RÖNTGEN FİZİĞİ Röntgende Görüntü Oluşumu. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

Transkript

1 RÖNTGEN FİZİĞİ Röntgende Görüntü Oluşumu Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

2 Röntgende Görüntü Oluşumu Görüntü kaydı ve röntgen filmi Röntgen filminin kalitesi, saklanması, taşınması

3 Görüntü kaydı Röntgen görüntüsü, X-ışınlarının dokulardaki tutulum farklılıklarının bir röntgen filminde gösterilmesinden ibarettir Röntgenogramlarda hastaya ait üç boyutlu yapıların film üzerinde iki boyutlu bir izdüşümü şeklinde (projeksiyon) görüntü oluşur Filmde oluşan görüntüde obje yapılarının üst üste gelmesine süperpozisyon denir Bu nedenle bazı durumlarda görüntülerin değerlendirilmesinde birbirine dik iki projeksiyonda grafi alınması gerekebilir

4 Görüntü kaydı ve röntgen filmi X-ışınlarının tanıda kullanılmasını sağlayan en önemli özelliği penetrasyondur Görüntüyü dokular arasındaki penetrasyon veya absorbsiyon farkı oluşturur Görüntü oluşturan x-ışınları hastayı geçer ve güçlendirici ekrandan ışık salınmasına neden olur Salınan ışık güçlendirici ekranlar arasına yerleştirilmiş filmde pozlanmayı sağlar Penetrasyon özelliği görüntü kaydında zorluk yaratır Bu nedenle x-ışını absorbsiyonu için görüntü kaydedici sistemlerde yüksek atom numaralı elementler kullanılır

5 GÖRÜNTÜ ALICILAR X-ışını demetini izlenebilir görüntüye çeviren ortama görüntü alıcı (imaj reseptör) denir 1. Röntgen filmi: x-ışını-gümüş halid kristalleri etkileşimi söz konusudur 2. Floresan maddeler: Floroskopide floresan ekranlar ve fluoroskopik görüntü yükselticiler, radyografide kullanılan ranforsatörlerde x-ışını görülebilir ışığa çevrilir 3. BT de X-ışını ile karşılaşan xenon içeren dedektörlerde (iyonizasyon odaları), ve solid state dedektörlerde elektrik sinyali oluşumu söz konusudur

6 Fluoroskopik görüntü yükselticilerin yapısı

7 Fluoroskopik görüntü yükselticilerin yapısı

8 GÖRÜNTÜ ALICILAR 4. Selenyum plaklar: Kseroradyografide 5. Baryum halid kristalleri: Dijital luminesans radyografide 6. Fosfor plaklar: Dijital röntgende (CR) 7. Flat panel dedektörler: Doğrudan dijital röntgende, e - ve elektrik şarjı oluşturur Sadece röntgen filmleri hem enerjiyi alır hem de görüntüyü taşır BT, MRG, US, Dijital röntgen ve RG gibi dijital sistemlerde TV monitöründe görüntü izlenir, özel kameralarla, lazer görüntüleme sistemleri ile filme veya kağıda aktarılır

9 KASET Kaset, içindeki ekran ve filmle birlikte kayıt gerecidir Radyografi işlemi sırasında filmin ışık almasını önleyen ve ranforsatör-film temasını sağlayan aletlerdir Özel kilitli kapakları vardır Röntgen tüpüne bakan ön yüzü düşük atom numaralı ince ve sağlam bir maddeden yapılmıştır (alüminyum veya karbon fiber) Arka kapağı yüksek atom numaralı elementten yapılmıştır. X-ışını geçişine izin vermez Halasyon: Yüksek kvp değerlerinde arka kapaktaki metalik yapılardan x-ışını yansıyarak filmde görüntü oluşturmasıdır

10 KASET TABAKALARI

11

12

13 RANFORSATÖR (Screen, Ekran) Röntgen görüntüleri film üzerine düşen x- ışınlarının fotografik emülsiyona yaptıkları etkilerle oluşmaktadır X-ışınlarını saptamak ve anatomik yapıları belirlemek için tek başına film kullanımı etkin değildir X-ışınlarının %1 den azı filmle etkileşerek latent imaj oluşumuna katkıda bulunur Bu nedenle görüntü oluşumu film-ranforsatör kombinasyonu ile yapılır Bu etkileşim dolaylıdır. Işınlar önce kaset içindeki ranforsatör (yükseltici ekran) adı verilen fluoresan madde içeren yapraklar üzerine düşer

14 RANFORSATÖR (Screen, Ekran) Üzerine x-ışını düştüğünde görülebilir ışık yayan maddelere genel olarak fosfor ismi verilir Yükseltici ekran, üzerine düşen x-ışını enerjisini görülebilir ışığa çevirir. Ekran yaprakları kasetlerin iç yüzeylerine yapıştırılmıştır Ürettiği görünür ışık filmi etkileyerek latent görüntü oluşumuna katkı sağlar Bu etkileşim (lüminesans) fazla miktarda ışık fotonu oluşturur. Dolayısıyla; Ekran gelen x-ışınını amplifiye eder (güçlendirir)

15 Yükseltici ekranın kesit görüntüsü: 4 temel tabakadan oluşur. Polyester bir taban üzerine homojen olarak sürümüş fosfor (fluoresan madde) tabakadan oluşur

16 RANFORSATÖR (Screen, Ekran) Ekranda oluşan görülebilir ışık şeklindeki parlamalar film üzerine düşerek görüntü oluşturur Radyografi işleminde film üzerine düşen ışın miktarı ile orantılı olarak filmde siyahlaşma oluşur Filmdeki kararmanın çok azı (%5) doğrudan x- ışını etkisiyle, büyük bölümü (%95) ise dolaylı olarak bu ışıkla oluşur Ekranlar gerekli mas değerini düşürerek hastanın aldığı dozu yaklaşık kat azaltırlar

17 RANFORSATÖR (Screen, Ekran) Kısalan ekspojur zamanı tüpün yükünü azaltır ve hareketten kaynaklanan kenar bulanıklığını engeller Buna karşın ekran kullanımı ile uzaysal çözümleme düşer Ekranlar üzerine düşen x-ışınını önce soğurur, daha sonra ışığa çevirir. Soğurulma etkinliği (quantum tutma etkinliği) bir ekranın soğurma yüzdesidir ve max değeri %30 dur (x-ışını %30 u ekranla etkileşir) Bu değer ekran kalınlığı ile artar. Ancak kalınlığın artması ışığın katedeceği mesafenin de artmasına, dolayısıyla dağılmasına neden olur. Işığın bu şekilde dağılması görüntüde bulanıklığa neden olur görüntü netliğini azaltır

18 Ekran kalınlığın artması uzaysal rezolüsyonun azalmasına neden olur. Ekran hızı artar, hasta dozu azalır.

19

20 Kristal boyutunun artması uzaysal rezolüsyonun azalmasına, ekran hızının artmasına ve hasta dozunun azalmasına neden olur

21 LÜMİNESANS Dış uyaranla elektrik akımı, biyokimyasal reaksiyon, ışık veya x- ışını oluşabilir Dış uyaranla ışık veren maddelere luminesan madde, olaya da luminesans denir Luminesans, x-ışını oluşumuna benzer

22 Uyarılan dış yörünge e - ları yüksek enerjili konuma geçer, yani nükleustan biraz uzaklaşır Uyarılan e - normal konumuna dönerken görünür ışık şeklinde EM radyasyon açığa çıkar Işığın dalga boyu luminesan madde için karakteristiktir. Ayrıca uyarılma düzeyi ile de ilişkilidir

23 LÜMİNESANS İki tip lüminesans vardır Görünür ışık sadece fosforun uyarılması esnasında salınıyorsa buna floresans, uyarılmadan sonra da ışık salınmaya devam ediyorsa fosforesans denir X-ışını ekranları esas olarak floresans gösterir Fosforesansa ekran sarkması veya geç ışıması denilir ve istenmeyen olaydır Pratikte floresan veya fosforesan özellikteki tüm maddelere fosfor denilmektedir

24 Radyografi Filmleri Röntgen filmi, üzerindeki emülsiyon tabakasında gümüş bileşiği (AgBr, AgI) kristalleri bulunan şeffaf plastik bir yapraktır Fotoğraf filminde olduğu gibi ışığa ve X-ışınlarına duyarlıdır. Bu nedenle kaset adı verilen ışık geçirmez gereçler içinde taşınır Röntgenogram, radyogram; a. Fotoğrafçılıktaki negatif film radyografide röntgen filmine karşılık gelir b. Vücudu geçen x-ışınları, üzerinde fotografik emülsiyon tabakası bulunan röntgen filmine düşürülür c. Film kalınlığı yaklaşık 1/3 mm dir

25 Gümüş halid kristalleri

26 Radyografi filminin yapısı Esnek plastik yaprak şeklindedir Farklı boyutları bulunur Temel 4 tabakadan oluşur: 1. Koruyucu tabaka 2. Emülsiyon 3. Yapıştırıcı tabaka: Baz ile emülsiyon tabakasını yapıştırır 4. Baz

27

28

29 Emülsiyon Jelatin ve gümüş halid kristallerinin (AgBr, AgI) karışımını içerir: %98 AgBr, %2 AgI Jelatin homojenizasyonu sağlar Her iki yüzde de bulunur Kristallerin genişliği 1 µm, kalınlığı 0.1 µm dir Dalga boyu 500 nm olan mavi ışığı ve ultraviyole ışığı absorbe ederler Filmin hız, kontrast ve rezolüsyonu kristallerin boyutu ve miktarına göre değişir

30 Gümüş halid kristalleri

31 Röntgende Görüntü Oluşumu Röntgen filminde görüntü oluşumu özet olarak: Röntgen filmi üzerine düşen X-ışınları emülsiyon tabakasında karşılaştıkları AgBr moleküllerindeki bağları gevşetir, diğer moleküllerde bir değişiklik olmaz. Bu etkileşim banyo işleminden sonra gözle görülür hale gelir X-ışınları ile karşılaşan bu röntgen filmi, bağları gevşemiş moleküllerdeki bromu gümüşten ayırıp alacak bir kimyasal solüsyon içine sokulur. Brom sıvıya geçer, serbest gümüş film üzerinde kalır ve okside olur (I. Röntgen Banyosu) X-ışını düşmemiş AgBr moleküllerinin bir işlevi yoktur; başka bir kimyasal solüsyonla film üzerinden alınır (II. Röntgen Banyosu)

32 Röntgende görüntü oluşumu aşamaları A: X-ışını demeti hastayı, masayı ve gridi geçiyor, görüntü alıcı düzeneklere düşüyor. B: Görüntü alıcı düzenekler (kaset, çift emülsiyonlu film, ranforsatörler) C: Filmin emülsiyon tabakasında banyo işleminde ortaya çıkan değişimler

33 Röntgende Görüntü Oluşumu Bir röntgenogramda görüntüyü oluşturan, röntgen filminin şeffaf plastik tabanı üzerinde okside gümüş atomlarının siyahlığıdır Okside gümüş miktarı fazla ise koyu gri, az ise açık gri tonlar oluşur Röntgenogram üzerindeki siyah yerler X-ışınını göreceli olarak az tutan yani çok geçirgen, beyaz yerler ise tersine çok tutan, az geçirgen bölgelerin karşılığıdır

34

35 Röntgende Görüntü Oluşumu Röntgenogram üzerinde oluşan bu gri tonların anlamı nedir? Örneğin; Göğüs röntgenogramında en beyaz bölgeler kalp ve sağ diyafragma altı bölgesi, yani karaciğerdir Aynı ölçüde olmamakla birlikte kemik yapılar da beyaza yakın tonlarda Açık gri alanlar, X-ışınlarını koyu kesimlerden daha çok tutan bölgeler dir X-ışınlarının penetrasyon kurallarına göre, bu bölgelerin ya atom numarası ya da kalınlık ve/ya yoğunluklarının daha fazla olması gerekir

36 Röntgende Görüntü Oluşumu Vücudumuzdaki yumuşak dokuların büyük bölümü sudur. Hidrojen, oksijen, karbon, azot ve bazı nadir elementlerden oluşur ve ortalama atom numarası yüksek değildir Kemik ise kalsiyum fosfat (CaPO4) kristallerinden oluşur. Ca atom numarası yumuşak dokulara göre oldukça yüksektir Kaburgaların ince olmalarına rağmen açık tonda oluşu (fazla X-ışını tutması) Ca atom no yani e - sayısının yüksek olmasına bağlıdır Akciğerler, hava dolu yani yoğunluğu düşük olduğu için, aynı kalınlıkta olan karaciğere göre koyu gri tondadır

37 Röntgende Görüntü Oluşumu Röntgenogramda hastanın sağ tarafını işaret eden R (right) harfi en beyaz yapıdır Kurşun plaktan yapılan R harfinin ince olmasına rağmen kemikten beyaz görünmesinin nedeni, kurşun atom numarasının büyük ve buna bağlı olarak e - sayısının çok fazla olmasıdır Aynı nedenle radyoloji çalışanlarını X- ışınlarından korumak amacıyla yapılan önlüklerin içine mm kalınlığında kurşun tabakalar yerleştirilir. Röntgen odalarının duvarları ince kurşun levhalarla kaplanır

38 Röntgen filminin kalitesi Film kalitesini belirleyen faktörler: 1. Filmin hızı 2. Filmin kontrastı 3. Crossover etkisi 4. Spektral eşleşme 5. Güvenlik ışığı

39 FİLMİN HIZI Filmde belirli bir dansitedeki görüntünün oluşabilmesi için gerekli ışın miktarı ile belirlenir Hızlı film aynı dansiteyi daha az ekspojurda oluşturur Film hızı emülsiyon kalınlığı ile orantılıdır Emülsiyon içindeki gümüş halid kristallerinin boyu, şekli ve kalınlığı ile ilgilidir. Büyük boyutlu olan kristaller küçük boyutlu olanlara kıyasla daha duyarlıdır (hızlıdır) Total hız her iki ranforsatör ve emülsiyon tabakası tarafından belirlenir Bu nedenle çift emülsiyonlu olanlar tek emülsiyonlulara göre daha hızlıdır

40 FİLMİN KONTRASTI Siyahtan beyaza olan ton sayısının belinginleşmesi ile ilgilidir Yüksek kontrastlı filmlerde ton farkı daha belirginleşir Emülsiyon içindeki gümüş halid kristallerinin boyu, şekli ve kalınlığı filmin kontrastını etkiler Uniform ve küçük boyutlu kristaller yüksek kontrast sağlar büyük boyutlu ve uniform olmayan kristaller düşük kontrastlı filmleri oluşturur

41 CROSSOVER ETKİSİ Bir emülsiyon tabakasının karşı ranforsatörün yaydığı ışıktan etkilenmesi sonucu oluşur Görüntüde bulanıklaşma oluşturur Bu istenmeyen etkiyi azaltmak için; düz yapıda gümüş halid kristalleri (emülsiyon tabakasını tamamen kaplayıp karşı tarafa ışığın geçmesini engellemek için) ve kısa dalga boyu ışıma yapan ekranlar (ranforsatörler) kullanılır Crossover kontrol tabakası ışığı absorbe eder, geçişine engel oluşturur, banyo esnasında çözünür

42

43

44 SPEKTRAL EŞLEŞME Ranforsatörün yaydığı ışığın dalga boyuna duyarlı filmler seçilmelidir Örneğin; Kalsiyum tungstatlı ranforsatörler mavi ışıma yapar. Gümüş halid kristalleri içeren filmler mavi ışığa duyarlıdır Nadir toprak elementleri yeşil, sarı, yada kırmızı ışıma yapar. Gümüş halid kristalleri boyalar kullanılarak bu ışımalara karşı da duyarlı hale getirilebilir Yeşil ışıma yapan ranforsatörle yeşile duyarlı film kullanılır

45 SPEKTRAL EŞLEŞME MONOKROMATİK filmler: Tek renge (mavi veya yeşile) duyarlı filmlerdir ORTOKROMATİK filmler: Hem mavi hem de yeşil ışığa duyarlı filmlerdir PANKROMATİK filmler: Tüm ışıklara duyarlıdır. Renkli görüntüler için kullanılır

46 GÜVENLİK IŞIĞI Güvenlik ışığında kullanılan kırmızı filtre dalga boyu 600 nm den küçük ışığın geçişine izin vermeyeceği için mavi ve yeşil ışığa (<600 nm) duyarlı filmleri etkilemez. Güvenlik ışığı 15 watt tan güçlü olmamalı ve filmlere en az 150 cm mesafede bulunmalıdır

47 FİLMİN CEVABI Röntgen filmleri x-ışını ve görülebilir ışığa duyarlıdır Ekspojür ile emülsiyon etkilenerek gözle görülmeyen latent görüntü oluşur (Latent dönem) Görüntü banyo işlemi ile görülebilir hale gelir (Manifest görüntü dönemi) Işık alan kesimler siyah, almayanlar beyaz görülür Değişik ekspojür değerlerinde farklı dansite oluşur Ekspojüre verdiği yanıta bakarak, filmin kontrast ve hızını belirleyebiliriz Dansitometre ile ölçülür, işleme sensitometri denir

48

49

50

51 Röntgen filminin saklanması, taşınması Radyografi filmleri Işığa, Radyasyona Sıcaklığa Neme ve Basınca duyarlıdır Dikkat edilmeyen durumlarda artefaktlar oluşabilir

52 Röntgen filminin saklanması, taşınması Radyografi filmleri ışığa ve radyasyona maruz kaldıkları zaman filmde sislenme olur Işık Filmler karanlıkta depolanmalıdır Karanlık oda mutlaka ışık sızdırmaz olmalıdır Radyasyon Kontrastı azaltır ve sislenmeyi artırır Filmler radyasyona hastadan daha hassas olup filmi korumak için daha fazla kurşun gerekir Film radyoaktif maddelerden uzak tutulmalıdır

53 Röntgen filminin saklanması, taşınması Sıcaklık Uzun süre yüksek sıcaklıkta depolama kontrastı azaltır ve filmde sislenme yapar Filmler 20 o C altında saklanmalı, 10ºC de 1 yıl süre ile saklanabilir 20ºC üzerinde depolama uzadıkça kontrast kaybı ve sislenme artar Nem oranı %60 ın ise kontrastta azalma ve sislenme görülebilir %40 ın (kuru ortam) statik elektriklenme artefaktına neden olabilir

54 Röntgen filminin saklanması, taşınması Temiz elle tutulmalı, kirli el ve ekranlar leke yapar Filme basınç uygulanmamalı, banyo öncesi kaba kullanım, eğme, kırıştırma, film katlanması çizgi veya tırnak şeklinde artefakt yapar Otomatik banyoda kirli rulolar artefakt yapabilir Raf Ömrü: Filmler 100 yapraklı kutuya konulur. Bazen filmler arasında koruyucu kağıt konulur

55 Röntgen filminin saklanması, taşınması Her kutuda son kullanma tarihi verilir. Film bundan uzun depolanmamalıdır Film yaşlanması hızının kaybına, kontrastın azalmasına ve sisin artmasına yol açar Kutu filmler dik tutulmalıdır Önce en eski film kullanılmalıdır Açılmış filmin kullanımı 45 günü geçmemelidir

56

57 Kaynaklar 1. Bushong SC. Radiologic Science for Technologist: Physics, Biology and Protection. 9 th ed. St. Louis, Mosby Elsevier, Tuncel E. Klinik Radyoloji. Bursa, Nobel & Güneş, Kaya T. Temel Radyoloji Tekniği. Bursa, Güneş & Nobel, 1997.