RÖNTGEN FİZİĞİ 5 X-ışınlarının özellikleri, kalitesi ve kantitesi. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

Transkript

1 RÖNTGEN FİZİĞİ 5 X-ışınlarının özellikleri, kalitesi ve kantitesi Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

2 X-ışınlarının özellikleri, kalitesi ve kantitesi X-ışınları cam veya metal kılıfın penceresinden tüp dışına değişik enerji seviyelerinde bir demet şeklinde verilir X-ışın demeti kantite (demetteki x-ışın sayısı) ve kalite (x-ışını penetrasyon yeteneği) ile karakterize edilir

3 X-IŞINLARININ KANTİTESİ Elde edilen x-ışınlarının miktarı (kantitesi) intensite ile tanımlanır ve x-ışını demetindeki foton sayısını gösterir İntensite enerji akışı birimidir ve enerji demetine dikey bir cm2 alandan bir sn geçen enerji miktarıdır ve birimi Joul dür X-ışın demeti intensitesi Röntgen (R) veya miliröntgen (mr) (mgy a ) ile ölçülür ve x-ışını kantitesi olarak ifade edilir Işın yoğunluğu veya radyasyon ekspojuru da sıklıkla intensite veya kantite yerine kullanılır Hepsi aynıdır ve Röntgen ile ölçülür

4 X-IŞINLARININ KANTİTESİ Röntgen (R); NŞA 1 cm 3 havada 1 elektrostatik yük birimi kadar (2.08x109) iyon çifti oluşturabilen radyasyon miktarıdır Expojur hızı mr/s, mr/dakika ile ifade edilir, veya mr/mas de x-ışını intensitesini ifade etmek için kullanılabilir Genel amaçlı x-ışın tüplerinin çoğu ~ 70 kvp ile çalıştırıldığında 100 cm lik kaynak-görüntü algılayıcı uzaklığında ~ 5 mr/mas (50 µgy a /mas) intensitede x-ışını üretir X ışını kantitesi kullanılabilir ışın demetindeki x-ışın sayısıdır

5 X-IŞINLARININ KANTİTESİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER 1. X-ışın tüp akımı ve ekspojur süresi (mas) 2. Tüp gerilimi - potansiyeli (kvp) 3. X-ışınının katettiği mesafe 4. Işın filtrasyonu 5. Target metali atom numarası (Z) 6. Tüp voltajının dalga şekli (voltaj dalgalanması = ripple)

6 X-IŞINI TÜP AKIMI Üretilen X-ışını miktarı tüp akımı ve ekspojur süresinin çarpımı (mas) ile doğru orantılıdır ma değerini iki katına çıkarmakla süreyi (sn) iki katına çıkarmak aynı etkiye sahiptir mas değerini iki katına çıkarmak üretilen x-ışın miktarını iki katına çıkarır ancak x-ışın spektrumunu değiştirmez X-ışını tüp akımı ışın şiddeti ile doğru orantılıdır Tüp akımı iki misli arttırılırsa iki misli sayıda foton oluşur X ışınının kantitesi mas ile orantılıdır

7

8 TÜP POTANSİYELİ Üretilen x-ışın miktarı tüp gerilimi- Potansiyeli (kvp) değeri ile de artar Tüp potansiyeli katot e - larının enerjisini belirler e - ların enerjisinin artması oluşan x- ışınlarının hem sayısını hem de enerjisini arttırır X-ışını kantitesi tüp gerilimindeki (kvp) artış oranının karesi ile doğru orantılı olarak artmaktadır

9 TÜP POTANSİYELİ kvp nin % 15 artması film üzerine düşen foton sayısını mas deki 2 kat artış kadar artırmaktadır Bu nedenle kvp % 15 artırıldığında mas yarıya indirilmelidir. Örneğin 60 kvp den 70 kvp e potansiyeli arttırma film dansitesini mas ın iki misli artması kadar etkiler. Gerçekte ışın miktarını iki misli artırmak için kvp % 40 arttırılmalıdır. Ancak yüksek enerjili x- ışınları hastadan daha fazla geçtiği ve filme ulaştığı için % 15 lik artış filme ulaşan ışın miktarını mas deki 2 kat artış gibi etkiler. X-ışını şiddeti, ışın demetindeki fotonların sayısı ile enerjilerinin çarpımıdır X ışını kantitesi kvp 2 ile orantılıdır

10 kvp deki artışla ışın şiddetinin eğrisi hem yükselir hem de daha yüksek enerjili alana kayar.

11 TARGET MATERYALİ Target maddesinin atom numarası arttıkça x-ışını oluşum etkinliği artar Atom numarası karakteristik radyasyonunun enerjisini belirler Atom numarası arttıkça kısmen frenleme (genel) radyasyon miktarı da artmaktadır

12

13

14 TARGET MATERYALİ Düşük atom numaralı targette frenleme (genel) radyasyon azalmaktadır. Düşük atom numaralı anot düşük kvp ile kullanıldığında toplam ışın demetindeki karakteristik radyasyon miktarı artar. Molybdenyum anodlar bu nedenle mammografide kullanılır 40 kvp ile kullanıldığında K karakteristik radyasyon kev arasında oluşur ki mammografi için idealdir

15 X-ışınlarının katettiği mesafe X-ışınlarının katettiği mesafeye bağlı olarak azalması temel bir özelliğidir. Bu özellik ters kare kanunu olarak bilinir ve noktasal bir kaynaktan çıkan x-ışını miktarı mesafenin karesi ile orantılı olarak azalır X ışını kantitesi kaynaktan uzaklığın karesi ile ters orantılıdır Kaynak- görüntü algılayıcı uzaklığı arttıkça sabit ekspojuru sağlamak için mas ı uzaklığın karesi kadar artırmak gerekir

16 FİLTRASYON Hem tüpe ait hem de ilave filtrasyon düşük enerjili x-ışınlarını tutarak x-ışını etkin enerjisini yani kalitesini artırır (ışın sertlesmesi), bu esnada foton sayısı azaldığı için x-ışını kantitesi (miktarı) azalır

17 VOLTAJ DALGA ŞEKLİNİN ETKİSİ Voltaj dalgalanmalarını (ripple = fluktuasyon) azaltmak ortalama foton enerjisini dolayısıyla x- ışın demetinin kalitesini artırır (ışın sertleşmesi) Trifaze voltajda potansiyel sıfıra düşmediği ve maksimum değerlere yakın seyrettiği için x-ışının hem enerjisi hem de miktarı artar Trifaze cihazla çalışıldığında tek fazlıya göre film dansitesinde %12 artış olur Monofaze cihazda 72 kvp gerektiren bir çekim için trifaze cihazda 64 kvp kullanmak yeterlidir

18

19 kvp ve mas ETKİSİ Radyografide kvp kantite, kalite ve pentrasyonu belirlerken mas sadece kantiteyi belirler X-ışını demetinin ilave filtrasyonu hasta dozunu azaltır

20 X-IŞINLARININ KALİTESİ Penetrasyon X-ışınlarının kalitesi, üretilen x-ışınının etkin foton enerjisidir ve maddeden geçebilme, yani penetrasyon özelliği olarak ifade edilir Tanısal radyolojide kullanılan x-ışını demeti polikromatiktir, enerjileri farklı düzeyde x- ışınlarından oluşur Penetrasyon x-ışınının maddeyi (dokuyu) geçebilme özelliğidir X-ışın demeti kalitesini spektrumun etkin x- ışını enerjisi belirler. Etkin x-ışını enerjisi spektrumdaki maksimum foton enerjisinin 1/3 ü ile 1/2 si arasındadır

21 X-IŞINLARININ KALİTESİ kvp artırılması: x-ışın miktarını, pik ve ortalama enerjisini artırır X-ışınının kalitesinin artması ile ortalama foton enerjisi ve bunun sonucu penetrasyon gücü artar Yüksek kaliteli x-ışını demeti daha monoenerjitiktir ve daha fazla yüksek enerjili foton içerir Aynı kvp ile üretilen x-ışın demetinden yüksek kaliteli olanı ile daha iyi görüntü elde edilir ve hasta daha az x-ışını alır

22 Yarı-değer kalınlığı X-ışını kalitesi yarı değer kalınlığı ile ifade edilir: X ışını sayısal değerini yarıya indirecek absorbsiyonu yaratan kalınlık olarak tanımlanır Bu kalınlık yaklaşık 80 kvp gerilim altında elde edilen x-ışınlarında 1 mm Bakır, 3-5 mm alüminyum veya 4-8 cm yumuşak doku kalınlığına eşdeğerdir Yarı-değer kalınlığı x-ışını kalitesini gösteren en özgün yöntemdir

23 X-IŞINLARININ KALİTESİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER 1. X-ışını enerjisi- kvp, 2. Filtrasyon 3. Kullanılan x-ışını tüpü anot yapısı =Anot metalinin atom numarası (Z), 4. jeneratör dalga şekli

24 X-ışını enerjisi X-ışını enerjisi onu oluşturan katottan salınan e - ların enerjisine bağlıdır e - ların enerjisi ise hızları ile doğru orantılıdır Katot ile anot arasında ne kadar yüksek gerilim uygulanırsa e - ların enerjisi de o kadar yükselir X-ışını hızını, enerjisini ve penetrasyonunu sonuç olarak kalitesini artırmak için gerilimi (voltaj = kvp) artırmak gereklidir kvp arttırılınca x-ışını kalitesi de artar, yani üretilen x-ışını spektrumu değişir

25 Filtrasyon X-ışınının tüpten çıkışı esnasında uygulanan filtrasyondaki filtre kalınlığı ve atom numarası x-ışını kalitesine etki eder Filtrenin kalınlığı ve atom numarası ne kadar fazla olursa ışın kalitesini artırma (ışını sertleştirme) özelliği de o kadar fazla olur Kullanılan filtre tipi radyasyon enerjisine göre de değişir. Genelde 100 kvp ye kadar 1-3 mm alüminyum (Al), kvp arası bakır (Cu), 250 kvp üzerinde Thoraseus adı verilen kalay, bakır ve Al dan yapılmış filtre tercih edilir x-ışını kalitesi voltaj veya filtrasyon ile belirlenebilir fakat HVL en uygunudur Filtrasyonun artırılması x-ışını kalitesini artırır

26 Anot yapısı X-ışın tüpünün anottaki targette yüksek atom numaralı metal kullanılması üretilen ışınların penetrasyon özelliğini (kalitesini) artırır X-ışın demetindeki karakteristik radyasyon enerjisini belirlediğinden kaliteyi etkiler

27 jeneratör dalga şekli Voltaj dalgalanmasını (ripple, fluktuasyon) azaltmak, ortalama foton enerjisini, dolayısıyla x-ışın demetinin kalitesini artırır Trifaze cihazla çalışıldığında tek fazlıya göre film dansitesinde %12 artış olur Monofaze cihazda 72 kvp gerektiren bir çekim için trifaze cihazda 64 kvp kullanmak yeterlidir

28

29 X-IŞIN KALİTE VE KANTİTESİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER Artış Kantite Kalite Akım (mas) Artar Değişmez Voltaj (kvp) Artar Artar Eklenen filtrasyon Azalır Artar Target atom no Artar Artar Voltaj dalgalanması Azalır Azalır

30 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.