Tubo a raggi X

oggetto

Schermi di Schermi di rinforzorinforzo ScintillatoriScintillatori RivelatoriRivelatori Fosfori a Fosfori a

memoriamemoriaFotoFoto--

conduttoriconduttori

RadiologiaTradizionale

Radioscopia TC Radiologia Digitale

oscar fiorucci .laurea.tecn.radiol@ospedale.perugia.it

Fluoroscopia

• Nella fluoroscopia l’immagine prodotta (dai raggi X) può essere vista in tempo reale.

• Il rivelatore è un intensificatore di brillanza accoppiato ad una videocamera e ad uno schermo TV o catturata in formato digitale e vista/manipolata in seguito.

Tubo Tubo rXrX fascio fascio IB monitor IB monitor

pazientepaziente

Il tubo intensificatore di brillanza (IB)

La funzione del tubo IB è quella di trasformare, amplificare e trasportare a distanza l’informazione posseduta dal fascio radiante che emerge dal paziente.

Il tubo intensificatore di brillanza (IB)

E’ costituito da un tubo cilindrico in vetro sotto vuoto, avvolto da una guaina metallica protettiva.

Tubo in vetro sotto vuotoTubo in vetro sotto vuoto

Il tubo intensificatore di brillanza (IB)

SCHERMO PRIMARIO

SCHERMO SECONDARIO

SEZIONE ACCELERATRICE

SCHERMO PRIMARIO

Strato SCINTILLATORE Strato

FOTOCATODICO

FOTOCATODO DFOTOCATODO D’’INGRESSO o SCHERMO INGRESSO o SCHERMO PRIMARIO.PRIMARIO.Costituito da uno strato Costituito da uno strato SCINTILLATORESCINTILLATORE..(cristalli di solfuro di zinco e cadmio o ultimamente fosfori (cristalli di solfuro di zinco e cadmio o ultimamente fosfori di ioduro di cesio)di ioduro di cesio)

Tubo in vetro sotto vuotoTubo in vetro sotto vuoto

Strato scintillatoreStrato scintillatore

LL’’immagine radiologica (fascio emergente dal immagine radiologica (fascio emergente dal paziente) viene trasformata in unpaziente) viene trasformata in un’’immagine immagine luminosa..luminosa..

Raggi X

Fotoni luminosi

Fotocatodo o strato fotocatodico (Fotocatodo o strato fotocatodico (antimonio e cesioantimonio e cesio) ) adeso allo strato scintillatore tramite un sottile adeso allo strato scintillatore tramite un sottile strato adesivo trasparente.strato adesivo trasparente.

Strato fotocatodico

Strato scintillatore

Il FOTOCATODO, Il FOTOCATODO, quando colpito dai fotoni quando colpito dai fotoni luminosi, emette per effetto termoelettrico degli luminosi, emette per effetto termoelettrico degli elettroni, proporzionalmente alla quantitelettroni, proporzionalmente alla quantitàà di di fotoni luminosi incidenti (lfotoni luminosi incidenti (l’’immagine luminosa viene immagine luminosa viene trasformata in untrasformata in un’’immagine elettronica).immagine elettronica).

Raggi X

Fotoni luminosielettronielettroni

scintillatorescintillatorefotocadotofotocadoto

SCHERMO SECONDARIO o fosforo dSCHERMO SECONDARIO o fosforo d’’uscita,uscita, di di ridotte dimensioni con fosfori costituiti da ridotte dimensioni con fosfori costituiti da microcristalli.microcristalli.

Raggi X

Schermo secondarioSchermo secondario

Un cilindro metallico (Un cilindro metallico (anodoanodo) collegato al polo ) collegato al polo positivo di un generatore di corrente continua ad positivo di un generatore di corrente continua ad alta tensione.alta tensione.Il cilindro metallico (Il cilindro metallico (catodocatodo, polo negativo) , polo negativo) èèsituato attorno allo schermo fotocatodico.situato attorno allo schermo fotocatodico.

Raggi X

Catodo Anodo

Tra il fotocatodo e il secondario Tra il fotocatodo e il secondario èè disposta una disposta una serie di serie di elettrodielettrodi cilindrici portati a potenziali cilindrici portati a potenziali elettrici diversi e scalari, con la funzione di elettrici diversi e scalari, con la funzione di focalizzare il flusso di elettroni, agendo come focalizzare il flusso di elettroni, agendo come lenti elettrostatiche focalizzanti.lenti elettrostatiche focalizzanti.

Raggi X

elettrodi

Gli elettroni generati dal fotocatodo e accelerati Gli elettroni generati dal fotocatodo e accelerati dalla differenza di potenziale esistente fra anodo dalla differenza di potenziale esistente fra anodo e catodo, convergono sul piccolo schermo e catodo, convergono sul piccolo schermo focalizzati dalle lenti elettrostatiche.focalizzati dalle lenti elettrostatiche.

Raggi X

fotocatodo

Sul piccolo schermo si forma lSul piccolo schermo si forma l’’immagine immagine precedentemente prodotta sul primario, identica, precedentemente prodotta sul primario, identica, ma capovolta, pima capovolta, piùù piccola e rinforzata nella sua piccola e rinforzata nella sua luminositluminositàà di alcune migliaia di volte.di alcune migliaia di volte.

ingresso uscita

LL’’immagine ottenuta sullo schermo secondario immagine ottenuta sullo schermo secondario delldell’’IB viene indirizzata tramite un IB viene indirizzata tramite un obiettivoobiettivo--collimatorecollimatore ai vari ai vari distributori otticidistributori ottici..

ObiettivoObiettivo--collimatorecollimatore

I distributori otticiI distributori ottici sono costituiti da una sono costituiti da una torretta contenente uno specchio inclinato, torretta contenente uno specchio inclinato, montato su di un dispositivo rotante motorizzato, montato su di un dispositivo rotante motorizzato, capace di proiettare lcapace di proiettare l’’immagine ricevuta su uno dei immagine ricevuta su uno dei canali dcanali d’’uscita.uscita.

Canale d’uscita

La catena televisivaLa catena televisiva

TELECAMERATELECAMERA

Cavi di collegamento e di alimentazioneCavi di collegamento e di alimentazione

MONITORMONITOR

TELECAMERATELECAMERALL’’immagine viene focalizzata tramite un immagine viene focalizzata tramite un obiettivo sul bersaglio del tubo da obiettivo sul bersaglio del tubo da ripresa, e trasformata :ripresa, e trasformata :

Tubo da ripresaobiettivo

bersagliobersaglio

da immagine luminosada immagine luminosa

in immagine di cariche elettriche.in immagine di cariche elettriche.

TELECAMERATELECAMERA

Il bersaglio Il bersaglio èè composto da un gran composto da un gran numero di numero di elementi immagineelementi immagine, ciascuno , ciascuno costituito da un costituito da un fotoresistorefotoresistore..

Tubo da ripresaobiettivo

Bersaglio fotoconduttivoBersaglio fotoconduttivo

TELECAMERATELECAMERA

LL’’immagine nello strato immagine nello strato fococonduttivofococonduttivoviene esplorata (punto x punto, linea x viene esplorata (punto x punto, linea x linea) da un linea) da un pennello elettronicopennello elettronico..

Pennello elettronico

TELECAMERATELECAMERA

Il pennello fornisce in uscita un segnale Il pennello fornisce in uscita un segnale di tensione proporzionale alldi tensione proporzionale all’’intensitintensitàà di di luce che ha caricato il fotoresistore:luce che ha caricato il fotoresistore:

SEGNALE VIDEOSEGNALE VIDEO

CAVO COASSIALECAVO COASSIALE

SEGNALE VIDEOSEGNALE VIDEOTrasporta il segnale videoTrasporta il segnale video

MONITORMONITOR

Dispositivo che converte il segnale video Dispositivo che converte il segnale video in unin un’’immagine luminosa.immagine luminosa.

In pratica In pratica èè ll’’apparecchio che provvede a apparecchio che provvede a generare lgenerare l’’immagine in base al segnale immagine in base al segnale ricevuto dalla telecamera o da altra ricevuto dalla telecamera o da altra sorgentesorgente

Cinescopio: trasduttore elettroCinescopio: trasduttore elettro--otticoottico

Tubo a vuoto, a forma di campana, Tubo a vuoto, a forma di campana, costituito da:costituito da:A) sorgente di elettroniA) sorgente di elettroni

SegnaleSegnalevideovideo

SegnaleSegnalevideovideo

grigliegriglie

Accanto alla sorgente, nel collo del tubo, Accanto alla sorgente, nel collo del tubo, sono presenti delle griglie di sono presenti delle griglie di accelerazione e accelerazione e focalizzazionefocalizzazione del del pennello elettronico.pennello elettronico.

Pennello elettronico

Sorgente di eSorgente di e--

SegnaleSegnalevideovideo

grigliegriglie

bobinebobine

Una coppia di bobine manovra Una coppia di bobine manovra magneticamente il pennello (magneticamente il pennello (giogo di giogo di deflessionedeflessione))

pennello elettronico

SegnaleSegnalevideovideo

grigliegriglie

bobinebobine

Lo strato luminescente dello schermo del Lo strato luminescente dello schermo del cinescopio intercetta il pennello che cinescopio intercetta il pennello che provoca lprovoca l’’eccitazione dei fosfori con eccitazione dei fosfori con ll’’emissione di una radiazione luminosa di emissione di una radiazione luminosa di intensitintensitàà proporzionale allproporzionale all’’intensitintensitàà del del fascio elettronico.fascio elettronico.

strato luminescentestrato luminescente

SegnaleSegnalevideovideo

grigliegriglie

bobinebobine

Nel cinescopio bianco/nero lNel cinescopio bianco/nero l’’assenza di assenza di segnale viene interpretata come segnale viene interpretata come informazione NERA; informazione NERA; il massimo segnale trasportato dal il massimo segnale trasportato dal pennello viene interpretata come pennello viene interpretata come informazione BIANCA.informazione BIANCA.

SegnaleSegnalevideovideo

grigliegriglie

bobinebobine

La variazione della velocitLa variazione della velocitàà degli degli elettroni, sono pilotate dalla tensione del elettroni, sono pilotate dalla tensione del segnale video che viene applicata alle segnale video che viene applicata alle griglie di accelerazione.griglie di accelerazione.

La costruzione dellLa costruzione dell’’immagine televisiva immagine televisiva avviene secondo un tracciato detto avviene secondo un tracciato detto reticoloreticolo o o RASTER.RASTER.La descrizione del La descrizione del rasterraster viene dettaviene dettaSCANSIONE.SCANSIONE.

Le righe di scansione sono 625 Europa.Le righe di scansione sono 625 Europa.Normalmente la frequenza minima Normalmente la frequenza minima èè di 25 di 25 HzHz (625 righe per 25 volte al secondo).(625 righe per 25 volte al secondo).In USA 525 righe di scansione ad una frequenza di 30 In USA 525 righe di scansione ad una frequenza di 30 HzHz..

•Schermo circolare messo a diretto contatto con IB e irradiato con un tubo radiogeno tipicamente con 0,5-2 mA e 40-50kVp.

•CONTRASTO= definito come il rapporto tra la luminanza in uscita con e senza schermo.

•RISOLUZIONE SPAZIALE: definita in termini di coppie di linee per mm (lp/mm) valore tipico: 4-6 lp/mm.

- Vignetting: riduzione di luminosità alla periferia, dovuta ad una raccolta di luce non uniforme.

- Velatura: degrado del contrasto del soggetto, dovuto a defocalizzazione dei fotoelettroni e a diffusione dei fotoni di luce.

DISTORSIONE

-Risulta dalla proiezione del fascio di raggi X su una superficie di ingresso curva; facilmente visualizzata prendendo l’immagine di una griglia rettangolare.

-Gli elettroni nell’IB si muovono lungo cammini stabili; sorgenti elettromagnetiche esterne modificano il loro cammino, più alla periferia che al centro del tubo. Ne risulta una distorsione ad S, principalmente per tubi a grande immagine.

-Il centro dell’immagine è in genere più luminoso, ha una migliore risoluzione e meno distorsione.

RitardoPersistenza della luminescenza dopo che lo stimolo da raggi X è finito. Il ritardo degrada la risoluzione temporale dell’immagine dinamica. Tipici valori 1 ms.

-Guadagno di luminositàG = guadagno di riduzione*guadagno di flussoGuadagno di riduzione: area di ingresso/area di uscitaGuadagno di flusso: numero di fotoni generati dal fosforo di uscita per ogni fotone prodotto dal fosforo di ingresso.(Il guadagno di luminosità è stato soppiantato come stadndard dal Fattore di conversione Gx:Luminanza immagine di uscita (cd/m2)Rate dose rate raggi X di ingresso (mR/s)

• DISTORSIONE• - Risulta dalla proiezione del fascio di raggi X su una superficie

di ingresso curva; facilmente visualizzata prendendo l’immagine di una griglia rettangolare