RÖNTGEN CİHAZLARI ve FİZİK PRENSİPLERİ 10

Dr. Gülçin Dilmen

X-IŞINININ RADYODİAGNOSTİKTE KULLANILMASINI SAĞLAYAN ÖZELLİKLERİ

Penetrasyon Özelliği

X-ışını, bu özelliği sayesinde vücudu geçer (transmisyon).

Vücut dokularını geçen ışınlar, değişik görüntü alıcılar üzerine düşürülerek görüntü oluşturulur.

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.

Floresan maddelerle etkileşimi

X-ışını, fluoroskopi ekranı ya da ranforsatörlerden görülebilir ışık salınmasına yol açar.

Bu özelliğinden, hem fluoroskopi hem de radyografi işlemlerinde yararlanılır.

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.

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.

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)

EŞDEĞER DOZ BİRİMİ (REM)

Radyasyona maruz kalan kişi, radyoloji teknisyeni ya da 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)

Röntgen, RAD ve REM arasında önemli bir fark yoktur.

REM yalnızca mesleki ekspojuru ifade eder.

Tanısal radyolojide üç birim de eşit kabul edilmektedir.

X-IŞINI KANTİTESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

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.

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.

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.

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.

FİLTRASYON

Filtrasyon, x ışınının hem kantitesini hem de 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.

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 ya da yüksek kaliteli ışın olarak adlandırılır. Düşük penetrasyonlu ışın ise yumuşak ışın ya da düşük kaliteli ışın olarak adlandırılır. X ışınının kalitesi yarı değer kalınlığı ile belirlenir.

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 ya da cm yumuşak doku gibi)Tanısal amaçlı x-ışınının yarı değer kalınlığı 3-5 mmAl ya da 4-8 cm yumuşak dokudur.

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.

X-IŞINI KALİTESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

KİLOVOLTAJ

kVp arttırıldığında ışın kalitesi ve yarı değer kalınlığı artar. Işının enerjisi arttığından penetrasyonu da artacaktır.

KVp Yarı değer kalınlığı (mmAl)50 1,9075 2,80150 5,45

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.

FİLTRASYON 2

Diagnostik radyolojide filtreleme iki türlüdür.

 

1. Kaçınılmaz (inherent) filtrasyon

2. Eklenen (added) filtrasyon - Kompansatuar Filtreler

Kaçınılmaz Filtrasyon 1

Tüpün camı ya da 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.

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.

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.

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.

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.

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.