Röntgenstrahlung in medizinischer Anwendung

Präsentation zum Thema: "Röntgenstrahlung in medizinischer Anwendung"—  Präsentation transkript:

1 Röntgenstrahlung in medizinischer Anwendung

2 Inhalt Betriebsarten zur medizinischen Anwendung Durchleuchtung
Mammographie

3 Röntgenstrahlung zur Durchleuchtung in der Medizin
Drehanode aus Wolfram Betrieb bei 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

4 Wechselwirkung von Kohlenstoff mit Röntgenstrahlung bei Durchleuchtung
Photoeffekt 106 103 1 0, 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

5 Speziell: Mammographie
Spannung: 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

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

7 Wechselwirkung von Kohlenstoff mit Röntgenstrahlung bei der Mammographie
Photoeffekt 106 103 1 0, 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

8 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)

9 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

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

11 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

12 Medizinisches Röntgen unterscheidet zwei Betriebsarten:
Zusammenfassung Medizinisches Röntgen unterscheidet zwei Betriebsarten: Durchleuchtung des ganzen Körpers: Wolfram Anode mit 2,5 mm Al-Filter Betriebsspannung 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

13 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, Filter bei 17 keV Röntgen mit 30 kV 106 103 1 0,