Filtracja Promieniowania: Definicja i Zastosowanie
- Szczegóły
W realizacji świadczeń zdrowotnych z użyciem promieniowania rentgenowskiego ważne jest, aby racjonalnie korzystać z dostępnych metod i środków, które realnie przekładają się na wartość diagnostyczną radiogramu. Ważnym elementem pracy z aparatem rentgenowskim jest znajomość parametrów obrazowania. W zależności od doboru parametrów ekspozycji otrzymany radiogram prezentuje stosowne struktury - tkanki miękki i kostne, ważne jest więc, aby wykonujący zdjęcie wiedział, co chce na nim zobaczyć, a następnie odpowiednio dobrał warunki ekspozycji.
Proces Powstawania Obrazu Rentgenowskiego
Promieniowanie X, przechodząc przez ciało pacjenta, ulega osłabieniu zgodnie z prawem osłabienia promieniowania rentgenowskiego. Osłabienie to zależy od gęstości i grubości tkanek.
Należy także wspomnieć o podstawowych parametrach obrazu rentgenowskiego:
- rozdzielczość obrazu - właściwość polegająca na możliwym rozróżnianiu drobnych szczegółów obrazu.
- wielkość ogniska lampy rentgenowskiej - im mniejsze ognisko, tym większa zdolność rozdzielcza. Ważnym zjawiskiem związanym z wielkością ogniska jest efekt półcienia. Duże ognisko przy małej odległości od obrazowanego obiektu powoduje powstanie dużej nieostrości obrazu (szerokiego półcienia).
- wartość i rodzaj zastosowanej filtracji całkowitej - dodatkowa filtracja powoduje wyeliminowanie „miękkiej” części promieniowania, która nie ma wartości diagnostycznej, a powoduje między innymi zwiększenie dawki otrzymywanej przez powierzchniowe tkanki ciała.
- odległość ognisko lampy - badany obiekt - rejestrator obrazu - nieodpowiedni dobór odległości oraz wielkości ogniska powoduje powstanie tzw. nieostrości.
Parametry Lampy Rentgenowskiej
- napięcie lampy rentgenowskiej - różnica potencjałów przyłożonych do anody i katody lampy rentgenowskiej. Zwykle napięcie lampy rentgenowskiej jest wyrażone przez wartość szczytową w kilowoltach (kV).
- natężenie prądu - prąd elektryczny wiązki elektronów padających na tarczę lampy rentgenowskiej. Zwykle prąd lampy rentgenowskiej jest wyrażone wartością średnią w miliamperach (mA).
- czas ekspozycji - czas trwania napromieniania, zdefiniowany zależnie od określonej metody, zwykle czas, w którym moc wielkości promieniowania przekracza określony poziom.
Użytkownicy stosują często tzw. tabele naświetleń. Są to zbiory parametrów naświetleń, wskazujące odpowiednie ich wartości w zależności od obrazowanego zwierzęcia (np. koń, pies, kot itd.). Pamiętajmy jednak, aby tabele te traktować nie jako wykładnię, a jedynie jako swoisty punkt odniesienia do wyznaczenia własnych, optymalnych wartości.
Filtry Kompensacyjne
W artykule przedstawiono funkcje i zakres stosowania filtrów kompensacyjnych podczas wykonywania radiogramów obszarów ludzkiego ciała. Idea stosowania filtrów kompensacyjnych związana jest ze zmianą przestrzennego rozkładu wiązki promieniowania X oraz eliminacją z niej kwantów o niskiej energii, które uległyby pochłonięciu przez tkanki obszaru ciała poddawanego diagnostyce rentgenowskiej.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Filtr kompensacyjny (FK), nazywany również wyrównującym (FW), stanowi absorber (materiał pochłaniający) wiązki pierwotnej promieniowania rentgenowskiego. Najczęściej stosowanym materiałem do produkcji filtrów jest miedź, aluminium oraz akryl. W roli absorbera można również użyć worka z solą fizjologiczną.
Promieniowanie Rentgenowskie - Definicja
Promieniowanie Rentgenowskie (nazywane również promieniowaniem X) jest promieniowaniem elektromagnetycznym powstałym w wyniku hamowania cząstek obdarzonych ładunkiem (stąd inna nazwa promieniowania Bremsstrahlung, niem. bremsen - hamować i Strahlung hamowanie). Długość fali promieniowania rentgenowskiego jest mniejsza od 3 nm co odpowiada energiom powyżej 400 eV. Wyróżnia się przy tym tzw. zakres promieniowania miękkiego - od 400 eV do 10 keV oraz promieniowania twardego, które charakteryzuje się energią powyżej 10 keV. Miękkie promieniowanie rentgenowskie jest absorbowane głównie przez powierzchniowe tkanki ciała ludzkiego i ma zbyt małą energię aby przez nie przeniknąć.
Zasadniczą różnicą pomiędzy promieniowaniem gamma a promieniowaniem rentgenowskim jest sposób powstawania. Promieniowania Rentgenowskiego stosowane w diagnostyce medycznej wytwarzane jest w tzw. Budowa Lampy Rentgenowskiej.
Budowa Lampy Rentgenowskiej
Składa się ona z katody oraz anody, umieszczonych w szklanej bańce, z której usunięto powietrze. Do katody przyłożone jest napięcie, które wywołuje przepływ przez nią prądu rzędu ułamka ampera. Przepływ prądu powoduje rozgrzanie katody do temperatury około 2200 °C i w następstwie zjawisko termoemisji elektronów (czyli emisji elektronów przez podgrzany do wysokiej temperatury ciało Emisja termoelektronowa). Przy braku dodatkowego napięcia, elektrony emitowane przez katodę utworzyłyby wokół niej chmurę. Pomiędzy katodę a anodę przyłożone jest jednak napięcie [math]U_A[/math] (maksymalnie 150 kV), które powoduje ruch elektronów w kierunku anody. Elektrony zostają rozpędzone do prędkości około 0,1 prędkości światła po czym wnikają w anodę. W anodzie rozpędzone elektrony w wyniku szeregu różnych procesów, które zostaną omówione w kolejnych rozdziałach tracą swoją energię kinetyczną. Część tej energii zostaje przetworzona na promieniowanie elektromagnetyczne, jednak większość (ponad 95%) ulega przemianie w ciepło. W wyniku tego anoda rozgrzewa się do bardzo wysokich temperatur i musi być wykonana z materiałów o dużej wielkości atomowej [math]Z[/math] (aby skutecznie hamować elektrony) oraz wysokiej temperaturze topnienia. Materiałami, które wykorzystuje się do budowy lampy RTG to najczęściej miedź, wolfram lub molibden.
Tor ruchu elektronu zostaje zakrzywiony przez pole elektryczne pochodzące od jądra atomowego. Wnikając w anodę, elektrony te będę przede wszystkim zderzać się z centrami sieci krystalicznej materiału, z którego wykonana jest anoda. W wyniku wspomnianych zderzeń, energia kinetyczna elektronu przekazana sieci krystalicznej zostanie zamieniona na ciepło podgrzewające anodę. W ten sposób elektron traci ponad 95 % swojej energii kinetycznej, którą zyskał w trakcie przyspieszania na drodze pomiędzy katodą a anodą.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Maksymalna Energia Promieniowania X
Zgodnie z zasadą zachowania energii, cząstka nie może wypromieniować więcej energii niż wynosi jej energia kinetyczna. Na rys. 2 widzimy, że widmo promieniowania X zanika dla energii 100 keV.
Filtracja Promieniowania X
Na skutek oddziaływania promieniowania X z atomami anody w procesach: fotoelektrycznym oraz rozpraszaniu Comptona, zachodzi filtracja tego promieniowania już w anodzie lampy oraz okienku berylowym. W praktyce jednak, widmo to odbiega od kształtu przewidzianego przez model Kramera. Promieniowanie X, zanim opuści anodę, oddziałuje z jej atomami w procesach: fotoelektrycznym i comptonowskim. Na skutek wymienionych procesów, ulega zmniejszeniu natężenie promieniowania rentgenowskiego.
Ognisko Lampy Rentgenowskiej
Miejsce na anodzie, które jest bombardowane przez elektrony nazywamy ogniskiem. Rozmiary ogniska w nowoczesnych lampach rentgenowskich są rzędu ~0.1 mm. Okazuje się, że elektrony wnikające w anodę, mniej niż 1% swojej energii kinetycznej oddają w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Pozostała część energii kinetycznej ulega konwersji w ciepło.
Oddziaływanie Promieniowania X z Materią
W zakresie energii stosowanych w Obrazowaniu Medycznym promieniowanie Rentgenowskie oddziałuje z materia w procesach rozproszenia Rayleigh’a, Thomsona i Comptona oraz efekcie fotoelektrycznym. Każdy z tych procesów scharakteryzowany jest przez przekrój czynny σ.
Jeżeli promieniowanie Rentgenowskie przechodzi przez ośrodki o różnym współczynniku μ (patrz rys.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
Podstawowe Elementy Aparatury Rentgenowskiej
Podstawowym elementem każdej aparatury rentgenowskiej jest oczywiście lampa rentgenowska, której budowa została omówiona we wcześniejszych rozdziałach. Promieniowanie rentgenowskie emitowane przez lampę nie jest promieniowaniem monoenergetycznym. Zadaniem filtrów jest usuniecie z wiązki promieniowania, które nie może być wykorzystane do diagnostyki. Przede wszystkim jest to promieniowanie o energiach niższych niż 10 keV. Promieniowanie o energii poniższej 10 keV jest silne osłabiane przez ciało człowieka. W związku z tym ilość fotonów, która dotrze do detektorów jest zbyt mała, aby uzysk...
tags: #filtracja #promieniowania #definicja
