Anjiografi Cihazında Görüntü Nasıl Oluşuyor? Dr. Fatih GÜLŞEN İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Girişimsel Radyoloji Bilim Dalı
Anlatım Amaçları Anjiografi Cihaz Bileşenleri X-ışını tüpü X-ışını oluşumu Dedektör Sistemi (Image Intensifier / Flat Panel) Görüntü oluşumu
Röntgen Cihazları Radyografi Cihazları: Statik görüntüleme sağlar. Direkt grafi cihazları Portabl röntgen Mamografi Konvansiyonel Tomografi Radyoskopi Cihazları: Dinamik ve statik görüntü sağlar. Floroskopi C-kollu sabit veya mobil skopi sistemleri Anjiografi Temel olarak hem radyografi cihazlarının hem de radyoskopi cihazlarının birçok temel özelliği ortaktır. X-ışını aynı şekilde elde edilir, aynı şekilde dedektörlerle tespit edilir ve görüntüye çevrilir.
Anjiografi Cihaz Bileşenleri Hasta masası Kontrol paneli X-ışını tüpü Güç Kaynakları Dedektör Sistemi (Image Intensifier / Flat panel) Kontrast pompa enjektörü Monitörler Kumanda konsolu / Görüntü işleme ünitesi PACS sistemi Soğutma Ünitesi
Anjiografi Cihaz Bileşenleri Hasta masası uzunluğu en az 280 cm, genişliği en az 46 cmdir. Minimum yüksekliği 80 cmnin altında, maksimum yüksekliği 105 cmnin üzerindedir. Boylamasına en az 120 cm, enlemesine en az 30 cm hareket kabiliyeti mevcuttur. Sağlamlık esasında ise en az 200 kg hastaya kalp masajını taşıyabilecek sağlamlıkta yapılardır. Yüksek frekanslı yüksek voltajlı jeneratör (güç kaynağı), elektrik kesintisine karşı yedek güç kaynağı bulunur.
Anjiografi Cihazı X-ışını tüpü Katot ve anottan oluşan bir diottur. (farklı elektrik yüklü materyal) X ray tüp 15-20 cm ye 20-40 cm boyutlarındadır.
Anjiografi Cihazı X-ışını tüpü X ışını tüpünün komponentleri
Anjiografi Cihazı X-ışını tüpü Katot (-) Döner Anot (+) Cam çevreleme vakum etkisi; efektif Xışını üretimi ve tüp ömrünün uzun olmasını sağlar. Etrafında da metal zırhlaması vardır ki, her yöne saçılan X ışınını absorbe ederek saçılan radyasyonu engeller. Metal zırhın ufak bir penceresi vardır, buradan da oluşan Xışını hastaya yönlendirilir. Etrafında ayrı bir zırhlama vardır –içinde yağ olan- bu da ortaya çıkan ısının absorbe olmasını sağlar…
Anjiografi Cihazı X-ışını tüpü - Katot
Anjiografi Cihazı X-ışını tüpü - Katot Filament Odaklayıcı başlık (Focusing cup) İlk olarak güç kaynağından iletken teller aracılığıyla katottaki filamente akım gelir ve filament ısınır. Filament tungsten metalinden üretilmiştir (sebebi çok yüksek sıcaklığa dayanıklı olmasından kaynaklanmaktadır- erime sıcaklığı 3410 santigrat) Filament gelen elektrik akımının etkisi ile ileri derecede sıcaklaşır ve korlaşır. Bildiğimiz ampul gibi… Sıcaklık ileri derecede artınca bu filamentten elektronlar serbestleşmeye başlar ki bunun adı termoiyonik emisyondur.
Anjiografi Cihazı X-ışını tüpü - Katot Filament boyutu uzunluk 1 cm, genişlik 2mm. Odaklayıcı başlık filamenti örten metal başlıktır. (-) yüklüdür. Elektronlar bildiğiniz gibi (-) yüklü iyonlar olup serbestlendiklerinde birbirlerini itme ihtimali gözüne alındığında farklı yönlere hareket edebilirler. Ancak bunu engellemek içinde (-) yüklü bir metal olan odaklayıcı başlık tarafından çepeçevre sarılmıştır.
Anjiografi Cihazı X-ışını tüpü - Anot Anot, X ışını tüpünün (+) tarafıdır.
Anjiografi Cihazı X-ışını tüpü - Anot Sabit ve döner şekilli yapıda anot bulunur. Sabit anotlar sürekli X ışını elde edilmesi gerekmeyen düz grafi röntgen cihazlarında ve mamografide kullanılır. Döner anot ise sürekli X ışını üretimi gereken floroskopik ve anjiografik cihazlarda kullanılır. X ışını üretiminde başlangıç aşaması filamentten e’ların serbestlenmesi ise döner anotla sürekli X ışını üretiminin ne ilişkisi var. Şöyleki; E’ların anottaki hedefe çarpmasıyla X ışını oluşur. Aslında X ışını e’ların enerjisinden oluşan bir ışındır. Elektronların taşıdığı enerjinin %99’u anotta ısı enerjisi olarak sonuçlanırken enerjinin sadece %1’i X ışını oluşturur. Yani ortaya çıkan ısı enerjisi problemi mevcuttur. Sabit anotta elektronların hep aynı hedef noktasına çarpması söz konusudur. Bu durumda skopi cihazında kullanılmış olsaydı oluşan yüksek ısıyla anot defektleri ortaya çıkar ve tüp hasarı oluşabilirdi. Döner anotta ise anot sürekli döndüğü için anotun sürekli farklı noktası elektron bombardımanına uğrar ve böylece ortaya çıkan ısı dağıtılmış olur.
Anjiografi Cihazı KatotAnot Filaman akım verilerek ısıtılır (2200 oC) Filamandan ayrılan elektronlar elektron bulutu oluştururlar. Elektron bulutu potansiyel farkı ile hızlandırılır. Ddaklama başlığı ile anota (hedefe) odaklanır. Anotta X-ışınının oluştuğu alan hedef olarak adlandırılır. Hedef alan statik anotlarda dikdörtgen şekildedir ama döner anotta dairesel şekildedir. Amaç oluşan ısıyı homojen bir şekilde dağıtarak sürekli olarak X ışını elde edebilmek ki sürekli Xışınını da skopi esnasında kullanıyoruz.
Anjiografi Cihazı Atomun Yapısı Maddenin en küçük birimi ATOM Atom: Çekirdek + Elektronlar Çekirdek: Nötron + Proton Elektron bağlanma enerjisinden bahset…
Anjiografi Cihazı X ışını Elektronların anota (hedefe) çarpması sonucu: Isı (%99,8) X-Işınları (%0,2) Karakteristik radyasyon Frenleme radyasyonu Tam da burada bir soru sormak istiyorum; X-ışını tanımı nedir?
Karakteristik Radyasyon Anjiografi Cihazı Karakteristik Radyasyon Hedefe çarpan e-lar, hedefteki tungsten atomunun yörüngesinden bir elektron koparır. Dış yörüngede bulunan e-lar, kopan iç yörüngedeki e-ların yerine geçer. İç ve dış yörüngelerdeki e-ların arasındaki bağlanma enerjilerinin farkı bir ışımaya neden olur... X ışını X ışını bir enerji demetidir.
Anjiografi Cihazı Frenleme Radyasyonu Hedefe gelen e-lar (-) yüklü, çekirdek komşuluğundan geçerken (+) yüklü çekim kuvveti nedeniyle hızlarını (kinetik enerjilerini kaybeder. Örneğin 100 keV enerji ile yaklaşan çekirdek yanından geçerken zıt yüklerin çekim etkisi nedeniyle yavaşlar ve enerjisi 40 keV’a düşer. Sonuç olarak aradaki fark bir enerji ortaya çıkması demektir... X ışını
Anjiografi Cihazı Frenleme Radyasyonu
Anjiografi Cihazı Frenleme Radyasyonu Bir elektron hareketinden multipl karakteristik ve frenleme radyasyonları oluşur.
Anjiografi Cihazı X ışını özellikleri Elektromanyetik radyasyondur Hızları 300.000 km/sn (ışık hızı) Dalga boyları 0.001-10 Å olup gözle görülmezler Enerjileri 1.2 KeV-12.4 MeV Çeşitli maddelerle kimyasal etkileşime girerler Biyolojik etkilere sahiptirler Enerjileri mesafenin karesi ile ters orantılıdır Dokuları geçer (Penetrasyon), geçerken intensiteleri azalır (Absorpsiyon) * Ağırlıkları yoktur Yüksüz olup manyetik alanda sapmazlar Elde edilişlerinden dolayı heterojen yapıdadırlar İyonizan etkiye sahiptirler Luminesans (Fosforesans) özellik taşır* X ışını Dedektör Lüminesans: dış uyarıcı bir etki görünür ışık yayılması olayıdır. Burada dış uyarıcı hastadan geçen ve dedektöre ulaşan görüntü oluşturacak X ışınlarıdır. Bu X ışınları dedektöre ulaştıktan sonra dedektördeki fosfor kristalleri ile etkileşir ve ışık veya elektriksel aktivite oluşur ve buda görüntüye çevrilir.
X ışını obje ile etkileşimi Anjiografi Cihazı X ışını obje ile etkileşimi Atenüasyon (Absorpsiyon) Soğurulma Transmisyon (Geçme) Saçılma Lüminesans: dış uyarıcı bir etki görünür ışık yayılması olayıdır. Burada dış uyarıcı hastadan geçen ve dedektöre ulaşan görüntü oluşturacak X ışınlarıdır. Bu X ışınları dedektöre ulaştıktan sonra dedektördeki fosfor kristalleri ile etkileşir ve ışık veya elektriksel aktivite oluşur ve buda görüntüye çevrilir.
Atenüasyon (Zayıflama) Anjiografi Cihazı Atenüasyon (Zayıflama) X-ışınlarının (Primer radyasyon) objeden geçerken şiddetinin azalmasıdır. A = h. Z (Atom mumarası)3. λ (Dalga boyu)3. tk (Kalınlık). D (Yoğunluk) Görüntü oluşumu için dokular arasında atenüasyon farklılıkları olmalıdır. (FE olay) X ışınının enerjisi Atenüasyon Zayıflama farklılıkları fotoelektrik olay sonucu gerçekleşir.
Fotoelektrik Olay – X ışınının kaybolması Anjiografi Cihazı Fotoelektrik Olay – X ışınının kaybolması X-ışını fotonu hedef atomun (obje/hasta) iç yörünge elektronunu yörüngesinden fırlatır, kendisi de kaybolur. (enerjisi kaybolur) İyonlaştırıcı etki (e-lar serbestlenir) X ışını iyonizan radyasyon Fotoelektrik olay…
Anjiografi Cihazı Transmisyon (Geçme) Yarı değer seviyesi* yüksek x-ışını demeti daha penetrandır. Radyografik incelemelerde objeye ulaşan X-ışınlarının %5’inden daha azı filme veya dedektöre ulaşmaktadır. Bunların da yarısından azı filmle/dedektörle etkileşime girerek görüntü oluşumuna katkıda bulunmaktadır Tüpten çıkan X-ışınlarının %1 kadarı görüntü oluşumunu sağlamaktadır.
Anjiografi Cihazı Transmisyon (Geçme) Çok Radyolüsent Hava-Gaz Radyolüsent Yağ Ara Yoğunluk Su-Yumuşak dokular Radyoopak Kalsifikasyon-Kemik-Taş Çok Radyoopak Metal-Kontrast maddeler
Anjiografi Cihazı (Kompton) Saçılma Saçılan radyasyon hasta hakkında yararlı bilgi taşımayan, filmde bulanıklığa yol açan ve hasta/personel ekibinde alınan dozu arttıran istenmeyen bir unsurdur.
Görüntü Kaydedici – İmaj Reseptörü Anjiografi Cihazı Görüntü Kaydedici – İmaj Reseptörü Röntgen filmi (Kaset-Film-Ranforsatör) Görüntü plağı (CR) Dijital Detektörler (DR) Floroskopi Image Intensifier Flat panel dedektör Direkt filmde gümüş halit kristalleri ile etkileşerek görüntü oluşur. Anjiografide ise eski teknoloji imaj intensifier ve yeni teknoloji flat panel dedektörler mevcuttur.
İmaj Reseptörü – Image Intensifier Anjiografi Cihazı İmaj Reseptörü – Image Intensifier Image Intensifier’lar da analog veya digital çıkışlı olabiliyor. Digital çıkışta X ışınının etkilediği dedektörde ön görüntü sinyali oluşur ve direkt olarak monitöre aktarılır. Analog çıkışlı olanlarda görüntüyü oluşturan II’dan çıkan elektriksel iletidir ve bunu digital görüntüye çeviren ADC adı verilen (analog-digital converter) cihalar vardır. Ama sonuç olarak; hastadan geçerek görüntü oluşturacak X ışınını yakalayan dedektör sistemi image intensifier dır. Analog sistemde hassas ayna ve vidicon adı verilen kamera tüp sistemi vardı ve II hareketini eğer kaba davranıp bir yere çarptığınızda bu hassas ayna sistemi bozulur ve servis beklerdiniz. Digital sistemlerde ise çıkış fosforundan çıkan ışık yine özel lensler yardımıyla CCD adı verilen (charge couple device) özel digital dedektörlere aktarılır ve direkt olarak dijital görüntü elde edilir.
İmaj Reseptörü – Flat Panel Dedektör Anjiografi Cihazı İmaj Reseptörü – Flat Panel Dedektör Flat panel çok daha basit ve teknolojik bir sistemdir. Dedektör sistemi monitör ile eş piksel özelliğine sahiptir ve X ışını önce lineer çubuksu fosfor kristallerinde görünür ışık oluşturur ve bu ışık hemen kristallere bitişik yapıdaki piksellere ayrılmış fotodiot adı verilen sisteme aktarılır ve elektriksel akıma çevirerek görüntü sağlanır monitöre iletilir.
Flat Panel Dedektör – Pixel sistemi Anjiografi Cihazı Flat Panel Dedektör – Pixel sistemi Dedektörde piksel sayısı 512x512 1024x1024 Her bir piksele ulaşan X ışını miktarına göre bu piksellerdeki elektriksel aktivite matematiksel değere çevrilir. Bu matematiksel değerler ise büyüklüğüne göre beyaz-siyah arası gri tonlara çevrilir ve monitöre aktarılır. Her bir pikselde, beyaz-siyah arası çok sayıda gri ton özelliği mevcuttur. 212: 65536 gri ton …. görüntü elde edilmiş olur…
(DSA) Digital Subtraksiyon Anjiografi Kontrast madde verilmeden önce elde edilen temel ekran görüntüsü elde edilir. (piksellerde matematiksel değerler –gri tonlar– hafızaya alınır) Kontrast madde verildikten sonra sürekli olarak alınan her bir görüntü karesi (piksellerdeki matematiksel değerler-gri tonlar) ilk başta alınan temel görüntüden çıkarılır. (dijital subtraction: çıkarma işlemi uygulanır.) 2. görüntü – 1. görüntü, 3. görüntü – 1. görüntü, 4. görüntü – 1. görüntü …. X görüntü-1. görüntü (Kontrast madde+kemik-yumuşak doku) – (kemik-yumuşak doku)
(DSA) Digital Subtraksiyon Anjiografi
(DSA) Digital Subtraksiyon Anjiografi
Konvansiyonel vs Digital Anjiografi Cihazı Konvansiyonel vs Digital İmajda dijital ve konvansiyonel anjiografi eşdeğer görüntüsünü izliyorsunuz, farkı?
Anjiografi Cihazı Digital Anjiografi Kontrast madde verilmeden önce elde edilen temel ekran görüntüsü elde edilir. Ardından kontrast madde verildikten sonra 2. bir görüntü elde edilir. 2. görüntü 1. görüntüden çıkarılır. Çıkarma işlemi pikseller düzeyinde olur. Görüntü rezolüsyonu daha düşüktür. Kemik ve yumuşak doku süperpozisyonları tanısal zorluğa yol açabilir. Dijital sistem olmadığı için remask/pixel shift özellikleri bulunmaz.
Teşekkürler