Trotz Sonographie, CT und MRT ist die konventionelle Radiographie nach wie vor nicht wegzudenken.
Unter konventionellem Röntgen wird das Anfertigen von Röntgenbildern verstanden. Es sind Summationsbilder. Damit sich der Betrachter räumlich orientieren und nachvollziehen kann, was vorne und was hinten liegt, wird das Objekt meist in zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen geröntgt.
Während die Röhrentechnik für die konventionelle Radiographie seit Jahren als ausgereift gilt, werden die Detektoren fortwährend weiterentwickelt – vom Film zum volldigitalen System.
Die interventionelle Radiographie umfasst Eingriffe am Menschen, die unter radiographischer Sicht durchgeführt werden.
Medizinisch stellt die interventionelle Radiographie ein interessantes Feld dar. Mit moderner Technik sind mikroinvasive Eingriffe möglich, über die auch Makrostrukturen wie größere Stents und Klappenprothesen eingebracht werden können.
Im Vergleich zur konventionellen Radiographie mit der Anfertigung einzelner Aufnahmen mit Belichtungszeiten von wenigen Millisekunden und geringen Dosen, gehen Interventionen mit längeren Belichtungszeiten einher, die zu entsprechend höheren Dosen führen.
Während sich bei der Anfertigung von Einzelaufnahmen nur der Patient im Kontrollbereich aufhält, stehen bei der Intervention Arzt und Assistenzpersonal neben dem Patienten und sind dadurch der von ihm ausgehenden Streustrahlung ausgesetzt.
Zur Minimierung der Dosis – sowohl für den Patienten, als auch für den Anwender – sind ein reflektierter Umgang mit der Technik und ein zeitsparendes Vorgehen erforderlich. Im Hinblick auf das dazu erforderliche Know how müssen Ärzte, die interventionell tätig sind, eine Fachkunde für den interventionellen Einsatz erwerben und benötigen dafür auch den Spezialkurs Interventionsradiologie.
Der Generator liefert der Röntgenröhre den erforderlichen Heizstrom und die erforderliche Röhrenspannung. Gesteuert wird er über das Bedienpult der Röntgenanlage bzw. beim CT durch den Steuercomputer.
Die Wahl der Parameter wird je nach Gerät und ggf. Untersuchung automatisch, halbautomatisch oder manuell vorgenommen.
Die Dosisautomatik soll dazu führen, dass das Objekt bei möglichst geringer Dosis in adäquater Belichtung abgebildet wird.
Gut für den Strahlenschutz ist die Wahl einer möglichst hohen Röhrenspannung (kV). Zugleich muss sie aber so gewählt werden, dass ein ausreichender Bildkontrast erzeugt wird.
Der Röhrenstrom (in Milliampere, mA) verändert die Anzahl der pro Zeiteinheit an der Kathode freigesetzten Elektronen und somit die Dichte des Röntgenstrahls. Mit der mA wird also die Quantität des Röntgenstrahls verändert.
Mit der Röhrenspannung (in Kilovolt, kV) wird das Potenzialgefälle zwischen Kathode und Anode eingestellt – wodurch die Elektronen mehr oder weniger stark beschleunigt werden, also eine unterschiedliche kinetische Energie erhalten. Mit einer höheren kV ändert sich die maximale (und mittlere) Härte der erzeugten Strahlung, also die Qualität des Röntgenstrahls.
Ein dritter Aspekt ist die Belichtungszeit (in Sekunden, s), die in das Strom-Zeitprodukt, die mAs einfließt. Mit der mAs wird quasi die abolute Menge der Photonen definiert – und darüber die Schwärzung erreicht.
/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.png00Lennart/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.pngLennart2024-08-12 20:31:302025-08-07 21:15:19Funktionsweise der Röntgenröhre
Die Fluoroskopie ist ein altes Verfahren, heute mit modernen Komponenten.
Der Begriff der Fluoroskopie stammt von „Fluoreszenz“. Die Fluoreszenz beschreibt die spontane Emission von Licht nach der Anregung des fluoreszierenden Materials.
Bei der Fluoroskopie erfolgt die Anregung des Leuchtschirms (Szintillators) durch Röntgenphotonen. Emittiert werden Lichtphotonen, die gemeinsam zum Bild führen.
Zur Zeit der Anfänge des Röntgens war der Leuchtschirm zwischen Patient und Arzt angebracht und der Arzt schaute während der Durchleuchtung auf den Schirm. Bei hohem Dosisbedarf waren Patient und Arzt einer erheblichen Exposition ausgesetzt.
Je nach Aufbau des Systems werden die Photonen heute über Lichtleiter, Linsen oder Spiegel zu Sensoren gelenkt, wo das Lichtsignal in ein digitales Bildsignal gewandelt wird.
Unter Festkörperdetektoren versteht man aus Halbleitern zusammengesetzte Detektoren.
Die Festkörperdetektoren arbeiten mit oder ohne Szintillator und werden als direkt oder indirekt konvertierend bezeichnet. Direkt konvertierend sind Systeme, bei den die Photonenenergie direkt in ein digitales Signal gewandelt wird. Als indirekt konvertierend werden Systeme bezeichnet, bei denen an einer Szintilatorschicht erst Licht erzeugt wird, das dann zum digitalen Signal verarbeitet wird. In beiden Fällen wird am Ende direkt oder indirekt die Röntgenenergie je Bildpunkt gemessen. Diese Messwerte sind Grundlage für das daraus abzuleitende Bild. Dort, wo viel Energie gemessen wird, wird das Bild schwärzer, dort wo wenig Energie gemessen wird, wird das Bild weißer dargestellt.
Der Filter gehört zur Grundausstattung einer Röntgenröhre.
Da jedes Material, das sich im Röntgenstrahl befindet, Strahlenanteile absorbiert, führen bereits übliche Bestandteile der Röntgenröhre zur Filterung. Zum „Eigenfilter“ der Röntgenröhre gehören bspw. die Wandung der Röhre, das Öl, das die Röhre umgibt und das Strahlenaustrittsfenster.
Der Röhrenfilter soll den Anteil besonders weicher Strahlung reduzieren. Sie würde vom Körper besonders gut absorbiert und nicht zur Bildentstehung beitragen.
Vorgeschrieben ist ein Eigenfilter von 2,5 mm Al-Äquivalent ; er muss also in der Wirkung äquivalent sein zu 2,5 mm Aluminium.
Bei Kindern ist ein Zusatzfilter vorgeschrieben von nochmals mindestens 1 mm Al plus 0,1 mm Cu (Kupfer). Außerdem sind unterschiedliche Zusatzfilter bei bestimmten Durchleuchtungsuntersuchungen und Interventionen vorgeschrieben.
/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.png00Lennart/wp-content/uploads/2024/07/Bildschirmfoto-2024-07-04-um-17.17.18.pngLennart2024-08-12 20:29:482025-08-12 19:30:53Einführung in die Filterung
Photonen unterschiedlicher Wellenlänge werden je nach Material, auf das sie treffen, unterschiedlich absorbiert. Je weicher die Strahlung, um so bedeutsamer ist die Ordnungszahl des Materials. Material hoher Ordnungszahl absorbiert weiche Strahlung stärker, als Material geringer Ordnungszahl.
Es ist also egal, was in den Röntgenstrahl gebracht wird: In Abhängigkeit von seiner stofflichen Zusammensetzung, seiner Dicke und Dichte und in Abhängigkeit von der Härte der Strahlung absorbiert jedes Material Röntgenphotonen in anderer Ausprägung und verändert so das verbleibende Spektrum des Röntgenstrahls. Die Anzahl der Photonen nimmt durch die Absorption insgesamt ab, doch der Anteil der weichen Strahlung nimmt stärker ab, als der der harten Strahlung. Die Röntgenstrahlung wird gefiltert.
Der Filtereffekt wird in der Radiologie genutzt, um jene weichen Strahlenanteile zu minimieren, die in der Oberfläche des Körpers absorbiert werden, Ionisationen und somit potenzielle biologische Schäden verursachen, aber nicht zum Bild beitragen würden.
Je höher der Röhrenstrom, um so mehr Elektronen fließen pro Zeiteinheit durch die Kathode. Mit höherer mA stehen der Röntgenröhre also mehr Elektronen zur Verfügung. Da die Anzahl der an der Anode entstehenden Röntgenphotonen davon abhängig ist, wie viele Elektronen zur Anode hin beschleunigt werden, steuert der Röhrenstrom die Dichte bzw. Quantität des Röntgenstrahls.
Mehr Photonen haben beim Röntgenbild übrigens die gleiche Folge, wie mehr Photonen bei einem Foto: Das Bild wird stärker belichtet, beim Röntgen also schwärzer.
Eine andere Möglichkeit, ein Bild stärker zu belichten, ergibt sich mit der Belichtungszeit. Statt mehr Photonen pro Zeiteinheit zu erzeugen, kann bei gleicher Produktion auch die Zeit der Exposition erhöht werden. Ein gutes Maß für die Belichtung ist daher das Strom-Zeit-Produkt in der Maßeinheit der mAs (Milliamperemal Sekunden).
Abstand ist ein wirksamer, aber aktiv einzusetzender Strahlenschutz.
Photonen sind Wellen bzw. Energieportionen, die sich von der Quelle weg gleichmäßig im Raum ausbreiten. Mit Zunahme des Abstands zur Strahlenquelle wird das bestrahlte Feld größer. Die Dosis nimmt proportional mit der Feldgröße ab. Die Gesetzmäßigkeit, mit der die Photonendichte und somit die Dosis im Abstand zur Quelle abnimmt, wird Abstandsquadratgesetzgenannt. Mit doppeltem Abstand nimmt die bestrahlte Fläche auf den Abstand zum Quadrat zu und die Dosis entsprechend auf 1/Abstand zum Quadrat ab. Beim dreifachen Abstand nimmt die bestrahlte Fläche auf den Abstand hoch 3 zu und die Dosis entsprechend auf 1/Abstand hoch 3 ab.
Konventionelle Radiographie
Trotz Sonographie, CT und MRT ist die konventionelle Radiographie nach wie vor nicht wegzudenken.
Unter konventionellem Röntgen wird das Anfertigen von Röntgenbildern verstanden. Es sind Summationsbilder. Damit sich der Betrachter räumlich orientieren und nachvollziehen kann, was vorne und was hinten liegt, wird das Objekt meist in zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen geröntgt.
Während die Röhrentechnik für die konventionelle Radiographie seit Jahren als ausgereift gilt, werden die Detektoren fortwährend weiterentwickelt – vom Film zum volldigitalen System.
Interventionelle Radiographie
Eingriffe unter radiologischer Sicht
Die interventionelle Radiographie umfasst Eingriffe am Menschen, die unter radiographischer Sicht durchgeführt werden.
Medizinisch stellt die interventionelle Radiographie ein interessantes Feld dar. Mit moderner Technik sind mikroinvasive Eingriffe möglich, über die auch Makrostrukturen wie größere Stents und Klappenprothesen eingebracht werden können.
Im Vergleich zur konventionellen Radiographie mit der Anfertigung einzelner Aufnahmen mit Belichtungszeiten von wenigen Millisekunden und geringen Dosen, gehen Interventionen mit längeren Belichtungszeiten einher, die zu entsprechend höheren Dosen führen.
Während sich bei der Anfertigung von Einzelaufnahmen nur der Patient im Kontrollbereich aufhält, stehen bei der Intervention Arzt und Assistenzpersonal neben dem Patienten und sind dadurch der von ihm ausgehenden Streustrahlung ausgesetzt.
Zur Minimierung der Dosis – sowohl für den Patienten, als auch für den Anwender – sind ein reflektierter Umgang mit der Technik und ein zeitsparendes Vorgehen erforderlich. Im Hinblick auf das dazu erforderliche Know how müssen Ärzte, die interventionell tätig sind, eine Fachkunde für den interventionellen Einsatz erwerben und benötigen dafür auch den Spezialkurs Interventionsradiologie.
Generatoreinstellungen
Mit dem Generator werden Qualität und Quantität der Röntgenstrahlung gesteuert.
Der Generator liefert der Röntgenröhre den erforderlichen Heizstrom und die erforderliche Röhrenspannung. Gesteuert wird er über das Bedienpult der Röntgenanlage bzw. beim CT durch den Steuercomputer.
Die Wahl der Parameter wird je nach Gerät und ggf. Untersuchung automatisch, halbautomatisch oder manuell vorgenommen.
Die Dosisautomatik soll dazu führen, dass das Objekt bei möglichst geringer Dosis in adäquater Belichtung abgebildet wird.
Gut für den Strahlenschutz ist die Wahl einer möglichst hohen Röhrenspannung (kV). Zugleich muss sie aber so gewählt werden, dass ein ausreichender Bildkontrast erzeugt wird.
Das Strom-Zeit-Produkt ergibt sich in Abhängigkeit von der Röhrenspannung. Bei geringer kV ist für eine ausreichende Belichtung ein höheres Strom-Zeit-Produkt (mAs) erforderlich, als bei höherer kV.
Funktionsweise der Röntgenröhre
Strom, Spannung, Zeit und Strom-Zeit-Produkt
Die Röntgenstrahlung wird in der Röntgenröhre erzeugt. Indem Elektronen auf die Anode treffen wird durch deren Abbremsen in unterschiedlicher Distanz zu den Atomkernen des Anodenmaterials Bremsstrahlung erzeugt – ein ganzes Röntgenspektrum.
Der Röhrenstrom (in Milliampere, mA) verändert die Anzahl der pro Zeiteinheit an der Kathode freigesetzten Elektronen und somit die Dichte des Röntgenstrahls. Mit der mA wird also die Quantität des Röntgenstrahls verändert.
Mit der Röhrenspannung (in Kilovolt, kV) wird das Potenzialgefälle zwischen Kathode und Anode eingestellt – wodurch die Elektronen mehr oder weniger stark beschleunigt werden, also eine unterschiedliche kinetische Energie erhalten. Mit einer höheren kV ändert sich die maximale (und mittlere) Härte der erzeugten Strahlung, also die Qualität des Röntgenstrahls.
Ein dritter Aspekt ist die Belichtungszeit (in Sekunden, s), die in das Strom-Zeitprodukt, die mAs einfließt. Mit der mAs wird quasi die abolute Menge der Photonen definiert – und darüber die Schwärzung erreicht.
Fluoroskopie
Die Fluoroskopie ist ein altes Verfahren, heute mit modernen Komponenten.
Der Begriff der Fluoroskopie stammt von „Fluoreszenz“. Die Fluoreszenz beschreibt die spontane Emission von Licht nach der Anregung des fluoreszierenden Materials.
Bei der Fluoroskopie erfolgt die Anregung des Leuchtschirms (Szintillators) durch Röntgenphotonen. Emittiert werden Lichtphotonen, die gemeinsam zum Bild führen.
Zur Zeit der Anfänge des Röntgens war der Leuchtschirm zwischen Patient und Arzt angebracht und der Arzt schaute während der Durchleuchtung auf den Schirm. Bei hohem Dosisbedarf waren Patient und Arzt einer erheblichen Exposition ausgesetzt.
Je nach Aufbau des Systems werden die Photonen heute über Lichtleiter, Linsen oder Spiegel zu Sensoren gelenkt, wo das Lichtsignal in ein digitales Bildsignal gewandelt wird.
Festkörperdetektortechnik
Unter Festkörperdetektoren versteht man aus Halbleitern zusammengesetzte Detektoren.
Die Festkörperdetektoren arbeiten mit oder ohne Szintillator und werden als direkt oder indirekt konvertierend bezeichnet. Direkt konvertierend sind Systeme, bei den die Photonenenergie direkt in ein digitales Signal gewandelt wird. Als indirekt konvertierend werden Systeme bezeichnet, bei denen an einer Szintilatorschicht erst Licht erzeugt wird, das dann zum digitalen Signal verarbeitet wird. In beiden Fällen wird am Ende direkt oder indirekt die Röntgenenergie je Bildpunkt gemessen. Diese Messwerte sind Grundlage für das daraus abzuleitende Bild. Dort, wo viel Energie gemessen wird, wird das Bild schwärzer, dort wo wenig Energie gemessen wird, wird das Bild weißer dargestellt.
Einführung in die Filterung
Der Filter gehört zur Grundausstattung einer Röntgenröhre.
Da jedes Material, das sich im Röntgenstrahl befindet, Strahlenanteile absorbiert, führen bereits übliche Bestandteile der Röntgenröhre zur Filterung. Zum „Eigenfilter“ der Röntgenröhre gehören bspw. die Wandung der Röhre, das Öl, das die Röhre umgibt und das Strahlenaustrittsfenster.
Der Röhrenfilter soll den Anteil besonders weicher Strahlung reduzieren. Sie würde vom Körper besonders gut absorbiert und nicht zur Bildentstehung beitragen.
Vorgeschrieben ist ein Eigenfilter von 2,5 mm Al-Äquivalent ; er muss also in der Wirkung äquivalent sein zu 2,5 mm Aluminium.
Bei Kindern ist ein Zusatzfilter vorgeschrieben von nochmals mindestens 1 mm Al plus 0,1 mm Cu (Kupfer). Außerdem sind unterschiedliche Zusatzfilter bei bestimmten Durchleuchtungsuntersuchungen und Interventionen vorgeschrieben.
Die Filterung
Die Aufhärtung der Strahlung verbessert den Strahlenschutz.
Röntgenstrahlung, wie sie in der Medizin eingesetzt wird, ist nicht homogen, sondern besteht aus einem Strahlenspektrum.
Photonen unterschiedlicher Wellenlänge werden je nach Material, auf das sie treffen, unterschiedlich absorbiert. Je weicher die Strahlung, um so bedeutsamer ist die Ordnungszahl des Materials. Material hoher Ordnungszahl absorbiert weiche Strahlung stärker, als Material geringer Ordnungszahl.
Es ist also egal, was in den Röntgenstrahl gebracht wird: In Abhängigkeit von seiner stofflichen Zusammensetzung, seiner Dicke und Dichte und in Abhängigkeit von der Härte der Strahlung absorbiert jedes Material Röntgenphotonen in anderer Ausprägung und verändert so das verbleibende Spektrum des Röntgenstrahls. Die Anzahl der Photonen nimmt durch die Absorption insgesamt ab, doch der Anteil der weichen Strahlung nimmt stärker ab, als der der harten Strahlung. Die Röntgenstrahlung wird gefiltert.
Der Filtereffekt wird in der Radiologie genutzt, um jene weichen Strahlenanteile zu minimieren, die in der Oberfläche des Körpers absorbiert werden, Ionisationen und somit potenzielle biologische Schäden verursachen, aber nicht zum Bild beitragen würden.
Der Röhrenstrom
An der Anode angelegt ist der Röhrenstrom ein wichtiger Parameter.
Der Röhrenstrom wird auch Heizstrom genannt und an der Kathode der Röntgenröhre angelegt. Die Stärke des Röhren- oder Heizstroms wird in Milliampere (mA) angegeben.
Je höher der Röhrenstrom, um so mehr Elektronen fließen pro Zeiteinheit durch die Kathode. Mit höherer mA stehen der Röntgenröhre also mehr Elektronen zur Verfügung. Da die Anzahl der an der Anode entstehenden Röntgenphotonen davon abhängig ist, wie viele Elektronen zur Anode hin beschleunigt werden, steuert der Röhrenstrom die Dichte bzw. Quantität des Röntgenstrahls.
Mehr Photonen haben beim Röntgenbild übrigens die gleiche Folge, wie mehr Photonen bei einem Foto: Das Bild wird stärker belichtet, beim Röntgen also schwärzer.
Eine andere Möglichkeit, ein Bild stärker zu belichten, ergibt sich mit der Belichtungszeit. Statt mehr Photonen pro Zeiteinheit zu erzeugen, kann bei gleicher Produktion auch die Zeit der Exposition erhöht werden. Ein gutes Maß für die Belichtung ist daher das Strom-Zeit-Produkt in der Maßeinheit der mAs (Milliampere mal Sekunden).
Das Abstandsquadratgesetz
Abstand ist ein wirksamer, aber aktiv einzusetzender Strahlenschutz.
Photonen sind Wellen bzw. Energieportionen, die sich von der Quelle weg gleichmäßig im Raum ausbreiten. Mit Zunahme des Abstands zur Strahlenquelle wird das bestrahlte Feld größer. Die Dosis nimmt proportional mit der Feldgröße ab. Die Gesetzmäßigkeit, mit der die Photonendichte und somit die Dosis im Abstand zur Quelle abnimmt, wird Abstandsquadratgesetz genannt. Mit doppeltem Abstand nimmt die bestrahlte Fläche auf den Abstand zum Quadrat zu und die Dosis entsprechend auf 1/Abstand zum Quadrat ab. Beim dreifachen Abstand nimmt die bestrahlte Fläche auf den Abstand hoch 3 zu und die Dosis entsprechend auf 1/Abstand hoch 3 ab.