background image

1

 | 

P a g e

 

 

Fifth stage 

Radiology 

Lec-1

 

زهراء

 

 

5/10/2016

 

Introduction to X-ray and CT –Scan 

 

 

X-rays were discovered by Wilhelm Konrad Rontgen in 1895 while 
he was experimenting with cathode tubes. 

 

Rontgen found out that  x-ray was attenuated in a different way 
by various kinds of materials and that it could, like light, be  
captured on a photographic plate .  

 

This opened up the way for its use in medicine. 

 

The first “Rontgen picture” of a hand was made soon after the 
discovery of X-rays. 

 

X-rays

 

 X-rays  :  are electromagnetic waves . The wavelength for X-rays is on 
the order of Angstroms (10−10 m) The nature of X-rays as short-wave 
electromagnetic radiation was established in 1912. Electromagnetic  

radiation consists of photons 

.  

 

 

 


background image

2

 | 

P a g e

 

 

X- RAY GENERATION: 

 

X-rays are generated in an X-ray tube, which consists  of a vacuum 
tube with a  cathode  (tugestone fillament ) and an anode  
(tungestone target)  
The x-ray beam is produced by bombarding a 
tungsten target with an electron beam within an x-ray tube . 

 

 

 

 

 

 

 

 

X-ray detectors

The detector s  can be : 

 1-  A screen – film combination  : in which a film is sandwiched  
between two screens  ,  Screen–film detector   ( Radiography )  The film 
contains an emulsion with silver halide  crystals (e.g., AgBr) When 
exposed to light, the silver halide grains absorb optical energy and 
undergo a complex physical change .  

 2 -  An image intensifier coupled to a camera ( Fluoroscopy ), 

 3 -  A cassette containing a storage phosphor plate ( computed 
radiography )  

4 -   An active matrix flat  panel detector or dual-layer detector (digital 
radiography )  


background image

3

 | 

P a g e

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

4

 | 

P a g e

 

 

Interaction with matter

When x-ray beam pass through a matter they will interact in the 
following ways  :   

 

Trasmited : pass through unaffected . A primary or direct 
radiation .  

 

Absorbed : transfering to the matter all of their energy (the 
photon disappearing completely  )  

 

Scattered : diverted in a new direction , with or without loss of 
energy  and so  leave the material as scattered or secondary 
radiation .  

The X-ray image is formed by the transmitted photons. those that are 
absorbed or scattered represent attenuation by matter .  

An understanding of how the properties of X-ray and the materials 
through which they travel affect the relative amount of attenuation and 
transmission gives an understanding of how the X-ray image is formed.  

 

   

The  interactions with tissues  , depend on  

-  the energy of the photon , E = hxf , f = c/Y . In most radiological 
examinations the voltage used is typically in the range from 50 to 125 
kV.  

-  the atomic number of the interacting matter ,the higher the atomic 
number the more the attenuation , so the contrast media used in 
radiography to opacify certain part of the body  should have high atomic 
number . 

 

 

 

 

 

 


background image

5

 | 

P a g e

 

 

The most important interactions are the following :  

 

photoelectric absorptionA photon can be absorbed by an atom 
while  its energy excites an electron. 

 

Compton scatteringA second possibility is that the photon 
transfers only part of its energy to eject an electron with a certain 
kinetic energy ,the electron then escapes in another   direction. 

According to x- ray attenuation in the tissues ( x – ray  penetration) ,the 
radiographic appearace can be graded into :   

 

Tranceradiant  as gases  

 

Radiolucent  or trancelucent  as in fatty tissue  

 

Mild radio radio-opague as  fluid , muscle .. 

 

Moderate  radio-opague  as  bones and calcifications  

 

Dense radio-opague as metals and contrasts 

 

 

 

 

 

 


background image

6

 | 

P a g e

 

 

Clinical use (DIAGNOSTIC)

Radiography ( static ) : Coventional and digital  ( CR  and DR ) 

   

   

 

  

 

 

 

Fluoroscopy ( dynamic )  Analogue or digital : Used in contrast studies  
and interventional procedures  .   

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

7

 | 

P a g e

 

 

CT scan (Computed tomography scan ) 

 

 

Computed  tomography  or  CT   is an imaging modality that produces 
cross-sectional images representing the X-ray attenuation properties of  

the body. 

Types and generations : 

A- CAT (computed axial tomorgaphy )  scan 

Single-slice CT , Circular CT 

The most straight forward way to image an entire volume is to scan a 
number of consecutive slices by circular tube–detector rotations 
alternated with small table shifts. 

 

 

  

 

 

 

 

 


background image

8

 | 

P a g e

 

 

B- Spiral CT (Helical CT)  

 A technique that is widely used nowadays is helical CT.  The X-ray tube 
rotates continuously around thepatient, just as in 2D CT. At the same 
time, the patientis slowly translated through the gantry. 

 

Multidetector  spiral CT scan (  16 slice , 32 slice ,  64 ,128  and  256 
slice) .  

In modern CT scanners, the detector array consists of multiple detector 
rows, in order to measure several slices per rotation of the X-ray tube. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

9

 | 

P a g e

 

 

Biologic effects and safety

 

X-rays and γ-rays are ionizing waves, Such photons are able to 
ionize an atom, i.e., to release an electron from  the atom.  

 

Even at very low X-ray doses the energy deposited by ionizing 
radiation, such as X-rays, may be sufficient to damage or  destroy 
cells. 

 We have two types of effects , Non deterministic effects (stochastic  

effects) and Deterministic effects . 

 

Non deterministic effects (stochastic effects) :   

The probability always exists that modifications in single cells could lead 
to malignancy (cancer) or genetic changes. 

Malignant disease and heritable effects, for which the probability but 
not the severity is proportional to the dose, without any threshold, are  
stochastic effects of radiation .  

There is no evidence of a threshold dose below which the proba- 

bility would be zero.  

 

Deterministic effects of radiation also exist , They are injuries to a large 
population of cells where repair  mechanisms  fail  and  the  complete  
tissue  is damaged. Deterministic effects are characterized by a 
threshold dose and an increase in the severity of the tissue reaction with 
increasing dose .  

The deterministic effects of radiation  can be acute or chronic  

for example, Skin erythema and acute ilness such as diarrhea are acute  

While cataract , infirtility are chronic ..ext.  

 

 

 

 


background image

11

 | 

P a g e

 

 

The SI unit of absorbed dose is the gray (Gy).  

One Gy is one joule per kilogram of irradiated material.  

the effective dose , is the radiation dose absorbed by the body and is 
measured in sieverts (Sv) . 

Effective dose is a valuable measure to compare different examinations.  

Examples of effective doses for some typical radiographic examinations 
are:   

 

dental 0.005–0.02  mSv;   

 

chest  0.01–0.05  mSv;   

 

skull  0.1–0.2 mSv;  

 

pelvis 0.7–1.4 mSv;  

 

lumbar spine 0.5–1.5 mSv.  

According to the International Commission on Radiological Protection 
(ICRP) , the relative radiation risk for cancer is  5.5% / Sv  and  

for heritable effects up to the second generation is 0.2% /  Sv. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

11

 | 

P a g e

 

 

Radiation protection: 

Because of the potential risk of medical irradia-tion, the ICRP 
recommends keeping the magnitudeof individual examination doses as 
low as reason-ably achievable (ALARA principle).  

There are no dose limits for patients, but every exposure should be 
justified. This is, to a large extent, a medical decision .  

Pregnancy  for example, is a state where risks are increased. Special 
attention should also be given to children and to high-dose imaging, 
such as interventional radiology. 

 

Furthermore, the ICRP recommends limiting allexposed workers from 
regulated radiation practices to20 mSv per year when averaged over five 
years andthe public to 1 mSv per year.  

In particular, physicians may receive a significant exposure when doing 
procedures under fluoroscopy, but they too must not exceed 20 mSv per 
year. 

There are strict protection protocols  they have to follow, among which 
is the protection of the body the thyroid gland  and cornea with a lead 
apron ,collar and glasses A dosimeter, which is a small device clipped to 
the personnel’s clothing , measures the cumulative absorbed dose . 

 

 

 

https://www.muhadharaty.com/lecture/13270

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: أحمد فارس الليلة
المشاهدات: لقد قام 27 عضواً و 227 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل