Subiectul 1Razele X

Mod de producere. Proprietăţi fizice, chimice, biologice. Formarea imaginii radiologice. Particularităţile şi legile formării imaginii.

Dozarea razelor X. Dr. Mircea Ghinea, Prof. Dr. Şerban Georgescu – UMF Carol Davila Bucureşti

Modul de producere• Prin bombardament electronic al anodei Deplasarea unui electron dintr-o pătură electronică inferioară Rearanjare electronică cu emisie de radiaţie X şi căldură

• Radiaţie de frânare La trecerea pe lângă nucleu, electronul incident îşi schimbă direcţia şi emite radiaţie electromagnetică X

Proprietăţi fizice• Undă electromagnetică cu caracter dual – energie şi particulă, adică fotoni

• Prezintă o mişcare periodică cu frecvenţe foarte mari şi cu lungimi de undă foarte mici (0,1-150Å)

• Situare în spectru între ultraviolete şi radiaţia

Caracteristicile fizice ale fasciculului• Intensitate Depinde de nr. de electroni emişi de catod, de materialul anodei şi de diferenţa de potenţial din tub Invers proporţională cu pătratul distanţei• Lungime de undă (penetrabilitate) Depinde de lungimea de undă a radiaţiei, prin urmare de diferenţa de potenţial din tub• Proprietăţi optice Propagare în linie dreaptă Prezintă fenomenele de refracţie, difracţie şi polarizare• Alte proprietăţi : fotografice, de fluorescenţă

Efecte chimice ale radiaţiei X• Consecinţă a interacţiunilor fizice cu materia• Tipuri de interacţiuni• Direct ionizante Coliziunea: emitere de electroni în materie Frânarea: absorbţie de electroni şi emitere de radiaţie electromagnetică• Indirect ionizante Efectul Compton: transfer energetic foton – electron al mediului traversat Efectul fotoelectric: transfer total al energiei fotonului către un electron al mediului, cu rearanjare electronică şi emisie de radiaţie electromagnetică; are drept

1

rezultat absorbţia fotonului Efect de materializare: electron + proton = neutron Efectul Thompson: devine preponderent faţă de efectul Compton la energii mici

Efecte chimice ale radiaţiei X Fenomene comune:• Rezultă particule ionizate şi radiaţie ce nu mai respectă traiectoria iniţială a fotonilor X –radiaţie difuzată sau secundară Coeficienţi de reacţie• Coeficient de atenuare: depinde de şi de masa traversată• Coeficient de difuziune: fotoni ce ies din mediu pe altă traiectorie (deturnaţi sau nou formaţi)• Coeficient de absorbţie: fotoni ce dispar total în mediu• Coeficient masic de atenuare: depinde de Z şi de energia radiaţiei incidente• Coeficient de distanţă: intenstitatea – invers proporţională cu pătratul distanţei

Efecte biologice Vectori: • Ion pozitiv (moleculă ionizată)• Ion negativ (electron sau atom care a absorbit un electron) Efecte celulare• Mecanisme de acţiune: Direct: dezorganizarea structurii moleculare; teoria ţintei; rolul dozei de iradiere Indirect: prin substanţele rezultate din primele reacţii.• Natura leziunilor: ţinta predilectă – ADN Efecte tisulare

Efecte biologice Efecte somatice• Legea Bergonier – Tribondeau, relaţia doză – efect• Tipuri de leziuni radice: cutanate, oculare, hematopoetice, gonadice, etc. Efecte feto-embrionare:• Relaţia doză – vârsta produsului de concepţie Efecte genetice:• Relaţia doză – efect Efecte cancerigene

Formarea imaginii radiologice• Principii geometrice ale formării imaginii

• Propagare în linie dreaptă• Traversează corpurile întâlnite în cale• Formă conică a fasciculului• Sursă punctiformă

Proiecţia unui obiect pe filmul radiografic este mai mare decât obiectul Dimensiunea proiecţiei creşte cu creşterea distanţei dintre obiect şi film Obiectele plane paralele cu filmul apar mărite, dar nedeformate Obiectele al căror plan este oblic faţă de film se proiectează deformate Obiectul plan dispus paralel cu razele şi perpendicular pe planul filmului apare

2

proiectat ca o umbră lineară. Două obiecte suprapuse situate la distanţe diferite faţă de sursă şi de planul

filmului se proiectează sumate. Efectul de paralaxă: înclinarea fasciculului de raze pentru departajarea celor

două obiecte suprapuse determină deplasarea pe film a obiectelor, cu atât mai mult cu cât obiectul este mai apropiat de sursă.

Formarea fotografică a imaginii • Curba de înnegrire• Zonele curbei: latenţă, prag, proporţionalitate, saturaţie, solarizare.

• Aprecierea calităţii fotografice• Voal de fond (al zonei de latenţă)• Sensibilitate• Contrast • Gradaţie

Contrastul imaginii Diferenţa de înnegrire între zone adiacente Gama de contrast: diferenţa între zona cea mai albă şi cea mai neagră de pe film. Factori: • Diferenţele de absorbţie a radiaţiei incidente la traversarea corpului de radiografiat• Fluctuaţia quantică: scade cu creşterea mA• Pierderi de contrast pe lanţul radiologic• Calitatea filmului – gama medie de contrast• Developarea filmului

Definiţia imaginii• Netitatea contururilor unor obiecte cu densităţi diferite• Fluul radiografic:• Geometric – sursa de radiaţie nu este niciodată punctiformă• Cinetic – deplasarea obiectului în timpul expunerii• De difuziune – datorat radiaţiei difuzate• De ecran – datorat ecranelor întăritoare• Total – condiţionare reciprocă a fluurilor, cu interdependenţă majoră• Puterea de rezoluţie• Perechi de linii perceptibile separat pe unitatea de suprafaţă

Ameliorarea calităţii imaginii• Ameliorarea contrastului• Combinaţie film-folie întăritoare• Alegere kV – mA Modificarea kV – acţiune complexă asupra penetrabilităţii razelor, a contrastului imaginii, a acţiunii directe asupra filmului

• Ameliorarea definiţiei• Scăderea fluurilor (cinetic, geometric, de difuziune)

• Folosirea substanţelor de contrast

3

Dozarea razelor X - principii• Utilizarea numărului minim necesar de investigaţii iradiante pentru realizarea diagnosticului

• Utilizarea dozelor minim necesare pentru obţinerea unei imagini interpretabile

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

Dozarea razelor X• Din balansul între valorile kV – mA - timp Temporizatoare: închid şi deschid curentul prin tubul radiogen Manual 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 digitală, inclusiv în angiografie) sau în radiografie.

Unităţi de măsură a radiaţiei• Radiaţie emisă• Măsurată în roentgeni (1 roentgen = cantitatea de raze X sau radiaţie gamma necesară pentru eliberarea unei sarcini electrice de 2,58•10-4 coulombi per kilogram de aer)• Radiaţie absorbită = energia depusă de radiaţia ionizantă în unitatea de masă• Măsurată în Gray (1 Gy = 1 joule/kg) sau în rad (1 rad = 10 mGy = 0,01 J/kg)• Radiaţia absorbită biologic se măsoară în rem – roentgen-equivalent-man (1 rem = doza absorbită ce are acelaşi efect biologic ca 1 rad de radiaţie X cu ionizare specifică medie de 100 de perechi de ioni per micron cub de apă) sau în sievert (1 sievert = 100 rem)

Bibliografie1. Radiologie si Imagistica Medicala – Ş. A. Georgescu, C. Zaharia – Editura

Universitară „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.

4