ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano sorgenti esterne di RAGGI X In che modo si creano le immagini ?

SPESSORE CORPO ATTRAVERSATO X N= N0 e-x : coefficiente di attenuazione lineare N.FOTONI 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 componenti organiche basso numero atomico basso potere di assorbimento dei raggi X fosforo calcio cloro componenti inorganiche elevato numero atomico alto potere di assorbimento dei raggi X

RAGGI X FORMAZIONE dell’ IMMAGINE RADIOLOGICA PRIMARIA aria PAZIENTE osso tessuto molle osso N. FOTONI TRASMESSI

FORMAZIONE dell’ IMMAGINE RADIOLOGICA PRIMARIA IMMAGINE VISIBILE Sistema computerizzato che crea IMMAGINI CT PELLICOLA RADIOGRAFICA INTENSIFICATORE DI BRILLANZA

TUBO A RAGGI X elettroni CATODO (-) ANODO (+) COLLIMATORE O DIAFRAMMA FASCIO DI RAGGI X

Effetto termoionico TUBO A RAGGI X corrente 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

TUBO A RAGGI X PORTA PELLICOLE per RADIOGRAFIE fatte in piedi PENSILE

MAMMOGRAFO TUBO A RAGGI X SCHERMATURA IN VETRO PIOMBATO

LE CARATTERISTICHE DEL FASCIO DI RAGGI X sono determinate da TENSIONE tra gli elettrodi qualità radiazione selezionabili dall’operatore CORRENTE degli elettroni nel tubo quantità della radiazione TEMPO DI ESPOSIZIONE

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 Regione di energia in cui si ha un contrasto maggiore osso 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 PROCESSO CHIMICO (SVILUPPO) ANNERIMENTO PELLICOLA ATOMO D’ARGENTO GRADI DI ANNERIMENTO DELLA PELLICOLA DIFFERENTI per N. FOTONI TRASMESSI DIVERSI per TESSUTI/ ORGANI DIFFERENTI

PELLICOLA RADIOGRAFICA Relazione dose-annerimento: curva sensitometrica DOSE “Sigmoide” 1 sovraesposizione o annerimento sottoesposizione REGIONE di linearità

Relazione dose-densità ottica annerimento DOSE Regione di linearità o 1 bisogna scegliere i parametri in modo da impressionare la pellicola in questa zona

RADIAZIONE PRIMARIA E DIFFUSA PELLICOLA RADIOGRAFICA Utilizzo di una GRIGLIA ANTIDIFFUSIONE PELLICOLA RAGGI X RADIAZIONE DIFFUSA dal PAZIENTE La radiazione diffusa è arrestata dalle lamelle della griglia

INTENSIFICATORE DI BRILLANZA RADIOSCOPIA 2-luce 3-elettroni 5-segnale elettrico monitor 6- immagine 4-luce 1-raggi X tele camera FOSFORO ANODO FOSFORO 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 rivelatore I a b Strato sottile (“tomos”) del paziente I=Io*e-  (x,y) l

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Sorgente di raggi X rivelatore Io I Sorgente di raggi X rivelatore I Sorgente di raggi X rivelatore Io I Io

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Cavità a basso numero atomico N. FOTONI TRASMESSI o INTENSITA’ TRASMESSA I

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA  (x,y) Io I a b I=Io*e-  (x,y) l Il rivelatore misura I Io è nota  per ogni punto dello strato numeri CT

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA livelli di grigio numeri CT osso muscolo polmone Ogni tessuto ha un suo n. CT CT diverso: anomalia

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Immagini 2 D 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) 3-Impulso luminoso convertito in elettroni 2-Emissione di luce 5-segnale elettrico FOTOMOLTIPLICATORE anodo fotocatodo 4-moltiplicazione degli elettroni 1-Radiazione incidente AMPIEZZA SEGNALE INTENSITA’ DEI RAGGI X

osso IMMAGINI CT tessuto molle

dell’IMMAGINE RADIOLOGICA 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) Oggetti reali Perché: 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

basso contrasto CONTRASTO alto contrasto Si riferisce a quanto più è annerito o chiaro l’oggetto da indagare rispetto alla zona circostante

RUMORE Incertezza con cui viene registrato un segnale gatto “rumoroso” gatto reale (Dipende da: n fotoni che colpiscono il rivelatore n grani d’argento presenti nella pellicola rumore dell’elettronica di misura)