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ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA •RADIOGRAFIA CONVENZIONALE Tecniche diagnostiche •RADIOSCOPIA che utilizzano •TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA di RAGGI X sorgenti esterne In che modo si creano le immagini ? N= N0 e-x : 1 N.FOTONI 0.9 coefficiente di attenuazione lineare 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1 2 3 4 5 6 SPESSORE CORPO ATTRAVERSATO X N= N0 e-x : coefficiente di attenuazione lineare Tessuti e organi di differente densità hanno diversi ASSORBIMENTO DIFFERENZIATO del fascio di fotoni X allorchè esso attraversa strati di materiale disomogeneo INTERAZIONE CON IL PAZIENTE Elementi chimici presenti nell’organismo idrogeno carbonio azoto ossigeno fosforo calcio cloro componenti organiche basso numero atomico basso potere di assorbimento dei raggi X componenti inorganiche elevato numero atomico alto potere di assorbimento dei raggi X FORMAZIONE dell’ IMMAGINE RADIOLOGICA PRIMARIA RAGGI X aria tessuto molle osso osso PAZIENTE N. FOTONI TRASMESSI FORMAZIONE dell’ IMMAGINE RADIOLOGICA PRIMARIA IMMAGINE VISIBILE PELLICOLA RADIOGRAFICA INTENSIFICATORE DI BRILLANZA Sistema computerizzato che crea IMMAGINI CT TUBO A RAGGI X elettroni CATODO (-) ANODO (+) COLLIMATORE O DIAFRAMMA FASCIO DI RAGGI X TUBO A RAGGI X corrente Effetto termoionico 2000 °C emissione di elettroni riscaldamento Intensità corrente di riscaldamento, numero e- emessi dal filamento intensità raggi X (quantità fotoni) PENSILE TUBO A RAGGI X LETTINO PORTA PELLICOLE per RADIOGRAFIE fatte in piedi TUBO A RAGGI X PENSILE MAMMOGRAFO SCHERMATURA IN VETRO PIOMBATO TUBO A RAGGI X 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 TENSIONE (kV) APPLICATA AL TUBO ENERGIA (keV) ELETTRONI ACCELERATI ENERGIA MASSIMA FOTONI PRODOTTI L’ energia MEDIA DEI FOTONI è 1/3 DELL’ ENERGIA MAX ENERGIA ELETTRONI ACCELERATI 1 % SI TRASFORMA IN RADIAZIONE X 99 % SI TRASFORMA IN CALORE NECESSITA’ DI ANODI INCLINATI o ANODI ROTANTI (9000 GIRI /minuto) SCELTA DELL’ENERGIA (TENSIONE) coefficiente di assorbimento lineare osso Regione di energia in cui si ha un contrasto maggiore tessuto molle energia EFFETTO FOTOELETTRICO: assorbimento EFFETTO COMPTON: attenuazione 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) CORRENTE degli elettroni: I= Q/ t NUMERO di FOTONI CORRENTI UTILIZZATE: 0.5 -500 mA 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 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 •RADIODIAGNOSTICA CONVENZIONALE •PELLICOLA RADIOGRAFICA ATOMO D’ARGENTO RAGGI X elettrone + IONE ARGENTO PELLICOLA RADIOGRAFICA ATOMO D’ARGENTO PROCESSO CHIMICO (SVILUPPO) ANNERIMENTO PELLICOLA GRADI DI ANNERIMENTO DELLA PELLICOLA DIFFERENTI per N. FOTONI TRASMESSI DIVERSI per TESSUTI/ ORGANI DIFFERENTI PELLICOLA RADIOGRAFICA Relazione dose-annerimento: curva sensitometrica DOSE “Sigmoide” o sottoesposizione 1 REGIONE di linearità annerimento sovraesposizione Relazione dose-densità ottica DOSE o Regione di linearità 1 annerimento bisogna scegliere i parametri in modo da impressionare la pellicola in questa zona RADIAZIONE PRIMARIA E DIFFUSA PELLICOLA RADIOGRAFICA Utilizzo di una GRIGLIA ANTIDIFFUSIONE RADIAZIONE DIFFUSA dal PAZIENTE RAGGI X PELLICOLA La radiazione diffusa è arrestata dalle lamelle della griglia RADIOSCOPIA 2-luce 3-elettroni 1-raggi X FOSFORO 5-segnale 6elettrico 4-luce immagine tele camera ANODO FOSFORO monitor FOTOCATODO INTENSIFICATORE DI BRILLANZA Utilizzata: in camera operatoria, per angiografie 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” TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA (CT) (x,y) Sorgente di raggi X Io I rivelatore a I=Io*e- (x,y) l b Strato sottile (“tomos”) del paziente TOMOGRAFIA Sorgente di raggi X COMPUTERIZZATA Io I rivelatore TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Cavità a basso numero atomico N. FOTONI TRASMESSI o INTENSITA’ TRASMESSA I TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA (x,y) Io I a Il rivelatore misura I Io è nota b I=Io*e- (x,y) l per ogni punto dello strato numeri CT TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA numeri CT livelli di grigio osso muscolo polmone Ogni tessuto ha un suo n. CT CT diverso: anomalia TOMOGRAFIA Immagini 2 D COMPUTERIZZATA Ricostruzione 3 D CT dell’ ultima generazione: ELICOIDALE Rotazione sistema sorgente-rivelatore e …... ….e spostamento del lettino SISTEMA DI RIVELAZIONE IODURO DI SODIO: RIVELATORE A SCINTILLAZIONE NaI(Tl) 2-Emissione 3-Impulso luminoso 5-segnale convertito in elettroni elettrico di luce FOTOMOLTIPLICATORE anodo fotocatodo 4-moltiplicazione 1-Radiazione incidente AMPIEZZA SEGNALE degli elettroni INTENSITA’ DEI RAGGI X 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: Oggetti reali •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 Immagini degli oggetti CONTRASTO alto contrasto Si riferisce a quanto più è annerito o chiaro l’oggetto da indagare rispetto alla zona circostante basso contrasto RUMORE Incertezza con cui viene registrato un segnale gatto reale gatto “rumoroso” (Dipende da: •n fotoni che colpiscono il rivelatore •n grani d’argento presenti nella pellicola •rumore dell’elettronica di misura)
