09.09.2013 Views

Birgitta Hansson_1_1,1M.pdf

Birgitta Hansson_1_1,1M.pdf

Birgitta Hansson_1_1,1M.pdf

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

Joniserande strålning<br />

kan slå bort elektroner<br />

ur atomerna i materia<br />

och på så sätt skada<br />

biologisk vävnad<br />

Partiklar<br />

Röntgenstrålning<br />

Gammastrålning<br />

Strålning<br />

Icke-joniserande<br />

strålning<br />

skadar genom<br />

uppvärmning,<br />

brännskador<br />

Radiovågor<br />

UV-ljus<br />

Laser


Strålskärmning<br />

Partikelstrålning, t.ex. alfapartiklar och elektroner (beta<br />

är mycket lättare att stoppa än elektromagnetisk<br />

strålning, som gamma- och röntgenstrålning.


Elektromagnetisk strålning –<br />

AM<br />

elektromagnetiska vågor<br />

Ma gne tka mer a<br />

TV<br />

FM<br />

ICKE-JONISERANDE JONISERAND<br />

Mikrovå go r<br />

Rad ar<br />

Infrarött<br />

Laser<br />

Synligt ljus<br />

Röntgen<br />

Gamma<br />

ngd 1km 1m 1mm 1µm 1nm 1pm<br />

ner gi<br />

1eV 1keV <strong>1M</strong>eV<br />

UV


Medicinsk röntgendiagnostik<br />

I röntgenröret:<br />

Elektroner (laddade partiklar) => Röntgenstrålning<br />

(elektromagnetiska vågor)<br />

I patienten:<br />

Röntgenstrålningen växelverkar med atomära elektroner i<br />

patienten (attenuering) => bilden skapas<br />

I detektorn:<br />

Röntgenstrålning som har passerat patienten och innehåller<br />

bildinformation växelverkar med detektormaterialet =><br />

signal (t.ex. ljus, laddning) i detektorn


lykåpa<br />

Röntgenrörets<br />

ytterhölje<br />

högspänningskablar<br />

Röntgenrör<br />

bländare<br />

anodtallrik<br />

katod<br />

Röntgenröret i genomskärning


Röntgenrörets uppbyggnad<br />

odtallriken roterar<br />

d ca 9.000 varv per<br />

nut, det finns rör<br />

d 17.000 varv per<br />

nut.<br />

ödtråden är omgiven<br />

en fokuserande<br />

llare för att elektronerna<br />

e skall spridas ut på<br />

usbanan på anoden.<br />

Katod<br />

-<br />

Elektroner<br />

Glödtråd<br />

Anod<br />

+<br />

Röntgenstrålning


Röntgenrörets konstruktion<br />

♥ Inuti blykåpan finns ett lufttomt glashölje med två<br />

elektroder: anod och katod.<br />

♥ Katoden, glödtråden, är en tunn spiral (0.2mm) och<br />

anoden en roterande platta, anodtallriken, båda<br />

vanligen av metallen volfram som har ett högt<br />

atomnummer och hög smältpunkt, 3370 o C<br />

♥ Röntgenstrålningen tas ut genom ett fönster i blykåpan<br />

och passerar bländaren, som reglerar strålfältets storlek


Röntgenrörets funktion<br />

Vid exponering frigörs negativt laddade elektroner från<br />

glödtråden och accelereras mot den positivt laddade anoden<br />

av den pålagda högspänningen (kV)<br />

Där förlorar elektronerna sin rörelseenergi genom<br />

uppbromsning i det tunga anodmaterialet<br />

Det mesta av rörelseenergin blir värme i anoden och endast<br />

en mycket liten del, ca 1%, blir röntgenstrålning. För att<br />

värmen skall spridas över en större yta roterar anoden vid<br />

exponering.


Roterande anodtallrik<br />

Elektronstrålen träffar anoden<br />

på ett litet område, fokus.<br />

Anoden roterar så att träffytan<br />

sprids ut över anoden för att<br />

värmen skall spridas över en<br />

större yta.<br />

Anod


nod sett från sidan.<br />

Fokus<br />

linje- eller streckfokusprincipen<br />

nodytans vinkel gör att<br />

kus tycks vara litet från<br />

tienten sett, men ytan<br />

anodtallriken är större.<br />

tet fokus i bildplanet<br />

r bättre detaljupplösning.<br />

et finns röntgenrör med<br />

ika anodvinklar.<br />

mindre anodvinkel desto bättre kan små detaljer upplösas.


Den vinklade anoden kommer att<br />

skärma av strålningen i ena<br />

riktningen, häleffekten.<br />

Häleffekt<br />

Strålningens vinkelfördelning<br />

och absorption i anodmaterialet<br />

medför att strålningsintensiteten<br />

i fältet blir mindre mot anodsidan.<br />

Ju mindre anodvinkel desto<br />

större häleffekt.<br />

Häleffekten utnyttjas i<br />

mammografiapparater.


Konstruktion<br />

Glödlampan placeras så<br />

att ljusfältet blir lika stort<br />

som röntgenfältet och på<br />

samma plats.<br />

Stora avvikelser tolereras:<br />

1 cm på 100 cm fokusavstånd.<br />

Bländare - ljusfält


oduktion av röntgenstrålning (1<br />

Bromsstrålning<br />

Röntgenstrålning bildas när<br />

elektronerna bromsas upp i<br />

anodmaterialet och den<br />

energi de förlorar blir<br />

röntgenstrålning<br />

ektron från<br />

toden<br />

Bromsstrålningsfoton<br />

Karakteristisk röntgenstrålning<br />

bildas när elektronerna har tillräcklig<br />

hög energi för att frigöra en bunden<br />

elektron i anodmaterialet<br />

Elektron<br />

från katoden<br />

Karakteristisk<br />

röntgenstrålning


oduktion av röntgenstrålning (2)<br />

Samband mellan kV och keV:<br />

kV är enheten för spänning, potentialskillnad<br />

keV är en enhet för energi (andra är t.ex. Wh=wattimmar, J=joule och cal=kalorier)<br />

En elektron är en laddad partikel med elementarladdningen 1e. När elektronen accelereras i<br />

en potentialskillnad på 1 kV får den energin 1 keV (=1.6 *10 -16 J)<br />

kV = rörspänningen, bestämmer elektronernas rörelseenergi och alltså röntgenstrålningens<br />

högsta energi och därmed dess genomträngningsförmåga<br />

mA = rörströmmen, anger antalet elektroner som per tidsenhet dras från katoden till anoden<br />

och alltså röntgenstrålningens intensitet<br />

s = exponeringstiden, den tid som röntgenstrålning produceras<br />

mAs-talet, = rörströmmen multiplicerad med exponeringstiden. mAs-talet bestämmer totala<br />

mängden strålning vid exponeringen.


Diagnostisk användning av<br />

röntgenstrålning<br />

♥ Rörspänning 50 - 150 kV<br />

» mammografi 25 - 30 kV<br />

» datortomografi 120 - 140 kV<br />

♥ Bromsstrålningsspektrum från W (volfram)<br />

» brett energiområde för fotonerna<br />

» medelenergi ca hälften av maximal energi<br />

♥ För mammografi används karakteristisk<br />

strålning från Mo (molybden) eller Rh (rodium)


Relativ<br />

intensitet<br />

Röntgenspektrum (1)<br />

Bromsstrålning<br />

Karakteristisk<br />

röntgenstrålning<br />

Röntgenspektrum =<br />

Röntgenstrålningens<br />

energifördelning:<br />

bromsstrålning ger ett bre<br />

spektrum, karakteristisk<br />

röntgenstrålning har en<br />

väl definierad energi.<br />

De lägsta energierna har<br />

filtrerats bort.<br />

Fotonenergi<br />

(keV)


Relativ<br />

intensitet<br />

Röntgenspektrum (2)<br />

50 kV<br />

70 kV<br />

90 kV<br />

Röntgenstrålningens energi<br />

ökar när rörspänningen, kV,<br />

ökas.<br />

Det blir också mer röntgenstrålning.<br />

50 70 90<br />

Fotonenergi<br />

(keV)


Filtrering av strålningen<br />

Filter reducerar strålning med låga energier mest. Det ger lägre<br />

huddos till patienten men också lägre kontrast eftersom strålningens<br />

medelenergi ökar. Lägsta tillåtna totalfiltrering = 3 mm Al-ekvivalent.<br />

I totalfiltreringen<br />

ingår allt material<br />

som attenuerar<br />

strålningen mellan<br />

fokus och patient,<br />

t.ex. den isolerande<br />

oljan i röntgenröret.<br />

Relativ<br />

intensitet<br />

Låg filtrering<br />

Hög filtrering<br />

Fotonenergi (keV)<br />

pektrats medelenergi ökar och intensiteten minskar med ökande filtrerin


Stort<br />

Fokus<br />

Objekt<br />

Penumbra<br />

Fokusstorlek<br />

Stort<br />

Fokus<br />

Objekt<br />

Penumbra<br />

Litet<br />

Fokus<br />

Objekt<br />

Penumbra<br />

Litet<br />

Fokus<br />

Objekt<br />

Objektet nära kassetten ger mindre penumbra => bättre detaljupplösning<br />

Litet fokus ger mindre penumbra => bättre detaljupplösning<br />

Fokusstorleken påverkar ej detaljupplösningen lika mycket när objektet är<br />

nära kassetten<br />

Grovfokus (1.0-1.3 mm) och finfokus (0.6 mm) finns att välja på de flesta<br />

röntgenapparater<br />

Penumbra


Röntgengenerator<br />

Röntgengeneratorn är röntgenrörets kraftkälla. I generatorn<br />

transformeras nätspänningen till en likriktad högspänning<br />

på flera tiotusentals volt (kV). Generatorn skall med stor<br />

noggrannhet kunna ge låga och höga rörspänningar med<br />

varierande rörströmmar.<br />

genomlysning; kV: 60-80 mA: 0.5-2 exponeringstid: min<br />

bildtagning; kV: 40-150 mA: 100-600 exponeringstid: ms<br />

En minuts genomlysning ger ungefär samma dos till patienten<br />

som en röntgenbild (exponering).


Röntgengenerator, uppbyggnad<br />

Växelspänningen transformeras upp från 230 V till<br />

50000-150000 V (50-150 kV) och likriktas sedan


Rörspänningens kurvform<br />

Varför likriktas växelspänningen?<br />

♥ Röntgenröret kan bara leda ström i en riktning<br />

Varför vill man ha så konstant rörspänning som möjligt?<br />

♥ Variationer i högspänningen, rippel, ger variationer i<br />

strålkvalitet, vilket påverkar stråldos och bildkvalitet<br />

♥ Mycket rippel ger också förlängd exponeringstid eftersom<br />

mycket lågenergetisk strålning produceras när spänningen<br />

sjunker och denna del av spektrat filtreras bort<br />

Nya generatorer är av högfrekvenstyp med mycket lågt<br />

rippel


Likriktning av rörspänningen<br />

Enfas utan likriktning<br />

Enfas med halvvågslikriktning<br />

Enfas med helvågslikriktning<br />

100% rippel<br />

Trefas med helvågslikriktning<br />

5-10% rippel


Ström- och<br />

spänningsförsörjning


Strålningsutbyte<br />

♥ Dubblering av mAs ger dubblering av mängden<br />

strålning (dubblering av dos)<br />

♥ Ökning av kV medför att mängden strålning ökar som<br />

kV 2<br />

♥ Ökning av kV medför alltså att mAs måste minskas för<br />

att få samma mängd strålning i bilden<br />

♥ Ökning av kV medför också att strålningens<br />

genomträngningsförmåga ökar och mAs kan minskas<br />

av den anledningen också


Röntgenrör<br />

Primärstrålning<br />

Patient Spridd<br />

strålning<br />

Parallellraster<br />

Bilddetektor<br />

Raster<br />

Patient<br />

Fokuserande<br />

raster<br />

Röntgenrör<br />

Bilddetektor<br />

Primärstrålning<br />

Spridd<br />

strålning<br />

en spridda strålningen stoppas av rastrets blylameller som kan<br />

ara parallella eller fokuserande. Även en del primärstrålning<br />

bsorberas.


♥ Ratio<br />

Olika typer av raster (1)<br />

♥ Rastrets ratio anger hur<br />

effektivt spridd strålning<br />

absorberas<br />

♥ Ratiot är förhållandet<br />

mellan blylamellernas<br />

höjd och mellanrummet<br />

mellan dem<br />

♥ Mellanlägg<br />

♥ Mellan blylamellerna<br />

finns aluminium eller<br />

t.ex. kolfiber<br />

♥ Kolfiberraster släpper<br />

igenom mer<br />

primärstrålning


Rastrets ratio är förhållandet<br />

mellan höjden på lamellerna<br />

och avståndet mellan dem:<br />

R = h/d<br />

Rasterratio<br />

Höjden, h<br />

Avstånd mellan lamellerna, d<br />

Linjetätheten anger<br />

hur många lameller<br />

det finns på en viss<br />

längd, t.ex 40 l/cm<br />

För bildplattebilder<br />

måste man använda<br />

ett månglinjeraster<br />

med t.ex. 70 l/cm


Olika typer av raster (2)<br />

♥ Olika undersökningar kräver olika typer av<br />

raster med olika:<br />

♥ ratio (t.ex. 5:1 eller 12:1)<br />

♥ mellanlägg (Al eller CF)<br />

♥ parallella eller fokuserande (olika avstånd)<br />

♥ rörliga eller fasta<br />

Det är viktigt att rätt typ av raster används<br />

både för patientdos och bildkvalitet


Felaktigt fokusavstånd<br />

Röntgenrör<br />

Parallellraster skall användas på<br />

långt avstånd från fokus, där<br />

strålningen inte är så divergent<br />

som vid kort avstånd.<br />

Om fokuserande och parallellraster<br />

används på fel fokusavstånd blir<br />

endast den mittersta delen av<br />

bilden exponerad.<br />

Röntgenrör<br />

Primärstrålning som passerat rastret


Raster - Vinkelfel<br />

Om centralstrålen faller snett mot<br />

rastret absorberas en stor del av<br />

primärstrålningen i rastret<br />

Detta orsakar underexponering eller,<br />

om det kompenseras genom att öka<br />

på mAs-talet, ökad patientdos<br />

Vid användning av exponeringsautomatik<br />

märks inte felet i bilden<br />

men patienten får mycket för hög<br />

stråldos<br />

Raster med högt ratio är känsligare<br />

för vinkelfel<br />

²


Luftgap<br />

Avstånd mellan patient och film<br />

Om avståndet mellan patienten och<br />

filmen (detektorn) ökas så kommer<br />

den spridda strålningen att spridas<br />

ut ur fältet och inte träffa<br />

detektorn<br />

Hög transmission jämfört<br />

med raster, dvs låg patientdos.<br />

Fokus- filmavståndet måste<br />

ökas för att inte förstoringsfaktorn<br />

skall påverkas, för t.ex lungstativ:<br />

luftgap 20-25 cm och FFA minst 3 m


Exponeringsautomatik<br />

Raster<br />

Bilddetektor<br />

Exponeringsautomat<br />

ellan rastret och bilddetektorn sitter en<br />

nkammare som mäter strålningen från<br />

atienten och skickar en signal till<br />

ntgengeneratorn att avsluta exponeringen<br />

är det<br />

rinställda värdet har uppnåtts.<br />

Jonkammaren har tre mätfält, kammare<br />

eller dominanter, som kan väljas var för<br />

sig eller tillsammans. Detta gör att man<br />

kan välja ett särskilt område att bestämma<br />

exponeringen från. Det är viktigt att välja<br />

rätt dominant beroende på undersökning o<br />

eventuellt kontrastmedel i patienten.


Exponeringsautomatik<br />

korrektion för filmsvärtning<br />

Det skall finnas möjlighet att<br />

ändra på filmsvärtning<br />

(exponering).<br />

Exponeringsautomatikens<br />

svärtningskorrektion<br />

reglerar exponeringstid,<br />

inte kV som väljs manuellt.<br />

Varje svärtningssteg skall<br />

motsvara ett mAs-steg, dvs<br />

ca 25% ändring av dosen.<br />

Dos<br />

+svärtning<br />

normalsvärtning<br />

-svärtning<br />

Dosen ökar<br />

med exponeringstiden<br />

Exponerings


Exponeringsautomatik<br />

korrektion för patienttjocklek<br />

Smal patient Normal patient Tjock patient<br />

Mycket strålning transmitteras<br />

=> kort exponeringstid<br />

Knapp för ”smal gubbe”<br />

minskar kV med 10% och<br />

exponeringstiden förlängs.<br />

Skall ej användas på nya<br />

utrustningar => högre stråldos.<br />

Lite strålning transmitteras<br />

=> lång exponeringstid<br />

Knapp för ”tjock gubbe”<br />

ökar kV med 10% och<br />

exponeringstiden blir kortare<br />

Skall användas för kraftiga<br />

patienter => mindre stråldos

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!