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Technische Grundlagen von Röntgen-Untersuchungen

Physikalische Grundlagen des Röntgens

Entstehung von Röntgenstrahlen:

in der Röntgenröhre werden von der Kathode durch den glühelektrischen Effekt Elektronen freigesetzt und durch eine hohe Spannung (70 000–130 000 V) auf die Anode beschleunigt. Wenn die beschleunigten Elektroden an der Anode abgebremst werden, entsteht zu einem überwiegenden Anteil Wärme, ein Bruchteil der Energie wird in Form von Röntgenstrahlen freigesetzt. Je höher die Röntgenröhrenspannung, desto höher die Energie der Röntgenstrahlung. Hochenergetische Röntgenstrahlung wird als harte Strahlung bezeichnet (70–130 kV), niederenergetische Röntgenstrahlung als weiche Strahlung (unter 60 kV).

Eigenschaften von Röntgenstrahlen:

Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen mit folgenden physikalischen Eigenschaften:

Absorption:

• mit der Dicke des durchstrahlten Gewebe.
• mit der Dichte des durchstrahlten Stoffes.
• sehr stark (3. Potenz) mit der Ordnungszahl des durchstrahlten Gewebe.
• Je weicher die Röntgenstrahlung, desto stärker ist die Abschwächung im menschlichen Gewebe.

Photographischer Effekt:

Röntgenstrahlen schwärzen dosisabhängig Filmmaterial.

Lumineszenzeffekt:

bestimmte Stoffe werden durch Röntgenstrahlung zur Freisetzung von Licht stimuliert (Fluoreszenz).

Ionisationseffekt:

Biologischer Effekt:

Molekülanregungen (Ionisation) und Zerstörungen von Molekülverbindungen führen zu Veränderungen in lebenden Organismen.

Grundlagen der radiologischen Bildgebung

Streustrahlenraster:

zwischen Patient und Bildverarbeitung verhindert das Streustrahlenraster die Belichtung durch quer einfallende Streustrahlung, welche im Patienten selber entsteht. Das Streustrahlenraster besteht aus parallelen Bleilamellen, welche bei der Aufnahme bewegt werden und so auf dem Röntgenbild nicht sichtbar werden.

Filmfoliensysteme:

die Röntgenfilme werden in Kombination mit einer Verstärkerfolie eingesetzt, die Schwärzung der Röntgenfilme entsteht zu einem geringeren Anteil durch die Röntgenstrahlung selber, hauptsächlich jedoch durch die Fluoreszenz der Verstärkerfolie. Der Einsatz von Verstärkerfolien kann die Dosis bei Röntgenaufnahmen deutlich reduzieren.

Digitales Röntgen:

Speicherfolien oder Flachbilddetektoren (direkte Bilderfassung) ermöglichen die digitale Röntgentechnik. Bei Speicherfolien werden dosisabhängig durch Röntgenstrahlung Atome angeregt, welche nach Bestrahlung mit einem Laser Lichtenergie freisetzen. Diese Lichtenergie wird elektronisch abgespeichert und weiterverarbeitet. Das Röntgenbild kann entweder auf Papier oder Film ausgedruckt werden, alternativ wird digital gespeichert. Die Vorteile des digitalen Röntgen liegen in der Wiederverwendbarkeit, einer sehr hohen Dynamik und der Möglichkeit der elektronischen Korrektur von Fehlbelichtungen. Zusätzlich wird die zeitraubende und aufwendige chemische Entwicklung von Filmen eliminiert.

Bildverstärker:

Bewegte Röntgenbilder in Echtzeitdarstellung gelingen mit einer Bildverstärkerkette. Nach Passage der Röntgenstrahlen durch das Gewebe gelangen sie auf einen Eingangsleuchtschirm (Lumineszenzeffekt). Das erzeugte schwache Bild trifft auf eine Photokathode, dort werden Elektronen freigesetzt. Diese werden, ähnlich wie bei einer Röntgenröhre, in einem Hochspannungsfeld beschleunigt und erzeugen wieder durch Fluoreszenz ein nun verstärktes sichtbares Bild auf dem Sekundärleuchtschirm. Dieses Bild wird mit einer Fernsehkamera erfasst und über einen Monitor dargestellt. Moderne Bildverstärker verwenden die digitale Röntgenstrahlendetektoren für die Bilderfassung. Die Bildverstärkerkette führt zu einer 1000fachen Helligkeitssteigerung des Bildsignals vom Eingangsleuchtschirm und sind ein bedeutender Beitrag zur Reduktion der Strahlenbelastung.

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Literatur Röntgen

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