Radiologia convenzionale

RADIOLOGIA CONVENZIONALE

Abbiamo detto come si divide la radiologia attuale. Esaminiamo la parte diagnostica. La radiologia diagnostica intesa in senso lato usa

vari tipi di radiazioni per realizzare immagini del corpo umano.

radiazione

La va intesa in senso fisico: la radiazione trasferisce energia nello spazio. Questa energia deve interagire in qualche modo

con il paziente. Alla fine di questa interazione dobbiamo avere un sistema che documenti questa interazione.

Ad esempio i raggi X passano nel corpo umano, vengono parzialmente assorbiti e passano alla parte opposta. In base alla differenza

di radiazione posso calcolare l'assorbimento e realizzare l'immagine. L'ecotomografia usa radiazioni meccaniche. Gli ultrasuoni

passano attraverso i tessuti, subiscono modificazioni e da queste modificazioni ottengo delle immagini. È importante per tutta la parte

di radiologia che ci siano tre elementi:

• fonte di radiazioni

• paziente

• interpretazione.

Le radiazioni che si usano sono per lo più radiazioni elettromagnetiche e ultrasuoni. La diff è che la radiazioni meccanica ha bisogno

di un mezzo in cui condurre, per cui abbiamo bisogno di un gel a base acquosa in cui le radiazioni viaggiano. Gli ultrasuoni hanno

bisogno di una elasticità dei tessuti; gas e ossa non i trasmettono. Le radiazioni elettromagnetiche non hanno problemi: viaggiano nel

vuoto e dappertutto.

Le radiazioni elettromagnetiche sono costituite da varie frequenze. Lo spettro delle radiazioni ha al centro la parte di luce visibile. Sono

caratterizzate da:

• lunghezza d'onda

• energia (frequenza).

Le onde caratterizzate da bassa energia hanno bassa lunghezza d'onda e poi l'inverso.

Le radiazioni ad alto contenuto energetico sono raggi X e raggi gamma. Per ragioni storiche sono stati rilevati in momenti diversi. I

raggi X derivano da un tubo, i raggi gamma derivano dal decadimento radioattivo. Per il resto sono la stessa cosa.

Ribecherel portava un po' di radon nella tasca e poi si rese conto che questa sostanza gli aveva fatto venire un eritema. Dopo qualche

anno i coniugi Curiè mostrarono l'attività di questa radiazione naturale.

La medicina nucleare usa sostanze gamma-emittenti della stessa frequenza dei raggi X.

Le onde radio si usano nella risonanza magnetica.

Gli apparati che si sfruttano per la termoablazione funzionano con le microonde.

Queste radiazioni che si usano nella diagnostica per immagini possono essere di vario tipo e possiamo anche effettuare altre divisioni:

possono derivare da sorgenti interne ed esterne all'organismo.

Sorgenti ESTERNE:

• RAGGI X: tradizionale (digitale),TC

• RADIOFREQUENZE: Risonanza Magnetica

Sorgenti INTERNE:

• INFRAROSSI termografia

• RAGGI GAMMA scintigrafia, SPECT, PET

La medicina nucleare usa sostanze radioattive che si legano a molecole rilevanti da un punto di vista biologico. In passato si utilizzava

anche la termografia: si usavano gli infrarossi per costruire immagini del corpo. La termografia non era così precisa come altre tecniche

ed è stata abbandonata.

La scintigrafia è la tecnica di acquisizione volumica standard; la SPECT e la PET sono poi due tecniche a parte. Comunque

indipendentemente dalla tecnica il sistema di rilevamento andrà a rilevare raggi gamma.

Produzione dei raggi X.

I raggi X sono radiazioni eletomagnetiche ad altissima frequenza che si formano dal frenamento che un fascio di elettroni

subisce dopo essere penetrato per pochi microns nel materiale dell'anodo.

Schematicamente questo è un tubo di crux con cui faceva esperimenti Roentgen. Il sistema è fatto da:

1. Spiralina di tungsteno (catodo) incandescente (eff. termoelettrico)

2. Differenza di potenziale (20-160 kV)

3. Anticatodo o anodo

Se si fa passare una corrente elettrica attraverso la spirale, la corrente riscaldava la spiralina, che diventava incandescente e visibile.

Oltre a questo fenomeno, una parte degli elettroni assorbendo energia, lasciavano l'area di origine. Si formava una piccola nube

elettronica. Se applico una seconda corrente a due strutture metalliche ai lati del tubo ad alta tensione (diverse centinaia di volts)

succede che gli elettroni cominciano ad essere attratti al polo positivo del piccolo circuito. Cominciano ad essere accelerati verso

l'anodo (+). L'accelerazione è proporzionale alla tensione. Ad un certo punto vanno a sbattere contro questa placca metallica.

Successivamente vengono emessi raggi X.

È successo che gli elettroni in questa ddp hanno acquisito energia cinetica che dipende dall'entità della ddp. Quando sbattono verso il

metallo man mano che si avvicinano incontrano la nube elettronica dell'anodo. Incontrano un campo elettrico che è lo stesso della loro

carica. Cominciano a rallentare. Se prendo un anodo di un tubo radiogeno lo vedo bucato perché questo meccanismo avviene nel

complesso del fascio e poi a seconda dell'energia dei singoli elettroni, avrò delle velocità stabili in vel media. Gli elettroni sono rallentati

e perdono energia. Questa energia viene dispersa per il 99% sotto forma di calore e solo per il 1% sotto forma di raggi X.

Per produrre i raggi X i tubi devono mettere in moto elettroni e poi applicare una seconda corrente. Quando gli elettroni andranno a

frenare si andranno a formare i raggi X che si chiamano anche raggi di frenazione. I valori di chilovoltaggio variano perché quando

usiamo un esame che va su tutto il corpo usiamo energie elevate. Per evitare problemi di surriscaldamento gli anodi non sono fissi ma

ruotano, per cui il fascio insiste su porzioni diverse e si consuma meno l'anodo.

Le radiazioni elettromagnetiche non vengono considerate radiazioni corpuscolate. Le radiazioni corpuscolate non si usano in medicina

e sono i raggi alfa, i raggi beta, i neutroni. Queste radiazioni hanno comportamenti differenti perché portano una certa quantità di

energia e hanno anche certe dimensioni. Gli elettroni viaggiano molto più avanti.

Raggi X e gamma sono allo stesso livello.

Nel tubo radiogeno ci sono due correnti: una va al tungsteno e l'altra fa la DDP tra gli esterni. Se aumentiamo l'intensità di corrente

della spirale, diamo più energia alla spirale per cui aumentiamo il numero di elettroni che riusciamo ad emettere. Da un punto di vista

della meccanica quantistica ha bisogno di una certa quota di energia. Aumenta il flusso di elettroni accelerati e da questo avremo un

aumento del flusso di raggi X. Aumenta la quantità di raggi X. Se aumento la ddp ai lati, abbiamo un aumento dell'energia cinetica

degli elettroni e quindi cederanno più energia quando frenano e i raggi X che si formano sono più energetici. La differenza tra quantità

ed energia è importante. perché i raggi X più energetici penetrano di più e sono detti più duri. Il numero dei raggi X influenzano

solo la qualità dell'immagine.

Roentgen si accorse delle radiazioni perché c'era del materiale sensibile alle radiazioni. Se usava sostanze particolari con proprietà

della fluorescenza, emettevano luce di un altro colore. La fluorescenza è diversa dalla fosforescenza, che avviene in modo ritardato.

Avvengono interazioni fisiche tra l'energia delle frequenze e il materiale. Questo stesso meccanismo avveniva con schermi fluorescenti,

in cui vedeva direttamente l'effetto delle radiazioni. Mentre con la pellicola si dovevano eseguire passaggi per lo sviluppo, con questi

materiali la cosa era real time.

Proprietà dei raggi X.

Roentgen si accorse che i raggi X non attraversavano i metalli, ma attraversavano legno o carta. Ci doveva essere una interazione tre

radiazioni e materiale. C'era l'interazione con la sostanza ma era una interazione particolare. Si accorse subito che c'erano porzioni del

corpo che assorbivano e altre che invece erano “trasparenti”.

• attraversano i tessuti biologici senza interagire con essi: dato che i tessuti assorbivano progressivamente i raggi X.

• Impressionano lastre fotografiche

• inducono fluorescenza

• si propagano in linea retta

• si propagano in tutte le direzioni

• divergono dalla sorgente: è importante. Se ho lastre di plexiglas e dentro questo materiale ho delle strutture di metallo che

formano delle linee orientate in un certo modo, nella B in modo perpendicolare e nella C circolari alla fine ottengo che a

causa della divergenza l immagini saranno ingrandite e poi le interazioni avvenute nel percorso e nello spazio saranno unite

come se fossero sullo stesso piano. Questo significa che ho una immagine bidimensionale. Qualunque esame radiologico per

consentire il posizionamento di un'alterazione deve essere fatto con i raggi X in almeno due dimensioni.

• L'intensità si riduce in modo direttamente proporzionale al quadrato della distanza. Allontanandosi dalla fonte si riduce la

dose.

• L'aumento della distanza focale riduce l'ingrandimento. Da un punto di vista fisico se questa distanza venisse portata

all'infinito i raggi diventerebbero paralleli. Basta aumentare la distanza a circa due metri e avvicinare il pz allo strumento che

l'immagine si riduce.

• La diaframmatura del fascio riduce la radiazione secondaria o diffusa.

Radiazioni secondarie.

Oltre alla radiazione principale si generano altre radiazioni secondarie o scattered. Non essendo generate dal fascio hanno direzioni

diverse. Queste radiazioni secondarie vengono prodotte da una griglia che scherma solo i raggi con una certa inclinaizone.

Nella radiologia tradizionale in cui abbiamo una immagine bidimensionale, questa immagine va considerata come sommazione di tutte

le interazioni che il raggio subisce prima di arrivare allo strumento che rileva il fascio.

Se cambiamo il materiale dell'anodo l'entità dell'interazione aumenta e quindi avrò un certo rallentamento.

Per produrre raggi X abbiamo bisogno di:

• sorgente

• forza accelerante

• sorgente.

Dobbiamo capire in dettaglio quali sono le interazioni che gli oggetti hanno con le radiazioni.

Interazioni raggi X e materia.

Effetto Compton e fotoelettrico (ionizzazione).

Illustrazione 1: effetto Compton

Illustrazione 2: effetto fotoelettrico

Effetto di diffusione coerente.

L'atomo non è una sorta di palla con il vuoto intorno. Un raggio può passare attraverso uno o più atomi senza interagire. Non c'è

cessione di energia. Sappiamo perché i raggi X sono assorbiti dalle ossa e non dalle parti molli. Il meccanismo è legato all'interazione

con gli elettroni e sono con i nuclei. Tanto maggiore è il numero atomico delle sostanze, tanto maggiore sarà l'assorbimento.

A volte si formano stati di eccitazione che determinano la fluorescenza.

L'assorbimento da parte di fattori biologici dipende da:

• numero atomico

• densità fisica

• lun