Röntgenstrahlung in medizinischer Anwendung

Inhalt Betriebsarten zur medizinischen Anwendung Durchleuchtung Mammographie

Röntgenstrahlung zur Durchleuchtung in der Medizin Drehanode aus Wolfram Betrieb bei 60-120 kV, 10 mA, 8 ms Belichtung für dünne Patienten Das Maximum der Bremsstrahlung liegt bei etwa 50% der Anregungsspannung Röhrenfenster ist ein 2,5 mm starkes Al Filter, absorbiert die langwellige Strahlung E<20keV, denn Strahlung mit Energie unter 20 keV wird in organischem Material -praktisch ausschließlich durch Photoeffekt- stark absorbiert ionisiert die Atome und kann Bindungen ändern (Auslöser für Mutationen) trägt – wegen der hohen Absorption – nicht zur Durchleuchtung bei Ausnahme: Mammographie-Röhren

Wechselwirkung von Kohlenstoff mit Röntgenstrahlung bei Durchleuchtung Photoeffekt 106 103 1 0,1 1 10 100 1000 1.000.000 Filter: 2,5 mm Al Röntgen mit 100 kV Paarbildung Kohärente Streuung Compton-Effekt Wolfram Anode, Anregung mit 100 kV, 2,5 mm Al Fenster als Filter

Speziell: Mammographie Spannung: 25-35 kV, Molybdän (Z=42) oder Rhodium (Z=45) Anode, ohne 2,5 mm Aluminium, aber mit „Kantenfilter“, das langwellige Anteile unterhalb von 18 kV absorbiert Ziel: Mit weicher Strahlung Unterschiede in der Art des Gewebes lokalisieren Strahlung mit Energie unter 20 keV wird in organischem Material praktisch ausschließlich durch Photoeffekt stark absorbiert und zeigt Materialunterschiede, denn der Anteil Photoeffekts an der Absorption steigt mit Z4 Die mittlere Kernladungszahl im Organismus ist Z=7 Mit diesem Verfahren werden Mikrokalke erkannt, die in einigen Tumoren erscheinen

Anteile zum Streuquerschnitt von Röntgenstrahlen Kohärente Streuung Photoeffekt Compton Effekt Paarbildung Z 1 Kernladungszahl 1 Joule Energie des Photons A 1 m2 Bestrahlte Fläche

Wechselwirkung von Kohlenstoff mit Röntgenstrahlung bei der Mammographie Photoeffekt 106 103 1 0,1 1 10 100 1000 1.000.000 Filter bei 17 keV Röntgen mit 30 kV Paarbildung Kohärente Streuung Compton-Effekt Der hohe Anteil des Photoeffekts an der Absorption zeigt Calzium- (Z=20) Einlagerungen im von Kohlenstoff (Z=6) dominierten Gewebe

Absorption von 2,5 (3,0) mm Aluminium in Abhängigkeit von der Energie der Röntgenstrahlung Menschen-äquivalente Röntgen Absorber: 25 mm Al entsprechen einem dünnen Patienten (17, 22, 26 cm Bauchdurchmesser für Patientendicken-Klassen)

Mittlere Eindringtiefen als Funktion der Energie (Wasser) Ein-dring-tiefe in Luft <1 m Betrieb mit 120 kV 10 50 100 Die Absorption im menschlichen Körper entspricht –angenähert- der des Wassers

Strahlenbelastung Strahlenbelastung 1-10 Mikrogray für eine Aufnahme ( 1000 Mikrogray = 1 Milligray pro Jahr entspricht der natürlichen Strahlenbelastung)

Weitere abbildende Verfahren in der Medizin NMR für Funktionsanalysen, Tumorsuche bei Mammographie PET 511 keV (Positronen Vernichtung bei Rekombination) Auflösung im cm Bereich, Computer Tomographie mm

Medizinisches Röntgen unterscheidet zwei Betriebsarten: Zusammenfassung Medizinisches Röntgen unterscheidet zwei Betriebsarten: Durchleuchtung des ganzen Körpers: Wolfram Anode mit 2,5 mm Al-Filter Betriebsspannung 60-120 kV Weiche Anteile werden vom 2,5 mm Al Filter absorbiert Mammographie: Rhodium oder Mo Anode mit „Kantenfilter“ bei 18 kV Betriebsspannung 30 kV Schmales Band mit weicher Strahlung ist erwünscht, um durch den Photoeffekt ( ~Z4/W3) kleine Unterschiede im Aufbau des Gewebes zu zeigen

Filter: 2,5 mm Al Röntgen mit 100 kV Filter bei 17 keV finis Filter: 2,5 mm Al Röntgen mit 100 kV 106 103 1 0,1 1 10 100 1000 1.000.000 Filter bei 17 keV Röntgen mit 30 kV 106 103 1 0,1 1 10 100 1000 1.000.000