Not-1 - Tıbbi Görüntüleme Teknikleri

RÖNGEN FİZİĞİ
X –Işınları
X-Işınlarının Bulunuşu ve Tarihçesi :
Günümüz görüntüleme yöntemlerinin temelini oluşturan ve tıp
biliminde yeni bir çağ açan X ışınları 1895 yılında Alman
Fizik Profesörü Wilhelm Conrad Röntgen tarafından
keşfedilmiştir.

• O tarihte Röntgen bir Crookes
tüpünü indüksiyon bobinine bağlayarak
tüpten yüksek gerilimli elektrik akımı
geçirdiğinden tüpten oldukça uzakta
durmakta olan cam bir kavanoz içindeki
baryumlu pilatin siyanür kristallerinde
bir takım pırıltıların olduğunu gözlemiş.
• Bu tür pırıltılara neden olan ışınlara o
ana kadar bilinmemesinden dolayı
X-ışınları adını vermiştir.

• Tüpten yüksek gerilimli akım geçirildiğinde
karşısındaki ekranda parıldamalar oluşturan
ışınların değişik cisimleri farklı derecelerde
geçebildiği kurşun plakalar tarafından ise
tutulduğunu gözleyen Röntgen, eliyle tuttuğu
kurşun levhanın ekrandaki gölgesini
incelerken kendi parmak kemiklerinin
gölgelerini de fark etti.
• Bu olay üzerine içinde fotoğraf plağı
bulunan bir kasetin üzerine karısının elini
yerleştirerek parmak kemiklerinin ve
yüzüğünün görüntüsünü elde etmiştir.

Arılık 1895 te günümüzdekilerle
kıyaslanmayacak ölçüde basit ilk
röntgen cihazı imal edilmeye
başlanmıştır.

•1895 yılı sonlarında bu buluşunu
bilimsel bir toplantıda açıklayan
Roentgen, 1901 yılında ilk kez
verilmeye başlanan Nobel Fizik
ödülünü de almıştır.
•
•Röntgen 1923 yılında 78
yaşındayken ölmüştür.
•
•Eşinin el filmi ile tıbbi alandaki ilk
görüntülemeyi yapan Roentgendir
(1896).

•Bu buluştan çok kısa bir zaman
sonra H. Antoniee Becquerel X-
ışınları üzerinde çalışırken
uranyumun radyoaktifliğini,
• Curie ler ise radyum
elementini keşfederek radyoloji
alanında yeni bir bilimin doğuşunu
gerçekleştirmişlerdir.

X-ışınlarıyla ilgili ülkemizde ilk
uygulamalar tıp dışı kişiler
tarafından gerçekleştirilmiştir.
Ülkemizde X –ışınlarını ilk üreten
kişinin Galatasaray lisesi fizik ve
matematik öğretmeni Mösye İzuar
olduğu bildirilmektedir.

Ülkemizde X –ışınlarının tıp kökenli
kişilerle kullanılması ise 1896 yılına
dayanmaktadır. O zamanların tıp
fakültesi olan Mülkiyeyi Tıbbiye (Askeri
Tıp Mektebi) mektebinden yeni mezun
olmuş bir doktor olan Yüzbaşı Esat
Fevzi asistanı olduğu fizik bölümünde
Crookes, tüpünü kullanarak
arkadaşlarıyla birlikte gerçekleştirdiği
deneylerle ilk radyografileri elde
etmişlerdir.

• Dr. Esat Fevzi’nin bu çalışmaları askeri
tıbbiyede büyük destek görmüş ve
kendisi Osmanlı-Yunan savaşında
görevlendirilmiş dünya tıp tarihinde ilk
kez ateşli silah yaralanmasına maruz
kalmış yaralı askerlerdeki kurşunlar
çekilen radyografiler ile tespit edilmiştir.
•Ülkemizde ilk özel röntgen laboratuarı
Musevi asıllı olan Englender
tarafından 1905 yılında İstanbul Beyoğlu
‘nda açılmıştır.

X-Işını Tüpü ve Çalışma
Prensipleri
X veya röntgen ışınlarını meydana
getirdiği insan yapısı aygıtları X ışını
tüpü veya röntgen tüpü adı
verilmektedir. Tarihi gelişim süreci
içerisinde ilk üretilen X ışını tüpleri gaz
tüpü veya mucidine izafeten Crookes
adı ile anılmaktadır.

Roentgen in deneysel aleti (Crookes tube) kasım. 1895

• Bu tüpler camdan yapılmış ve iç havası
kısmen boşaltılmıştı. İçerisinde biri negatif
( katot ), diğeri pozitif ( anot ) olmak üzere
iki elektrot bulunmaktaydı.
• Katot ısıtılmıyor iki elektrot arasına
yüksek voltaj uygulanarak oluşturulan
elektronlar anota çaptırılıyordu.
• Anota çarpan bu elektronlar ise X ışınlarını
meydana getiriyordu.
• Bu türden aygıtlar zamanla yeterli miktarda
X ışını üretememesi ve meydana gelen x
ışınlarının ölçülememesinden dolayı
kullanımdan kalkmıştır.

• Dr.W.D. Coolidge , 1913 yılında
modern X ışını tüpünün öncül şeklini
geliştirmiştir.
• Temel prensipleri günümüzde de
kullanılan tüplerde uygulanan ve
coolidge tüpü olarak da adlandırılan
aygıtlar:
1.Havası boşaltılmış cam bir kap ,
2.Isıtılan bir katot,
3.Elektronların çarptırıldığı hedef anot ve
4.Elektronların katotdan anota gitmesini
sağlayan yüksek akım voltajlı devreden
oluşmaktadır.

Röntgenin X ışınlarını keşfinden sonra birçok
değişikliğe uğramış olan x ışını tüpü günümüzde
Coolidge tarafından geliştirilmiş şekilleriyle
kullanılmaktadır.

X-ışını X-ışını
Tüpleri
Coolidge Tüpü Döner Anotlu
Modern tüp

İlk Tıbbi Röntgen Teknikleri
1913 diş ünitesi
Akciğer floroskopisi 1901

Şimdiki Teknolojiler
Floroskopi odası Digital flat panel
dedektörler
dedektörler

• Standart X ışını tüpü havası tamamen
boşaltılmış cam bir kap içerisinde bulunur.
• Tüpün içinde oluşacak yüksek ısının
giderilmesi için anot diski bakır bir sapa
monte edilmiştir.
• Cam ile izolasyon tabakası arasına da yağ
konulmuştur. Tüp bütünüyle bu yağın
içerisinde olup bakır gövde içerisinden su
veya yağ geçirilerek soğutulmaktadır.
• Yağ aynı zamanda katot ile anot
arasındaki kısa devreyi önlerken tüpün
soğumasına da yardımcı olmaktadır.

• Tanısal radyolojide yalnız tanısal amaçlı
gönderilen ışınlar yararlı olacağı için x ışınlarını
sadece pencere kısmından tüpü terk etmesi
amaçlanır. Bir tüpte 5 cm 2 alanında pencere adı
verilen x ışınlarının tüpü terk ettiği daha ince bir
cam bölgesi bulunur.
•X ışını tüpü pencere açıklığı dışında x ışını ve
elektrik kaçağını önlemek amacıyla daima
kurşundan yapılmış adına haube de denilen bir
korunak içine yerleştirilip çok iyi bir şekilde izole
edilmiştir.
•Ancak buna rağmen tüpten çalışma esnasında
bir miktar x ışını kaçağı olur ki buna kaçak
radyosyon adı verilir.

•.
• Radyoloji departmanlarında 100
kilovolt ile 1000 miliamperlik
jeneratörler kullanılmaktadır. Bu sayede
şehir cereyanındaki voltaj 500-1000
kat yükseltilmiş olur.

ANOD:
Anod x- ışını tüpünün pozitif kısmıdır.
Hedef için mekanik destek sağlar ve iyi termal
iletim sağlar.
Katoddan anoda çarpan elektronların
kinetik enerjilerinin %99’u ısıya dönüşür. Bu
ısı anoda zarar vermeden uzaklaştırılmalıdır.
Bu yüzden anod bakır bir sapa bağlıdır. Bu
bakır kol aracılığı ile bakırın iyi iletken özelliği
sayesinde ısıyı iletir.
Anod materyalinin ısıdan zararlanmasını
önlemek için erime noktası yüksek tungsten
idealdir.

• Anod materyali sabit ve döner başlıklı olmak
üzere 2 çeşittir.
• Genel amaçlı x-ışını tüpleri döner anodludur.
• Döner anodlar dakikada yaklaşık 3400-
10000 defa dönerler. Anodun bu hıza ulaşması
kısa bir zaman alır. Grafi çekimi için kumanda
panelindeki düğmeye basınca duyulan dönüş
sesi anodun hızlanma sesidir.
•
• X ışını ekspojuru anod normal dönme hızına
ulaştığı zaman gerçekleşir.

•X- ışınlarının anodta çarptıkları odak ne
kadar küçük ise görüntü keskinliği o kadar
artar. Ancak küçük odak kullanımında
oluşan ısı artar.
• Anoda çarpan elektronlardan oluşacak
X- ışınının 1-3 cm genişliğinde pencereden
objeye yönlenebilmesi için anod 7-18 ° gibi
bir açı ile eğimli olarak yerleştirilmiştir.
• Açının bir dezavantajı ‘topuk
etkisi’dir. Açılandırma x- ışını homojenliğini
bozar. Açı ile birlikte x- ışını demetinin
katoda yakın tarafında radyasyon
yoğunluğu daha fazla olur.

• Anod tarafına yakın taraftan oluşan x
ışını katod tarafına yakın oluşan x
ışınından daha uzun bir hedef yolu
kateder. Böylelikle hedefin ‘topuğuna’
yakın bölümünde oluşan x ışınından
daha uzun bir hedef yolu kateder.
•
• Böylelikle hedefin ‘topuğuna’ yakın
bölümünde oluşan X- ışınları daha
düşük intensitede olur.

• Topuk etkisini azaltmak için:
1. Anod açısı arttırılmalı,
2.Tüp obje mesafesi arttırılmalı,
veya
3.Fokal spotun boyu azaltılmalıdır.

KATOD
•Flaman ve foksleyici başlıktan ibaret
olup tüpün negatif yüklü tarafıdır.
•Filaman 2 mm çapında, 1-2 cm
uzunluğunda tel bir sargıdır.
• Flamanlar genellikle Tungsten gibi
yüksek ısıya dayanıklı ve erime noktası
3410 °C gibi ağır metallerden imal
edilir.

Fokusleyici başlık:
•Filamanın etrafına yerleştirilmiş metal
bir kutucuktur.
•Elektron demetinin istenilen doğrultuda
anoda yönlendirilmesini sağlar.
•Fokusleyici başlık ile birlikte filamanın
kalınlığı ‘fokal spotu’ belirler.
•Modern x ışını tüplerinde biri 0.1-1
mm, Diğeri 1-2,5 mm kalınlığında olmak
üzere genellikle 2 fokal spot bulunur ve
bu tür tüplere bifokal tüpler adı verilir.

•Küçük fokusu ayrıntılı görüntü
elde etmek istediğimiz yerlerde;
•Büyük fokusu ise fazla X- ışını
gereken durumlarda kullanırız.

X- IŞINLARININ ELDE EDİLİŞİ:
1. Röntgen cihazı çalıştırıldığında filaman düşük bir
akımla ısınır.
2. Filamana uygulanan yaklaşık 10 volt, 4A’lik akım
filamandaki yüksek rezistans nedeniyle 2200 °C’yi
aşan ısınmaya neden olur.
3. Isıtılan flamanda atomlara ait dış yörünge
elektronları serbestleşerek etrafa salınır. Bu olaya
‘termoiyonik emisyon’ adı verilir.
4. Termoiyonik emisyon ile salınan elektronlar
katod ile anod arasına yüksek voltaj uygulayarak
hızlandırılırlar.
5.Fokusleyici başlık ile anoda yönlendirilirler.

•Radyografide ve radyoterapide kullanılan x ışınları
havası boşaltılmış bir tüp içinde yüksek gerilim altında
ısıtılan katotdan çıkan elektron demetinin
hızlandırılarak anota çaptırılması ile elde edilmektedir.
•Katotdan fırlatılan elektronlar anota çarptıklarında
birdenbire dururlar ve kinetik enerjileri başka enerji
şekillerine dönüşür.
•Röntgen cihazlarında gerçekleşen değişim ile bu
enerjinin % 99.8 ‘i ısıya dönüşürken sadece % 0.2 si
hedef anot materyalinin atomları ile etkileşime girerek
frenleme ve karakteristik radyosyon şeklinde
tanımlanan x ışınını oluştururlar.

Frenleme Radyasyonu
(Braking= Breamsstrahlung):
Katottan fırlatılan elektronların bazıları
hedef anot materyalinin anot çekirdeğinin
çekim gücü ile yavaşlatılır ve kinetik
enerjilerinin bir bölümünü bu şekilde
kaybederler. Elektronlardaki bu tarz bir hız
kaybı frenleme radyosyonu şeklinde x ışını
oluşumuna yol açarlar.
X ışının büyük bir kısmı ( % 70-85 ) bu
şekilde ortaya çıkmaktadır.

Bremsstrahlung X-Ray oluşumu
gelen electron (yüksek
enerjili)
Hedef atom
M Shell
L Shell
K shell
W
Giden electron (düşük
enerjili)
Bremsstrahlung
X-ray yayılımı

Karakteristik Radyasyon :
Katotdan salınan ve hızlandırılarak
hedef anot materyaline çarpan elektronlar
çarptıkları maddenin atomlarının iç
yörüngesinden bir elektron sökerler. Sökülen
bu elektronun yeri dış yörüngelerden bir
elektron tarafından doldurulur ve bu esnada
karakteristik radyasyon olarak tanımlanıp x
ışını oluşur. Karakteristik radyasyon tanısal
radyolojide kullanılan x ışınlarının % 15-30
‘unu oluşturur.

Characteristic X-Ray oluşumu
Hedef atom
Gelen electron (yüksek
enerji)
L X-ray
K X-ray
Characteristic X-ray yansıması
M Shell
L Shell
K shell
W
Giden elektron (düşük
enerji)
çıkarılan electron
iyonize atom

X-rays nereden geliyor ?
Hedef elementin atomu Karakteristik X-ray
Nucleus
Electrons
Bremsstrahlung

X-IŞINI NASIL ÜRETİLİR ??
X-ray
Anode (+) Cathode (-)
Electrons
Target
X-ray tube

•Aslında tanısal amaçla kullanılmaya elverişli x
ışını anotta oluşan enerjinin ancak binde biri
kadardır.
•Burada tüp içinde akan elektron demeti ile x
ışınlarının tamamı ile ayrı şeyler olduğunun
unutulmaması gerekir.
•Bu iki olayı karşılaştırmak için şöyle bir örnek
vermek yerinde olur. Uzakta duran teneke
kutuya taşlar atan bir kişi düşünelim. Burada
atılan taşlar katottan fırlatılan elektronlara
taşların teneke kutuya çarpmasıyla oluşan ses
x ışınlarına benzetilebilir.

Dış yörünge elektronu iç yörüngeyi
doldurmak üzere seyrederken başka bir
elektrona çarparak onu atomdan dışarı
fırlatabilir. Bu olaya Auger olayı,
fırlatılan elektrona Auger elektronu
denir. Bu olay sonucu da karakteristik
X- ışını oluşur.

Anot yüksek erime noktası ve atom
numaralarına sahip maddelerden imal
edilmiş olup bu amaçla genellikte
tungsten seçilmiştir. Bu durum daha
yüksek ısı iletimi, daha fazla elektron
içermesi ve daha güçlü x ışını üretimi
için gereklidir.

Ancak daha yumuşak x-ışının hedeflendiği
mamografi cihazlarının x ışını tüplerinde
anot materyali molibden veya
rhodiumdan imal edilmiştir.
Ancak son yıllarda Dijital mamografilerde
tungsten anod kullanarak memeye verilen
radyasyon dozunu %30 azaltmaktadır.

•Anota arpan elektronlardan oluşan x ışınının 1-3
cm genişliğinde ve pencere adı verilen açıklıktan
objeye yönlendirilmesi için anot 7-18 ° gibi bir açı ile
eğimli olarak yerleştirilmiştir.

X-Ray
TÜPÜ

X- IŞINI TÜPÜNÜ KORUMA YOLLARI:
• Dikkatli kullanım ile tüp uzun ömürlü olur.
1. Ekspojur zamanının,
2. mA ve kv faktörlerinin düşük kullanılması,
3. Daha hızlı imaj reseptörlerinin kullanımı
tüpün ömrünü uzatır.
• Tüpün çalışmaması pek çok sebebe bağlı
olabilir. Çoğu durum tüp içerisinde yüksek
ısıya bağlıdır.

X- IŞINI TÜPÜNÜ KORUMA YOLLARI:
Anoda oluşan yüksek ısı radyasyon yolu ile
azalır. Kalan ısı anodtan rotora ve gövdeye
iletilir, iletken yağa geçerek soğutulur ve
kalanı oda havasına ulaşır Isıdan oluşan
hasardan korunmak için anod ısınmadan
maksimum radyografik teknikler
kullanılmamalıdır.
Kullanılırsa anoda lokal yüzey erimesi ve
hasar oluşur. Yüzeyde erime, azalmış X- ışını
üretimine neden olur. Erime ve tungstenin
buharlaşması ciddi boyutlara gelirse tüp
komponentlerine tungsten çöker.
Filamentteki Tungsten yüksek ısı ile
buharlaşır ve zaman içinde incelerek açılır.
İlerleyen zamanda filament kopabilir.

X- IŞINI TÜPÜNÜ KORUMA YOLLARI:
Firmalar belli ekspojur süresi boyunca
garanti verirler. Çoğu tomografi tüpü 50
000 ekspojur süresi boyunca garantilidir.
(Eğer yoğun bir merkezde çalışıyorsanız 2 yıllık
sınırsız tüp garantisi isteyin)
Tüp kapasitesinin ve uygun kullanım
faktörlerinin yazılı olduğu tüp kullanım
grafikleri mevcuttur. Bu grafikler ile
uygun ekspojur seviyesi belirlenir ve tüpe
özgü doğru davranarak ömrünün uzaması
sağlanır.