irim

La data de8 noiembrie 1895,

Wilhelm Conrad Rntgen, rector al Universitii dinWurtsburg, a descoperit raze invizibile ce emanau

dintr-un tub cu vid electrificat.

2

El studiase deja efectul razelor catodice raze care apar n momentul n care curentul electric trece printr-un gaz extremde rarefiat.

n noiembrie 1895, a descoperit c un carton care are pe una dinsuprafeele sale platinocianid baric devine fluorescent, chiardac este la o deprtare apreciabil de tub. dac tubul prin care trece sarcina electric este izolat cu un carton negru pentru aexclude orice surs de lumin, n condiiile lucrului ntr-o camer obscur

Rntgen a descoperit razele X din pur ntmplare, experimentnd n laboratorulsu efectele descrcrilor sarcinilor electrice de mare intensitate prin tuburi de sticlumplute cu gaz la presiuni foarte joase.

3

Unul dintre momentele cele mai importante ale vieii sale afost ntlnirea cu Ivan Pulyui, un fizician de origine ucrainean, carei-a furnizat savantului german una din lmpile pe care acesta le-afolosit pentru a obine ceea ce el a numit "raze X".

n 1895, cu trei zile nainte de Crciun, i-a chemat soia nlaborator, unde cu ajutorul unei plci fotografice nvelite nhrtie neagr obine prima fotografie a minii fr carne.

Moartea lui Roentgen din 1923, drept urmare a unui carcinom intestinal,nu este o consecin direct a experimentelor sale cu razele X;

a fost unul dintre primii savani care au folosit ecrane plumbate pentruprotecia mpotriva radiaiilor.

4

Descoperirea razelor X, a reprezentat nceputul unorschimbri revoluionare n modul nostru de a nelegelumea fizic.

Rntgen a anunat descoperirea pe data de 28decembrie 1895

Medicii au neles imediat imensul folos pe care lpoate trage medicina de pe urma proprietilorradiaiilor X de a strbate diferite corpuri. Toicunoatem azi termenii de radioscopie i radiografie.

Aplicaiile acestor radiaii sunt folosite astzi n maimulte domenii, nu numai n medicin.

5

02/24/10 6

Structura materieiAtomul

definitie pastreaza toate caracteristicile elementului indivizibil prin metode chimice

caracteristici nr. atomic Z = sarcini electrice nr. de masa A= particule din nucleu

XAZ6

CORELAIA DINTRE STRUCTURA ATOMULUII POZITIA UNUI ELEMENT CHIMIC N SISTEMUL PERIODIC

Numrul straturilor cu electroni

Structura atomului : Z i A

Perioada n care segsete elementul

Poziia elementului nsistemul periodic

Numrul electronilor de peultimul strat

Numrul grupei principale

7

DISTRIBUIA ELEMENTELOR CHIMICE DUP STAREA DEAGREGARE

99

211

SOLIDA

LICHIDA

GAZOASA

STAREA DEAGREGARE

SOLID LICHID

GAZOAS

NR. DEELEMENTE 99 2 11

8

Caracteristicile atomului-este scindat numai prin

procedee fizice-particip efectiv in procesele

chimice

9

Atom(neutru electric)

Nucleu (+Z)

Inveliselectronic(-Z)

nucleoni

protoni, p+1

neutroni , n0

electroni ,e-1

are

masa neglijabila

cuprinde aproapetoat

masa atomului

10

CARACTERISTICILE NUCLEULUI nucleul prezinta o stabilitate extrem de mare

este incarcat electric pozitiv

nu se modifica in procesele chimice

cuprinde aproape toata masa atomului

Mnuc=Mp+Mn

11

Protoni NeutroniMasa 1,67x10-24g

1u.a.m1,67x10-24g1u.a.m

Sarcinaelectric

+1(pozitiv) 0(neutr)

Notaia p+1, +1 1p no, 0 1n

Numrul Variaz de la 1 la 109.Pentru acelasi tip de atomieste o constant numitnumr atomic Z=nr.protoni=sarcinanuclear=numr de ordine

Difer de la o speciela altaNumarul neutronilorse noteaza cu N

12

DEFETUL DE MAS AL NUCLEULUILa formarea unui nucleu se elibereazo cantitate de energie

numit energie de legtur. E>0Cu ct energia de legatur este mai mare, cu att nucleul este

mai stabil.Energia de legtur se calculeaz pornind de la defectul de mas

care se nregistreaz la formarea nucleului, calculat cadiferena dintre suma maselor nucleonilor care compunnucleul, luai ca particule libere, i masa nucleului rezultat:

Zmp+(A-Z)mn-MA=m E=mc2ZX

13

Totalitatea electronilor care graviteaz n jurulnucleului formeaz nveliul de electroni al atomului

Inveliul electronic

14

STRUCTURA ATOMULUI

QPONMLK

nucleu

15

NVELIUL DE ELECTRONI

4 ( N)

3 ( M)

2 ( L)1 ( K)

2

Numrul maxim de electroni / strat = 2 NS 2

8

18

32

ENERGIA

STRATURILOR

16

ElectronulMasa reala

9,1091x10-28g

Masa relativ1/1837(0)

Nr.electroni=Z

Dimensiuneredusa

Formasferica

Sarcinaelectrica

-1

Se rotestein jurul nucleului

Poatesa se

ataseze altui atom

Poateparasiatomul

Particularitile electronilor

17

DISTRIBUIA ELEMENTELOR CHIMICE DUP STAREA DEAGREGARE

99

211

SOLIDA

LICHIDA

GAZOASA

STAREA DEAGREGARE

SOLID LICHID

GAZOAS

NR. DEELEMENTE 99 2 11

18

19

Postulatele lui Bohr

1. e- se misca pe orbite circulare, binedeterminate (orbite stationare), fara acastiga sau pierde energie

2. trecerea de pe o orbita pe alta se faceprin emisia sau absorbtia de energie subforma de cuante E=hE=h

h = constanta Planck = frecventa radiatiei emise sau absorbite

19

02/24/10 Copyright: prof.dr.S.A.Sfrangeu 20

Energia de ionizare In stare fundamentala: electronulse mentine pe orbita cu energieminima

In urma unei excitatii: trece pe oorbita superioara

Daca E cedata e- e foarte mare elparaseste atomul =>ion (potentialde ionizare ( se masoara in eV)

1eV=0.1602x10-18 J

20

radiaia incident

electron

ion pozitiv

21

02/24/10 22

TEORIA PLANK-EINSTEIN Energia nu se pierde, nu se poate anihila, ci se transforma in

alte forme de miscare ale materiei

energia radiatiei corpusculare se poate transforma in energieelectromagnetica

energia cinetica ( mv2) a unei radiatii electromagnetice sepoate transforma in radiatie electromagnetica si invers

mv2=h marimea cuantelor obtinute depinde de energiacinetica a radiatiei corpusculare ce se transforma in energieelectromagnetica si invers

mv2=hE=h=cE=hc/

E=mc2= hc/

=h/mc=mv =invers prop cu masa corpului-pt corpurile cu masa mare, devine nesemificativa

Oricarui corpmaterial i se

poate asocia ounda

22

23

RADIOACTIVITATEA

NUCLEE STABILE - energia de legatura>0-pentru a fi stabile,nucleele trebuie sa aiba un numar egal de p si n-la cele grele n>p NUCLEE INSTABILE - energia de legatura

Ce reprezint noiunea de RADIAIE ?

Radiaia este o energie n tranziie

X Denumire atribuit de la faptul c la momentuldescoperii acestui tip de radiaie nu se cunotea nimicdespre natura ei.

24

Radiaia (razele) X sau radiaia (razele)Rntgen sunt radiaii electromagnetice ionizante, culungimi de und mici, cuprinse ntre 0,1 i 100 .

Razele X sunt produse artificial de ctreaparatul Roentgen.

25

Un tub radiogen (tub generator de radiaii, tub Roentgen)

Un transformator de nalt tensiune pentru crearea uneidiferene de potenial ntre electrozii tubuluiUn transformator de joas tensiune pentru nclzireafilamentului (respectiv catodului) tubului radiogen

Organe de reglaj i msur a tensiunii de accelerare, acurentului anodic i a timpului de expunere la radiaii

26

Diferena de potenial (tensiune) creat cu ajutorul unui transformator denalt tensiune accelereaz electronii emii de spiral, izbindu-i astfel cuputere de inta de tungsten (sau alt metal greu fuzibil, cu numr atomicmare).

Cea mai important component a unei instalaii generatoare de radiaii Xeste tubul radiogen constituit dintr-o incint vidat, de obicei de sticl, ncare sunt plasate o int de tungsten (wolfram), cupru sau molibden, i ospiral de tungsten menit s emit electroni n momentul nclzirii.

27

Electronii rapizi care ciocnesc anticatodul interacioneaz cuatomii acestuia n dou moduri:

1. Electronii, avnd vitez mare, trec prin nveliul de electroni alatomilor anticatodului i se apropie de nucleu. Nucleul, fiindpozitiv, i deviaz de la direcia lor iniial. Cnd electronii sendeparteaz de nucleu, ei sunt frnai de cmpul electric alnucleului; n acest proces se emit radiaii X.

2. La trecerea prin nveliul de electroni al atomilor anticatodului,electronii rapizi pot ciocni electronii atomilor acestuia. n urmaciocnirii, un electron de pe un strat interior (de exemplu de pestratul K) poate fi dislocat. Locul rmas vacant este ocupat deun electron aflat pe straturile urmtoare (de exemplu de pestraturile L, M sau N). Rearanjarea electronilor atomiloranticatodului este nsoit de emisia radiaiilor X.

28

Sunt prevzute cu tuburi cu anodrotativ. inta de tungsten este de

forma unui con i este fixat de o tij,ce se continu cu un rotor de cupru

asemenea cu cel al unui motor electricasincron.

Toate acestea sunt montate n interiorulbalonului de sticl vidat al tubului. n

exteriorul tubului este montat statorul cepermite rotirea rotorului n tub, n

momentul aplicrii unui curent electricstatorului

Anodul rotativ permite folosireatubului la cureni ridicai (de ordinul

2000 mA) fr a se uza sausupranclzi

Aceasta se datoreaz suprafeeimari a anodului ce urmeaz a fibombardat cu electroni care vorlovi anodul ntr-un punct foarte fin

i mic (focar).

Focarele tuburilor cu anod rotativsunt cele mai fine i deci mai utilepentru obinerea unei imagini decalitate ireproabil.

29

Fascicul de raze X este caracterizat de:1.Duritate depinde de diferena de potenial2.Intensitate depinde de nr. de electroni

n vid ele se propag cu viteza luminii300.000 km/s fascicul conic

Efectul fotochimicimpresioneaz plcile fotografice

Produc fluorescena unor substaneExemple de substane fluorescente: silicat de zinc, sulfur de cadmiu,sulfur de zinc, care emit lumina galbenverzuie.

Sunt invizibilespre deosebire de lumin, nu impresioneaz ochiul omului

30

Penetrabilitatea (duritatea )ptrund cu uurin prin unele substane opace pentru lumin.Ex. prin corpul omenesc

Ionizeaz gazele prin care trecnumrul de ioni produi indica intensitatea radiaiilorpe aceast proprietate se bazeaz funcionarea detectoarelorde radiaii

Au aciune fiziologicdistrug celulele organice, fiind, n general, nocivepe aceast proprietate se bazeaz folosirea lor n tratamentul tumorilorcanceroase, pentru distrugerea esuturilor bolnave

Nu sunt deviate de cmpuri electrice i magnetice

31

Razele X

Radiografie

Fluoroscopia

Cateterizarea

AngiografiaComputertomograf

Mamografia

Tomograf cu emisiede pozitron (PET)

32

Fluoroscopia este o tehnica de imagistic carefolosete raze X pentru a obine n timp real imaginin micare ale structurilor interne ale unui pacientprin utilizarea unui fluoroscop.

nceputul fluoroscopiei poate fi datat din 8Noiembrie 1895 cnd Wilhelm Rontgen a observatc un ecran de platinocianid de bariu ia o culoarefluorescent n urma expunerii la ceea ce va numi elmai trziu raze X.Fluoroscop al anilor 1950 >

33

Cateterizarea cardiacclinic a nceput odat cuWerner Forssmann n anii 1930,care a introdus un cateter npropriul antebrat, l-a ghidatfluoroscopic pana n atriuldrept, i i-a facut o radiografie.

DEFINIIE: Introducerea unui cateter (tub din materialplastic, de calibru milimetric) ntr-un vas sangvin sau ntr-uncanal natural n scopuri diagnostice sau terapeutice.

Cateterismul este utilizat n specialpentru de a realizao radiografie, dupinjectarea unui

produs de contrast,pentru a vizualiza

cavitileorganismului;

pentru a explora ia dilata, cu ajutorulunui cateter cu

balona, ngustrilevasculare icardiace;

pentru a msuradebitele i

presiunile sngeluin diferitele vase;

pentru a introducelocal substanemedicamentoase

sau pentru aevacua un lichid.

34

O angiografie este utilizat, n principal,pentru studierea vaselor inimii i ale

plmnilor, celor ale creierului i mduveispinrii (angiografii cerebrale i

medulare) i a celor ale membrelor iviscerelor (rinichi, mezenter).

Acest examen servete la depistarealeziunilor arteriale, ndeosebi ale

stenozelor (ngrorile) consecutiveateromului (depozit lipidic pe peretele

arterial), anevrismelor (dilataii localizateale arterelor), ocluziilor unui vas de ctre

un aterom sau de ctre un cheag.

Angiografia mai permite s fie distins odisecie arterial (clivaj al pereilor) sau

prezena unei malformaiiarteriovenoase. naintea unei intervenii

chirurgicale, o angiografie dposibilitatea s se studieze raporturileanatomice ntre vase i leziunea de

operat.

n sfrit, angiografia permite s sepractice angioplastii (tehnici de dilatare aunui vas), embolizri (ocluzii terapeuticeale unui vas) i o chimioterapie n situ(injectare pe cale intravascular amedicamentelor anticanceroase).Aceast tehnic este denumit"radiologie intervenional".

AngiografiaAngiografia

35

n timpul scanrii se poatefolosi i fluoroscopia,

metod ce folosete unfascicul stabil de raze X,

pentru a vizualizamotilitatea i aspectul

diferitelor pri aleorganismului.

DEFINIIE: Tomografia computerizat(CT) folosete razele X pentru a creaimagini detaliate a structurilor din interiorulcorpului. Aceast tehnic a fost proiectatn anii 1930 de radiologul AlessandroVallebona.

Tomografiaeste folosit

pentru:

a investiga diferite prti alecorpului precum pieptul,abdomenul, pelvisul sau

membrele

a realiza imagini aleorganelor, precumficatul, intestinele,plmnii i inima.

a oferi informaii asupravaselor sanguine, oaselori coloanei vertebrale

36

O mamografie este un tip special de examinare radiologic asnului fcut cu ajutorul unui echipament special care poateevidenia frecvent tumori ce sunt prea mici pentru a putea fipalpate.

Mamografia este cea mai bun metod radiologicdisponibil astzi ce poate detecta precoce cancerul de sn.Este o metod ideala i indispensabil pentru femeile mai nvrst de 40 de ani, ce au un risc crescut de a face cancer desn.

O femeie se poate simi stresat, poate fi agitat itemtoare n privina efecturii unei mamografii i aperspectivei de a descoperi o tumor. Procedura n sine esterelativ simpl.

Majoritatea afeciunilor snului nu sunt maligne i chiar dacrestul afeciunilor sunt date de cancer, peste 90% dintreacestea sunt curabile, dac sunt detectate precoce i tratateprompt.

37

Positrons Emission Tomography (PET)

n engleza, Positrons Emission Tomography (PET) este la ora actual, n principal, uninstrument de cercetare fundamental i clinic.

Tomograf prin emisie de pozitroni (PET)

Tehnica de imagerie medical bazat pe detecia, cu un aparat adecvat, aradiaiilor asociate pozitronilor (particule elementare uoare, de aceeai mascu electronii dar cu ncrctur pozitiv) emii de o substan radioactiv,

introdus n organism, care permite obinerea de imagini n seciune(tomografii) ale unor organe.

38

Noiuni de fizica radiaiilor

39

Ce reprezint noiunea de RADIAIE ?

Radiaia este o energie n tranziie

X Denumire atribuit de la faptul c la momentuldescoperii acestui tip de radiaie nu se cunotea nimicdespre natura ei.

40

Generaliti

Generarea radiaiei, transportul i interacia cumateria sunt procese fizice:

dei radiaia nu poate fi vzut sau simit , ea poate fifoarte bine descris i cuantificat din punct de vederefizic;

ea poate fi determinat cu precizie folosind mijloaceexperimentale adecvate.

41

Structura atomului

Atomul este alctuit din nucleu i nvelielectronic.

Nucleul la rndul lui este alctuit dinparticule mai mici: protoni i neutroni.

Protonii+neutronii (nucleonii) alctuiescnucleul.

Numrul protonilor este egal cu numrulelectronilor.

Nucleul are sarcin pozitiv egal ca mrimecu a electronilor dar de semn contrar, faptpentru care atomul este neutru din punctde vedere electric.

Atomul

Electroni Nucleoni

42

Electronii graviteaz n jurul atomului pe orbitali.Pe un orbital se pot gsi cel mult doi electroni.

proton neutron electron

43

Structura atomului

Numrul de protoni (electroni) din nucleu,notat cu Z, constituie numrul atomic.

Masa electronului este mult mai micdect a protonului.

Masa neutronului egal cu cea a protonului~1u.a.t.

Masa atomului, A, este egal cu masaprotonilor+neutronilor deci de fapt cunumrul de protoni+neutroni.

44

Structura atomului

Electronii graviteaz n jurul atomului pe orbitali. Pe un orbital se pot gsi cel mult doi electroni. Fiecare orbital corespunde unui anumit nivel de energie. Pentru a ndeprta un electron din atom trebuie cheltuit o anumitenergie numit energie de legtur. Aceast energie este mai mare pentru straturile interioare i scaderapid spre straturile exterioare. n schimb energia proprie electronilor este mai mare la electronii depe straturile exterioare.

45

LL

KK

MMNNOOPP

Energie(eV)

65432

0

- 20- 70- 590- 2800- 11000

- 69510

0 10 20 30 40 50 60 70 80

100

80

60

40

20 L L L

K1

K2

K2

K1

(keV)

46

Tipuri de radiaii

Radiaii

Neionizante

Ionizante

Direct ionizante

(particule ncrcate)

Indirect ionizante

(particule fr sarcin electric)

47

Tipuri de radiatii

Emisii de particule (, -, +, n)Emisii de fotoni ( , raze X)

48

Radiaia ionizant

Energie suficient pentru a rupe legturilemoleculare i a ioniza atomul (scoate unelectron sau adug unul atomului neutru,din punct de vedere electric). Va lua astfel natere un ion (ncrcat: +sau -). Ionul va afecta legturile chimice. Dac ionul afecteaz (fie direct, fieindirect) molecule critice, cum ar fi ADN-ul, rezultatul ar putea fi lezarea, mutaiasau moartea celulei.

49

radiaia incident

electron

ion pozitiv

50

Radiaia ionizant

Cnd pacientul este expus la radiaii X, milioane de fotoni trec printrupul lui. Acetia pot deteriora prin ionizare orice molecul. Deteriorarea ADN-ul din cromozomi are o importan deosebit. De cele mai multe deteriorarea ADN-ului este reparat imediat, dar, uneori oporiune dintr-un cromozom poate fi modificat permanent (spunem c apareo mutaie). Acest lucru poate duce n timp la formarea unei tumori maligne. Perioada de laten ntre expunerea la radiaii X i diagnosticarea clinica tumorei poate fi de mai muli ani. Riscul de a fi o tumor produs de o anumit doz de radiaii X poate fiestimat, din acest motiv este important s cunoatem dozele primite depopulaie prin diferitele proceduri de radiodiagnostic.

51

Tipuri de radiaii ionizante

Radiaia direct ionizant - energia este depus de particul n moddirect n materie (electroni, protoni - toate particulele ncrcateelectric).

Radiaia indirect ionizant - particula primar transfer energiaparticulei secundare, care la rndul su va determina ionizarea(radiaii X,radiaii gama, neutroni - toate particulele fr sarcinelectric).

52

Ionizare-Excitare

Energie

53

Radiaie Xcaracteristic

Electroni -Auger

Dezexcitare

54

IONIZARI DIRECTE SI INDIRECTE

55

izotopulIzotopul este specia de atom cu acelai numar atomic Z dar cu numar de masa A diferit

(adic aceleai proprieti chimicedar proprieti fizice diferite). Cuvntul "izotop"provine din grecescul isos (egal) i topos (loc).Toi izotopii unui element chimic au n nveliulelectronic acelai numr de electroni, iarnucleele lor au acelai numr de protoni;ceea ce este diferit reprezintnumrul de neutroni.

56

Radioactivitatea

Tipuri de radioactivitate: Radioactivitatea natural

Datorit proprietilor fizice inerente, un nucleu s-ar putea s nu fiestabil i s fie dispus s sufere o transformare nuclear.

Radioactivitatea artificialTransformarea are loc n mod artificial datorit interveniei omului(activarea unor nuclizi, reacii de fisiune sau fuziune).

57

Surs de radiaii

Orice emitor de radiaii ionizante, inclusiv orice materialradioactiv i orice dispozitiv generator de radiaii ionizante.

58

Surs nchis

SURS RADIOACTIV A CREI STRUCTUR ESTE ASTFEL NCTS PREVIN, N CONDIII NORMALE DE UTILIZARE, ORICEDISPERSIE N MEDIU A MATERIALELOR RADIOACTIVECONINUTE

59

Surs deschis

O SURS RADIOACTIV CARE NU NDEPLINETECONDIIA DIN DEFINIIA DE MAI SUS.

60

Radiaia ionizant

Radioactivitatea este UNA din sursele pentru producerea radiaieiionizante.

Depune n materie o cantitate de energie care este suficient pentru adetermina ruperea unor legturi chimice.

O particul de radiaie deseori depune energie n mai multe locuri - fie nmod direct, fie pe calea formrii unor alte particule.

61

Radiatii ionizante Radiaii care produc ionizri directedezintegrarea ;dezintegrarea .

Radiaii care produc ionizri indirecteradiaiile ;radiaiile X;radiaiile neutronice.

62

Tipuri de dezintegrri:

2 protoni+2 neutroni

Dezintegrarea alfa:

Dezintegrarea alfa este un tip de dezintegrare radioactiv n care un nucleu atomic emite oparticul alfa (doi protoni idoi neutroni legai ntre ei ntr-o particul identic cu un nucleu de heliu) i se trasform (se dezintegreaz) ntr-un atom

cu un numr de mas cu 4 mai mic i cu un numr atomic cu 2 mai mic

63


Dezintegrare (alfa)AZ X Y He

A-4Z-2

42

+

22488

22286 +

Ra Rn He42

64

Particule (alfa) Nuclee de Heliu Sarcina electrica: +2 Masa: mare Parcurs in aer: 3 -4 cm Ecranare: o foaie de hartie Nu sunt penetrante(se opresc in stratul exterior al pielii) Risc sever la iradierea intern

(incorporare).

65


particule beta

particule beta (1electron) - particul uoar,interacioneaz lent, parcurs relativ mic.

Dezintegrarea beta:

Dezintegrarea beta const n transformarea unui neutron ntr-un proton, reacie nsoit de emisia unui electron i a uneiparticule de mas extrem de mic i fr sarcin electric numit anti-neutrino. Electronul emis poartnumelede particul beta, iar acest tip de reacie se mai numete i descompunerea beta-minus, prin asociere cu sarcinaelectric a electronului emis. Izotopul de hidrogen numit tritium (3H) sufer acest tip de dezagregare radioactiv.

Dezintegrarea tip

Dezintegrarea tip +

67

Particule (beta) Electroni / pozitroni Sarcina electrica: -1, +1 Masa: foarte mica Parcursul in aer: sub 10 m,

dependent de energie (*) Mai penetrante decat (se opresc intr-o foita

subtire de Aluminiu) Risc mediu la iradierea interna si externa Ecranare: materiale cu Z mic (plastic)

(*) Parcursurile in aer pentrub-emitatori comuni:

32P (energie mare, 7 m)14C (energie medie, 30 cm)3H (energie joasa, 6 mm)

69

Neutroni Nucleoni (intr in componenta nucleului atomic) Particule fara sarcin electric Foarte penetrante Risc radiologic mare asupra esutului uman. Se realizeaz prin:

Absorbia de particule 9Be + 4He 13C* 12C + 1n

- Fisiunea nuclear (ex. 235U )235U + 1n 236U* FS1 + FS2+(2-3) 1n

70

Fotoni

Nu sunt particule (nu au masa, nu au sarcina electrica), cipachete de energie.

Penetrante.Ecranare: materiale cu Z mare (Pb)Risc radiologic la iradierea intern si extern

71


radiaie gama fotoni(radiaie electromagnetica)

Dezintegrarea gama:

Cnd un nucleu radioactiv emite radiaie gama, numrul de neutroni i protoni rmneneschimbat, modificndu-se nivelul energetic al nucleului, care scade. Conform legilor deconservare a impulsului, rezult i faptul c nucleul va suferi un recul la expulzarea razei gama,deplasndu-se n direcia opus celei de micare a radiaiei gama. Radiaia gama apare ca efect almodificrilor nucleare ori al anihilrii reciproce a unei perechi particul-antiparticul.

72

Radiatia (gama) Emisie de fotoni din nuclee excitate (nuclee cu exces de

energie) Insoete de obicei dezintegrarile , -, +

Radiatiilegsi X sunt identice,dar au origini diferite.

73

36

74

37

Radiatiile electromagnetice Energie - keV lungime de und - uniti metrice

Diagnostic

Terapie

0,5 1,5 3eV 0,12keV 1 10 102 103 104

24k 8k 4k 100 10 1 0,1 0,01 0,001

UVUVIRIR

Vizi

bil

Vizi

bil

RX +RX +

EE

Cosm

icC

osm

ic

Rad

ioR

adio

75

02/24/10 38

Producerea Rx Radiaiile de frnare Radiaiile caracteristice

XX

76

Radiaia X caracteristic

1. electronul incident scoate unelectron de pe un nivel al unuiatom din materialul anodului.

2. un electron de pe un nivelenergetic superior ocuplocul liber iar diferena deenergie este emis caradiaie X avnd o energiecaracteristic acelei tranziii.Radiaie X

77


PRODUCEREA RADIATIILOR CARACTERISTICECondiii:

Atomi cu Z mare Tensiunea de acceleraie sa depeasc o

anumit valoare criticCiocniri neelastice cu electronii intei:

Excitare sau ionizare atomic Proiectarea electronilor de pe orbitele

interioare (energie>) pe altele superioare saun exteriorul atomului

Locul vacant e ocupat de un electron de peun strat exterior (Bohr)

Se elibereaz o cuant de energie egal cudiferena energiilor caracteristice alenivelelor energetice ntre care s-a facuttranziia.

78

Bremsstrahlung radiaie de frnare

Foton

Electron

Bremsstrahlung: electronul incident este deflectat (frnat) nmaterialul anodului i dezaccelerat. Diferena de energie esteemis ca radiaie X.

79

02/24/10 42

Radiatiile de franare Electronul incident e1 trecnd prin

apropierea unui nucleu Ze este supusunei acceleraii centripete prinatractie electrostatic, emind unfoton a carui energieE este prelevatdin energia cinetica a electronului e1.

Energia E a fotonului emis va fi cuatat mai mare cu cat accelerarea emai intens, adic cu ct distanta (d)fata de nucleu este mai mic.

80

Producerea radiaiei X de frnare

Radiaiile X din fascicul sunt produse n principal prin procesul de frnare aelectronilor.

Cu ct este mai mare numrul atomic al intei, cu att mai mare este randamentulde producere.

Cu ct este mai mare energia incident a electronului, cu att mai mare esteprobabilitatea de producere a radiaiei X.

De la o anumit energie a electronului, probabilitatea de generare a radiaiei Xscade cu creterea energiei electronului.

81

Distribuia spectral a radiaiei X caracteristice

Procesul ncepe cu scoaterea prin ionizare a unui electron, n principal depe nivelul K (este posibil i de pe L, M,).

electronii de pe nivelele L sau M coboar pe locul vacant creat pe nivelulK.

Diferena de energie este emis ca fotoni. Poate avea loc o succesiune de tranziii de electroni ntre nivelele de

energie. Energia fotonilor emii este caracteristic atomului respectiv. Radiaia X caracteristic reprezint numai cteva procente din radiaia X

produs n tub.

82

Energia spectrului de rad.X Energia maxima a fotonilor Bremsstrahlung

Energia cinetica a electronilor incidenti In spectrul de rad. X al instalatiilor de radiologie:

Max (energie) =voltajul maxim pe tub (kVmax)

BremsstrahlungE

keV50 100 150 200

Bremsstrahlungdupa filtrare

keV

83

Spectrul continuu al radiaiei X

Energia (E) fotonilor de frnare (Bremsstrahlung) poate lua oricevaloare ntre zero i energia cinetic maxim a electronilorincideni.

Energia maxim a fotonilor Bremsstrahlung este dependent deenergia cinetic a electronilor incideni.

Energia maxim a fotonilor mprtiai = kV maxim pe tub (kVp)Radiaiile X sunt produse n principal prin Bremsstrahlung (frnare)

Numrul de fotoni, funcie de E, este proporional cu 1/E.

84

Energia fasciculului de radiaii X

Fasciculul de radiaii X este polienergetic, adic format din fotoni deenergie diferit, are un spectru continuu cu energia maxim dat denalta tensiune aplicat pe tub peste care se suprapune radiaia Xcaracteristic.

chhE unde h este constanta lui Planck, frecvea i lungimea de und

85

Producerea radiaiei X

Electroni de mare energie lovesc o int (metalic) unde o parte a energieilor este convertit n radiaie.

Energie joassau medie

(10-400keV)

Energie nalt> 1Me

Radiaii X

int

electroni

Radiaii X

electroni

86

Aspecte legate de producerea radiaiei X Distribuia unghiular: radiaia X de mare energie este direcionat

preponderent nainte, n timp ce radiaia X de energie joas esteemis n principal perpendicular pe fasciculul incident de electroni.

Energie joasi medie

(10-400keV) Energie nalt> 1MeV

inta

87

Tubul de radiaii X pentru producerea de radiaii X joase i mediiTubul de radiaii X pentru producerea de radiaii X

joase i medii

Radiaii X

Anod de cupru

Sursa de IT

inta de tungsten ElectroniiCatod - filamentul denclzire din tungsten

88

Aspecte legate de producerea radiaiei X

Eficiena de producere: n general, cu ct energia este mai mare,cu att este mai mare eficiena de producere a radiaiei X - aceastanseamn c la energii joase cea mai mare parte a energieielectronilor (>99%) este transformat n cldur i, ca urmare - rcireaintei este important.

89

Absorbia radiaiilor ionizante

90

Acceleratorul linear pentru producerea de radiaii Xde energie nalt

int

electroni

Radiaii X

91

ATENUAREA FASCICULULUI DE FOTONI

xeIxI 0)(

Reducerea numarului de fotoni (dN) este proportionala cu numarul fotonilorincideni (N) si cu grosimea materialului absorbant (dx):

dN = - Ndx sau dI = - Idx = coeficient de atenuare liniara, I = intensitatea fasciculului

Ecuatia diferentiala a atenuarii fasciculului de fotoni:

unde " I(x) " este intensitatea transmis prin grosimea " x " de material.

Observatie: pe o scar semilogaritmic, I(x) = f(x) pentru un fascicul ngust imonoenergetic va apare sub forma unei linii drepte, indicnd faptul c atenuareaeste descris de o funcie exponenial.

92

ATENUAREA FASCICULULUI DE FOTONIGrosimea de injumatatire

(HVL = Half-value layer) estegrosimea stratului absorbantpentru care intensitateafasciculului scade la jumatate.

Cand x = HVL

HVL = ln2/ = 0,693/

93

Fasciculul

incident

Fasciculul

transmisFasciculul

incident

Fasciculul

transmis

HVL-grosimea de semiatenuareFascicululincident

Fasciculul transmis

Grosimea

Inte

nsit

atea

HVL HVL HVLHVL

Num

rul

de fo

toni

mmAl

HVL-grosimea de semiatenuare

HVL grosimea de material care reduce la jumtate numrul defotoni din fasciculul iniial.

94

HVL

HVLx eNNeNtN 02

)0()0()(

693,0

2ln22

HVL

HVLHVLe HVL

95

2. Interacia radiaiei cu materia Determin penetrarea

(msura n care radiaiaajunge la int).

Determin doza depusn int. ?

96

Caracterizarea radiaiei

Sursa Depunereade energie

Primainteractie

Transport

97

absorbit

mprtiat

transmis

Energia depozitat

Interacia fotonilor cu materia

98

Interacia radiaiei X cu materia

Principalele tipuri de interacie ale fotonilor cu materia sunt:

mprtierea coerentefectul fotoelectricefectul Compton formare de perechi

99

mprtierea coerent

Apare cnd un foton de mic energie excit un atom, fr pierderenet de energie.

Nu are nici o contribuie la doz. La energia radiaiei X utilizate n radiodiagnostic contribuia

mprtierii coerente la interacia cu materia este de circa 5%.

100

IMPRASTIEREA RAYLEIGH

Imprastierea Rayleigh -are loc in urma interaciei fotonului cu ntregul atom(cu un electron orbital legat). Fotonul este mprtiat fr a afecta energiaintern a atomului i far a-i modifica propria energie (mprstiereelastic).

Acest proces reprezint o contribuie minor la coeficientul de absorbie icontribuie nul la coeficientul de transfer de energie.

101

Efectul fotoelectric

Apare cnd un foton este absorbit total de un electron de pe un nivelinterior (puternic legat). Ca urmare a energiei primite electronul este scos de pe orbit emisie defotoelectroni atomul rmne cu sarcin pozitiv. Locul rmas vacant este ocupat de un electron de pe un nivel exterior iarexcesul de energie este emis sub form de radiaie caracteristic sauelectroni Auger. Fotoelectronii au energia egal cu diferena dintre energia fotonuluiabsorbit i energia de legtur a electronului emis.

102

Fotonulincident

Radiaia X caracteristic

Electron


103


Fotoelectronii interacioneaz cu atomii de pe traseul parcursionizndu-i i deci contribuie la doza primit de materialul respectiv. Efectul fotoelectric nu se produce dac energia fotonului este maimic dect energia de legtur a electronului. Probabilitatea de apariie a efectului fotoelectric crete puternicimediat ce energia fotonului depete energia de legtur, apoipentru energii mai mari scderea este proporional cu 1/E3. Probabilitatea de apariie a efectului fotoelectric este mai marepentru electronii de pe nivelul K. Probabilitatea de producere a efectului fotoelectric crete puterniccu numrul atomic al materialului absorbant i este proporional cuZ3.

104

Efectul Compton

mprtierea Compton apare la interacia fotonilor cu electronii slab legaide pe nivele exterioare. Din interacie rezult un foton cu energia mai mic dect a fotonuluiincident emis la un unghi fa de direcia de micare a fotonului incident,cu att mai mic cu ct energia fotonului incident este mai mare i unelectron de recul care preia energia pierdut de foton. Electronul are energie maxim cnd fotonul de rezultat din interacie esteretromprtiat (este emis la 1800 fa de direcia de micare a celuiincident). Atomul rmne ionizat pozitiv. Probabilitatea de apariie a efectului Compton este proporional cu Z.

105

Foton

Electron

Foton mprtiat

Efectul Compton

106

mprtierea Compton

Are efecte asupra: calitii imaginii; dozei absorbite de pacient; cantitii de radiaii X mprtiate din ncperea n care se face

expunerea.

107

Formarea de perechi

Producerea de perechi apare cnd fotonul interacioneaz cu nucleulatomului.

Fotonul dispare i apare o pereche pozitron-electron cu energia de repausegal cu 0,511MeV.

Energia de prag a acestei interacii este de 1,022MeV. Aceste interacii conteaz numai la energiile foarte mari ale fotonilor

produi n acceleratorii de particule.

108

Formarea de perechi

Foton

Pozitron

Electron

109


Cele trei tipuri principale de interacii ale fotonului cu materia auprobabiliti diferite de apariie n funcie de numrul atomic Z i deenergia fotonului incident. La energii mici i numere atomice mici (cum e cazul esuturilor moi)predomin efectul fotoelectric i Compton, iar la energii mari multmai mari dect cele folosite n diagnostic predomin formarea deperechi. n cazul interaciei fotonului cu apa (format din H i O cu Z mici ienergii de legtur mici) la energii mici efectul fotoelectric estedominant, la 25keV efectul fotoelectric i mprtierea Comptonsunt egale i la tensiuni mai mari de 25keV predomin mprtiereaCompton.

110


The dominating photon absorption process in different materials of different atomic numbers


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Photon energy (MeV)

Photoelectriceffect

Comptonprocess

Pairproduction

The dominating photon absorption process in different materials of different atomic numbers

Energia fotonilor (MeV)

Numrul atomic (Z)

Efect fotoelectric

Efect Compton

Formare de perechi

111


La energiile utilizate n radiodiagnostic (20-140 keV):

efectul Compton este mecanismul dominant n interacia radiaiilor X cu aerul,apa i esutul moale;

absorbia prin efect fotoelectric se produce pe film, ecranele ntritoare; ambele procese sunt importante pentru os.

112


Foton de anihilare

Fotoniincideni

Fotonisecundari

Electronisecundari

Foton mprtiatEfect Compton

Foton de flourescen(radiaie caracteristic)

Electroni derecul

Formare de perechiE > 1.02 MeV

Fotoelectroni(Efect fotoelectric)

Fotoni care nu au interacionat

113

Coeficientul liniar de atenuare

Coeficientul liniar de atenuare reprezint fraciunea din fotonii incideniscoas din fascicul, indiferent de tipul de interacie, pe unitatea deparcurs, exprimat n cm-1. Coeficientul liniar de atenuare crete cu numrul atomic i scade cucreterea energiei, pe domeniul de energii utilizate n radiodiagnostic.Atenuarea unui fascicul de fotoni monocromatic la trecerea printr-unmaterial de grosime x(cm) i coeficient de atenuare (cm-1) se face duplegea:

N(t)=N(0)e-xunde: N(0) numrul de fotoni din fasciculul iniial

N(t) numrul de fotoni din fasciculul transmise-x nu depinde de intensitate fasciculului incident

114

Coeficientul liniar de atenuare

Coeficientul liniar de atenuare este compus din coeficientul liniar deabsorbie i de mprtiere. Dac dou materiale care au acelai coeficient de atenuare, atuncimaterialul care are coeficientul de absorbie mai mic va avea coeficientulde mprtiere mai mare ceea ce va duce la creterea dozei pe direciile ncare va fi mprtiat fasciculul ceea ce nu e de dorit. De aceea vom alegentotdeauna materialul cu coeficientul de absorbie mai mare icoeficientul de mprtiere mai mic.

115

Coeficientul de atenuare masic

Se definete ca fiind coeficientul de atenuare liniar () mprit ladensitate () i se exprim n cm2/g.

Atenuarea exprimat cu ajutorul coeficientului de atenuare masicdepinde numai de masa materialului atenuator i nu de densitatealui.

116

Variaia atenurii cu numrul atomicVariaia atenurii cu numrul atomic

0.01

0.1

1

10

100

10 100 1000 10000

water

lead

muscle

bone

Domeniuldiagnosticului

cu rad. X

Domeniulterapiei

cu rad. X

ApPlumbMuchiOs

117

Atenuarea fasciculului de radiaii X norganism

n aer: neglijabil n os: semnificativ datorit densitii relativ

mari a acestuia esut moale (ex. muchi): la fel ca n apa esut gras: ceva mai mult dect n ap plmni: slab datorit densitii mici

oasele permit vizualizarea structurilor pulmonare dac seutilizeaz kV mari (care reduc efectul fotoelectric)

cavitile pot fi fcute vizibile folosind substane de contrast(iod angiografie, urologie, bariu - cavitile abdominale).

118

Consecine:

Ecranarea cu plumb este foarte eficient la energii joase alefotonului.

In general, fotonii sunt dificil de atenuat, mai ales la energiile deMeV.

Fotonii de energie MeV sunt inutilizabili pentru imagistic.

119

Proprietile fizice ale radiaiilor Rntgen

120

1. Puterea de ptrundere Puterea de ptrundere a radiaiilor ntr-un mediu iradiat este numit

duritatea radiaiei. Radiaiile mai puin penetrante au fost denumite radiaiimoi, iar cele foarte penetrante au fost denumite radiaii dure.

Radiaiile moi se caracterizeaz printr-o lungime de und lmare ifrecven mic, iar radiaiile dure se caracterzeaz prin l mic i frecvenamare. O cretere a tensiunii anodice duce la micoarea lungimii de unddup relaia:

lmin = 12,35 / Uamax

Puterea de ptrundere a radiaiilor este direct proporional cu frecvenalor (deci cu energia lor i prin urmare cu tensiunea de acelerare aelectronilor) i invers proporional cu lungimea lor de und.

121

2. Propagarea radiaiilor Rntgen. Se face n linie dreapt i n toate direciile cu viteza luminii. (n vid c =

3 108m/s).

3. Intensitatea fluxului de radiaii scadecu ptratul distanei.

Aadar, n propagarea lor, intensitatea radiaiilorvariz n raport invers cu ptratul distanei.

122

4. Reflexia Radiaiile Rntgen se reflect dup aceleai legi ca i lumina. n cazul

radiaiilor Rntgen unde lungimea de und este foarte mic, chiar dacatomii suprafeei reflectante ar fi aezai n acelai plan, diametrele lorsunt mai mari dect lungimea de und a radiaiilor incidente i decireflexia regulat nu este posibil.

5. Refracia radiaiilor Rntgen este foarte slab datorit lungimilor de und extrem

de mici i a vitezei lor aproape egal n toate mediile.Legile de refracie ale radiaiilor Rntgen suntaceleai ca i ale luminii dar deoarece refracia esteaa de mic, n practic este neglijabil.

123

6. Polarizarea Radiaiile Rntgen sunt polarizate de la producerea lor pe inta de

frnare.

7. Difracia

Are loc atunci cnd o raz traverseaz anumitedeschideri numite reele de difracie avnd dimensiunicu foarte puin mai mari de ct lungimea sa de und.Pentru radiaiile Rntgen ns, reelele de difracie cepot fi realizate artificial au deschideri enorme fa delungimea lor de und i difracia nu poate avea loc naceleai condiii ca i n cazul luminii.

124

8. Ionizarea gazelor.

Radiaiile Rntgen ionizeaz gazele prin care trec.Proprietatea radiaiilor Rntgen de a ioniza gazele este unadintre cele mai importante i st la baza att aradiodiagnosticului ct i a radioterapiei medicale. Totodat,ea st la baza realizrii camerelor de ionizare a dozimetrelorde radiaii i a dispozitivelor ion-tomat i servete la reglareaautomat a timpului de expunere n radiografia medical.

125

9. Radiaiile Rntgen provoac luminis-cena anumitor corpuri.

Aceasta a fost de fapt proprietatea care a dus la descoperirea lor, prinapariia luminiscenei unor cristale din platinocianur de bariu, aflatentmpltor pe masa de lucru n timpul experimentului.

Luminiscena este de dou feluri:- fluorescen, atunci cnd lumina produs dureaz numai atta

timp ct corpul se gsete sub aciunea radiaiei incidente;- fosforescen, atunci cnd lumina produs dureaz i dup

ncetarea radiaiei incidente, un timp mai lung sau mai scurt.

126

Fenomenul de luminiscen este explicat prin excitarea atomului, carenmagazineaz energie de la radiaia incident, modificndu-i structuraprin efectul fotoelectric. Dup excitare, atomul revine la starea iniialreemind energia absorbit, sub forma unei radiaii luminoase cu ofrecven mult mai mic. La fluorescen, starea de excitaie sau viaa medie a unui atom excitatdureaz de la 10-7 pn la 10-8 s, pe cnd la fosforescen atomul rmneexcitat mai mult timp, el nu revine la starea iniial dect ca urmare aunei influene exterioare, cum ar fi sub aciunea cldurii. De aceea, cu cttemperatura este mai sczut, cu att este mai mare numrul desubstane care devin fosforescente. Platinocianura de bariu (PtCn4Ba, 4H2O "ap de cristalizare") este osubstan cu fluorescen verzuie i este folosit pentru foliilefluorescente ale ecranelor radioscopice. Tungstanatul de calciu (WO4Ca)este fosforescent i este utilizat mai mult ca ecran ntritor n casetele deradiografii, n scopul scurtrii timpului de expunere. Silicatul de zinc sauWillemita pur (SiO4Zn2) constituie substana fluorescent (ifosforescent) a ecranelor de tipul Astral i Ossal.

127

10. Nu au sarcin electric Radiaiile Rntgen nu sunt deviate de un cmp magnetic, la fel ca i

radiaiile gamma (y), ceea ce demonstreaz c ele nu au sarcin electric.

Figura 1. Devirea radiaiilor ntr-un cnp electromagnetic.1 - container de plumb; 2 - sursa de radiaii x sau y, sau y.

128

11. Provoac aciuni chimice. Radiaiile Rntgen nu pot exercita direct aciuni chimice, dar electronii

expulzai pot provoca fenomene chimice. Iat cteva exemple:

a) impresioneaz emulsia fotografic format din halogenuri de argint;aceasta este cea mai important aciune chimic a radiaiilor Rntgen.Fenomenul se explic tot prin ionizarea materiei provocat ns de radiaiilecorpusculare secundare la nivelul straturilor electronice superficiale aleatomilor emulsiei de argint;

b) prin iradierea unei soluii de amoniac i sublimat se obine unprecipitat de calomel. Acesta este un mijloc de msurarea intensitiiradiaiilor;

129

c) modific culoarea platinocianurii de bariu din verde n galben iapoi n brun, n funcie de intensitatea i durata aciunii. Acesta fiindefectul Villard (descoperit de Villard n 1898);

d) acioneaz asupra seleniului. Seleniul cristalizat, atunci cnd esteiradiat, are proprietatea de a-i mri conductibilitatea electric.Proprietatea aceasta a stat la baza construirii - de ctre Furstenau - a unuidispozitiv pentru msurarea intensitii radiaiilor Rntgen.

130

Efectele biologice ale radiaiilor Rntgen.

Radiaiile pot aciona asupra organismului n trei moduri:prin aciune direct;prin aciune indirectprin aciune de la distan.

n urma aciunii directe a radiaiilor asupra organismului sunt lezatemacromoleculele de importan vital (proteinele i acizii nucleici) caresufer transformri datorit ionizrii sau excitrii directe. Aciunea de la distan se produce datorit iradierilor locale. Prin toxinelecare apar n organul iradiat, prin rspndirea lor n organism i prinreaciile sistemului neuroendocrin, apar anumite efecte biologice asupraorganelor neiradiate.

131

13

Efectele radiaiilor ionizante

DETERMINISTICsomatic

clinically attributable inthe exposed individual

CELL DEATH

STOCHASTICsomatic & hereditary

epidemiologically attributablein large populations

CELL TRANSFORMATION

ANTENATALsomatic and hereditary

expressed in the fetus, in the liveborn or descendants

BOTH

T Y P Eof

E F F E C T SEFECTE

MOARTE CELULAR TRANSFORMARE CELULAR AMBELE

STOCASTICESomatice i ereditare

Epidemiologic demostraten grupuri populaionale

DETERMINISTICESomatice

clinic atribuite individuluiexpus

ANTENATALESomatice i ereditare

Apar la ft, la nou-nscutsau la descendeni

132

14

Efectele radiaiilor ionizante Deterministice

Existena unui prag (sub aceasta doz, efectele nusunt observabile) Severitatea efectului crete cu doza

Stocastice Fr prag Probabilitatea efectului crete cu doza Severitatea este ponderat printr-un factor G. Pentru cancerul fatal i efectele extreme geneticeG = 1. Pentru cancerele non fatale G < 1.

133

15

Efectele biologice ale radiaiilorionizante

Deterministice ex.: cataract, afeciunicutanate, infertilitate, etc.

Stocastice Cancer, efecte genetice

134

Aciunea indirect - este declanat de elementele ce apar n urmaproceselor radiochimice. Mediul principal n care se desfoar proceselebiologice fiind apa, efectele apar ca rezultat al ionizrii acesteia. Produiide descompunere a apei (ionii sau radicalii) acioneaz ca ageni oxidani ireductori asupra unor componente celulare eseniale, perturbnd bunadesfurare i funcionare a proceselor biologice din aceste celule.

135

Efectele biologice

Perturbaiile funcionale care au loc ca urmare a schimbrii structurii finedin celulele unui organ sau organism sub aciunea radiaiilor constituieefectele biologice ale radiaiilor.

Efectele biologice sunt dependente att de doza de radiaii, ct i dedebitul dozei. Natura radiaiilor nu difereniaz calitativ efectele biologice,dar influeneaz intensitatea lor.

Pentru a aprecia gravitatea efectelor biologice ale radiaiilor, s-a introdusnoiunea de efectivitate biologic (h). Efectivitatea biologic estedeterminat de valoarea energiei absorbite de esutul viu, la interaciuneaunei radiaii monocromatice cu acesta.

136

n iradierea extern, pericolul este direct legat de penetrabilitatearadiaiilor. Timpul de iradiere are de asemenea o importan deosebit,deoarece cu ct este mai lung cu att mrete cantitatea de iradiaiiabsorbite i leziunile organismului sunt mai importante. n afara acestoelemente, efectul radiobiologic este condiionat de urmtorii factori:

volumul esutului radiat o iradiere a ntregului organism estemult mai periculoas dect o iradiere limitat i efectuat cuaceeai doz;

vrsta organismului radiat. Copiii i tinerii sunt mai sensibili laaciunea radiaiilor dect adulii; de aceea, tinerii sub vrsta de18 ani, nu au voie s lucreze n mediile radioactive;

Factorii care influeneaz efectele biologice

137

regiunea sau organul iradiat unele organe se dovedesc a fi extrem desensibile la aciunea radiaiilor externe. Comisia Internaional deProtecie n Radiologie a atribuit noiunea de organ critic pentru: piele,organe hematopoetice, glande genitale i ochi.

De asemenea, mai sunt sensibile la radiaii glandele suprarenale:tiroida, hipofiza i ficatul.

138

Doza maxim admisibil Doza maxim admisibil sau doza maxim permiseste doza pe care un organism supus profesionaliradierii o poate primi n condiii corespunztoare delucru fr a aprea un efect biologic vtmtor ntr-unanumit timp.

D = 2 10-2 (N-18), unde:

D - doza acumulat n esut exprimat n SvN vrsta organismului exprimat n aniN > 18

1) Limita de doz pentru persoanele expuseprofesional pentru extremitatea minilor i picioarelor.

139

Art. 22 - (1) Limita dozei efective pentru personalulexpus profesional este de 20 mSv/an (0,4 mSv/sptmn).

2) Cu respectarea dispoziiilor alin. (1) sunt valabilei urmtoarele limite de doz echivalent:

a) 150 mSv/an, pentru cristalin (3 mSv/spt.);b) 500 mSv/an, pentru piele (10 mSv/spt.); limita se

aplic pentru valoarea medie a dozei pe 1 cm2, pe cea maiputernic iradiat zon a pielii;

c) 500 mSv/an (10 mSv/spt.)

Art. 48 Persoanele expuse profesional se clasific ndou categorii:

a) Categoria A: cuprinznd persoanele, expuseprofesional, pentru care exist o probabilitatesemnificativ de a primi o doz anual efectiv sau o dozanual echivalent, mai mare dect 3/10 din limita de dozrespectiv prevzut la art. 22;

b) Categoria B: cuprinznd alte persoane dect celeprevzute la categoria A.

140

II) Protecie special n timpul perioadelor de graviditate i alptare

Art. 23 (3) Condiiile de lucru ale femeii gravide trebuie s asigure ca dozaefectiv primit de ft, s fie la cel mai sczut nivel posibil, fr s depeasc1 mSv/toat perioada de graviditate rmas.

III) Limite de doze pentru populaie

Art. 25 a) Limita dozei efective pentru populaie este de 1 mSv/an (0,02mSv/sptmn);

b) n situaiile speciale, CNCAN poate autoriza o limit superioar anual depn la 5 mSv/an (0,1 mSv/spt.), cu condiia ca valoarea medie pe 5 aniconsecutivi a dozei efective s nu depeasc 1 mSv/an.

141

Art. 26 - Cu respectarea condiiilor prevzute la art. 25, pentru populaiesunt valabile i urmtoarele limite de doz echivalent:

15 mSv/an pentru cristalin (0,3 mSv/spt)

50 mSv/an pentru piele (1 mSv/spt). Limita se aplic pentru valoareamedie a dozei pe 1 cm2 pe cea mai puternic iradiat zon a pielii.

142

Surse de iradiere a organismului Se deosebesc urmtoarele tipuri de iradiere:

iradiere natural:extraterestr (raze cosmice) terestr (produs de iradiaiile provenite din mediul

nconjurtor i de radionuclizii ncorporai n organism).

n principiu, iradierea natural este efectul aa-numitului fond natural deradiaii, care conine: radiaiile cosmice, radiaiile substanelor radioactivedin aer i din pmnt (radiaiile produilor radioactivi ai uraniului si toriului),n apa de but i din organism (carbonul 14, potasiul 10 etc.). Iradiereanatural crete cu altitudinea. Se apreciaz c iradierea natural este deaproximav 0,002 Sv/an (0,2 remfan).

143

Fig. 2 - Expunerea organismului la radiaie natural

144

Iradierea artificialIradierea medical

Iradierea medical se datoreaz folosirii radiaiilor Rntgen pentrudiagnostic i tratament. n ultimele decenii, se folosesc n acest scop, surseradioactive (izotopi radioactivi) i surse de neutroni sau particule accelerate.Se apreciaz c iradierea medical, constituie, principala surs de iradiere apopulaiei. Astfel, dozele biologice primite n diferite investigaii itratamente cu radiaii Rntgen sunt:

Radiografie pulmonar 5 - 20 mSv (0,5 - 2 rem); Radiografie dentar 20 - 150 mSv (2,0 - 15 rem); Examinare radioscopic 50 - 600 mSv (5,0 - 60 rem); Terapie profund 30 - 70 Sv (local) (3000 -

7000 rem).

145

Iradierea tehnic Iradierea tehnic se datoreaz surselor de radiaii ionizante, utilizate n

industrie, agricultur, laboratoarele de cercetare etc.

Iradieri diverse

Iradierea divers cuprinde iradierea produs de ecraneleIuminescente ale ceasurilor sau ale aparatelor de bord,de ecranele receptoarelor de televiziune etc. Sunt greude apreciat valorile acestei iradieri pe ansamblulpopulaiei, dar, oricum, se apreciaz c n momentulactual aceast iradiere este foarte redus.

146

Principiile normelor de radioprotecie

Pentru stabilirea valorilor nivelului de iradiere permis, se pornete de la omprire convenional a teritoriului rii i a populaiei, aa cum cernormele naionale i internaionale;

Din punctul de vedere al riscului iradierii, teritoriul rii se mparte n:

zone controlate; zone supravegheate; zone nesupravegheate.

147

Populaia arii se mparte, potrivit aceluiai criteriu, n: personalul iradiat profesional; personalul iradiat neprofesional; restul populaiei.

Personalul iradiat profesional cuprinde personalul unitilor de radiologiemedical, sau al unitilor n care se folosesc alte radiaii nucleare.Iradierea personalului. expus profesional trebuie controlat i nregistratperiodic, atta timp ct acesta lucreaz n zona controlat sau n zonasupravegheat. Controlul se realizeaz n mod obinuit, cu fotodozimetre istilodozimetre. Personalul iradiat neprofesional cuprinde personalul care lucreazpermanent sau se afl temporar n zonele supravegheate. Iradiereapersonalului expus neprofe-sional se controleaz i se nregistreazsporadic, n funcie de necesiti. Restul populaiei cuprinde persoanele din zonele nesupravegheate. Iradierea acesteia nu se controleaz.

148

Pentru situaiile menionate, mai sus, normele de radioprotecie dauvalorile iradierii admise pentru ntreg corpul sau pentru o parte dinorganism, pe timp de 1 an. n tabelul care urmeaz sunt prezentate valorile dozei maxime admisepentru cele trei categorii de personal. Din aceste valori se poate calcula iradierea admis pentru durate mai mici,n funcie de specificul activitii i de timpul petrecut n cmpul deradiaii. Dup cum se vede, nu exist un singur cmp de iradiere admis. Problema iradierii admise este complex i n continu evoluie. Pe msuradezvoltrii tehnicii nucleare, exist o tendin de reducere a nivelului deiradiere admis.

149

Valori ale iradierii permise

150

Sisteme cu radiaiix

151

Sisteme de radiaii X utilizate nradiodiagnostic

Prezentarea componentelor sistemului

152

Elementele de baz ale unuigenerator de raze X:

tub de raze X; generatori de tensiune;masa de comand; accesorii.

153

Componentele tubului de raze X Catodul: filamentul incandescent emite

electroni care sunt atrai de anod; filament de Tg.

Anod (fix sau rotativ): n urma impactului cuelectronii emite radiaii X;

bloc de Cu pe care este aplicat o plcude W sau Tg.

Incinta: (sticla sau metal) vidat, n care suntfixai electrozii tubului.

Strat protector metalic: n care seafl Pb (asigur protecia mpotriva radiaiilormprtiate).

154

Structura catodului

Catodul include filamentul(tele) i circuitul de nclzire. Catodul poate fi din tungsten deoarece:

are temperatur nalt de topire (3370C); se evapor puin depozit minim pe pereii tubului.

Pentru a reduce evaporarea temperatura de emisie este atins doarnainte de expunere:

n stand-by, temperatura este pstrat la 1500C, astfel nct,2700C temperatura de emisie poate fi atins n mai puin de osecund.

155

Structura catodului Tuburile moderne au doua filamente:

unul lung : curent mare/rezoluie mic (grafie); unul scurt : curent mic/rezoluie mare (scopie).

Forele de respingere coulombiene fac ca fasciculul deelectroni s fie divergent: puini electroni produc raze X; este bombardat o suprafa mare a intei; focar termic mare rezoluie proast a imaginii.

156

Focalizarea electronilor este crucial.

Dispozitiv de focalizare - pies semicircular din molibden,ncrcat negativ ca i catodul.

157

Structura anoduluimaterial: tungsten, molibden,

grafit; pat focal (focar termic):

suprafaa de pe anod unde are locfrnarea electronilor;

unghiul de nclinare al anodului; viteza de rotaie de la 3.000 la

10.000 rot./min.Grosimeamasa si volumul

capacitatea de nclzire

158

nclinarea anodului Focarul termic are o form mai mult rectangular sau

elipsoidal dect circular depinznd de: mrimea i forma filamentului; dispozitivul de focalizare i tensiunea aplicat; distana dintre catod i anod.

Rezoluie bun necesit spot focal mic. Disiparea cldurii necesit spot focal mare.

Acest conflict a fost rezolvatnclinnd anodul.

159

Unghi mai micUnghi mai micrezoluie mai marerezoluie mai mare

Principiul focarului liniar permite nclinarea anodului la unanumit unghi fa de direcia electronilor, ncrcare mai mare a tubului la opat focal mai mic.

unghi

Fasciculul deelectroni

Focarul optic

Focarultermic

Film

unghi

Fasciculul deelectroni

Focar optic mrit

Focarultermic

Film

160

Efectul nclinrii anodului

Unghiul anodului (de la 7 la 20) induce o variaie a debituluide radiaii X emise n planul cuprinznd axa anod-catod. Are loc o absorbie de ctre anod a fotonilor X cu unghi deemisie mic (heel effect). Influena acestui efect asupra imaginii depinde de o serie defactori, cum sunt:

unghiul anodului dimensiunea cmpului distana focar-film

mbtrnirea anodului crete acest efect.

161

Efectul de umbr al anodului (heeleffect)

Radiaia X de frnare este produs izotrop (cu aceeai intensitatepe toate direciile).

Efectul de umbr al anodului const n reducereaintensitii fasciculului la marginea dinspre anod ca urmare aabsorbiei mai mari a radiaiei ce trebuie s traverseze materialulanodului.

Se apreciaz c intensitatea fasciculului spre anod este cu 25%mai mic dect spre catod.

162

Efectul de umbr al anodului (heel effect) Din acest motiv se recomand ca

poziionarea pacientului s se facastfel nct poriunile de grosimi maimari s fie plasate spre catod, iar celemai puin dense, spre anod.

Pacientul trebuie astfel poziionatnct organele radiosensibile s fiesituate spre anod.

De asemenea, este de preferat poziieculcat deoarece intensitatearadiaiei difuzate scade, ca urmare aredistribuirii esuturilor moi.

163

Efectul de umbr al anodului (heel effect)

De exemplu: radiografia coloanei toracice (poziionarea prii maigroase a pacientului spre catodului tubului); n mamografie tubul este orientat catodul spre bazasnului care este mai voluminoas.

164

Pata focal sau focarul termic

este sursa aparent a radiaiei X n tubul roentgen.

Trebuie s fie: suficient de mic pentru a produce imagini cu rezoluie spaial

mare; suficient de mare pentru a permite ncrcri mari ale tubului.

165

Pata focal Valoarea petei focale dat de fabricant se numete valoare

nominal (pentru radiologie este 0,1 1,2mm). Dimensiunea petei focale poate fi msurat cu ajutorul camerei

obscure, mira stea sau cu bare sau unei camere cu fant. Valoareamsurat este cu pn la 50% mai mare dect cea nominal.

Dimensiunea petei focale crete cu creterea intensitii curentuluidatorit creterii forelor de respingere coulombiene. Aceastmrire se numete blooming (nflorire).

166

Sisteme de rcire a anodului: Rcire cu ap (tija anodului este tubular i se cupleaz

la exterior cu un rezervor cu ap). Rcire prin convecie (anodul este o bar masiv de Cu

care se termin la exterior cu un radiator). Rcire cu curent de ap sau aer la tuburile cufundate n

ulei.

167

Generatorii de tensiune Transformatorul de nalt tensiune - transform curentul

alt. cu U mic i I mare, n curent alternativ cu I mic i U mare. Transformatorul de joas tensiune - furnizeaz curent

filamentului(6-12V;3-5A). Cabluri de legtur - cabluri concentrice izolate ntre ele cu

cauciuc.

168

Generatorii de tensiuneAsigur pentru tubul X: curentul necesar (mA ) pentru nclzirea filamentului catodului; potenialul de accelerare (nalta tensiune, kV) pentru accelerarea

electronilor ntre catod i anod; Controlul Automat al Expunerii (timpul de aplicare a puterii); energia generat 1000 energia fasciculului X; Puterea tubului: UI.

169

Filtrarea tubului Filtrare inerent(este totdeauna prezent):

reduce doza la piele a pacientului (absoarbe radiaiile moi carenu contribuie la formarea imaginii).

Filtrare adiional (filtru mobil): reduce doza la piele i la nivelul esuturilor superficiale fr a

pierde din calitatea imaginii. Filtrare total (inerent + adiional):

filtrarea total trebuie s fie > 2,5 mm Al pentru tensiuni > 110 kV(2 mm Al pentru tensiuni pn la 100kV) .

n radiodiagnosticul dentar filtrarea total trebuie s fie de 1,5mm Al pentru tensiuni pn la 70 kV i 2,5 mm Al pentru tensiunipn la 90 kV.

Msurarea filtrrii prin metoda HVL (Half Value Layer)

170

Filtrarea tubului Filtrarea corect a fasciculului (2,5 mm Al) reduce

doza la poarta de intrare datorat radiaiilor X deenergie joas care, nu contribuie la formarea imaginii.

n lipsa filtrrii corecte fotonii de energii joase suntabsorbii de pacient i contribuie la creterea dozei.

La interveniile efectuate la ansamblul tub-cupol se vaverific ntotdeauna existena filtrrii.

Pot fi folosite filtre suplimentare din Al sau filtre dinalte materiale: de exemplu n mamografie se foloseten funcie de dimensiunea snului filtrul de molibdensau rodiu.

171

Filtrarea tubului

Filtrarea crete duritatea fasciculului deoarece prineliminarea radiaiei de energie mic, energia medie afotonilor din fascicul crete.

172

Factorii care afecteaz fasciculul de radiaii X

Cantitatea de radiaii X Curentul prin tub (mA) Timpul de expunere (s) Potenialul tubului (kVp) Forma de und Distana focar-pacient (FSD) Filtrarea

Calitatea fasciculului Potenialul tubului (kVp) Filtrarea Forma de und

173

Curentul

400 mA

200 mA

Energia (keV)

Num

rul

de

foto

ni

174

Curentul

Se schimb cantitateaNU calitatea

Nu se schimb energia efectiv

Curentul

Se schimb cantitateaNU calitatea

Nu se schimb energia efectiv

Energia (keV)

Num

rul

de

foto

ni

Creterea mA

175

Potenialul tubului

Schimb CALITATEA

Potenialul tubului

Schimb CANTITATEA & CALITATEA

Energia (keV)

Num

rul

de f

oton

i

Creterea kV

O cretere cu 15% a kV areacelai efect asupra nnegririifilmului ca dublarea mAs.

176

Filtrarea

Schimb CANTITATEA & CALITATEA

1- Spectru la ieirea din anod2- Spectru nainte de ieirea din

tub (filtrare INERENT)3- Spectru dup filtrarea adiional

Picul caracteristic pturii L

Radiaia X de frnare

Picul caracteristic pturii K

Energiamaxim

Energia (keV)

Num

rul

de

foto

ni

177

Masa de comand Autotransformatorul - evit cderile de tensiune pe reea. Instrumente de reglaj - pentru curentul de nclzire i nalta

tensiune.Instrumente de msur:

- kilovoltmetru (indic diferena de potenialdintre catod i anod);

- miliampermetru (intensitatea curentului caretrece prin tub).

178

Masa de comand Releele de expunere: dau timpul fixat pentru realizarearadiofotografiilor (s, timpul de expunere; mAs, doza absorbit defilm). Timpul de expunere se alege n funcie de:- puterea de penetraie a razelor (calitatea fasciculului) (kV);- cantitatea de raze (mA);- distana anod-film;- grosimea corpului expus. Sisteme de semnalizare: avertizeaz operatorul de expirarea timpuluide expunere.

179

Radiaia X emis de tub Radiaia primar: radiaia transmis prin fereastra tubului roentgen i

care formatat cu ajutorul filtrelor i colimatorilor este utilizat laformarea imaginii radiologice.

Radiaia mprtiat: radiaia difuzat de obiectul radiografiat. Radiaia de fug: radiaia emis de tub n toate direciile cnd radiaia

primar este obturat. Radiaia retromprtiat: radiaia difuzat n sens contrar direciei de

deplasare a fasciculului primar. Radiaia transmis: radiaia rezultat n urma trecerii prin gril.

180

Radiaia descpare

Radiaiaprimar

Radiaiatransmis

Radiaiamprtiat

Radiaia X emis de tub

181

Radiaia mprtiat Are efect asupra calitii imaginii:

crete neclaritatea; contribuie la pierderea contrastului;

Contribuie la creterea dozei per pacient: crete doza la piele i n profunzime.

Posibiliti de reducere : utilizarea grilei; limitarea cmpului de expunere la zona de interes; limitarea volumului expus (ex.: compresia snului nmamografie).

182

AccesoriiDiafragmul - limiteaz fasciculul incident i radiaia secundar: diafragm primar: - tuburile autoprotejate;

- 4 lamele de Pb;- localizatoarele adaptate la tub;

diafragm secundar: - grila;- localizatoarele.

183

Grila antidifuzoare Radiaia care ajunge la pacient:

fasciculul primar : contribuie la formarea imaginii; radiaia mprtiat : nu ajunge la detector i contribuie n mare

msur la doza per pacient.

Grila (dintre pacient i film): elimin n mare parte radiaiamprtiat.

Ea poate fi: grila fix (Potter Bucky); grila mobil (mai performant).

184

Sursa de raze X

PlumbRad. Xmprtiat

Rad. X utilFilm i caset

Pacient

Grila antidifuzoare

185

Pacient

Grilaantiimprastietoare

Receptor imagine

Tub deradiatie X

E

DC

B

A

186

Grila antidifuzoare grtar din lamele fine, n general din plumb, legate ntre eleprintr-un material cu absorbie redus (lemn, material plastic,aluminiu); acest material are rolul de a menine lamelele orientate n acelaisens cu fasciculul primar i la aceeai distan unele de altele; aluminiul este un bun absorbant pentru radiaiile mprtiate,ceea ce contribuie la mbuntirea calitii imaginii;

187

Grila antidifuzoare ideal ar fi ca lamelele s fie infinit de subiri, pentru a nu absorbi

radiaiile din fasciculul primar, i suficient de absorbant ca s rein ntotalitate radiaiile secundare;

la tensiuni mari se lucreaz cu grile cu lamelele mai nalte i maigroase pentru a absorbi cantitatea mare de radiaii difuzate;

la tensiuni mici, sub 100kV, grila trebuie s aib lamele numeroase.

188

Grila antidifuzoare Grilele focalizate au benzi absorbante divergente i sunt

construite pentru o distan focar plan de proiecie determinat.Sistemul Potter-Bucky are o focalizare pentru distan de 90-100cm.

Grilele oscilante se mic n timpul expunerii astfel nct s nuapar pe imagine. Dispozitivul care realizeaz aceste oscilaii senumete dispozitiv Bucky.

189

Grila antidifuzoare Raportul grilei

Raportul dintre nlimea benzilor i limea spaiului dintre ele, lanivelul liniei centrale.

Raportul tipic este n intervalul 4-6. Determin eficiena ndeprtrii radiaiei mprtiate. Creterea raportului de gril duce la creterea contrastului, a ncrcrii

tubului i a expunerii pacientului. Densitatea de linie

Este definit ca numrul de linii pe unitatea de lungime:1/(D+d) unde Deste limea benzii transparente i b limea benzii absorbante.

Valoarea densitii de linie este n intervalul 25-60 de linii pe centimetru.

190

Grila antidifuzoare

Factorul Bucky Este dat de raportul dintre radiaia incident pe gril i radiaia

transmis. Valoarea factorului se situeaz n intervalul de la 2 la 6.

Factorul de mbuntire a contrastului Este definit ca raportul dintre contrastul obinut cu gril i fr

gril. Valoarea lui este aproximativ 2.

191

Toate metodele de control ale radiaiei mprtiate (grile, diafragmeetc.) cresc doza/pacient pentru aceeai densitate a filmului.

Cu toate avantajele care decurg din atenuarea radiaiei difuzate,utilizarea grilei are inconvenientul de a reduce prin absorbie oparte din radiaia X.

Acest dezavantaj este compensat de mrirea corespunztoare aparametrilor de expunere, ceea ce poate avea ca urmare ocretere a expunerii pacientului cu un factor cuprins ntre 2 i 5.

Se recomand folosirea grilei doar pentru pacienii voluminoideoarece n acest caz exist radiaii mprtiate multe care potdeteriora imaginea.

192

Dispozitive de centrare - raza normal din fasciculul incidents cad perpendicular pe film.

Localizatoarele: - limiteaz cmpul examinat;- reduc radiaiile secundare (prin compresia snului se

micoreaz grosimea).

O bun colimare poate reduce doza/pacient cu un factorpn la 100.

193

Controlul Automat al Expunerii

Realizeaza alegerea optima a parametrilor tehnici (kV, mA )pentru evitarea expunerilor repetate

Detectorul de radiatie a sistemului este situat in spatele (sauin fata) casetei cu film (cu corectia data) ATENTIE, LACORECTA POZITIONARE !

Expunerea este terminata atunci cand doza integrata doritala film (densitate medie de innegrire= aprox.1 ) este atinsa

Compensare pentru kVp, la o grosime data Compensare pentru grosime,la un kVp dat

194

Controlul Automat al Expunerii (AEC) Calitatea imaginii depinde de faptul c receptorul de imagine a fost sau nuexpus corespunztor. Parametrii de expunere trebuie astfel selectai nct pe film s se obin odensitate optic de nnegrire care s asigure un contrast maxim. De fapt sistemul de control automat al expunerii este un dispozitiv carecontroleaz unul sau mai muli parametri tehnici cu scopul de a obinentr-o anumit locaie o anumit doz de radiaii evitnd astfel expunerilerepetate. Practic acest lucru se realizeaz prin plasarea unui detector de radiaiinainte sau dup film (camer de ionizare sau un detector cusemiconductori). De ex. n funcie de grosimea corpului expus AEC-ul poate alege kV-ulcorespunztor sau ce grosimea corespunde unei anumite valori a kV-ului.

195

Controlul Automat al Expunerii (AEC)Tubul de razeColimatorul

Fasciculul

esut moale

OSAerPacient

MasGril

CasetDetectori AEC

196

POSTUL DE GRAFIE

RadiografiaRadiografia --este metoda bazat pe proprietatea radiaiilorrntgen de a impresiona emulsia fotografic(filmul fotografic(filmul fotografic).

197

DISPOZITIVE AUXILIARE PENTRU RADIO DIAGNOSTICPrincipalele dispozitive adecvate metodei de diagnosticare radiologic sunt:

- dispozitivul universal(stativul),- seriograful,- coloana port cupola,- masa de radiografii,- amplificatorul de imagini.

POSTUL DE GRAFIERadiografiaRadiografia --este metoda bazat pe proprietatea radiaiilor rntgen de a impresiona emulsiafotografic(filmul fotografic(filmul fotografic).

198

Dispozitivul universalDispozitivul universal, - numit si stativul aparatuluiRongen, sau postul 1 de lucru al unui aparat deRontgen diagnostic, permite efectuarearadioscopiilor si a radiografiilor la ecran, (radiografiiintite) sau a seriografiilor( mai multe radiografii).Acest dispozitiv este anexa cea mai complexa si maiimportant, a unui aparat Rongen pentru diagnostic.Stativul propriu zis permite bascularea n jurul axuluisau transversal din poziia vertical n poziieorizontal, i n poziie de trendelenburg pan la -15grade, avnd un unghi total de basculare de 105grade.

199

SeriografulSeriografulSeriografulSeriograful-- permite efectuarea radioscopiilor i a

radiografiilor intite sau a serioradiografiilor .Stativul port cupolStativul port cupol

Stativul port cupola(coloana radiologiStativul port cupola(coloana radiologi)- faceparte din postul 2 de lucru al unei instalaiiRontgen pentru diagnostic avnd drept scopsusinerea n echilibru a cupolei n toatepoziiile necesare n practic.

200

Masa pentru radiografii orizontale

Masa pentru radiografii orizontale - este destinatexecutrii radiografiilor n poziie orizontal iconstituie postul 2 de lucru al unui aparat Rontgendiagnostic.

201

Dispozitivul POTTER-BUCKYDac grila antidifuzoare ar fi staionar n timpul radiografieiatunci interstiiile grilei ar aparea pe filmul radiologic, motivpentru care a fost realizat dispozitivul POTTER-BUCKY caredeplaseaz grila, in permanen n timpul executriiradiografiei, servind totodat i ca suport pentru poziionarea ifixarea casetelor radiologice. Acest dispozitiv este destinatmesei pentru radiografii orizontale, dar poate fi folosit i lamasa pentru radiografii verticale i sub alt construcie laseriograf.El se plaseaz sub blatul mesei de radiografii ideplaseaz grila antidifuzoare prin dispozitvemecanice,hidraulice sau electromecanice.Viteza de deplasare a griei antidifuzoare este funcie de timpul deexpunere a radiografiei:- cu ct timpii de expunere sunt mai mici ,grila va terbui deplasatmai rapid i invers,adic cu ct timpii de expunere sunt mai lungigrila se poate deplasa mai lent.

202

Stativul pentru radiografii verticale(masaverticala)

Cu acest dispozitiv se poate executa toate radiografiile pevertical pn la un format de 35x43cm, la distanta focar-film maxim de 2 m.El este utilizat mai ales la radiografia coloanei, a toraceluii a inimii.

KIMOGRAFUL

Kimograful - este dispozitivul care permite executarearadiokimografiei, adic nregistrarea radiologic amicrilor unor organe.

203

DIAFRAGMA PENTRU REGLAREAFASCICOLULUI DE RADIAII PRIMARE

Deschiderea fascicolului de radiaii primare se limiteazla dimensiunile filmului radiografic.Pe de o parte pentru a nu iradia inutil i alte organe, nafara celor care intereseaz i pe de alta parte, pentru amicora intensitatea radiaiilor secundare care este directproportional cu volumul iradiat.Aceste diafragme secundare se monteaz pe fereastracupolei.

204

Carcasa diafragmei are perei metalici, cptuii cu plumb.n interiorul ei se gsete mecanismul de micare aplcilor de plumb, care printr-o micare plan paralelrealizeaz o reglare continu a deschiderii fascicululuide radiaii

Mecanismul este comandat de la distan. Cndmecanismul este de tip mecanic, plcile sunt acionateprin intermediul unor prghii. Plcile de plumb (I) i (II)cte patru pe fiecare treapt, limiteaz fasciculul deradiaii, iar plcile (III) a cror deschidere este mai mareabsorb radiaiile secundare care se formez pe muchiilediafragmelor (I) i (II).

205

Centrarea fasciculului de radiaiiPentru a stabili mrimea fascicululuide radiaii, diafragma este prevzutcu un sistem de iluminat care controleaz deschiderea i realizeaz centrarea sau focalizarea fasciculului.Fasciculului de lumin(L) emis delmpile (2) este proiectat pe pacientfie printr-un sistem de oglinzi nclinatela 45 ,fie printr-un sistem de lentile (3)

206

Indiferent de sistem,unghiul fascicolului de lumincoincide cu cel al fascicolului de radiaii.

Diafragmele cu centralizator luminos motorizate saumecanice, cu comand de la distan sau acionate direct,sunt utilizate pentru posturile de lucru de radiografii itomografii, orizontale i verticale.

Diafragmele motorizate, cu comand de la distan , frcentralizator luminos sunt utilizate pentru posturile deradioscopii i seriografii al unui aparat Rontgen, deoarecemrimea fascicolului de radiaii poate fi urmrit peecranul fluorescent.

207

LOCALIZATOARELELocalizatoareleLocalizatoarele-- sunt dispozitive folosite pentru

anumite tipuri de examinri n locul diafragmelor.

Ele sunt confecionate din tabl cptuit cu plumb, deform tronconic, cu diferite deschideri pentrudiferite distane focar-pacient (FHA).

Localizatoarele sunt fixate de cupol printr-o plac debaz i un mecanism de prindere.

208

CASETA RADIOLOGICCaseta radiologicCaseta radiologic-- este dispozitivul n care sepstreaz, n ntuneric, filmul radiologic, att ntimpul executrii radiografiei, ct i n timpultransportului filmului de la i la camera obscur.Caseta radiologic este confecionat din tabl dealuminiu subire, cptuit cu psl i este prevzutcu un dispozitiv de zvorre care s asigure oobscuritate perfect pentru a nu se voala filmulradiologic. Partea anterioar a casetei radiologicecare se aeaz spre tubul Rntgen, esteconfecionat din tabl de aluminiu subire pentru caabsorbia s fie minim.

209

Partea posterioar este confecionat dintr-o tabl mai groaspentru a asigura rigiditatea casetei, se aeaz pe dispozitivulport-caset al seriografului sau al dispozituivului Potter-Bucky.

n interiorul casetei se gsesc i ecranele ntritoare despre cares-a vorbit anterior, ntre care se introduce filmul.

Casetele folosite la seriograf pot fi prevzute sau nu cudispozitive de prindere (n funcie de tipul seriografului), i aupartea posterioar cptuit cu tabl, cu echivalentul de0,6mm plumb, necesar att proteciei medicului, ct mai alesproteciei tubului cinescopic al amplificatorului de imagini

210

caseta radiologic de tip TURcaseta radiologic de tip TUR care este livratsub urmtoarele dimensiuni:

-9 x 12 cm 13x 18 cm 18 x 24 cm 24 x 30 cm 30 x 40 cm 35,6 x 35,6 cm 35 x 43 cm 15 x 40 cm

211

Bazele fizice ale imaginii radiologice.Particularitile acesteia

212

IMAGINEA RADIOLOGIC- este reprezentareabidimensional a unui obiect tridimensional fiind uncomplex de opaciti i transparene care tind sredea situaia, forma, dimensiunile, structura iuneori funciile componentelor anatomice.

OPACITATEA este rezultatul trecerii razelor Xprintr-un corp absorbant (cu numar atomic mare- osul)

TRANSPARENA este rezultatul trecerii razelor Xprintr-un mediu neabsorbant , aerul.

213

Unghiurile de examinare n radiologieformeaz incidenele, iar tehnicile diferiteconstituie tipul de examen, care de laradiografia simpl se multiplic cu folosireasubstanelor de contrast, a stenoradiografieia radiografiilor cu tensiune mare, radiogra-fiilor panoramice i a radiografiilor directmrite.

Unghiurile de examinare n radiologieformeaz incidenele, iar tehnicile diferiteconstituie tipul de examen, care de laradiografia simpl se multiplic cu folosireasubstanelor de contrast, a stenoradiografieia radiografiilor cu tensiune mare, radiogra-fiilor panoramice i a radiografiilor directmrite.

214

Absorbia Razelor Xn corpul omenesc absorbia razelor X depinde;

- de numrul atomic al elementelor chimice care formeaz zonaexplorat i este proporional cu puterea 4-a anumrului atomic Z4

- de lungimea de und proporional cu puterea 3-a a lungimii deund

- de densitatea esuturilor prin care trece fasciculul de raze X-greutatea specific

- de grosimea regiunii iradiate deget-coloan vertebral

215

Relieful de intensitateFasciculul de raze X la ieirea din corpulexaminat prezint zonede intensiti inegale i lumineazneuniform ecranul radioscopic,impresioneaz inegal peliculafotografic, metode funda-mentale de examen carematerializeaz ceea cese cheam reliefulradiologic de intensitate

Deformarea imaginii i relieful de intensitate

216

Relieful de intensitatePentru corpul omenesc se pot admite 4 trepte principale

de absorbie care contribuie la crearea contrastului radiologici realizarea imaginii.1.Coastele i claviculele se tie c oasele au o structurdens i absorb foarte mult razele X mpiedic poriunearespectiv din fascicul s ajung la ecran, acesta rmnndntunecat n dreptul lor, placa fotografic care rmne alb ndreptul lor.2. Muchii toracici, tendoanele i aponevrozeleabsorb mai puine raze X dect oasele, ca i organeleparenchimatoase pline (cordul i vasele, ficatul, rinichii,splina) ori lichidele. Ecranul se va lumina discret, iar filmulradiografic se va nnegri nuanat, n raport cu grosimea idensitatea lor.

217

Relieful de intensitate3. esutul adipos absoarbe de 10 ori mai puin razele X dectmuchii i organele din jurul crora se gsete pe care lescoate n contrast.

4. Aerul i gazele care au densitate de 1000 ori mai micdect a prilor moi, absorb mult mai puine raze X icontribuie la contrastarea organelor pe care le mrginesc.Ajung n cantitate mare i lumineaz ecranul sau nnegrescputernic filmul fotografic.

218

Legile opticii radiologicelegea proieciei conice;legea tentelor (tonalitile fiind n funcie deabsorbia razelor X n raport cu numrul atomic,cu densitatea i grosimea lor);legea sumaiei i sustraciei planurilor;legea incidenelor tangeniale i a celorortograde (apariia liniilor nete i a contururilor).

219

Teorema asemnriitriunghiurilor

PunctFocal

Obiect

Film

a b c h---- = --- = --- = ---A B C H

Film

B A

H

CObiect

b a

h

c

220

Definiia Magnificaiei

mrimea imaginii-----------------------------

mrimea obiectului

PunctFocal

ObiectFilm

(imagine)

Raportul dintre dimensiunea unui obiect pe

filmul fotografic i dimensiunea sa real

Raportul dintre dimensiunea unui obiect pe

filmul fotografic i dimensiunea sa real

221

Utiliznd teorema asemnrii

distana focal film HMAGNIFICAIA = ------------------------------------------ =---distana focal obiect h

PunctFocal

ObiectFilm

(imagine)

h

H

mrimea imaginiiMAGNIFICAIA = --------------------------

mrimea obiectului

distana focal filmmrimea imaginii = mrimea obiectului X ------------------------------

distana focal obiect

222

Clasificarea Magnificaiei

Magnificaie geometric presupune focar punctiform calculat cu teorema asemnrii triun-ghiurilor

Magnificaie real ia n considerare dimensiunea finit(real)a petei focale

pata focal este o suprafa (nu un punct) alsursei

FocalSpot

Object

Film

h

H

223

Magnificaia

m = mag geometricM = mag real

a

b

f

d

m = (a+b) / a

M=m + (m-1) X (f / d)

Suprafaareal a petei

M = m = (a+b) / a

Punct focal

punctiform

Geometric =Real

224

Magnificaia Real

Funcie de raportuldintre mrimea peteifocale i dimensiuneaobiectului (f / d) Real & geometricmagnificaia este egalnumai cnd obiectuleste foarte mare ncomparaie cu punctulfocal

a

b

f

d

M=m + (m-1) X (f / d)

m = mag geometricM = mag real

225

Penumbra

Din latinumbr apropiat de asemenea, numit gradientde margine

Regiune parial iluminat Cauzat de dimensiunea finit a

petei focale

Imagine Film

Linia de sime-trie a petei focale

226

Calculul Penumbrei

Linia de sime-trie a punctu-lui focar

Obiect

F

P

SOD

OID OIDP = F x -------

SOD

SID

Minimizarea PenumbreiDistana minim

obiect-film(OID)Distana maxim

obiect surs(SOD)

227

PenumbraCu ct obiectul este mai apropiat de focar, cu att

penumbra este mai evident.Pentru a diminua efectul de penum-

br, constructorii de tuburi radiogeneau nclinat focarul termic n aa felnct proiecia lui geometric s semodifice de la forma dreptunghiulara plcuei de tungsten la un ptrat,reducndu-se simitor ca suprafa

Focarul de radiaii Fapropiat de obiectul O.Imaginea lui i penumbrasnt mult mrite

228

MRIREA IMAGINII imaginea radiologic a obiectului de cercetat (a) estetotdeauna mai mare dect obiectul n realitate; imaginea este cu att mai mare, cu ct obiectul (b)este mai apropiat de sursa de raze X (de focarul tubului) saucu ct este mai deprtat de film (sau de ecranul aparatului). pentru aceeai distan obiect-film, imaginea este cu att mai mrit, cu ct sursa de raze X (F) estemai aproapede obiect sau este cuatt mai apropiat de dimensiunilereale, cu ct tubul este mai depr-tat de obiect.

Dimensiunile imaginii n raport cu poziia obiectuluifa de fasciculul incident (micorare).

229

02/24/10 19

Dependenaefectului de mrirede distana obiect-surs i obiect-film

Imaginea obiectului este demrime apropiat de mrimeareal, prin creterea distaneifocar-obiect i micorareadistanei obiect-plan deproiecie

Mrireaimaginii

radiologice nraport cu

distana obiect-plan deproiecie

-3-

230

Neclariti datorate micriiCauzat de micare n timpul expunerii ;

pacient tubul de radiaie X film

Efect similar cu penumbra

Pot fi minimizate de imobilizarea pacientului scurtarea timpului de expunere

231

Neclaritii datorate Absorbiei Cauze

schimbarea treptat a absorbiei de raze X la traversareamarginilor obiectului sau limita de separaie modificri ale gradului de absorbie n funcie de grosime

Efect produce imaginea marginilor insuficient definite aobiectelor solide

X-RayTube

X-RayTube

X-RayTube

232

Artefacte automate deimagine

Apare ori de cte ori imaginea unuiobiect 3D se transform n 2D

Conturnare/Ocolire Multiple examinri

?? ??

233

Proiecia conicA doua particularitate a imaginii radiologice se datorete

faptului c fasciculul de radiaii este de forma unui con avndvrful la nivelul focarului optic i baza pe filmul radiologic1.Imaginea va avea dimensiunile

crescute fa de realitate

Obiectul apropiat defilm B are imagine foarteapropiat de dimensiunide realitate,

b. Obiectul ndeprtatde film A are imagineacu mult mai mare A'.

234

2.Pentru acelai corp, imaginea va fi diferit n funcie dedistana dintre focar i obiect. Cu ct distana va fi mai mare,cu att dimensiunile imaginii vor fi mai apropiate de realitate

Obiectul rmine la distan egal fa de film.Focarul ndeprtat

irim

Documents