ELEMENTI DI FISICA ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA
•RADIOGRAFIA
CONVENZIONALE
•RADIOSCOPIA
•TOMOGRAFIA
COMPUTERIZZATA
Tecniche diagnostiche che utilizzano
sorgenti esterne di RAGGI X
In che modo
si creano le immagini ?
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0 1 2 3 4 5 6
SPESSORE CORPO ATTRAVERSATO X N.FOTONI
N= N0 e-x
:
coefficiente di attenuazione lineare
N= N0 e-x
: coefficiente di attenuazione lineare
ASSORBIMENTO DIFFERENZIATO ASSORBIMENTO DIFFERENZIATO del fascio di fotoni X del fascio di fotoni X allorchè esso attraversa strati di materiale disomogeneo
Tessuti e organi di
Tessuti e organi di differente densitàdifferente densità hanno hanno diversi diversi
INTERAZIONE CON IL PAZIENTE Elementi chimici presenti nell’organismo
idrogeno carbonio azoto ossigeno
componenti organiche
basso numero atomico
basso potere di assorbimento dei raggi X
fosforo calcio cloro
componenti inorganiche
elevato numero atomico alto potere di assorbimento
aria osso tessuto molle osso
RAGGI X
N. FOTONI TRASMESSI FORMAZIONE
dell’ IMMAGINE RADIOLOGICA PRIMARIA
PAZIENTE
FORMAZIONE dell’ IMMAGINE RADIOLOGICA PRIMARIA
IMMAGINE VISIBILE
INTENSIFICATORE DI BRILLANZA PELLICOLA
RADIOGRAFICA
Sistema
computerizzato che crea
IMMAGINI CT
TUBO A RAGGI X TUBO A RAGGI X
CATODO (-)
COLLIMATORE O DIAFRAMMA
FASCIO DI RAGGI X
elettroni
ANODO (+)
Effetto termoionico
2000 °C
corrente
riscaldamento
emissione di elettroni TUBO A RAGGI X
TUBO A RAGGI X
Intensità corrente di riscaldamento,
numero e- emessi dal filamento
TUBO A RAGGI X TUBO A RAGGI X PENSILE
PENSILE
LETTINO LETTINO
TUBO A RAGGI X TUBO A RAGGI X
PENSILE PENSILE PORTA PELLICOLE
PORTA PELLICOLE per RADIOGRAFIE per RADIOGRAFIE
fatte in piedi fatte in piedi
MAMMOGRAFO
TUBO A RAGGI X TUBO A RAGGI X SCHERMATURA
SCHERMATURA
IN VETRO PIOMBATO IN VETRO PIOMBATO
LE CARATTERISTICHE DEL FASCIO DI RAGGI X sono determinate da
TENSIONE tra gli elettrodi qualità radiazione
CORRENTE degli elettroni nel tubo quantità della radiazione
TEMPO DI ESPOSIZIONE
selezionabili dall’operatore
ENERGIA (keV) ELETTRONI ACCELERATI
L’ energia MEDIA DEI FOTONI è
1/3 DELL’ ENERGIA MAX TENSIONE (kV) APPLICATA AL TUBO
ENERGIA MASSIMA FOTONI PRODOTTI
ENERGIA ELETTRONI ACCELERATI
1 % SI TRASFORMA IN RADIAZIONE X
99 %
SI TRASFORMA IN CALORE
NECESSITA’ DI
ANODI INCLINATI oANODI ROTANTI
(9000 GIRI /minuto)
SCELTA DELL’ENERGIA (TENSIONE)
coefficiente di
assorbimento lineare
energia osso
tessuto molle
EFFETTO FOTOELETTRICO: assorbimentoassorbimento EFFETTO COMPTON: attenuazioneattenuazione
Regione di energia in cui si ha
un contrasto maggiore
TENSIONI UTILIZZATE
TENSIONI UTILIZZATE : 20-150 kV
mammografia <20 kV dentali 70 kV torace 90 kV CT 120 kV
•la scelta della tensione dipende dal segmento corporeo:
40 kV dita
95 kV colonna vertebrale
La scelta dei parametri è effettuata in base a ciò che si vuole vedere
Osso su tessuto Effetto fotoelettrico
Basse energie (tensioni)
CORRENTI UTILIZZATE:
CORRENTI UTILIZZATE: 0.5 -500 mA CORRENTE degli elettroni: I= Q/ t
NUMERO di FOTONI
SPETTRO DI RAGGI X
Spettro continuo di fotoni di frenamento
Fotoni di
bassa energia eliminati
Raggi X caratteristici
SPETTRO DI RAGGI X
RAGGI X DI BASSA ENERGIA
ASSORBITI NEL PAZIENTE: DOSE AL PAZIENTE
NESSUNA INFORMAZIONE DIAGNOSTICA
devono essere eliminati, aggiungendo nel tubo
SPETTRO DI RAGGI X
RAGGI X CARATTERISTICI
del materiale di cui è costituito l’anodo (tungsteno/molibdeno)
con energie (picchi) caratteristiche degli orbitali atomici dell’elemento di cui è costituito l’anodo
•PELLICOLA RADIOGRAFICA
RAGGI X
elettrone
+
ATOMO D’ARGENTO
•RADIODIAGNOSTICA CONVENZIONALE
PELLICOLA RADIOGRAFICA
GRADI DI ANNERIMENTO
DELLA PELLICOLA DIFFERENTI
per N. FOTONI TRASMESSI DIVERSI PROCESSO
CHIMICO (SVILUPPO)
ANNERIMENTO PELLICOLA ATOMO D’ARGENTO
per TESSUTI/ ORGANI DIFFERENTI
Relazione dose-annerimento: curva sensitometrica
annerimento DOSE
““Sigmoide”Sigmoide”
PELLICOLA RADIOGRAFICA
sottoesposizione
sovraesposizione
o 1
Relazione dose-densità ottica
annerimento DOSE Regione di linearità
o 1
bisogna scegliere i parametri
in modo da impressionare la pellicola in questa zona
RADIAZIONE
PRIMARIA E DIFFUSA
Utilizzo di una
GRIGLIA ANTIDIFFUSIONE
La radiazione diffusa
PELLICOLA RAGGI X
RADIAZIONE DIFFUSA
dal PAZIENTE
PELLICOLA RADIOGRAFICA
RADIOSCOPIA
FOSFORO
FOTOCATODO 1-raggi X
2-luce 3-elettroni
ANODO FOSFORO 4-luce
telecamera
5-segnale elettrico
monitor 6-immagine
Utilizzata: in camera operatoria, per angiografie
INTENSIFICATORE DI BRILLANZA
In radiografia convenzionale:
quello che otteniamo non fa conoscere la reciproca posizione degli oggetti attraversati…...
..che si può conoscere invece se si indagassero i distretti corporei
“sezionandoli”
a b Sorgente
di raggi X
Io
rivelatore I
(x,y)
I=Io*e- (x,y) l Strato sottile (“tomos”) del paziente
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA (CT)
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
Sorgente
di raggi X rivelatore
Io I
Io
Sorgente di raggi X
rivelatore I
Sorgente di raggi X
rivelatore
Io
I
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
N. FOTONI
TRASMESSI o INTENSITA’
TRASMESSA I Cavità a basso numero atomico
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
a b
I
(x,y)
I=Io*e- (x,y) l
Il rivelatore misura I
Io è nota per ogni punto dello strato Io
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
numeri CT osso
livelli di grigio
muscolo polmone
Ogni tessuto ha un suo n. CT CT diverso: anomalia
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
Ricostruzione 3 D Immagini 2 D
Rotazione sistema sorgente-rivelatore e …...
CT dell’ ultima generazione: ELICOIDALE CT dell’ ultima generazione: ELICOIDALE
….e spostamento del lettino
SISTEMA DI RIVELAZIONE
IODURO DI SODIO: RIVELATORE A SCINTILLAZIONE NaI(Tl)
1-Radiazione incidente
2-Emissione di luce
fotocatodo
3-Impulso luminoso
convertito in elettroni
FOTOMOLTIPLICATORE 4-moltiplicazione degli elettroni
5-segnale elettrico
AMPIEZZA SEGNALE INTENSITA’ DEI RAGGI X anodo
IMMAGINI CT osso tessuto molle
CARATTERISTICHE
dell’IMMAGINE RADIOLOGICA
RISOLUZIONE SPAZIALE CONTRASTO
RUMORE
RISOLUZIONE SPAZIALE
E’ la minima distanza tra 2 oggetti che possono essere visualizzati come separati ( 1/2 mm)
Perché:
•la sorgente (macchia focale) non è puntiforme, ma ha una lunghezza e larghezza
(sfumatura geometrica)
•diffusione del fascio primario (penombra)
•movimento di:
Oggetti reali
Immagini degli
CONTRASTO
Si riferisce a quanto più è annerito o chiaro l’oggetto da indagare
rispetto alla zona circostante
alto contrasto basso contrasto
RUMORE
Incertezza con cui viene registrato un segnale
(Dipende da:
•n fotoni che colpiscono il rivelatore
•n grani d’argento presenti nella pellicola
gatto reale gatto “rumoroso”
