X ISINLARININ OZELLIKLERI KALITESI VE KANTITESI

RÖNTGEN FİZİĞİ 5
X-ışınlarının özellikleri,
kalitesi ve kantitesi
Doç. Dr. Zafer KOÇ
Başkent Üniversitesi Tıp Fak
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
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) (mGya) 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
X-IŞINLARININ KANTİTESİ
Röntgen (R); NŞA 1 cm3 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 µGya/mAs)
intensitede x-ışını üretir
BX ışını kantitesi kullanılabilir ışın
demetindeki x-ışın sayısıdır
X-IŞINLARININ
KANTİTESİNE ETKİ EDEN
FAKTÖRLER
1. X-ışın tüp akımı ve ekspojur süresi
2.
3.
4.
5.
6.
(mAs)
Tüp gerilimi - potansiyeli (kVp)
X-ışınının katettiği mesafe
Işın filtrasyonu
Target metali atom numarası (Z)
Tüp voltajının dalga şekli (voltaj
dalgalanması = ripple)
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
BX ışınının kantitesi mAs ile orantılıdır
TÜP POTANSİYELİ
Üretilen x-ışın miktarı tüp gerilimiPotansiyeli (kVp) değeri ile de artar
Tüp potansiyeli katot e- larının enerjisini
belirler
e- ların enerjisinin artması oluşan xışınlarının hem sayısını hem de enerjisini
arttırır
X-ışını kantitesi tüp gerilimindeki (kVp)
artış oranının karesi ile doğru orantılı
olarak artmaktadır
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 xışınları 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
BX ışını kantitesi kVp2 ile orantılıdır
kVp deki artışla ışın şiddetinin eğrisi hem yükselir
hem de daha yüksek enerjili alana kayar.
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
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 18-20 keV arasında oluşur ki
mammografi için idealdir
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
BX ışını kantitesi kaynaktan uzaklığın
karesi ile ters orantılıdır
BKaynak- görüntü algılayıcı uzaklığı
arttıkça sabit ekspojuru sağlamak için
mAs ı uzaklığın karesi kadar artırmak
gerekir
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
VOLTAJ DALGA ŞEKLİNİN ETKİSİ
Voltaj dalgalanmalarını (ripple = fluktuasyon)
azaltmak ortalama foton enerjisini dolayısıyla xışın 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
kVp ve mAs ETKİSİ
Radyografide
kVp kantite, kalite ve pentrasyonu
belirlerken
mAs sadece kantiteyi belirler
B X-ışını demetinin ilave filtrasyonu hasta
dozunu azaltır
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 xışınlarından oluşur
BPenetrasyon x-ışınının maddeyi (dokuyu)
geçebilme özelliğidir
X-ışın demeti kalitesini spektrumun etkin xışını enerjisi belirler.
Etkin x-ışını enerjisi spektrumdaki maksimum
foton enerjisinin 1/3 ü ile 1/2 si arasındadır
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
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
B Yarı-değer kalınlığı x-ışını kalitesini
gösteren en özgün yöntemdir
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
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
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), 140-250 kVp arası bakır (Cu),
250 kVp üzerinde Thoraseus adı verilen kalay,
bakır ve Al dan yapılmış filtre tercih edilir
B x-ışını kalitesi voltaj veya filtrasyon ile
belirlenebilir fakat HVL en uygunudur
BFiltrasyonun artırılması x-ışını kalitesini artırır
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
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
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
Kaynaklar
1.
2.
3.
Bushong SC. Radiologic Science for Technologist:
Physics, Biology and Protection. 9th ed. St. Louis,
Mosby Elsevier, 2008.
Tuncel E. Klinik Radyoloji. Bursa, Nobel & Güneş,
2008.
Kaya T. Temel Radyoloji Tekniği. Bursa, Güneş &
Nobel, 1997.