Jak se mění dávka pacientovi se změnou expozičních parametrů?

V tomto článku si zopakujeme něco z teorie o tom, jak se mění dávka pacientovi a kvalita obrazu s měnícími se expozičními.

Mezi základní expoziční parametry patří napětí (kV), anodový proud (mA), expoziční čas (ms), elektrické množství (součin proudu a času, mAs), přídavná filtrace (mm Cu) a velikost ohniska. Předpokládejme, že máme skiagrafický systém bez expoziční automatiky (správně nazývané Automatic Exposure Control, AEC) a budeme měnit různé parametry.

Zvýšení napětí z hodnoty kV(1) na kV(2)
S vyšší hodnotou napětí roste produkce fotonů na anodě, tj. v rtg svazku máme více fotonů, které poté reagují v pacientovi. Závislost je kvadratická, tj. množství vznikajících fotonů narůstá s druhou mocninou napětí. Máme-li při napětí kV(1) = 60 kV relativní počet fotonů 1, pak při napětí kV(2) = 70 kV je relativní množství 70^2/60^2 = 1,36; tedy vzroste mi produkce fotonů o 36 %. Proto se s vyšším napětím doporučuje snížit hodnotu mAs.

Se změnou napětí se nemění pouze množství vznikajících rtg fotonů, které interagují s pacientem, ale také prostupnost rtg svazku pacientem, tedy množství rtg fotonů dopadajících na receptor obrazu. Zde je závislost s pátou mocninou neboli zvýšení napětí o 15 % nám zvýší dávku na detektoru dvojnásobně. Konkrétně pro kV(1) = 60 kV, kV(2) = kV(1)*1,15 = 69 kV. 69^5/60^5 = 2. Zvláště pak u obézních pacientů je spousta rtg fotonů nízkých energií pohlcena v pacientovi, tedy vůbec nepřispívají k tvorbě obrazu. Proto se u obézních pacientů doporučuje použít vyšší hodnotu napětí.

U dříve používaných receptorů film-fólie platilo, že s vyšším napětím se zhoršuje kontrast obrazu. Vyšší napětí znamená menší zastoupení fotoefektu (zlepšuje kontrast obrazu), vyšší zastoupení Comptonova rozptylu (zhoršuje kontrast obrazu), avšak v dnešní době digitálních technologií nemusí být tato změna viditelná díky dobrému postprocessingu.

Zvýšení anodového proudu z mA(1) na mA(2)
Závislost dávky pacienta na hodnotě anodového proudu je lineární, tj. zdvojnásobím-li anodový proud, zvýší se také dávka pacientovi dvakrát.

Co se týká kvality obrazu, tak s dvojnásobnou hodnotou mA neboli s dvojnásobnou dávkou se mi sníží relativní šum (ale opatrně, absolutní šum vzroste, stanoví se jako druhá odmocnina z počtu interagujících fotonů). Relativní šum lze vyjádřit veličinou signal-to-noise ratio (SNR), pro který platí: SNR = počet fotonů/√(počet fotonů) = √(počet fotonů). Mám-li počet dvojnásobný, pak se SNR zlepší o 41 %.

Zvýšení doby expozice z t(1) na t(2)
Závislost dávky pacienta na expozičním času je lineární, tj. zdvojnásobím-li dobu expozice, zvýší se také dávka pacientovi dvakrát. Pro kvalitu obrazu platí totéž, co platilo pro kvalitu obrazu při změně anodového proudu (viz předešlý odstavec).

Zvýšení přídavné filtrace
S vyšší přídavnou filtrací dochází k odfiltrování rtg fotonů ze spektra, nízkoenergetické fotony jsou filtrovány více, nebavíme-li se o mamografii. Použití vyšší přídavné filtrace tedy vede k tvrdnutí rtg svazku, svazek se stává pronikavější, má vyšší střední energii, a proto klesá kontrast v obraze. Současně je však pro dostatečnou dávku na detektoru nutné zvýšit produkci rtg fotonů, což klade větší nároky na generátor a rentgenku.

Přídavnou filtrací je myšlena ta filtrace, která se vkládá do rtg svazku až za základní filtraci (evakuovaná baňka rentgenky, olej….). Vkládat přídavnou filtraci do rtg svazku se doporučuje při rtg vyšetření srdce + plíce, protože je zde dostatečný inherentní kontrast (vlastní kontrast tkání), takže snížením kontrastu obrazu kvůli filtraci stále dostáváme obraz dostatečné kvality.

Zvětšení velikosti ohniska
Použitím většího ohniska je možné i při nižším napětí získat větší počet rtg fotonů, aniž by došlo k poškození rentgenky. Nevýhodou většího ohniska je větší polostín, tedy geometrická neostrost. Avšak u obéznějších pacientů není velikost ohniska tím hlavním parametrem, který zhoršuje kvalitu obrazu.

Použitá literatura
https://radiopaedia.org/articles/kilovoltage-peak

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *