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ELEMENTI DI FISICAELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICAIN RADIODIAGNOSTICA
•RADIOGRAFIACONVENZIONALE
•RADIOSCOPIA
•TOMOGRAFIACOMPUTERIZZATA
Tecniche diagnostiche
che utilizzano
sorgenti esterne
di RAGGI X
In che modo si creano le immagini ?
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0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 1 2 3 4 5 6SPESSORE CORPO ATTRAVERSATO X
N.FOTONI
N= N0 e-x
:
coefficient
edi attenuazione lineare
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N= N0 e-x
: coefficiente di attenuazione lineare
ASSORBIMENTO DIFFERENZIATOASSORBIMENTO DIFFERENZIATO
del fascio di fotoni Xdel fascio di fotoni X
allorchè esso attraversa strati di materiale disomogeneo
Tessuti e organi di Tessuti e organi di differente densitàdifferente densità hanno hanno diversi diversi
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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
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aria osso
ossotessuto molle
RAGGI X
N. FOTONI TRASMESSI
FORMAZIONEdell’ IMMAGINERADIOLOGICA PRIMARIA
PAZIENTE
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FORMAZIONEdell’ IMMAGINERADIOLOGICA PRIMARIA
IMMAGINE VISIBILE
INTENSIFICATORE DI BRILLANZA
PELLICOLARADIOGRAFICA
Sistemacomputerizzatoche crea IMMAGINI CT
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TUBO A RAGGI XTUBO A RAGGI X
CATODO (-)
COLLIMATOREO DIAFRAMMA
FASCIO DI RAGGI X
elettroni
ANODO (+)
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Effetto termoionico
2000 °C
corrente
riscaldamento
emissionedi elettroni
TUBO A RAGGI XTUBO A RAGGI X
Intensità corrente di riscaldamento,
numero e- emessi dal filamento
intensità raggi X (quantità fotoni)
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TUBO A RAGGI XTUBO A RAGGI XPENSILEPENSILE
LETTINOLETTINO
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TUBO A RAGGI XTUBO A RAGGI X
PENSILEPENSILE
PORTA PELLICOLEPORTA PELLICOLEper RADIOGRAFIEper RADIOGRAFIEfatte in piedifatte in piedi
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MAMMOGRAFOTUBO A RAGGI XTUBO A RAGGI X
SCHERMATURASCHERMATURAIN VETRO PIOMBATOIN VETRO PIOMBATO
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LE CARATTERISTICHE DEL FASCIO DI RAGGI X
sono determinate da
TENSIONE tra gli elettrodiqualità radiazione
CORRENTE degli elettroni nel tuboquantità della radiazione
TEMPO DI ESPOSIZIONE
selezionabili dall’operatore
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ENERGIA (keV) ELETTRONI ACCELERATI
L’ energia MEDIA DEI FOTONI è 1/3 DELL’ ENERGIA MAX
TENSIONE (kV) APPLICATA AL TUBO
ENERGIA MASSIMA FOTONI PRODOTTI
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ENERGIA ELETTRONI ACCELERATI
1 % SI TRASFORMA IN RADIAZIONE X
99 % SI TRASFORMA INCALORE
NECESSITA’ DI ANODI INCLINATIoANODI ROTANTI (9000 GIRI /minuto)
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SCELTA DELL’ENERGIA (TENSIONE)
coefficientedi assorbimento lineare
energia
osso
tessuto molle
EFFETTO FOTOELETTRICO: assorbimentoassorbimento
EFFETTO COMPTON: attenuazioneattenuazione
Regione di energiain cui si ha un contrasto maggiore
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TENSIONI UTILIZZATETENSIONI 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
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La scelta dei parametri è effettuata in base a ciò che si vuole vedere
Osso su tessuto Effetto fotoelettrico
Basse energie (tensioni)
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CORRENTI UTILIZZATE: CORRENTI UTILIZZATE: 0.5 -500 mA
CORRENTE degli elettroni: I= Q/ t
NUMERO di FOTONI
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SPETTRO DI RAGGI XSpettro continuo difotoni di frenamento
Fotoni di bassa energia eliminati
Raggi X caratteristici
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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
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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
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•PELLICOLA RADIOGRAFICA
RAGGI X
elettrone
+
IONE ARGENTO
ATOMO D’ARGENTO
•RADIODIAGNOSTICA CONVENZIONALE
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PELLICOLA RADIOGRAFICA
GRADI DI ANNERIMENTO
DELLA PELLICOLA DIFFERENTI
per N. FOTONI TRASMESSI DIVERSI
PROCESSO CHIMICO(SVILUPPO)
ANNERIMENTO PELLICOLA
ATOMO D’ARGENTO
per TESSUTI/ ORGANI DIFFERENTI
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Relazione dose-annerimento: curva sensitometrica
annerimento
DOSE
REGIONE di linearità
““Sigmoide”Sigmoide”
PELLICOLA RADIOGRAFICA
sottoesposizionesovraesposizioneo 1
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Relazione dose-densità ottica
annerimento
DOSERegione di linearità
o 1
bisogna scegliere i parametriin modo da impressionare la pellicolain questa zona
![Page 26: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/26.jpg)
RADIAZIONEPRIMARIA E DIFFUSA
Utilizzo di una GRIGLIA ANTIDIFFUSIONE
La radiazione diffusa è arrestata dalle lamelle della griglia
PELLICOLA
RAGGI XRADIAZIONE DIFFUSAdal PAZIENTE
PELLICOLA RADIOGRAFICA
![Page 27: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/27.jpg)
RADIOSCOPIA
FOSFOROFOTOCATODO
1-raggi X
2-luce 3-elettroni
ANODO FOSFORO
4-luce
telecamera
5-segnaleelettrico
monitor
6-immagine
Utilizzata: in camera operatoria, per angiografie
INTENSIFICATORE DI BRILLANZA
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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”
![Page 29: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/29.jpg)
a b
Sorgentedi raggi X
Io
rivelatore
I
(x,y)
I=Io*e- (x,y) l Strato sottile (“tomos”) del paziente
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA (CT)
![Page 30: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/30.jpg)
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
Sorgentedi raggi X rivelatore
IoI
Io
Sorgente
di raggi X
rivelatore
I
Sorg
ente
di ra
ggi X
rivelatore
Io
I
![Page 31: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/31.jpg)
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
N. FOTONI TRASMESSI o INTENSITA’TRASMESSA I
Cavità a basso numero atomico
![Page 32: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/32.jpg)
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
a b
I
(x,y)
I=Io*e- (x,y) l
Il rivelatore misura IIo è nota per ogni punto dello strato
numeri CT
Io
![Page 33: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/33.jpg)
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
numeri CT
osso
livelli di grigio
muscolo
polmone
Ogni tessuto ha un suo n. CT CT diverso: anomalia
![Page 34: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/34.jpg)
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
Ricostruzione 3 DImmagini 2 D
![Page 35: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/35.jpg)
Rotazione sistema sorgente-rivelatore e …...
CT dell’ ultima generazione: ELICOIDALECT dell’ ultima generazione: ELICOIDALE
![Page 36: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/36.jpg)
….e spostamento del lettino
![Page 37: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/37.jpg)
SISTEMA DI RIVELAZIONE
IODURO DI SODIO: RIVELATORE A SCINTILLAZIONE NaI(Tl)
1-Radiazione incidente
2-Emissione di luce
fotocatodo
3-Impulso luminosoconvertito in elettroni
FOTOMOLTIPLICATORE
4-moltiplicazionedegli elettroni
5-segnaleelettrico
AMPIEZZA SEGNALE INTENSITA’ DEI RAGGI X
anodo
![Page 38: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/38.jpg)
IMMAGINI CT osso tessuto molle
![Page 39: ELEMENTI DI FISICA IN RADIODIAGNOSTICA IN RADIODIAGNOSTICA RADIOGRAFIA CONVENZIONALE RADIOSCOPIA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Tecniche diagnostiche che utilizzano](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081502/5542eb65497959361e8d0f4b/html5/thumbnails/39.jpg)
CARATTERISTICHEdell’IMMAGINE RADIOLOGICA
RISOLUZIONE SPAZIALE
CONTRASTO
RUMORE
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RISOLUZIONE SPAZIALE
E’ la minima distanza tra 2 oggetti che possono essere
visualizzati come separati ( 1/2 mm)
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
Oggetti reali
Immagini degli oggetti
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CONTRASTO
Si riferisce a quanto più è annerito o chiaro
l’oggetto da indagare
rispetto alla zona circostante
alto contrastobasso contrasto
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RUMORE
Incertezza con cui viene registrato un segnale
(Dipende da:
•n fotoni che colpiscono il rivelatore
•n grani d’argento presenti nella pellicola
•rumore dell’elettronica di misura)
gatto reale gatto “rumoroso”