, etc.

w  Efecte feto-embrionare:

Relatia doza - vârsta produsului de conceptie

w  Efecte genetice:

Relatia doza - efect

w  Efecte cancerigene

Formarea imaginii radiologice

Principii geometrice ale formarii imaginii

Propagare în linie dreapta

Traverseaza corpurile întâlnite în cale

Forma conica a fasciculului

Sursa punctiforma

w       

Proiectia unui obiect pe filmul radiografic este mai mare decât obiectul

w        Dimensiunea proiectiei creste cu cresterea distantei dintre obiect si film

w        Obiectele plane paralele cu filmul apar marite, dar nedeformate

w          Obiectele al caror plan este oblic fata de film se proiecteaza deformate

w          Obiectul plan dispus paralel cu razele si perpendicular pe planul filmului apare proiectat ca o umbra lineara.

w          Doua obiecte suprapuse situate la distante diferite fata de sursa si de planul filmului se proiecteaza sumate.

w          Efectul de paralaxa: înclinarea fasciculului de raze pentru departajarea celor doua obiecte suprapuse determina deplasarea pe film a obiectelor, cu atât mai mult cu cât obiectul este mai apropiat de sursa.

Formarea fotografica a imaginii

Curba de înnegrire

Zonele curbei: latenta, prag, proportionalitate, saturatie, solarizare.

Aprecierea calitatii fotografice

Voal de fond (al zonei de latenta)

Sensibilitate

Contrast

Gradatie

Contrastul imaginii

w   Diferenta de înnegrire între zone adiacente

w   Gama de contrast: diferenta între zona cea mai alba si cea mai neagra de pe film.

w   Factori:

Diferentele de absorbtie a radiatiei incidente la traversarea corpului de radiografiat

Fluctuatia quantica: scade cu cresterea mA

Pierderi de contrast pe lantul radiologic

Calitatea filmului - gama medie de contrast

Developarea filmului

Definitia imaginii

Netitatea contururilor unor obiecte cu densitati diferite

Fluul radiografic:

Geometric - sursa de radiatie nu este niciodata punctiforma

Cinetic - deplasarea obiectului în timpul expunerii

De difuziune - datorat radiatiei difuzate

De ecran - datorat ecranelor întaritoare

Total - conditionare reciproca a fluurilor, cu interdependenta majora

Puterea de rezolutie

Perechi de linii perceptibile separat pe unitatea de suprafata

Ameliorarea calitatii imaginii

Ameliorarea contrastului

Combinatie film-folie întaritoare

Alegere kV - mA

s   Modificarea kV - actiune complexa asupra penetrabilitatii razelor, a contrastului imaginii, a actiunii directe asupra filmului

Ameliorarea definitiei

Scaderea fluurilor (cinetic, geometric, de difuziune)

Folosirea substantelor de contrast

Dozarea razelor X - principii

Utilizarea numarului minim necesar de investigatii iradiante pentru realizarea diagnosticului

Utilizarea dozelor minim necesare pentru obtinerea unei imagini interpretabile

Inlocuirea unora dintre metodele iradiante cu metode neiradiante: IRM, ecografie.

Dozarea razelor X

Din balansul între valorile kV - mA - timp

w   Temporizatoare: închid si deschid curentul prin tubul radiogen

w   Manual

w   Automat (Exponometre automate sau fototimere)

Prin utilizarea camerelor de ionizare sau fotodiodelor cuplate la temporizatoare

Sunt totdeauna preferate

Pot fi utilizate în fluoroscopie (standard sau digitala, inclusiv în angiografie) sau în radiografie.

Unitati de masura a radiatiei

Radiatie emisa

Masurata în roentgeni (1 roentgen = cantitatea de raze X sau radiatie gamma necesara pentru eliberarea unei sarcini electrice de 2,58.10^-4 coulombi per kilogram de aer)

Radiatie absorbita = energia depusa de radiatia ionizanta în unitatea de masa

Masurata în Gray (1 Gy = 1 joule/kg) sau în rad (1 rad = 10 mGy = 0,01 J/kg)

Radiatia absorbita biologic se masoara în rem - roentgen-equivalent-man (1 rem = doza absorbita ce are acelasi efect biologic ca 1 rad de radiatie X cu ionizare specifica medie de 100 de perechi de ioni per micron cub de apa) sau în sievert (1 sievert = 100 rem)

Bibliografie

1. Radiologie si Imagistica Medicala - s. A. Georgescu, C. Zaharia - Editura Universitara "Carol Davila", 2003 , pg. 18-22, 30-35.
2. The Encyclopaedia of Medical Imaging - Holger Pettersson et al. - Isis  Medical Media-The NICER Institute, 2000, pag. 19, 31, 56, 79, 82, 86-88, 117-119, 140-142, 174-175, 180, 217, 259, 286, 303, 307, 309, 331, 333-335, 363, 368-371, 378, 403, 419, 429, 440, 454, 459.