RÖNTGEN CİHAZLARI ve FİZİK PRENSİPLERİ 10

1. RÖNTGEN CİHAZLARI ve FİZİK PRENSİPLERİ 10 Dr. Erol Akgül Ç. Ü. SHMYO 1. Sınıf

2. X-IŞINININ RADYODİAGNOSTİKTE KULLANILMASINI SAĞLAYAN ÖZELLİKLERİ

3. Penetrasyon Özelliği • X-ışını, bu özelliği sayesinde vücudu geçer (transmisyon). • Vücut dokularını geçen ışınlar, değişik görüntü alıcılar üzerine düşürülerek görüntü oluşturulur.

4. Fotografik emülsiyona olan etkileri • Radyografi işleminde fotoğraf plağının emülsiyon tabakasındaki gümüş bromür bağlarında gevşemeye neden olarak fotografik görüntü oluşturur. • X-ışınının bu özelliği sayesinde röntgen filmlerinde görüntü elde edilebilmektedir.

5. Floresan maddelerle etkileşimi • X-ışını, fluoroskopi ekranı yada ranforsatörlerden görülebilir ışık salınmasına yol açar. • Bu özelliğinden, hem fluoroskopi hemde radyografi işlemlerinde yararlanılır.

6. X-IŞINININ KANTİTESİ • X-ışını miktarı, bir röntgen tüpünden çıkan ve ekspojur birimiyle (Röntgen = R) belirlen çıkış yoğunluğudur. • Radyasyon ekspojuru ya da x-ışını intensitesi olarak da adlandırılır. • X-ışınının kantitesi, ayrıca radyasyon dozu birimi (RAD) ve eşdeğer doz birimiyle de (REM) belirlenmektedir.

7. EKSPOJUR BİRİMİ (R) • X-ışını tüpünde salınan x-ışını, havadan geçerken iyonizasyona neden olur. • Buna ekspojur adı verilir. • Ekspojur birimi Röntgendir (R). • 1 R’lik bir ekspojur, 1 cm3 havada, standart ısı ve basınçta 2.08x109 iyonizasyon oluşturur. • İnternasyonal sisteme göre röntgen, bir kilogram havada, 2,58x10-4 coulomb (C) yük birimi oluşturan x-ışını dozudur. • Birimi C/kg dir.

8. RADYASYON DOZU BİRİMİ (RAD) • X-ışınının enerjisi, oluşan iyonizasyon sonucu vücuda aktarlır. • Radyasyon ekspojuruna bağlı olan bu enerji depolanmasına, radyasyon absorbsiyon dozu adı verilir. • Birimi RAD’dır. • Işınlanan objenin bir gramının absorbe ettiği enerji 100 erg ise absorbsiyon dozu bir RAD’dır. • İnternasyonal sisteme göre, radyasyon doz birimi Gray (Gy) dir. (1 Gy = 1 joule/kg = 100 RAD)

9. EŞDEĞER DOZ BİRİMİ (REM) • Radyasyona maruz kalan kişi, radyoloji teknisyeni yada herhangi bir radyasyon çalışanı ise mesleki radyasyon ekspojuru, eşdeğer doz birimiyle (REM) belirlenir. • 1 REM=100 erg/gr’dır. • İnternasyonal sisteme göre, Seivert (Sv) olarak adlandırılır. • (1 Sv = 1 joule/kg)

10. Röntgen, RAD ve REM arasında önemli bir fark yoktur. • REM yalnızca mesleki ekspojuru ifade eder. • Tanısal radyolojide üç birim de eşit kabul edilmektedir.

11. X-IŞINI KANTİTESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

12. MİLİAMPERSANİYE (mAs) • X-ışınının miktarı mAs ile doğru orantılıdır. • mAs iki kat arttırıldığında, hızlandırılan elektron sayısı da iki katına çıkacağından, tüpten çıkan x-ışını miktarı da iki kat artmış olacaktır.

14. KİLOVOLTAJ 1 • X-ışınının miktarındaki değişiklik, yaklaşık olarak kVp’deki değişiklik oranının karesiyle orantılıdır. • I1/I2= (kVp1/kVp2)2 • Örneğin 110 kVp ve 20 mAs kullanıldığında, x-ışını intensitesi 32 mR ise, mAs sabitken kVp 125’e çıkarılırsa intensite; (125x110)2x32=41.3 mR olacaktır.

15. KİLOVOLTAJ 2 • Radyoloji pratiğinde daha farklı bir durum sözkonusudur. • Değişiklik, ancak filmde görülebildiğinden kVp’nin etkisi, hastayı geçen ışınlar üzerinde izlenecektir. • Düşük kVp’de absorbsiyon fazla iken, kVp’nin arttırılması sonucu absorbsiyon hızla azalacak ve hastayı fazlaca geçen x-ışınları da filmle etkileşime girecektir. • Bu nedenle absorbsiyon faktörü gözönüne alınarak kVp fazla arttırlamalıdır. • Pratikte kVp nin % 15’lik bir artışı, film dansitesini, iki kat arttırır. KVp’nin %15’lik azalması, film dansitesini yarıya indirir.

16. UZAKLIK • Tüpte üretilen ışının intensitesi, ışının nokta kaynaktan salınması nedeniyle, uzaklığın karesiyle orantılı olarak azalır. • Örneğin bir akciğer grafisinde 100 cm’lik mesafede film üzerindeki doz 12,5 mR ölçülerse, 75 cm’de bu miktar 22,2 mR iken, 125 cm de ise 8 mR olacaktır.

17. FİLTRASYON • Filtrasyon, x ışınının hem kantitesini hemde kalitesini etkileyen bir faktördür. • Filtrelemeye bağlı olarak x-ışınının intensitesi düşerken, düşük enerjili ışınların daha fazla absorbe edilmesine bağlı olarak, enerji değerlerinin ortalamasında artış olur.

19. X-IŞINININ KALİTESİ • Kalite x-ışını demetinin penetre olabilme gücüdür. • X-ışınının enerjisi arttıkça penetrasyonu da artmaktadır. • 100 keV enerjili x-ışını, yumuşak dokunun bir santimetresinde yaklaşık % 3 zayıflamaya uğrarken 10 keV enerjili ışın, yaklaşık % 15 oranında zayıflar. • Penetrasyonu yüksek olan ışın, sert ışın yada yüksek kaliteli ışın olarak adlandırılır. • Düşük penetrasyonlu ışın ise yumuşak ışın yada düşük kaliteli ışın olarak adlandırılır. • X ışınının kalitesi yarı değer kalınlığı ile belirlenir.

20. YARI DEĞER KALINLIĞI 1 • Bir maddenin, bir x-ışını demetinin enerjisini, yarıya indirebilmek için gereken kalınlığıdır. • Yarı değer kalınlığı tanımlanırken maddenin adı da belirtilmektedir. (mmAl yadacm yumuşak doku gibi) • Tanısal amaçlı x-ışınının yarı değer kalınlığı 3-5 mmAl ya da 4-8 cm yumuşak dokudur.

21. YARI DEĞER KALINLIĞI 2 • Yarı değer kalınlığı, deneysel olarak belirlenmektedir. • Bu işlemde x-ışını tüpü, radyasyon dedektörü ve araya konulan standart kalınlıktaki maddeler kullanılmaktadır. • X-ışını enerjisi sabit tutularak araya konulan maddenin kalınlığı değiştirilir. • Her aşamada, madde kalınlığı değiştirilerek dedektördeki veriler toplanır. • Elde edilen verilerden oluşturulan grafik üzerinden kullanılan madde için yarı değer kalınlığı, hesaplanır.

23. X-IŞINI KALİTESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

24. KİLOVOLTAJ • kVp arttırıldığında ışın kalitesi ve yarı değer kalınlığı artar. • Işının enerjisi arttığından penetrasyonu da artacaktır. • KVp Yarı değer kalınlığı (mmAl) 501,90 75 2,80 150 5,45

25. FİLTRASYON 1 • Filtrasyonun amacı, bir radyografi tetkikinde, x-ışını demeti içindeki tanı değeri olmayan ve hasta ile teknisyenin aldığı dozu arttıran düşük enerjili ışınları azaltmaktadır. • İdeal filtrasyonda amaç düşük enerjili ışınların tümünün tutulmasıdır. • Fakat pratikte bu mümkün değildir.

27. FİLTRASYON 2 • Diagnostik radyolojide filtreleme iki türlüdür. 1. Kaçınılmaz (inherent) filtrasyon 2. Eklenen (added) filtrasyon - Kompansatuar Filtreler

28. Kaçınılmaz Filtrasyon1 • Tüpün camı yada kollimatör aynası gibi x-ışını demetinin önünde bulunması zorunlu olan maddelere bağlı oluşan filtrasyondur. • Kaçınılmaz filtrasyonu azaltmak için tüpün camının x-ışını salınım alanına uyan kesiminde tüp penceresi adı verilen ince bir alan mevcuttur.

29. Kaçınılmaz Filtrasyon 2 • Genel radyoloji pratiğinde kaçınılmaz fitrasyon, yaklaşık 0,5 mmAl değerindedir. • Mammografi tüpü gibi bazı özel tüplerin pencere kısmı cam yerine berilyumdan yapılmıştır ve yaklaşık 0,1 mmAl filtrasyonu vardır. • Tüp eskidikçe, tungstenin buharlaşması ve tüpün camının iç yüzeyinde birikmesi, kaçınılmaz filtrasyonu arttırır.

30. Eklenen Filtrasyon • Radyolojik inceleme sırasında değişik amaçlarla ve genellikle radyolojik kaliteyi arttırmak için yapılan filtrasyondur. • Birçok madde filtrasyon için kullanılabilir. • Filtrasyon için ideal madde, düşük enerjili ışınları seçici olarak tutan, ucuz ve kolay elde edilebilir olmalıdır. • Pratikte bu özelliklere en uygun olan alüminyum ve plastik malzemeler, filtre yapımında kullanılmaktadır.

31. Kompansatuar Filtreler 1 • Radyoloji teknisyeni için farklı yoğunluk ve kalınlıktaki dokuları tek bir grafide görüntüleyebilmek zordur. • Örneğin; bir akciğer grafisinde doz akciğerlere göre verildiğinde, mediastinal yapılar radyoopak görülecektir. • Mediastinal yapıları göstermek amacıyla verilen yüksek dozla ise akciğerler radyolüsent görülecek ve yeterince değerlendirilemiyecektir.

32. Kompansatuar Filtreler 2 • Bu durumda akciğerlere gidecek olan ışınların enerjilerini önceden azaltmak için bu kesimlere filtrasyon uygulanarak ışınlar dokulara göre kompanse edilir. • Sonuçta elde edilen radyogramda hem akciğerler, hem de kalp ve mediastinum iyi görülür. • Bu filtreler, yalnız akciğer çalışmaları için üretilmiş olan röntgen cihazlarında devamlı takılıdır.

33. Kompansatuar Filtreler 3 • Ekstremitelerin distal kesimlerinin ince olması nedeniyle bu kalınlık farkını kompanse etmek için kesiti kama şeklinde olan kompansatuar filtreler kullanılır. • Kama filtrenin ince kısmı, dokunun kalın kesimine getirilir. • Kompansatuar filtreler bu iki örneğin dışında benzer amaçlarla değişik bölgeler için kullanılabilir.

34. Kaynaklar • Bushong SC. Radiologic Science for Technologist: Physics, Biology and Protection. 3rd ed. St. Louis, The C. V. Mosby Company, 1984. • Oğuz M. Röntgen Fiziğine Giriş: Diagnostik I. Adana, ÇÜ Basımevi, 1992. • Kaya T. Temel Radyoloji Tekniği. Bursa, Güneş & Nobel, 1997.