Röntgengeislun

Það var Wilhelm Conrad Röntgen, þýskur eðlisfræðingur, sem uppgötvaði röntgengeisla

Fyrsta röntgenmyndin

fyrstur manna þann 8. nóvember 1895 og tók fyrstu röntgenmyndina af hendi konu sinnar. Hann nefndi þessa nýju uppgötvun X-Strahlen eða X-rays. 

 

Röntgenlampi er lofttæmt glerhylki með tveimur rafskautum. Í öðru þeirra er glóðarþráður tengdur við rafmagn (sjálfstæðan aflgjafa) sem nefnist katóða (e. cathode). Þegar straumur kemur á þráðinn hitnar hann, rafeindir af ystu hvelum málmatómanna í þræðinum byrja að losna og þráðurinn fer að glóa. Þegar sett er há spenna yfir skaut röntgenlampans dragast þessar lausu rafeindirnar yfir á hitt rafskautið, sem nefnist anóða (e. anode).

Spenna á milli skautanna veldur auknum hraða rafeindanna (hærri hreyfiorku) yfir lampann og þegar þær rekast á efnið í anóðunni stöðvast þær skyndilega. Þá verða til orkuríkar ljóseindir svokölluð “bremsugeislun” sem einnig er nefnd röntgengeislun. Orka ljóseindanna ræðst af þeirri háspennu sem er á milli skauta röntgenlampans og þess efnis sem er í anóðunni.

Áætlað hefur verið að aðeins um 1% af orku þeirra  rafeinda sem skella á anóðunni breytist í röntgengeislun en 99% breytist í hita. Magn röntgengeisla  sem verður til með þessum hætti fer eftir því hve mikið af rafeindum losnar frá glóðarþræðinum. Með því að auka strauminn í gegnum glóðarþráðinn er hægt að auka magn rafeinda sem falla á anóðuna. Eftir því sem hærri spenna er notuð, þeim mun orkuríkari verða röntgengeislarnir og geta þá náð í gegnum þykkari efni.

Röntgengeislar eru notaðir til þess að búa til myndir af innviðum líkamans til sjúkdómsgreiningar. Líkaminn er byggður upp af mismunandi þykkum og þéttum vefjum sem eru mismunandi gegnsæir við geislun. Mun minna af geislum kemst í gegnum bein en vöðva og því verður svæði undir beinum ljóst á röntgenmynd en dökkt undir mjúkum vefjum.

Þegar geislun lendir á efni eins og mannslíkamanum, verður víxlverkun geislunarinnar við efnið í grófum dráttum á tvo vegu. Í fyrsta lagi stöðvast hluti geislunarinnar í efninu (e. absorbtion), þar sem öll orka ljóseinda fer í að losa rafeind af innri hvelum atóma efnisins. Hluti geislunarinnar víxlverkar við rafeindir á ytri hvelum atóma efnisins og nota hluta af orku sinni í það. Ljóseindin heldur síðan áfram með breyttri orku og nýja stefnu og kallast þá dreifigeislun (e. scatter radiation). Hluti af geisluninni fer í gegnum efnið án þess að víxlverka við það og getur þá víxlverkað við efni í ljósmyndafilmu eða stafrænum myndnema.  Við röntgenmyndgerð er áætlað að allt að 95% af ljóseindum geislans víxlverki við efni líkamans en aðeins 2 -5% fari í gegnum það.


Geislaskammtur
einstaklings vegna röntgenrannsóknar er áætlaður út frá upplýsingum um það hvað mikil orka færist með víxlverkun ljóseinda við efni líkamans. Slíkt er hægt að meta með því að mæla magn geislunar áður en hann lendir á líkamanum og síðan magn geislunar sem kemur út úr líkamanum. Geislaskammtar rannsókna fara eftir mörgum þáttum, s.s. stærð þess svæðis sem verið er að rannsaka hverju sinni, aldur og þykkt sjúklingsins, magn spennu yfir röntgenlampa, magn straums í glóðarþræði, fjöldi mynda í rannsókn, hvort um er að ræða hefðbundna rannsókn, skyggnirannsókn eða tölvusneiðmyndarannsókn. Út frá mælingum eða mati á geislaskömmtum er hægt að áætla svokallað geislaálag, sem segir til um líffræðilega áhættu geislunarinnar sem rannsókninni er samfara. (sjá nánar fræðsluefni um líffræðileg áhrif).

Í hefðbundinni röntgenmyndatöku er röntgengeisli sendur í gegnum það svæði líkamans sem skoða þarf. Geislinn fellur síðan á myndmiðil (filmu eða stafrænan). Filmur sem til skamms tíma voru nær einvörðungu notaðar, þurfti að framkalla í sérstökum vökvum, til þess að hægt væri að skoða myndina, en í dag kemur viðkomandi röntgenmynd  strax fram á tölvuskjá röntgentækisins.

Í annarri tegund röntgenrannsókna, skyggningu (e. fluoroscopy), lendir geislinn á búnaði sem kallaður er skyggnimagnari (e. image intensifier). Í skyggnimagnara er ljóseindum geislans breytt í rafrænt myndmerki, sem er magnað upp og gefur möguleika á að skoða lifandi mynd á sjónvarps- eða tölvuskjá. Í skyggningu er hægt að fylgjast með hreyfingum líffæra, t.d. hjarta og líffæra í kviðarholi.

Mun nákvæmari myndataka af innviðum líkamans er hægt að fá með svokölluðum tölvusneiðmyndatækjum (e. computed tomography). Í þessum tækum er röntgenlampinn og stafrænn myndnemi staðsettur á hringferli sem snýst umhverfis sjúklinginn og geislar þá ákveðið þversnið af sjúklingnum, um leið og sjúklingurinn færist hægt inní tækið við hvern snúning. Þannig verður ferill röntgenlampans að gormlaga (e. spiral) hringferil umhverfis sjúklinginn. Myndir af hverri sneið eða  hringferlinum birtast síðan á tölvuskjá tækisins. Þessi rannsóknartækni hefur þróast mjög hratt undanfarin ár og fjöldi tölvusneiðmyndatækja hefur vaxið hratt í heiminum.

Á tölvusneiðmyndum er einnig hægt að sjá mun nákvæmar en ella legu, stærð og lögun æxla og nýtist því einnig vel við geislameðferð (e. radiation therapy). Geislaskammtar og geislaálag sjúklinga eru yfirleitt mun hærri við sneiðmyndatökur miðað venjulegar röntgenmyndatökur af sömu svæðum, en upplýsingagildi rannsóknanna er einnig yfirleitt mun meira.

 

(Framkvæmd röntgenrannsókna)

(Geislaskammtar röntgenrannsókna)

(Ísótóparannsóknir)

(Segulómun  (MRI))