elementi di fisica in radiodiagnostica in radiodiagnostica radiografia convenzionale radioscopia...

ELEMENTI DI FISICAELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICAIN RADIODIAGNOSTICA

•RADIOGRAFIACONVENZIONALE

•RADIOSCOPIA

•TOMOGRAFIACOMPUTERIZZATA

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 6SPESSORE CORPO ATTRAVERSATO X

N.FOTONI

N= N0 e-x

:

coefficient

edi attenuazione lineare

N= N0 e-x

: coefficiente di attenuazione lineare

ASSORBIMENTO DIFFERENZIATOASSORBIMENTO DIFFERENZIATO

del fascio di fotoni Xdel 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 dei raggi X

aria osso

ossotessuto molle

RAGGI X

N. FOTONI TRASMESSI

FORMAZIONEdell’ IMMAGINERADIOLOGICA PRIMARIA

PAZIENTE

FORMAZIONEdell’ IMMAGINERADIOLOGICA PRIMARIA

IMMAGINE VISIBILE

INTENSIFICATORE DI BRILLANZA

PELLICOLARADIOGRAFICA

Sistemacomputerizzatoche crea IMMAGINI CT

TUBO A RAGGI XTUBO A RAGGI X

CATODO (-)

COLLIMATOREO DIAFRAMMA

FASCIO DI RAGGI X

elettroni

ANODO (+)

Effetto termoionico

2000 °C

corrente

riscaldamento

emissionedi elettroni


Intensità corrente di riscaldamento,

numero e- emessi dal filamento

intensità raggi X (quantità fotoni)

TUBO A RAGGI XTUBO A RAGGI XPENSILEPENSILE

LETTINOLETTINO


PENSILEPENSILE

PORTA PELLICOLEPORTA PELLICOLEper RADIOGRAFIEper RADIOGRAFIEfatte in piedifatte in piedi

MAMMOGRAFOTUBO A RAGGI XTUBO A RAGGI X

SCHERMATURASCHERMATURAIN VETRO PIOMBATOIN VETRO PIOMBATO

LE CARATTERISTICHE DEL FASCIO DI RAGGI X

sono determinate da

TENSIONE tra gli elettrodiqualità radiazione

CORRENTE degli elettroni nel tuboquantità 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 INCALORE

NECESSITA’ DI ANODI INCLINATIoANODI ROTANTI (9000 GIRI /minuto)

SCELTA DELL’ENERGIA (TENSIONE)

coefficientedi assorbimento lineare

energia

osso

tessuto molle

EFFETTO FOTOELETTRICO: assorbimentoassorbimento

EFFETTO COMPTON: attenuazioneattenuazione

Regione di energiain cui si ha un contrasto maggiore

TENSIONI UTILIZZATETENSIONI 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 XSpettro continuo difotoni 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

FILTRI DI RAME e ALLUMINIO

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

+

IONE ARGENTO

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

REGIONE di linearità

““Sigmoide”Sigmoide”


sottoesposizionesovraesposizioneo 1

Relazione dose-densità ottica

annerimento

DOSERegione di linearità

o 1

bisogna scegliere i parametriin modo da impressionare la pellicolain questa zona

RADIAZIONEPRIMARIA E DIFFUSA

Utilizzo di una GRIGLIA ANTIDIFFUSIONE

La radiazione diffusa è arrestata dalle lamelle della griglia

PELLICOLA

RAGGI XRADIAZIONE DIFFUSAdal PAZIENTE


RADIOSCOPIA

FOSFOROFOTOCATODO

1-raggi X

2-luce 3-elettroni

ANODO FOSFORO

4-luce

telecamera

5-segnaleelettrico

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

Sorgentedi raggi X

Io

rivelatore

I

(x,y)

I=Io*e- (x,y) l Strato sottile (“tomos”) del paziente

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA (CT)

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA

Sorgentedi raggi X rivelatore

IoI

Io

Sorgente

di raggi X

rivelatore

I

Sorg

ente

di ra

ggi X

rivelatore

Io

I


N. FOTONI TRASMESSI o INTENSITA’TRASMESSA I

Cavità a basso numero atomico


a b

I

(x,y)

I=Io*e- (x,y) l

Il rivelatore misura IIo è nota per ogni punto dello strato

numeri CT

Io


numeri CT

osso

livelli di grigio

muscolo

polmone

Ogni tessuto ha un suo n. CT CT diverso: anomalia


Ricostruzione 3 DImmagini 2 D

Rotazione sistema sorgente-rivelatore e …...

CT dell’ ultima generazione: ELICOIDALECT 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 luminosoconvertito in elettroni

FOTOMOLTIPLICATORE

4-moltiplicazionedegli elettroni

5-segnaleelettrico

AMPIEZZA SEGNALE INTENSITA’ DEI RAGGI X

anodo

IMMAGINI CT osso tessuto molle

CARATTERISTICHEdell’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:

sorgente, rivelatore e paziente

Oggetti reali

Immagini degli oggetti

CONTRASTO

Si riferisce a quanto più è annerito o chiaro

l’oggetto da indagare

rispetto alla zona circostante

alto contrastobasso contrasto

RUMORE

Incertezza con cui viene registrato un segnale

(Dipende da:

•n fotoni che colpiscono il rivelatore

•n grani d’argento presenti nella pellicola

•rumore dell’elettronica di misura)

gatto reale gatto “rumoroso”

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