Vizsgálóeljárások klinikai jelentősége: Röntgen

2. Vizsgáló eljárások klinikai jelentősége: Röntgen

Írta: Kiss Katalin Klára

 

A fejezet oktatásának célja:

Megismerni /átismételni a rtg sugár keletkezésének fizikai alapjait, a rtg kép keletkezését, a felvételi és átvilágítási technikát. A megismerni rtg vizsgálatok klinikai alkalmazását (vizsgálható szerveket, szervrendszereket), annak előnyeit és hátrányait, helyét a kivizsgálási algoritmusban.

Múzeum a Radiológiai és Onkoterápiás Klinika könyvtárában.:

2.2. A képalkotás fizikai alapjai

A fizikai alapok valamennyi analóg, indirekt digitális és digitális képalkotásra is érvényesek, csak maga a detektáló rendszer működési elve más.

A röntgensugárzás fogalma:
A röntgensugárzás az elektromágneses rezgések családjába tartozó energiaterjedési forma.
Fizikai jellemzője:

C=μ×λ

μ= frekvencia
λ =hullámhossz
C=terjedési sebesség, mely állandó

A hullámhossz és a frekvencia egymással fordítottan arányosak.
A röntgensugárzást a hullámhosszal jellemezzük.
Minél kisebb a hullámhossza annál keményebb a sugárzás és annál áthatolóbb.

A kvantumelmélet értelmében, mint minden elektromágneses rezgés, így a röntgensugárzás is, energia csomagokból, fotonokból áll. Hullám jelenségeket - és a klasszikus mechanika törvényeinek engedelmeskedve - a röntgensugárzás ütközési jelenségeket is mutat.
A röntgensugárzásnak intenzitása van. A sugárzás által szállított energia a haladási irányra merőleges egységnyi felületen áthaladó energia sűrűséggel, intenzitással jellemezhető.

A röntgensugárzás előállítását a röntgensugárzóval, vagyis a röntgencsővel végezzük.
A röntgensugárzást nagyfeszültségű, egyenáramú, elektromos térben, vákuumcsőben felgyorsított elektronok nehézfém céltárgyba ütköztetésével keltjük a röntgencső segítségével. A nagysebességre felgyorsított elektronok az anódba csapódva több lépésben adják le energiájukat.

A röntgen cső felépítése:

Katód: Wolfram
Anód: Wolfram, Molibdén -Rénium
Tápfeszültség: 10-20 kilovolt
Gyorsítófeszültség: 6-600 kilovolt

A röntgen sugárzás keletkezése:
Kétféle röntgensugárzást különítünk el keletkezésük alapján:
-karakterisztikus röntgensugárzás
-fékezési röntgensugárzás

• Karakterisztikus sugárzás:

A felgyorsított elektron egy belső héjelektront kiszakít, a megüresedett helyet egy külső elektron tölti be.
Az elektronpályák, meghatározott kötési energiaszintet képviselnek, így a különbség mindig egy diszkrét érték. Mindig egy meghatározott hullámhosszúságú kvantum keletkezik.

• Fékezési röntgensugárzás:

A felgyorsított elektron áthatol az elektronhéjakon, a mag közelében lefékeződik, és mozgási energia veszteségének megfelelő nagyságú röntgen foton keletkezik. Ahol teljesen elveszíti mozgási energiáját, azt határhullámhossznak nevezzük.

A röntgen sugárzás spektruma:
Egy folyamatos görbére szuperponálódott karakterisztikus csúcsokkal jellemezhető, mely az anód anyagára jellemző.
Molibdén esetén a csúcs 35 kilovolt gyorsító feszültségnél keletkezik (mammográfia).
Wolframnál 60-70 kilovoltnál. Ezek az anyagok azért váltak be anódként, mert a csúcsok a diagnosztikában használatos értékeknél keletkeznek (orvosi röntgen diagnosztika).

Az energiaveszteség nagy, mert a mozgási energia 99 %-ban hővé és látható fénnyé alakul.
A gerjesztés döntően külső elektronhéjon történik, túlnyomórészt. egy elektron kilökődése játszódik le
A sugármennyiség a cső áramtól függ. A spektrális összetétel a feszültség növelésével és szűréssel változtatható.

Szűrés
A keletkezett röntgensugárzás különböző hullámhosszúságú röntgen fotonokból áll. A képalkotásban részt nem vevő, a kép minőségét rontó fotonokat ki kell szűrni. Ezt alumínium és réz lemezekkel végezzük. Szűréssel a sugárterhelés is csökken.

Négyzetes sugárfogyás törvénye
A röntgen sugárzás intenzitása a sugárforrástól mért távolság négyzetével csökken.
1x 1 m-es négyzetre beeső sugármennyiség 1 méterrel a sugárforrástól 4 x 4 m-es négyzeten oszlik el.

Abszorpció
A térben terjedő röntgensugárzás a teret kitöltő anyaggal kapcsolatba kerülve veszít intenzitásából.
Megváltoztatja az anyag állapotát (Biológiai, kémiai, fizikai!)

A sugárgyengítési képesség, az anyag vastagságától, sűrűségétől és rendszámától függ. A rendszám negyedik hatványától.
A röntgensugárzásnak az anyagon történő áthaladása során ötféle fizikai jelenség játszódhat le. Ezt nevezzük a röntgen sugárzás abszorpciójának.
energia leadás nélkül áthatol

• Rayleight szórás
• Compton szórás
• foto effektus
• pár képződés

A képminőséget rontó tényezőként túlnyomóan a Compton féle szórás tehető felelőssé.

Centrális projekció
Torzítja a képet és nagyít.
A pontszerű sugárforrásból induló, széttérően haladó röntgensugarak hozzák létre a felvételt. Ennek következménye a nagyítás és torzítás. A filmhez közeli tárgyak kisebb mértékben nagyítottak (és élesebbek is), mint a filmtől távolabbi tárgyak. Emiatt a képen torzítás keletkezik, mert a filmhez közelebb eső testrészlet kisebb lesz, mint, az egyébként ugyanolyan méretű távolabbi.

2.3. A röntgenkép keletkezése

Homogén sugárnyalábot bocsátunk a testen keresztül, mely az anyagra jellemző módon szóródik és áthatol, az elnyelődések nyomán megváltozik a röntgen kvantum eloszlása, a képsíkban, egyenetlenül gyengül, különböző mértékben feketíti meg a filmet, vagy detektort (digitális). Úgynevezett sugárkép, egy inhomogén sugárrelief keletkezik, ami az anyag minőségétől függ.

Ezt a sugárreliefet kell valamilyen képátviteli rendszerrel detektálni, ami az analóg képátviteli rendszerben a nagyformátumú film - fólia kombinációval történik. Ez a legegyszerűbb detektor rendszer.

A detektor a film, mely ezüst halogenoidokat tartalmaz.
Az erősítő ernyő, a fólia kalcium wolframat, és cink szulfid tartalmú (kék fóliák).
A ritkaföldfém fóliák titán, gadolínium tartalmúak (zöld fóliák).
Erősítő ernyő (fólia) alkalmazásával jobb a kvantumhasznosítás, kevesebb röntgensugár használatával készül el a felvétel. Sugárhygiénés szempontból is fontos. A rövidebb expozíciós idő pedig lehetővé teszi az elmozdulási életlenség csökkenését. A fóliákban lévő szemcsék a röntgen fotonok hatására fluoreszkálnak, fényfotonokat bocsátanak ki. A kék fóliák esetében 2-3 fény fotont kelt egy röntgen foton, míg a zöld fóliáknál 8-10 fény fotont. A kép minőségét a fólia szemcsézettsége határozza meg. Minél durvább a szemcsézettség annál rosszabb lesz a kép felbontása, de annál nagyobb az érzékenysége.
A képátviteli rendszer minőségét, felbontását vonalpár/mm mértékegységgel mérjük.
Ha a filmre közvetlenül történne a felvétel 50 vonalpár/mm a felbontás, de akkor hatalmas sugárdózist kellene leadni. Ez a fóliák használatával 5-10 vonalpár/mm-re csökken. Jelentősen csökkenti sugárdózist.

2.4. Kép minőséget befolyásoló tényezők

A kép minőségét rontja a szórt sugárzás. Csökkenti a kép élességét, fátyolozza a képet, csökkenti a kontrasztot.

(Szűrés, tubus, rácsok, Bucky-Potter-Akerlund)

A kép minőséget javítja:

• minél kisebb a tárgy képsík távolság
• minél nagyobb a fókusz tárgy távolság
• minél kisebb a fókusz mérete
• távfelvétellel érhető el a legjobb képminőség, ennek csak a generátorok teljesítménye szab határt.
• (lásd négyzetes sugárfogyás)

A röntgenkép minősége annál jobb minél több információt hordoz, ami a detektor rendszer minőségétől függ. Függ a beteg testalkatától, a korpulens betegekben nagyobb szórt sugárzás keletkezik.

Fluoroszkópia/Átvilágítás
Az átvilágításnál folyamatos a sugárkeltés. Ezt a modern forgó anódos röntgencsövek teszik lehetővé,
A kép az elsődleges cink-kadmium-szulfid vagy cézium-jodid tartalmú ernyőn jelenik meg. Ezt a képet a képerősítő elektron optikus úton több ezerszeresére erősíti fel és jeleníti meg a másodlagos ernyőn, melyet egy kamera jeleníti meg a monitoron.

(Indirekt digitális technika
Digitális képlemezre (pl. foszforlemezre) történő felvételi technika. A foszforlemez a felvétel elkészítését követően kiolvasásra kerül, majd a kép a monitoron megjelenését követően posztprocesszálható, átküldhető az orvosi munkapultra.

Foszfortárolásos lemez bárium-fluoro-brom elektronjai foszforkristályokba ágyazva a röntgenfotonok intenzitásának arányában magasabb energia szintre kerülnek. Lézersugárral megvilágítva a lemezt a barium-fluoro-brom elektronok lumineszcencia jelenségét mutatják. Alapállapotukra jellemző módon energia szintjükre visszaállnak, fény fotonok kerülnek detektálásra. Fénnyel megvilágítva a kazetta újra használhatóvá válik. (A kiolvasást ajánlott 15 percen belül elvégezni, mert a kazetta adatai idővel (2-3 óra) elvesznek.) )

Direkt digitális technika
Az expozíció detektor lemezre történik, mely amorf szelénréteggel fedett, elektromos jelet érzékelő vékonyfilm tranzisztor panel. A szelénrétegben a röntgensugár feszültség különbséget indukál, elektron lyukak alakulnak ki a sugárzás intenzitásától függően. Ezt az elektromos jelet fogja fel a vékonyfilm tranzisztor panel Az elektromos jelek soronként és oszloponként kerülnek kiolvasásra. Ma már többféle megoldású detektor lemez (flat panel) létezik, melyeket különféle előnyük és hátrányuk alapján kell kiválasztani a megfelelő feladat ellátására.

Klinikai információs rendszer megjelenik a munkapulton, HIS-RIS funkció. A betegadatok és a digitális képi információ összekapcsolható.
HIS=hospital information system
RIS=radiology information system

2.5. A röntgen vizsgálatok klinikai alkalmazása:

A röntgen vizsgálatoknak számos előnye van a mai napig is. Sok esetben megőrizte prioritását a többi vizsgáló eljárással szemben. A betegek kivizsgálásának algoritmusában az esetek többségében az első választandó modalitás a röntgen vizsgálat. A mellkasi szűrő vizsgálatokban például, amennyiben a lelet negatív, elégséges is.
Valamennyi röntgen vizsgálatra érvényes szabály, hogy a vizsgálatról képi dokumentációnak és írásos leírásnak, leletnek is kell készülnie.

A röntgen vizsgálat előnyei:

• olcsó
• könnyen hozzáférhető
• néhány kórképre specifikus lehet
• az iránydiagnózis felállításával megválasztható, milyen modalitással juthatunk a legkönnyebben és leggyorsabban diagnózishoz. Ez főleg az akut esetekben igen fontos.

 
Az akut hasi kórképekben, traumatológiában és a posztoperatív szövődmények kimutatásában.

A röntgen vizsgálat hátrányai:

• sok esetben nem specifikus
• az adott betegségnek nincs röntgen tünettana
• az elváltozás nem ábrázolódik röntgenfelvételen (nem sugárfogó epekő, vesekő)

 
Leggyakoribb röntgen vizsgálati módszerek:

• mellkas felvétel
• natív hasi felvétel
• kontrasztanyagos vizsgálatok
• csont felvételek
• intervenciós radiológiai vizsgálatok
• speciális (fül-orr gégészeti felvételek)

 

2.6. A mellkas röntgenvizsgálatainak módszerei:

- Zeiss és Odelka felvételek szűrő állomásokon, ez az úgynevezett roll film technika, a felvételek 2 méterről készülnek. 10 x 10 cm, illetve 6 x 6 cm átmérőjűek. Igen jó felbontásúak méretük ellenére. Lakossági szűrő vizsgálatokra használták, ma már nem alkalmazzák.
- 1:1 arányú, nagyformátumú posztero-anterior irányban készült mellkas felvétel
- oldal irányú felvétel
- átvilágítás, mely mindig kiegészítő vizsgálat, amennyiben a mellkas felvételen kérdéses a diagnózis. Csak mellkas átvilágítást nem végzünk, mert sugárterhelése nagy, térbeli felbontása rossz és megítélése szubjektív, nem kellően dokumentált.
- Frimann-Dahl felvétel

Kontrasztanyagos vizsgálatok:

• gyomor bél traktus
• epeutak vizsgálata
• sipoly járatok feltöltése, fistulográfia
• tápszonda feltöltés
• kanülök pozicionálása
• intervenciós beavatkozások
• eszközös beavatkozás utáni kontroll

2.7. Útravaló

Megtanultuk, hogy a fizikai alapok megértése, ismerete elengedhetetlen a röntgenfelvételek helyes kiértékeléséhez. Valamint betekintést nyertünk az egyes szokványos és specialis rtg vizsgálatok kivitelezésének módszertanába, a kontrasztanyagos rtg vizsgálatok alkalmazásába.

---