Rozdíl mezi rentgenkami

Na trhu existuje velké mnosžtví rentgenek, které se liší zejména tím, pro jakou rentgenovou (rtg) modalitu jsou určeny, což ovlivňuje i charakter rentgenky z hlediska používaného napětí a vyprodukované energie.

Mezi nejvýkonnější patří rentgenky pro výpočetní tomografii (CT). Tyto rentgenky pracují při napětích 70-140 kV, kdy při skenech dlouhých cca 4 s vyprodukují až 120 kW energie, čemuž odpovídá vyprodukované teplo 2 MJ. CT rentgenky musí mít velmi robustní konstrukci, aby dokázaly spolehlivě pracovat i při vysokých rotacích rentgenky v gantry. Při rotaci v gantry působí na rentgenky zrychlení až 30 g. Velikost ohniska se pohybuje od 0,5 mm do cca 1,5 mm.

Rentgenky angiografických systémů o výkonech 20-80 kW pracují při napětích 60-125 kV. Záření je produkováno v pulzích, celá sekvence však může trvat i několik minut. Počet pulzů se liší v závislosti na oblasti použití, vyšší počet pulzů se využívá v intervenční kardiologii. Zde se pohybuje počet pulzů nebo framů/s okolo 12-15, ale v některých případech, typicky pro levostrannou ventrikulografii, se požaduje až 25-30 pulzů/s. Pulzy mohou trvat od jednotek ms, např. 5 ms, až po desítky ms, klidně i 50 ms. U délky pulzu platí, že čím delší pulz, tím větší pohybová neostrost. Součin délky pulzu (s) a proudu rentgenky (A) je roven elektrickému množství pro daný pulz (As, častěji mAs). Pro redukci pohybové neostrosti, avšak pro dosažení dostatečné hodnoty mAs, je žádoucí, aby byl pulz co nejkratší a proud co nejvyšší. Výkonné rentgenky angiografických systémů dosahují proudu až 1000 mA.

V běžné skiagrafii se na stacionárních systémech využívají k produkci rtg fotonů napětí 40-150 kV, přičemž výkon rentgenky je okolo 80 kW. Rentgenky ve skiagrafii jsou sestrojeny tak, aby byly schopné produkovat pulzy o délce cca 3 ms každou minutu. Pro mobilní skiagrafické systémy se výkon rentgenek pohybuje mezi 10-30 kW, přičemž hodnoty 30 kW a více patří k těm nejvyšším. Existují však i mobilní rtg systémy a některé C-ramena, která využívají rentgenek se stacionární anodou. Zde je výkon rentgenky samozřejmě nižší, pohybuje se v jednotkách kW, cca 1-3 kW. Je to z toho důvodu, že chlazení u stacionární rentgenky není tak efektivní, jako je u rentgenek s rotační anodou.

Mamografické rentgenky pracují při napětích 20-40 kV a jejich specifikem je použití velmi malého ohniska, většinou tyto rentgenky obsahují ohniska o velikostech 0,1 mm a 0,3 mm.

Rentgenky se liší tedy i v tom, jakou energii na vyšetření jednoho pacienta vyprodukují. Na obr. 1 je znázorněno množství energie vyprodukované na rtg výkon u jednoho pacienta společně s časovou sousledností při běžném provozu. Množství energie pro intervenční výkony je uvedeno pro 5 minut výkonu.

charakteristika-rtg-systemuObr. 1: Vyzářená energie na jednoho pacienta pro různá napětí a různé zobrazovací modality (osa Y udává hodnotu součinu napětí, proudu rentgenky a doby expozice na jednoho pacienta) [1]

Zjištěné množství vyprodukované energie potřebné na provedení výkonu u jednoho pacienta je relativně jednoduché u skiagrafie, CT a mamografie, kdy se jedná pouze o součin napětí, proudu a délky expozice. Komplikovanější je to pro intervenční výkony, kdy je potřeba zohlednit dlouhé skiaskopické sekvence s nižším dávkovým příkonem a vysokoenergetickými akvizičními scénami.

Z obr. 1 je zřejmé, že nejnáročnější z hlediska vyprodukované energie jsou CT výkony, následované rentgenkami angiografických systémů, poté následuje mamografie. Při hodnocení z hlediska použitého napětí jsou skiagrafické systémy, pojízdná C-ramena a pojízdné skiagrafické rentgeny za mamografickými systémy, avšak díky krátkým expozicím a velmi malému dávkovému příkonu při skiaskopii je celkové množství energie vyprodukované na jednoho pacienta nízké. Podobně je tomu u dentálních rtg systémů, které mají podobný rozsah vyprodukované energie, ale mají napětí maximálně 75 kV.

Ukázka běžného provozu CT rentgenky na velmi vytíženém pracovišti je uvedena na obr. 2.

ct_rentgenkaObr. 2: Ukázka zatížení CT rentgenky ve velmi vytíženém provozu [1]

U CT, jehož provozo je zobrazen na obr. 2, se předpokládá, že celková kolimace je cca 4 cm, vzdálenost mezi ohniskem a detektorem je 114 cm a přídavná filtrace je 1,2 mm titanu pro redukci dávky pacientovi. Jedno CT vyšetření je definováno jako jeden sken nebo série několika skenů s absencí dlouhé doby chlazení (doba chlazení není delší než 2 min). Energie na jedno CT vyšetření jen zřídka překročí 800 kWs. Odlehlá hodnota 1400 kWs je studie zameřená na sycení periferních cév. Další typ výkonu, u kterého je vyprodukováno velké množství energie, je CT sken u polytraumatických pacientů.

Z hlediska použití a funkčnosti se jednotlivé rentgenky od sebe velmi významně liší, v současné době je na trhu dostupných více než 500 druhů rentgenek.

Použitá literatura:
[1] Behling R. Modern diagnostic X-ray sources. Technology, manufacturing, reliability. CRC Press, 2015

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *