background image

1

 

 

Fifth stage 

Radiology 

Lec-

 

Dr.Ahmed

 

/  /2016

 

 

OBJECTIVES OF THIS LECTURE   

1- Know what is x-ray  and how produced . 

2- Differentiates  X-ray from different types of radiation . 

3- Discus its interactions and effects . 

4- Understands its clinical applications .  

     

Introduction to X-ray and CT –Scan   

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

 

 

X- RAY GENERATION  

X-rays are generated in an X-ray tube, which consists  of a vacuum tube with a  cathode  
(tungsten filament ) and an anode  (tungsten target)  . 
 

The x-ray beam is produced by bombarding a tungsten target with an electron beam within 
an x-ray tube . 

 

 

 

 


background image

3

 

 

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 . 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 .   

The most important interactions are the following :  

-  photoelectric absorption. A photon can be absorbed by an atom while  its energy 

excites an electron. 

-  Compton scattering. A 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

4

 

 

 

 

X-ray detectors 

The detectors can be: 

 1-  A screen – film combination  : in which a film is sandwiched  between two screens  ,  
Screen–film detector   ( Convetional 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 CR .computed radiography )  . 

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

 


background image

5

 

 

 

Clinical use (DIAGNOSTIC) 

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

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

 

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. 

 B- Spiral CT (Helical CT)  

 A technique that is widely used nowadays is helical CT.  

 The X-ray tube rotates continuously around the patient, just as in 2D CT. At the same time, 
the patient is slowly translated through the gantry. 


background image

6

 

 

 Multidetector  spiral CT scan (  4 , 8 , 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. 

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)  

 

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 probability would be zero.  

Deterministic effects  

 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 illness such as diarrhea are acute  

 

cataract , infirtility are chronic ..ext.  

****************************************************** 

-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.  

 


background image

7

 

 

 

-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. 

 

Radiation protection 

- Because of the potential risk of medical irradiation, the ICRP recommends keeping the 
magnitude of individual examination doses as low as reasonably 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 all exposed workers from regulated radiation 
practices to  20 mSv per year when averaged over five years and the 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  respectively . 

 
“A dosimeter , which is a small 
device clipped to the personnel’s 
clothing , measures the cumulative 
absorbed dose” . --------- 
 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdulrhman_ Aiobaidy
المشاهدات: لقد قام عضوان و 145 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