A RÖNTGENSUGÁRZÁS Elektromágneses sugárzás, jellemzően λ = nm E = 120 ev kev ν = 3x x10 19 Hz Terápiás célokra nagyobb energi

Hasonló dokumentumok
Röntgen. W. C. Röntgen. Fizika-Biofizika

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Röntgensugárzás, röntgendiffrakció Biofizika szeminárium

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Röntgendiagnosztika és CT

Röntgendiagnosztikai alapok

Röntgen kép és Komputer tomográf (CT) Bevezető. Ujfalusi Zoltán Március 8. PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

Röntgendiagnosztika és CT

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

A röntgensugárzás keltése Fékezési vagy folytonos Rtg sugárzás. Röntgensugárzás. A röntgensugárzás elektromágneses sugárzás

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

A röntgendiagnosztika alapjai

Orvosi biofizika II. Orvosi Biofizika II. Az X-sugár. Röntgen- sugárzás Előállítás, tulajdonságok

Arany-Tóth Attila. Sebészeti röntgenvizit: Általános radiológia - előadás

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

A röntgendiagnosztika alapjai

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Radioaktivitás biológiai hatása

Általános radiológia - előadás. Arany-Tóth Attila. Radiológia-Aneszteziológia: 6. félév: 3 kredit

Az ionizáló sugárzások el állítása és alkalmazása

Dozimetriai alapfogalmak. Az ionizáló sugárzás mérése

Az elektromágneses hullámok

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Töltött részecskék elnyelődése. Sugárzások és anyag kölcsönhatása. A sugárzások elnyelődése

Atomfizika. Radioaktív sugárzások kölcsönhatásai Biofizika, Nyitrai Miklós

Diagnosztikai röntgen képalkotás, CT

Tantárgy neve. Környezetfizika. Meghirdetés féléve 6 Kreditpont 2 Összóraszám (elm+gyak) 2+0

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

FIZIKA. Radioaktív sugárzás

Talián Csaba Gábor Biofizikai Intézet április 17.

Röntgenanalitika. Röntgenradiológia, Komputertomográfia (CT) Röntgenfluoreszcencia (XRF) Röntgenkrisztallográfia Röntgendiffrakció (XRD)

FIZIKA. Atommag fizika

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Bővített fokozatú SUGÁRVÉDELMI TANFOLYAM

Modern fizika laboratórium

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Jelöljük meg a kérdésnek megfelelő válaszokat! 1, Hullámokról általában: alapösszefüggések a harmonikus hullámra. A Doppler-effektus

Sugárvédelmi feladatok az egészségügyben. Speciális munkakörökben dolgozók munkavégzésére vonatkozó általános és különös szabályok.

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

Abszorpciós fotometria

Röntgensugárzás. Karakterisztikus röntgensugárzás

Periódusosság. Általános Kémia, Periódikus tulajdonságok. Slide 1 of 35

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Méretek. Az ionizáló sugárzások fajtái. 1. Atomfizika, Radioaktivitás és Röntgensugázás

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei. Konzultáció: minden hétfőn 15 órakor. 1. Fizikai történések

A hőmérsékleti sugárzás

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei

A GYULLADÁSOS BÉLBETEGEK EURÓPAI NAPJA május 23. szombat Petıfi Sándor Mővelıdési Ház (1103 Budapest, Kada u )

Periódusosság. Általános Kémia, Periódikus tulajdonságok. Slide 1 of 35

Az atom szerkezete. Az eltérülés ritka de nagymértékű. Thomson puding atom-modellje nem lehet helyes.

A Nukleáris Medicina alapjai

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

A lézer alapjairól (az iskolában)

Szilárd testek sugárzása

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Izotópos méréstechnika, alkalmazási lehetőségek

ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK. Kalocsai Angéla, Kozma Enikő

-A radioaktivitás a nem stabil (úgynevezett radioaktív) atommagok bomlásának folyamata. -Nagyenergiájú ionizáló sugárzást kelt Az elnevezés: - radio

Röntgensugárzás 9/21/2014. Röntgen sugárzás keltése: Röntgen katódsugárcső. Röntgensugárzás keletkezése Tulajdonságok Anyaggal való kölcsönhatás

Országos Onkológiai Intézet, Sugárterápiás Centrum 2. Országos Onkológiai Intézet, Nukleáris Medicina Osztály 4

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1. Fény kölcsönhatása az anyaggal. 2. Ionizáló sugárzás kölcsönhatása az anyaggal KAD

A fény keletkezése. Hőmérsékleti sugárzás. Hőmérsékleti sugárzás. Lumineszcencia. Lézer. Tapasztalat: a forró testek Hőmérsékleti sugárzás

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

4. A nukleá ris mediciná fizikái álápjái

Ionizáló sugárzások dozimetriája

A röntgensugárzás természete, forrásai és biológiai hatásai X-rays

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Radioaktivitás biológiai hatása

Abszorpciós fotometria

Atomfizika előadás 2. Elektromosság elemi egysége szeptember 17.

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Röntgen-gamma spektrometria

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

A légköri sugárzás. Sugárzási törvények, légköri veszteségek, energiaháztartás

Magsugárzások, Radioaktív izotópok. Az atom alkotórészei. Az atom felépítése. A radioaktivitás : energia kibocsátása

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61

Színképelemzés. Romsics Imre április 11.

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

Gamma kamera, SPECT, PET. Készítette: Szatmári Dávid PTE ÁOK, Biofizikai Intézet, március 1.

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

A sugárzások a rajz síkjára merőleges mágneses téren haladnak át γ α

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása (2-34) 2. Fizikai dózisfogalmak. 3. A sugárzás mérése (42-47) Prefixumok

Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás

Az optika tudományterületei

A sugárzás biológiai hatásai

Berberin-klorid. Röntgenszínképek. (folytatás az előző számból)

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Szinkrotronspektroszkópiák május 14.

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

Átírás:

A RÖNTGENSUGÁRZÁS Talián Csaba Gábor PTE ÁOK, Biofizikai Intézet, 2011.09.27.

A RÖNTGENSUGÁRZÁS Elektromágneses sugárzás, jellemzően λ = 10-11 - 10-8 nm E = 120 ev - 120 kev ν = 3x10 16 3x10 19 Hz Terápiás célokra nagyobb energiájú sugárzást is előállítanak, ez átfed a gamma-sugárzási tartománnyal

TÖRTÉNET Johann Wilhelm Hittorf (GER, 1824-1914) Kisülési csövek közelében a fotolemezeken árnyékfoltok képződnek, 1869 Ivan Puljuj (UKR-AUT, 1845-1918) Nagyfeszültségű kisülési cső (Crookes cső) sugárzásába helyezett becsomagolt fotolemezek megfeketednek, 1886 Nicola Tesla (SRB-USA, 1856-1943) Fékezési sugárzással működő röntgencső kifejlesztése, 1887- láthatatlan sugárzó energia Röntgensugárzás biológiai veszélyeinek felismerése Philipp Lenard (AUT-HUN-GER, 1862-1947, Nobel-díj, 1905) Alumínium-ablakos kisülési cső, röntgensugárzás elkülönítése, áthatolóképesség vizsgálata, 1888-

TÖRTÉNET Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923, GER, Nobel-díj, 1901) Vastag üvegfalú kisülési cső (Crookes cső), Al-ablakkal Fekete kartonpapírral borította a csövet fényt elzárja Ba-platinocianiddal bevont képernyő halvány derengés az elsötétített szobában Láthatalan, ismeretlen új sugárzás: X-sugarak 1895. november 22. az első felvétel emberi testről 1895. december 28. publikálja az eredményeit

TÖRTÉNET Thomas Edison (1847-1931, USA) CaWO 4 fluoreszkál legintezívebben az X-sugarak hatására Első működő fluoroszkóp (röntgen-készülék) feltalálása, 1896 Sugárvédelem hiánya égési sérülések Clarence Madison Dally (Edison asszisztense) a röntgensugárzás első áldozata Charles Barkla (1877-1944, GBR, Nobel-díj, 1917) Röntgenszóródás, röntgenspektroszkópia Max von Laue (1879-1960, GER, Nobel-díj, 1914), William Henr y Brag g (1862-1942, GBR, Nobel-díj, 1915), William Laurence Brag g (1890-1971, GBR, Nobel-díj, 1915) röntgenkrisztallográfia

Elektromágneses sugárzás: λ = v/f E = h*f (h = 4,1356*10-15 ev s, Planck-állandó) Pontszerű forrásból egyenes vonalban, minden irányban, fénysebességgel terjed Elektromos és mágneses tér nem téríti el Alkalmas anyagokból lumineszcenciát (fénykibocsátás) vált ki Fotoemulziós anyagokra a fényhez hasonlóan hat Ionizáló hatás Biológiai hatások; embert érő összsugárzás ~10%-a (USA)

SUGÁRZÁSI EGYSÉGEK Expozíció, besugárzási dózis 1 kg anyagban 1-1 coulomb töltés keltéséhez szükséges sugárzás; C/kg 1cm 3 száraz levegőben 1 elektrosztatikus egység (franklin) keltéséhez szükséges sugárzás; 1 roentgen = 2,58x10-4 C/kg Elnyelt dózis Az a sugárzás, amelyből 1 kg anyag 1 joule-t nyel el; gray (Gy; J/kg) Eg yenértékdózis Az egyes sugárzásfajtákra súlyozott dózis (röntgen súlyfaktora = 1); sievert (sv; J/kg) Hatásos dózis Az egyes szövetekre (eltérő érzékenységük szerint) súlyozott egyenértékdózis; sievert

A RÖNTGENSUGÁRZÁS KELETKEZÉSE A röntgenspektr um kétféle füg getlen mechanizmus összetett spektr um vonalas és folytonos is λ min

A RÖNTGENSUGÁRZÁS KELETKEZÉSE K arakterisztikus röntgensugárzás (röntgenfluoreszcencia) ΔE = E1 E2 - E3

A RÖNTGENSUGÁRZÁS KELETKEZÉSE Fékezési röntgensugárzás (Bremsstrahlung) az atommag közelében erős elektromos mező eltéríti az elektron pályáját iránygyorsulás lassuló szabad töltés energiát ad le röntgensugárzás formájában távozik Az intenzitás lineárisan csökken a kisebb frekvencia (nagyobb hullámhossz) felé a gyorsítófeszültség energiájánál nulla (határfrekvencia; Duane-Hunt szabály) William Duane (1872-1935, USA) h = Planck-állandó c = fénysebesség e = elemi töltés ó

A RÖNTGENSUGÁRZÁS KELETKEZÉSE Minél közelebb kerül az elektron a maghoz, annál jobban lassul A maghoz közelebbi állapotok valószínűsége kisebb Nag yobb rendszám nag yobb fékezést jelent Hendrik Kramers (1894-1952, NED)

A RÖNTGENSUGÁRZÁS KELETKEZÉSE A g yorsítófeszültséggel arányos az E kin, íg y a kisugárzott teljesítmény: ö ó A becsapódó elektronok számával arányos a kisugárzott teljesítmény: ö ó ó 1,1 10 ó

A RÖNTGENSUGÁRZÁS KELETKEZÉSE A röntgensugárzás fő karakterisztikus csúcsainak frekvenciája arányos az elem rendszámával (1913) Első összefüggés az atomszám és egy mérhető fizikai mennyiség között Jelentős kísérletes támogatást nyújtott a Bohr-atommodell számára 1 1 A = 2,19 10-18 J σ= K-héj: 1 L-héj: ~8 Henr y Moseley (1887-1915, GBR)

A RÖNTGENSUGÁRZÁS ELŐÁLLÍTÁSA Nag yfeszültségű vákuum kisülési csövek Crookes-cső hideg, kisnyomású gáz Coolidge-cső meleg, vákuum William Crookes (1832-1919, GBR) William Coolidge (1873-1975, USA)

A RÖNTGENSUGÁRZÁS ELŐÁLLÍTÁSA η 1,1 10-9 Z U (%) pl. wolfram (Z = 74) és 100kV esetén kb. 0,8%; 2MeV esetén is alig 10% Az energia többi része hővé alakul, ezért a rendszert hűteni kell! Forgó anód mindig csak egy kis részét éri az elektronsugárzás Folyékony gallium kenőanyagú csapágy Anód anyaga: W magas olvadáspont (üzemi hőmérséklet 2500 C-ot is elérheti) Re nagyobb vezetőképesség és ellenállás az elektronok hatásának Mo jól elvezeti a hőt Grafit hőtárolás, csökkenti az anód tömegét

A RÖNTGENSUGÁRZÁS ELŐÁLLÍTÁSA Lágy röntgen: ~ 120 ev 12 kev kis áthatolóképesség (600 ev rtg. felezési rétegvastagsága vízben < 1µm) főleg diagnosztikai célokra Kemény röntgen: ~ 120 kev 10 MeV nagy áthatolóképesség diagnosztika, terápia, röntgen-krisztallográfia Lág y sugarak általában elnyelődnek a szövetekben Nem hasznos, de növeli a dózist Alumíniumfólián bocsájtják át a sugárzást (röntgenfilter) A nagy energiájú komponensek jutnak át (keményítés)

A RÖNTGENSUGÁRZÁS DETEKTÁLÁSA Sötéthez adaptált szem kékesszürke derengés Képreceptorok: fotolemez, fotofilm, ritkaföldfém képernyő Geiger-Müller cső Szcintillációs számláló (NaI) Félvezető detektorok (Si[Li], Ge[Li], CdZnTe, Se) A sugárzás elnyelt energiája elektron- lyuk párrá alakul A töltésszétválás feszültségjelet eredményez Alacsony hőmérsékleten a sugárzás energiája (spektrum) is mérhető Számítógépes képfeldolg ozás, digitalizáció Röntgenkép erősítő (1948-) Gyenge röntgenintenzitás átalakítása látható fénnyé ~10 5 erősítés; összekapcsolás video vagy CCD kamerával, mozgóképek 10-20% dózis, jobb kontraszt, de: kisebb kép, csökkent térbeli felbontás

RÖNTGEN KÉPALKOTÁS A terjedési irányban egymás mögött elhelyezkedő elemek abszorpciójának összeadódása révén 2D szummációs leképezés nem tartalmaz mélységi infor mációt A nag yobb kontrasztú elem kitakarja a kisebbet A szóródó röntgensugárzás is exponálja a képet (szürke háttér)

RÖNTGEN KÉPALKOTÁS A vizsgált testrészt a sugárforrás és a detektor közé helyezik Az egyes szövetek/anatómiai struktúrák abszorpciója eltérő Ahol jobban áthatol, ott a fotolemez is jobban megfeketedik Csontokban nagyobb rendszámú elemek: Mg Z=12, P Z=15, K Z=19, Ca Z=20 Lágy szövetekben túlnyomórészt: H Z=1, C Z=6, O Z=7, N Z=8 A csont jobban elnyeli a sugárzást, mint pl. az izom (nagyobb elektronsűrűség), ezáltal a fotolemezt kisebb mértékben feketíti meg.

RÖNTGEN KÉPALKOTÁS Üreges, kis abszorpciójú szervek kontrasztanyagokkal megjelölhetők Nagy atomtömegű elemek: Ba, I, Ce, Gd, Au, Pb, Bi, Tb, Yb Nagy stabilitás Hatékony kontrasztnövelő hatás Teljes kiürülés, nincs metabolizáció Nehézfémeknél kelátkomplexeket vagy oldhatatlan sókat alkalmaznak kisebb toxicitás, jobb ür ülés A test megfelelő részébe evéssel, beöntéssel, intravénás injekcióval juttathatók

RÖNTGEN KÉPALKOTÁS Digitális szubsztrakciós angiog ráfia (DSA) erek, húg yutak

RÖNTGEN KÉPALKOTÁS A röntgensugárzás alkalmazása megfelelő védekezés nélkül: sugársérülések, pl. bőrgyulladás, hajhullás, szemfájdalmak, fehérvérűség, rosszindulatú daganatok (USA ~0,4%) stb. Egy mellkasi CT 2-3 évnyi háttérsugárzás A röntgencsöveket ólomburkolattal veszik körül, a röntgenberendezéseket ólomfalakkal árnyékolják. A test védelmére ólomkesztyűk, ólomkötény, ólomszemüveg Sugárnyaláb fölösleges részeinek kiszűrése Minimális dózis/maximális sugártávolság alkalmazása Minimális besugárzási ter ület Erősítés Minimális ismétlésszám Alkalmazottak sugárterhelésének folyamatos ellenőrzése

ALKALMAZÁSOK Radiog ráfia 2010: 5 milliárd felvétel világszerte Csontvázrendszer vizsgálata Fogröntgen Mammográfia Angiográfia Mellkasi röntgen (tüdőgyulladás, tüdőrák, ödéma, tuberkulózis stb.) Hasi röntgen (bélelzáródás, levegő- vagy folyadékfelgyülemlés) Vese- és epekövek Röntgenterápia (daganatok ellen kis dózisban) CT

ALKALMAZÁSOK Röntgen-krisztallográfia Röntgen-asztronómia Röntgen-mikroszkópia Röntgen-fluoreszcencia Ipari radiográfia (fémek anyaghibái), röntgenhegesztés Műtárg yak, festmények eredetiségvizsgálata Repülőtéri csomagvizsgálók, határállomásokon kamionscanner Művészi röntgenfotog ráfia