radiologia - appunti - Odontoiatria, Appunti di Odontoiatria

Scarica radiologia - appunti - Odontoiatria e più Appunti in PDF di Odontoiatria solo su Docsity! CAPITOLO 1:PARTE GENERALE ll termine radiologia è stato sostituito da diagnostica per immagini, che comprende la RADIOLOGIA DIAGNOSTICA e la MEDICINA NUCLEARE. Le scienze radiologiche sono: 1. RADIOLOGIA DIAGNOSTICA: radiologia odontostomatologica; 2. RADIOLOGIA INTERVENTIVA: angiografia interventistica; 3. MEDICINA NUCLEARE; 4. RADIOTERAPIA; 5. RADIOBIOLOGIA; 6. RADIOPROTEZIONE MEDICA; ORIGINE E NATURA DELLE RADIAZIONI IMPIEGATE IN RADIOLOGIA MEDICA 1. RADIAZIONI impiegate in DIAGNOSTICA PER IMMAGINI ULTRASUONI ECOGRAFIA RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE RAGGI X radiologia convenzionale, digitale, TAC RADIOFREQUENZE RMN Sorgenti esterne INFRAROSSI termografia RAGGI 1D15 scintigrafia, PET Sorgenti interne 2. RADIAZIONI impiegate in RADIOTERAPIA ONCOLOGICA RADIOLOGIA 1 RAGGI X macchine acceleratrici RAGGI ᴕ sostanze ᴕ-emittenti (RADIUM,COBALTO-187) MEZZI DI CONTRASTO Sostanze somministrate per modificare provvisoriamente il numero atomico(Z) o densità elettronica di determinate strutture corporee, e quindi la loro capacità di assorbire fotoni migliorandone il contrasto. È possibile con i mdc studiare qls apparato. Si dividono in: RADIOTRASPARENTI e RADIOPACHI Quelli RADIOTRASPARENTI (IPOINTES/NEGATIVI/NERO) producono un assorbimento minore rispetto agli organi nei quali vengono immessi e sono ARIA FILTRATA,O2,CO2. Quelli RADIOPACHI (IPERDENSI/POSITIVI/ BIANCGI)producono un assorbimento maggiore rispetto a quello che gli organi nei quali sn immessi hanno; essi sono SOLFATO DI BARIO(BaSO4). Il Bario è un catturatore di fotoni X avendo Z=56. Aumentando Z inducono un maggiore assorbimento fotonico. In talune metodiche dette a doppio contrasto ,la cui importanza è fondamentale nello studio dell’apparato digerente, vengono utilizzati simultaneamente i due tipi di mdc. SOMMINISTRAZIONE MDC -per OS -per EV -per via RETROGRADA CLISMA opaco a doppio contrasto INCANNULAMENTO DOTTI ESCRETORI (scialografia) RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE RADIOLOGIA 2 RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE CON ↑ λ (onde radio) • Sono molto penetranti; • Trasportano poca energia; • NO effetti biologici perché NON ionizzanti; RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE CON ↓ λ (raggi X e ᴕ) • Molto penetranti; • Trasportano molta E; • Sono ionizzanti→ utilizzati in radiodiagnostica(RD) e radioterapia (RT) RAGGI X → RC e TC RAGGI 1D15 → SCINTIGRAFIA con Tecnezio99metastabile(MEDICINA NUCLEARE); COBALTO –TERAPIA o terapia interstiziale (RADIOTERAPIA). RADIOLOGIA 5 v (vibraz./s) 1022 10%8 fox 107? 100 RADIOLOGIA RAGGI COSMICI - RAGGI y z RAGGI X ULTRAVIOLETTO |.— INFRAROSSO lacci GS 5 n 4 MICROONDE — + x 4 ONDE RADAR 5 cronaca \|— ONDERADIO — (a) 4 = |*— (provenienti da nuclei) i i im i Argriimfizmatizizniti a (m) 10°» 10-13 10-00 10-8 1073 1071 >10° v à (vibraz./s) (u) 731087 0,42 6,6.10!4 0,45 5,6.10% 0,53 5,15.10" 0,58 4,85.10% 0,62 4,3.10%— 0,79 (b)  CAPITOLO 2: RAGGI X Scoperti da Roentgen nel 1895 i raggi X sono in effetti dei FOTONI ELETTROMAGNETICI DI ELEVATE ENERGIA, intendendo per fotoni una unità elettromagnetica indivisibile, cioè un quanto elementare di energia. L’energia di un quanto ,E , è regolata dalla formula di Planck E=h * ν . ν (frequenza): numero di oscillazioni complete al secondo(no/sec; HERTZ); λ (lunghezza d’onda): distanza in metri tra un picco e quello successivo; T (periodo): tempo corrispondente a λ; La VELOCITA’ delle rad elettromagnetiche nel vuoto è uguale a 300.000 Km/sec(C=velocità della luce nel vuoto). Quindi la relazione tra λ e ν si evince da questo modello matematico: V=λ/T ESSENDO T=1/ν(per definizione) → V=λ*ν Invers. Proporzionali I valori di E se esprimono in eV (ENERGIA ACQUISTATA DA UN ELETTRONE ACCELERATO DA UN CE GENERATO DALLA ddp DI 1 V). In radiologia si utilizzano anche i suoi multipli KeV e MeV. 02 C3I fotoni X hanno una E 1,24 KeV RADIOLOGIA 7 MECCANISMI DI INTERAZIONE CON I TESSUTI BIOLOGICI 02 C2 02 C3(Dei raggi X usualmente usati in radiodiagnostica 25 E 150 KeV) essi sono: 1. EFFETTO FOTOELETTRICO : il fotone incidente cede all’elettrone urtato(quello più interno ,quindi più legato) TUTTA la sua energia→ il fotone scompare e l’elettrone viene fuori dall’atomo con una certa Ec. 2. EFFETTO COMPTON : Il fotone incidente cede all’elettrone urtato(quello più esterno, quindi più debolmente legato) UNA PARTE della sua energia; il fotone continua il suo cammino, deviato e con minore energia, mentre l’elettrone viene fuori dall’atomo con una certa Ec; 3. EFFETTO DI DIFFUSIONE COERENTE : il fotone incidente viene deviato da un elettrone atomico, senza tuttavia perdita di energia. La probabilità di interazione fotonica aumenta in maniera proporzionale alla densità elettronica tissutale, cioè tanto più è ↑ Z. AUMENTANDO L’ENERGIA FOTONICA MEDIA(↑ddp) RADIOLOGIA 10 -meno fotoni tenderanno ad emergere dallo strato tissutale contrapposto; - LE INTERAZIONI AVRANNO LUOGO SPT PER EFFETTO COMPTON: sarà presente nel fascio emergente un numero elevato di fotoni diffusi deviati dalla loro traiettoria originale; DIMINUENDO L’ENRGIA FOTONICA MEDIA: -meno fotoni tenderanno ad emergere dallo strato tissutale contrapposto; -LE INTERAZIONI AVRANNO LUOG SPT PER EFFETTO FOTOELETTRICO E PER EFFETTO DI DIFFUSIONE COERENTE :il numero di fotoni diffusi dal fascio emergente sarà però trascurabile, perché la loro bassa energia sarà tutta assorbita a livello tissutale. TUBO RADIOGENO RADIOLOGIA 11 Il cuore di qualsiasi apparecchiatura radiologica è costituito dal tubo radiogeno anche detto TUBO DI COOLDGE, cioè da quale complesso sistema deputato alla produzione dei raggi X. Per la produzione dei raggi X è importante che all’interno dell’ampolla di vetro ,nella quale sia stato effettuato il vuoto ,vengano posti due elettrodi di carica opposta :l’elettrodo POSITIVO chiamato ANODO e l’elettrodo NEGATIVO chiamato CATODO La successione di eventi che porta alla produzione dei raggi X prevede che il catodo generi una nube di elettroni per effetto termoelettronico attraverso il riscaldamento che determini l’incandescenza dello stesso elettrodo. Gli elettroni così prodotti mediante l’applicazione di una ddp(40-150KeV) adeguata,vengono accelerati ed inviati verso l’elettrodo positivo cioè l’ANODO,in maniera tale che questultimo arrestando in maniera brusca la corsa trasformi parte della Ec degli elettroni in raggi X. Approssimativamente circa l’1% della Ec →raggi X, mentre la restante parte di Ec→ CALORE. ✓ VARIANDO LA TENSIONE DI ACCENSIONE DEL CATODO SI FA VARIARE LA CORRENTE ELETTRONICA NEL TUBO(mmA) E QUINDI IL NUMERO DI FOTONI EMESSI IN SEGUITO ALL’URTO CONTRO L’ANODO; RADIOLOGIA 12 ✓ L’unità anodica è costituita da un piatterello di TUNGSTENO, che pur rispondendo bene alla esigenza di produrre raggi x di buona qualità per l’elevato Z, non si rileva capace di disperdere in maniera adeguata il calore accumulato, per la sua discreta (bassa) conducibilità termica VS altri metalli. Poiché il metallo con la più alta conducibilità termica è il RAME, nella costituzione del piatterello anodico si è adoperato un disco di rame, all’interno del quale viene fusa una placchetta di tungsteno dello spessore di 2mm; cosi la placchetta di tungsteno funge da anodo vero e proprio, mentre l’ambiente circostante di rame disperde il calore. ANODO ROTANTE L’entità del riscaldamento dell’anodo è molto importante nel determinare la vita media di un tubo radiogeno. L’introduzione dell’anodo rotante ha incrementato la durata del tubo. Il vantaggio di utilizzare un simile meccanismo sta nel fatto che, impiegando un anodo a rotazione continua la superficie anodica sottoposta al bombardamento degli elettroni varia costantemente consentendo una maggiore dispersione di calore per unità di superficie. Una unità anodica rotante è costituita da un piatterello di tungsteno di dimensioni variabili in relazione alla potenza del tubo (50-150 mm), montato su un sottile stelo di molibdeno(asse), sorretto da un cilindro di rame massiccio. Quest’ultimo ha la funzione di imprimere il movimento rotatorio all’anodo a cui esso è collegato. Poiché il sistema ha una velocità di rotazione elevata, il calore viene disperso i gran parte per il movimento di rotazione stesso, in parte per il fatto che la superficie sottoposta al bombardamento degli elettroni varia costantemente ed ,infine, mediante un sistema di intercapedini attraverso il quale viene fatto circolare del liquido refrigerante. FUOCO RADIOLOGIA 15 È QUELLA PARTE DEL’ANODO COLPITA DAL FASCIO ELETTRONICO PRODOTTO DAL CATODO E DALLA QUALE ORIGINANO I RAGGI X. Ci sono vari tipi di fuoco: FUOCO ELETTRONICO: sezione del fascio elettronico per la superfice dell’anodo; FUOCO TERMICO: parte dell’anodo sottoposta al riscaldamento diretto da parte del fascio elettronico. Nei tubi ad anodo fisso essa coincide con il FE, mentre in quelli ad anodo rotante l’ampiezza del FT aumenta con il diametro del piatto anodico. FUOCO OTTICO: corrisponde all’area della superficie della proiezione ortogonale del FE su un piano parallelo all’asse del tubo e posto ad una determinata distanza da esso. Le dimensioni de FO sono importanti per la qualità dei raggi prodotti. Infatti FO di piccole dimensioni determina una netta riduzione della sfumatura geometrica. Proprio per questo nei tubi ad anodo fisso il piatterello anodico è inclinato di 18°-20° rispetto alla orizzontale del tubo così è possibile aumentare la potenza del tubo (KeV) riducendo notevolmente la dimensione del FO. Nei tubi ad anodo rotante la notevole ampiezza del FT rispetto quella del FE e FO consente di ottenere FO piccolo con un diametro maggiore compreso tra 0.3-2mm. Quindi quanto più piccolo è il FO tanto maggiore è la qualità dell’immagine radiologica prodotta. RADIOLOGIA 16 CAPITOLO 3: IMMAGINE RADIOLOGICA L’elettrone incidente prodotto dal catodo interagisce con gli atomi che costituiscono l’anodo contro cui è diretto. Esso può urtare il nucleo(Ec→ calore),un elettone orbitante oppure ne l’uno ne l’altro(interazione con il CE dell’atomo). L’elettrone incidente di E0 interagendo con il CE dell’atomo, subisce una brusca decelerazione . L’ Ec→ si trasforma in energia radiante producendo un fotone di energia h 02C2λ E0. Questa radiazione è datta RADIAZIONE DI FRENAMENTO o RADIAZIONE BIANCA. RADIAZIONE DI FRENAMENTO La maggior parte dei raggi X di interesse diagnostico è prodotta per frenamento. I RAGGI X SONO IL PRODOTTO DI CONVERSIONE DELL’Ec DEGLI ELETTRONI IN ENERGIA ELETTROMAGNETICA. Nelle interazioni suddette viene prodotto in massima parte calore e solo l’1% viene convertita in raggi X. FASCIO INCIDENTE Il fascio di raggi X generato dal tubo ed utilizzato a fini diagnostici prende il nome di FASCIO INCIDENTE. Esso viene schematicamente rappresentato come un cono con apice puntiforme corrispondente al fuoco e base che corrisponde all’oggetto in esame. Caratteristiche fascio incidente: ▲ È omogeneo: il fascio di raggi X che colpisce l’oggetto in esame ha un flusso fotonico costante in ogni punto; RADIOLOGIA 17 Appare chiaro che nei punti in cui il fascio ha incontrato strutture a bassa densità(polmone) la pellicola sarà impressionata cn maggiore forza e quindi apparirà nera: -ARIA→NERO -GRASSO→GRIGIO SCURO -PARENCHIMI→GRIGIO -OSSO→GRIGIO CHIARO TENDENTE AL BIANCO -METALLO→BIANCO LINGUAGGIO RADIOGRAFICO RADIOTRASPARENTE→NERO RADIOPACO→BIANCO QUALITA’ DELL’IMMAGINE RADIGRAFICA E SFUMATURE Tre cose sono importanti ai fini della qualità dell’immagine radiografica: 1. LA DIMENSIONE DELLA MACCHIA FOCALE: si ripercuote sulla DEFINIZIONE di ciascun punto dell’oggetto attraversato attraverso l’individuazione dell’effetto penombra(macchia focale piccola→ MARGINI NETTI; macchia focale grande→ MARGINI SFUMATI sul versante esterno). I moderni anodi rotanti proprio per la loro notevole capacità di dissipare il calore sono costruito con FO molto piccoli senza rischio di craterizzazione (0.6*0.6-0.3*0.3-0.1*0.1). tuttavia ci sono altri tipi di sfumatura che non dipendono solo dalla dimensione della macchia focale ma anche dal MOVIMENTO(volontario e involontario-visceri), che può essere legato al soggetto in esame; 2. AUMENTO DELLA DISTANZA FOCALE: riduce l’ingrandimento proiettivo( secondo la legge della RADIOLOGIA 20 proiezione conica); (se la distanza focale è piccola l’immagine dell’oggetto sarà ingrandita, mentre se è grande l’immagine sarà simile a quella reale); 3. LA PRESENZA DI GRIGLIE ANTIDIFFUSIONE(FISSE O MOBILI): consentono l’eliminazione dei fotoni diffusi per l’effetto Compton. L’orientamento dei radiogrammi è speculare, cioè si osservano come se si avesse difronte il soggetto , per cui la Dx del soggetto risulterà a Sx dell’osservatore. L’immagine radiografica è SINTETICA cioè porta in se elementi di tutte le strutture attraversate. La radiografia convenzionale è una tecnica ad ALTA RISOLUZIONE SPAZIALE(numero di linee riconoscibili per mm) spt per ciò che riguarda strutture ad elevato contrasto naturale come polmoni e ossa. Il LIMITE maggiore rimane la SCARSA RISOLUZIONE DI CONTRASTO ,ovverosia l’incapacità di discriminare strutture contigue con modeste differenze di densità, come i tessuti parenchimali e i tessuti molli in genere, per cui si parla di BARRIERA DEL GRIGIO. È difficile infatti riuscire a discriminare il parenchima renale da quello epatico per la minima differenza di densità(al contrario ciò è facile se somministriamo mdc). FORMAZIONE IMMAGINE IN TOMOGRAFIA CONVENZIONALE L’immagine della tomografia convenzionale o stratigrafia è ANALITICA(VS quella della RC) ,che rappresenta esclusivamente uno strato corporeo preselezionato. Ciò è possibile perché facciamo effettuare al tubo radiogeno un movimento pendolare da Dx verso Sx e viceversa, in contemporanea sempre secondo questo asse si muove la cassetta radiografica: in questo modo riusciamo a visualizzare lo strato di interesse. RADIOLOGIA 21 Il tubo radiogeno e la cassetta sono vincolati durante la emissione di raggi X ad un movimento lineare continuo e contrapposto ,che fa asse su una linea(fulcro) situata sul piano che si vuole studiare. Eliminiamo in questo modo l’interferenza degli strati soprastanti e sottostanti(in passato si faceva la stratigrafia per studiare i reni, eliminando così le interferenze di feci e gas intestinali). Lo scopo della stratigrafia è lo studio analitico delle strutture corporee, che vengono sezionate in strati più o meno sottili(“tomos”=strato). Modificando il fulcro del movimento pendolare e quindi il piano di pendolazione è possibile ottenere diverse immagini (stratigrammi) della stessa regione in esame, con focalizzazione di una singola sezione per volta(strato1,2,3,4…). Le strutture situate fuori dal piano di pendolazione corrispondono proiettivamente a punti sempre diversi della cassetta e danno origine ad immagini sfumate che si cancellano. Si tratta cioè di quelle immagini che si trovano al di sopra e al di sotto del piano che abbiamo preso come riferimento, e che quindi si cancellano completamente, cosi che rimane a fuoco solo lo strato di interesse. Lo spessore dello strato sarà tanto più sottile(e quindi più utile alla definizione del dettaglio anatomico) con l’aumentare dell’angolo di pendolazione del sistema tubo-cassetta. È riconoscibile anche per l’effetto sfumato che ha sulla colonna vertebrale. La tomografia è una tecnica di imaging di 2° livello ,la cui esecuzione è mirata su una particolare area di interesse diagnostico(evidenziamo meglio un difetto di riempimento che appare sfumato con la RC). Ci sono poi altre tecniche radiologiche speciali: • TELERADIOGRAFIA(cefalometria): sfrutta l’aumento della distanza focale(2-3m) per ridurre l’ingrandimento proiettivo; RADIOLOGIA 22 emergente da una regione corporea impressiona la pellicola radiografica trasferendo su questa punto a punto il proprio contenuto di informazione. La PELLICOLA IMPRESSIONATA contiene l’IMMAGINE LATENTE di interesse diagnostico,che può essere successivamente trasformata in IMMAGINE REALE con procedimenti analoghi a quelli di una comune pellicola fotografica. La scarsa attenuazione del fascio di raggi X si traduce in un forte annerimento del radiogramma; viceversa la marcata attenuazione del fascio radiogeno determina un ridotto/assente annerimento del radiogramma. CONTRASTO NATURALE E ARTIFICIALE La differente trasparenza dei tessuti organici ai raggi X costituisce la base del cosiddetto “contrasto naturale” radiologico. Tale differenza nella capacità di attenuazione dei raggi X è legata alla variabilità di spessore e composizione chimica di organi e tessuti. Ma le strutture organiche sono caratterizzate, con la sola eccezione dell’osso e organi a contenuto aereo, di spessori e densità non molto diverse con una composizione chimica quasi identica. Il risultato è una scarsa possibilità did differenziare tra loro i diversi organi parenchimatosi, che hanno una denistà simile definita densità delle “parti molli”. Per CONTRASTO ARTIFICIALE si intende la differenza di assorbimento tra strutture organiche, altrimenti caratterizzate da composizione /spessori simili, previa somministrazione di mdc. IMMAGING ANALOGICO VS DIGITALE La radiologia analogica si basa sull’annerimento dei granuli di alogenuro di Ag. La RIPRODUZIONE si basa sulle caratteristiche CONTINUE di due variabili: l’ ENTITA’ dell’ANNERIMENTO e la DISPOSIZIONE di tale annerimento; in radiologia analogica tali variabili possono assumere qlc valore in uno spettro praticamente continuo: l’entità dell’annerimento può assumere RADIOLOGIA 25 qualsiasi valore compreso tra l’assoluta trasparenza e la assoluta opacità. Poiché una immagine reale è composta da infiniti punti è necessario definire una struttura di rappresentazione finita appunto la matrice. MATRICE: suddivisione geometrica di un piano o di uno spazio tridimensionale in righe e colonne PIXEL: ogni elemento della matrice che corrisponde ad una particolare area in cui è suddiviso il campo. In RADIOLOGIA DIGITALE le variabili possono assumere solo un valore “definito” rispetto allo SPAZIO e alla ENTITA’ di annerimento(densità). Infatti questo tipo di radiologia si basa sulla trasformazione del fascio di raggi X emergente in un segnale elettrico distribuito su due dimensioni spaziali(matrice). Si dice che il segnale è stato “campionato” o DIGITALIZZATO. Il processo consiste nel misurare ad intervalli di spazio regolari il segnale elettrico(densità), secondo una griglia bidimensionale (matrice) di elementi di uguali dimensioni(pixel). Il computer converte la matrice in un’immagine sul monitor assegnando ad ogni pixel un grado di luminosità corrispondente al valore numerico del segnale. I valori misurati presentano due caratteristiche: - assumono un valore vicino a quello reale, ma non perfettamente corrispondente ad esso(QUANTIZZAZIONE); -sono misurati ad intervalli di spazi regolari, perdendo pertanto eventuali valori che il segnale assume tra due letture consecutive (CAMPIONAMENTO). VANTAGGI SISTEMI DIGITALI: ✓ In un sistema analogico il film rappresenta nel contempo strumento di acquisizione, visualizzazione e archiviazione; nei sistemi digitali tali funzioni possono essere separate con una ottimizzazione specifica di ognuna di esse; RADIOLOGIA 26 ✓ Le caratteristiche densitometriche possono essere impostate dopo l’esposizione, mediante la scelta dei parametri di lettura e contrasto idonei alla soluzione dei problemi diagnostici imposti dal caso in esame o addirittura specifici per diverse aree dell’immagine in visione; ✓ Costi complessivi ridotti; ✓ Errori di esposizione possono essere corretti , riducendo la necessità di ripetere l’esame; quindi riduzione della esposizione alla popolazione; ✓ Archiviazione facile(dvd,cd) ✓ Trasmissione delle immagini in sede remote; ✓ Elevato costo attrezzatture; ✓ Ridotta risoluzione spaziale. PELLICOLE RADIOGRAFICHE Sistemi fotografici necessari alla registrazione delle immagini. Vengono impressionate sia dai raggi X che dalla luce visibile. CLASSIFICAZIONE PELLICOLE: ✓ “ESPOSIZIONE DIRETTA” per l’uso senza schermi di rinforzo; ✓ “SCREEN FILM” per l’uso con schermi di rinforzo; STRUTTURA PELLICOLA RADIOGRAFICA La pellicola radiografica è costituita da un supporto trasparente di acetato di cellulosa o poliestere, ricoperto su entrambe le facce da una emulsione sensibile (gelatina contenente cristalli di bromuro d’argento). I fotoni X che raggiungono la pellicola riducono il bromuro d’argento in Ag metallico responsabile dell’annerimento della pellicola radiografica al termine del ciclo di sviluppo(oggi si RADIOLOGIA 27 completamente in argento metallico, responsabile dell’annerimento, mentre il Br neutro passa nel bagno di sviluppo. I cristalli non esposti vengono allontanati mediante BAGNO di FISSAGGIO ( che serve ad arrestare lo sviluppo in modo che non proceda ulteriormente dopo una nuova esposizione alla luce o ai raggi; infine esso serve anche ad indurire l’emulsione sviluppata consentendo una lunga durata dei radiogrammi) , mentre i residui delle fasi precedenti verranno rimossi mediante il LAVAGGIO. L’immagine finale su pellicola sarà caratterizzata da una gamma di grigi compresa tra il nero ed il bianco assoluti ,corrispondenti rispettivamente all’assenza ed al completo assorbimento dei fotoni X da parte dei tessuti esposti, che determinano nel primo caso il totale annerimento dei granuli e nel secondo l’assenza dei fenomeni riduttivi. 1. si intende la reazione chimica che trasforma l’immagine latente in un’immagine radiografica 2. Lo sviluppo automatico avviene mediante macchine specifiche dette, appunto, “sviluppatrici automatiche”. Queste, come nello sviluppo manuale, presentano le tre vasche, una per la soluzione di sviluppo, una per il fissaggio e, infine, una per il risciacquo. Le vasche sono connesse tra loro da una serie di rulli che con il loro movimento sincrono trascinano la pellicola facendole attraversare, in sequenza, le soluzioni di sviluppo e di fissaggio e, quindi, il risciacquo. Alla fine, la pellicola passa attraverso una zona dove delle ventole e delle resistenze elettriche la asciugano rapidamente. Quindi, nel momento in cui fuoriesce dalla macchina, la pellicola è pronta per essere posta sul negativoscopio. La durata di tutto il processo dipende dal modello di sviluppatrice, tuttavia, mediamente è di 1-2 minuti. La velocità del processo rende lo sviluppo automatico indispensabile in strutture dove vengano effettuati almeno 10-15 studi al giorno. RIEPILOGO TRATTAMENTO DELLA PELLICOLA: 1. SVILUPPO: trasforma l’alogenuro d’Ag impressionato in Ag metallico; 2. LAVAGGIO: arresta uniformemente lo sviluppo; 3. FISSAGGIO: rimuove gli alogenuri non ridotti; RADIOLOGIA 30 4. LAVAGGIO FINALE: elimina i Sali complessi formatesi durante il fissaggio; 5. ESSICCAMENTO ENDORALI Sono distinte in tre tipi: ✓ Film PERIAPICALI; ✓ Film con aletta da morso(BITE-WING); ✓ Film OCCLUSALI; Film PERIAPICALI: Vengono utilizzati per studi della CORONA, della RADICE, e della REGIONE PERIAPICALE. Sono disponibili tre misure 0→ per bambini; 1→ per proiezioni anteriori; 2→ per adulti Film con aletta da morso (BITE-WING) Sono provvisti di una aletta di carta che il pz stringe tra i denti, per mantenere in asse il film. Si utilizzano per le proiezioni bite- wing. Film OCCLUSALI Pellicole utilizzate per radiografare aree più grandi vs le periapicali (almeno 4 volte superiori). Vengono mantenute in posizione dal morso del pz. SCREEN FILM RADIOLOGIA 31 Pellicole che devono essere utilizzate in associazione agli schermi di rinforzo. Vengono utilizzate per proiezioni extraorali (radiografia panoramica, radiografia del cranio, cefalometria). L’emulsione è fatta in modo da essere particolarmente sensibile alla λ di emissione degli schermi di rinforzo. SCHERMI DI RINFORZO Gli schermi di rinforzo sono il secondo elemento del sistema rivelatore dei raggi X. Essi sono posti nella cassetta radiografica, su un solo lato, lato alloggiamento, oppure su ambedue i lati, sia sul lato alloggiamento sia su quello coperchio: la pellicola, in questo modo, si viene a trovare a stretto contatto con essi. Gli schermi di rinforzo contengono uno strato, più o meno spesso, di cristalli di “fosfori”, così detti non perché contenenti l’elemento Fosforo ma perché in grado di emettere una “fluorescenza” quando vengono colpiti da un raggio X (fenomeno dell’eccitazione). I cristalli, inoltre, contenendo elementi ad elevato numero atomico, attenuano la maggior parte dei raggi X: a parità di esposizione, quanti più raggi X vengono attenuati, tante più interazioni avvengono e, quindi, tanta più radiazione luminosa verrà prodotta. Fino agli inizi degli anni ‘70, si è utilizzato il tungstato di calcio. Successivamente, sono stati sviluppati i cosiddetti schemi di rinforzo a base di Terre Rare (gli elementi che nella sistema periodico vengono definiti “lantanidi”), che sono circa 4 volte più efficienti nel convertire i raggi X in luce. Gli schermi emettono una luce di determinate lunghezze d’onda, di solito verde, blu o nel campo dell’ultravioletto che come abbiamo detto sono le frequenze alle quali sono più sensibili le pellicole. Naturalmente, se si utilizza una pellicola sensibile al verde con uno schermo che emette una luce blu, si produce comunque un’immagine radiografica ma in maniera poco efficiente. In definitiva gli schermi di rinforzo servono a ridurre i tempi di esposizione e la quantità di radiazioni impiegate. Sono costituiti da materiali fluorescenti che convertono l’energia dei raggi X in luce, amplificando l’effetto fotoelettrico dei raggi X di 500 volte. GRIGLIE ANTIDIFFUSIONE Sono a adisposizione una serie di dispositivi che consentono di migliorare la qualità dell’immagine radiologica,che può essere disturbata dalle radiazioni diffuse che si formano quando i raggi X attraversano il corpo. Mentre la radiazione emergente con direzione parallela alla griglia viene RADIOLOGIA 32 CAPITOLO 4:RADIOBILOGIA Con il termine di RADIAZIONI IONIZZANTI si intende qualsiasi tipo di radiazione capace di produrre ionizzazioni di atomi e molecole del mezzo attraversato. Queste si dividono in: • DIRETTAMENTE IONIZZANTI: includono le particelle cariche veloci(elettroni, protoni, particelle α e β→radiazioni corpuscolate) che perdono la loro Ec nelle collisioni con gli elettroni atomici; • INDIRETTAMENTE IONIZZANTI: comprendono i neutroni(particelle corpuscolate con carica nulla) e le radiazioni elettromagnetiche(raggi X e ᴕ); la caratteristica fondamentale è che siano prive di carica elettrica; possono avere massa nulla(come le rad. Elettromagnetiche) oppure presente(neutroni). Liberazione di particelle direttamente ionizzanti (radicali liberi). DA DOVE SI ORIGINANO? -RADIOISOTOPI(NATURALI ,ARTIFICIALI) RADIOLOGIA 35 -MACCHINE RADIOGENE(TUBO Rx,ACCELERATORI) -RAGGI COSMICI MECCANISMI DI ASSORBIMENTO E CESSIONE DI ENERGIA -ECCITAZIONE: si ha quando l’Ec del fotone incidente(o elettrone) è inferiore all’energia di legame dell’elettrone con il quale interagisce; l’elettrone si sposta in un’orbita esterna e nel ritorno allo stato di riposo si ha l’emissione di un fotone di fluorescenza(caratteristico) ; -IONIZZAZIONE: si ha quando l’Ec del fotone incidente(o elettrone) è superiore all’energia di legame dell’elettrone con il quale interagisce; l’elettrone viene espulso con formazione di una coppia di ioni; è correlata, in base alla energia dei fotoni, a 3 eventi fisici quali l’effetto fotoelettrico, l’effetto Compton, l’effetto di formazione di coppia; INTERAZIONI ELETTRONI-MATERIA Come già esposto sopra ogni interazione tra elettroni e atomi comporta un trasferimento della loro energia cinetica alla particella urtata e una deflessione della lorio traiettoria: possono urtare il nucleo; un elettrone orbitante(se Ec 02C3EL avremo ionizzazione; viceversa eccitazione);possono interagire con il CE dell’atomo producendo radiazioni di frenamento(raggi X). INTERAZIONI FOTONI-MATERIA Le interazioni , regolate da leggi di tipo probabilistico, possono essere di diversi tipo : ▲ EFFETTO FOTOELETTRICO ▲ EFFETTO COMPTON ▲ EFFETTO DI DIFFUSIONE ELASTICA ▲ CREAZIONE DI COPPIE ▲ REAZIONE FOTONUCLEARE RADIOLOGIA 36 Essi determinano complessivamente una ATTENUAZIONE, DIFFUSIONE, e ASSORBIMENTO dei fotoni. EFFETTO FOTOELETTRICO: è l’interazione di un fotone con un elettrone atomico legato preferibilmente appartenente ad un’ orbita interna. Il fotone viene assorbito e l’elettrone viene espulso con una certa energia cinetica(ionizzazione); l’atomo rimane in uno stato ionizzato, con una lacuna nell’orbita interna; nel riassestamento elettronico successivo vengono emessi fotoni di fluorescenza(caratteristici dell’atomo)/ elettroni Auger. EFFETTO COMPTON: è l’interazione che avviene con gli elettroni + esterni praticamente liberi, cioè con una EL molto bassa; nella collisione il fotone incidente collide l’elettrone che rincula con un certa Ec e con un 01 9Fangolo e viene prodotto un fotone diffuso con Ec inferiore e con angolo ø . DIFFUSIONE ELASTICA(EFFETTO DI DIFFUSIONE COERENTE o EFFETTO THOMSON): qui non c’è elettrone di rinculo, il fotone diffuso ha una energia uguale a quella del fotone incidente ha però una direzione diversa, si tratta cmq di un processo di attenuazione, ma senza assorbimento. CREAZIONE DI COPPIE: Quando un fotone di energia superiore alla soglia di 1,022 MeV si avvicina al nucleo di un atomo, può verificarsi che il fotone scompaia e si crei una coppia elettrone negativo-elettrone positivo(positrone) . Quando il positrone ha esaurito tutta la sua energia cinetica, essendo instabile, si combina con un elettrone negativo e le due particelle si annichilano.. in conseguenza della conservazione della quantità di moto, al suo posto troviamo due fotoni entrambi di E= 0,511 MeV, che si propagano in direzione opposta. L’effetto fotoelettrico,l’effetto Compton e la creazione di coppia rimangono per noi le principali modalità di interazione dei fotoni con la materia. RADIOLISI DELL’ACQUA RADIOLOGIA 37 RADIOPROTEZIONE La radioprotezione ha lo scopo di assicurare la protezione degli individui (e della loro progenie) dai rischi connessi all’esposizione a radiazioni ionizzanti. La principale fonte di esposizione per l’uomo alle radiazioni artificiali è costituita dal fondo naturale e dagli usi medici; la dose annuale è così suddivisa: • Fondo naturale di radiazioni 84% • Usi medici 14% • Fallout nucleari 0,70% • Impiego industriale 0,35% In generale, a proposito dell’irradiazione di cellule viventi con radiazioni ionizzanti, si può affermare che il DNA è il bersaglio principale di queste ultime : molti degli effetti acuti osservati negli organismi sono dovuti alla morte delle cellule quando cercano di riprodursi (morte riproduttiva della cellula). Non appena si ha un anomalia del DNA, vengono messi in moto meccanismi per la sua riparazione; nel caso in cui essa sia effettuata in maniera errata il DNA si modifica(traslocazioni, mutazioni puntiformi), con conseguenti danni biologici di varia entità. Tipicamente nel caso di dosi molto elevate, con conseguenti effetti deterministici sull’organismo (per via di incidenti o di esposizioni dei tessuti sani in caso di radioterapia), si assiste ad una diminuzione rapida della popolazione di cellule, nel giro di poche ore o giorni dall’esposizione (funzione del tempo di rigenerazione della popolazione cellulare colpita). Tuttavia in popolazioni cellulari con ciclo riproduttivo lento, la morte non avviene per mesi o anche per anni. Il grado di uccisione delle cellule in una popolazione, nonché la gravità del detrimento complessivo all’organismo, aumentano con la dose, purché sia superata una certa soglia minima, come già spiegato sopra : se un numero sufficiente di cellule RADIOLOGIA 40 vengono uccise in un organo/tessuto si compromette la sua funzionalità, e in casi estremi l’organismo può morire. Invece nel caso di basse dosi, e quindi di effetti stocastici sull’organismo, si hanno variazioni nelle cellule normali, come presumibile risultato di mutamenti specifici al DNA, i quali avvengono in base ad un processo noto come “trasformazione neoplasica”. Un risultato caratteristico è la capacità potenziale da parte di una cellula neoplasica di riproduzione illimitata. La presenza di tali cellule non determina necessariamente la comparsa di un cancro, il quale tuttavia può insorgere sotto l’azione concomitante di altri agenti, dopo un periodo di latenza. La probabilità di avere una neoplasia dopo esposizione alle radiazioni cresce all’aumentare della dose, tuttavia la sua gravità non è influenzata dalla dose stessa(effetto stocastico/probabilistico). LIMITAZIONE DELLA DOSE Da un punto di vista operativo, l’obiettivo più importante della radioprotezione è la limitazione degli effetti stocastici, la cui probabilità di accadimento dipende dalla dose ricevuta in maniera non ben chiara nell’intervallo delle basse dosi. Il presupposto su cui si basa l’edificio protezionistico è l’ipotesi cautelativa di una relazione, almeno in alcuni casi ,di tipo lineare e senza soglia tra effetti stocastici e dose ricevuta. Accettato questo principio nessuna esposizione alle radiazioni ,seppur modesta può considerarsi sicura. I tre principi fondamentali radioprotezionistici sono: • giustificazione dell’attività : nessuna attività umana deve essere accolta, a meno che la sua introduzione non produca un beneficio netto e dimostrabile; • ottimizzazione della radioprotezione o principio ALARA : ogni esposizione alle radiazioni deve essere tenuta tanto bassa quanto è ragionevolmente ottenibile, facendo luogo a considerazioni economiche e RADIOLOGIA 41 sociali (As Low As Reasonable Achievable, da cui la denominazione ALARA); • limitazione delle dosi individuali : le dosi ai singoli individui non devono superare i limiti raccomandati per le varie circostanze. La definizione e quantificazione del rischio di irraggiamento è legata a: -TEMPO -DISTANZA ,la dose di radiazioni segue la legge dell’inverso del quadrato della distanza -DISPONIBILITA’ DI SCHERMATURE ,nel senso che bisogna mettere in atto qualsiasi soluzione determini una protezione per l’operatore e per il pz; ad es. le stanze in cui vengono alloggiate le apparecchiature radiologiche devono avere delle pareti che contengono al loro interno piombo, l’utilizzo di grembiuli piombati, occhiali anti-X se si effettuano esami in fluoroscopia, camici piombati ,protezioni per la tiroide che è un organo molto sensibile . l’uso di grembiuli in gomma piombifera di spessore equivalente a 0,25 mm riduce da 10 a 20 volte la dose assorbita ( in odontoiatria l’uso di endorale digitale riduce notevolmente il rischio di irraggiamento) Dal 1 gennaio 1996 l’impiego pacifico delle radiazioni ionizzanti è regolamentato dal D.Lgs 230/1995, oggi aggiornato con il D.Lgs 186/2000 ART1. Definisce i principi generali della radioprotezione sia per gli operatori che per i pz; ART2. Definisce le attività radiodiagnostiche complementari, cioè l’utilizzo delle R.I. da parte dell’odontoiatra e dei medici chirurghi specialisti deve essere contestuale e riferito al proprio ambito di specializzazione; ART3. Relativo al PRINCIPIO DI GIUSTIFICAZIONE ,cioè sono vietate le esposizioni non giustificate; inoltre le esposizioni mediche devono mostrare di essere efficaci e quindi ci devono essere dei vantaggi RADIOLOGIA 42 DOSE ASSORBITA INTEGRALE Si tratta della quantità totale di energia che viene assorbita dal materiale irradiato in una sua regione di massa m predeterminata (ad esempio, riferendoci ancora all'osso precedentemente citato, ci si può chiedere qual è la dose complessivamente assorbita da tutto l'osso, indipendentemente dal fatto che punto per punto questa dose varia). Si ha allora a che fare con una dose moltiplicata per una massa e = D.m che ha, evidentemente, le dimensioni di una energia. 3. EQUIVALENTE DI DOSE EFFICACE Abbiamo visto che la dose assorbita è diversa per sostanze diverse, a parità di sorgente. Ma anche il variare il tipo di radiazione della sorgente dovrà avere un'influenza sulla dose assorbita. Questo fatto è particolarmente importante ai fini radioprotezionistici, e proprio per questo motivo è stata introdotta la grandezza "equivalente di dose efficace" come misura degli effetti biologici che una data radiazione può provocare. Poiché gli effetti biologici che vengono provocati dalle radiazioni ionizzanti possono avere caratteristiche molto differenti anche a parità di dose fisica, cominciamo con l'introdurre il concetto di "Efficacia biologica relativa" (Ebr). L'Ebr è stata introdotta al fine di render conto della diversità degli effetti (in sostanze o sistemi biologici) prodotti da differenti tipi di radiazione, anche a parità di dose assorbita. L'Ebr è definita come il rapporto tra una dose determinata di radiazione X o gamma (scelta come valore di riferimento) e la dose della radiazione ionizzante in esame, in grado di produrre lo stesso effetto biologico. Ora, poiché l'Ebr delle diverse radiazioni dipende solamente dal numero di ionizzazioni prodotte, è evidente che una data radiazione dotata di carica produrrà un'Ebr più grande di una radiazione X o gamma. E, tra le radiazioni dotate di carica, RADIOLOGIA 45 quelle che ne possiedono di più produrranno più ionizzazioni (così l'Ebr dei raggi X o gamma vale 1; quella delle radiazioni beta vale 1,7; quella delle radiazioni alfa vale 20). Oltre al tipo di radiazione che colpisce un determinato organismo, molti altri fattori influenzano l'effetto biologico di quella data radiazione (ad esempio: il contenuto di ossigeno in un dato tessuto, la temperatura di un dato tessuto, l'età, il sesso, il volume di tessuto irradiato, il frazionamento o la protrazione nella somministrazione della dose...). L'Ebr risulta quindi un concetto limitato, soprattutto perché non è espresso da un valore costante sempre valido. Si è pensato allora di introdurre una grandezza, il "fattore di qualità" (Q), che assegna valori ben precisi ai differenti tipi di radiazione (il fattore Q vale 1 per radiazioni X, beta o gamma di qualunque energia; passa dal valore 2 al valore 11 - e non linearmente - per radiazioni neutroniche di differenti energie; vale 20 per radiazioni alfa). Per tener conto di tutto ciò che si diceva sopra, si è introdotto un nuovo fattore(N), che è dato dal prodotto di svariati fattori correttivi che tengono soprattutto conto della distribuzione spaziale e temporale della dose assorbita (attualmente a N viene assegnato il valore 1 per irradiazione proveniente dall'esterno del corpo). Arriviamo così alla definizione di "equivalente di dose efficace". Essa è data dal prodotto della dose assorbita, per il fattore di qualità, per il numero N H = D.Q.N. (Tempo addietro H era invece definita come il prodotto tra D ed Ebr H = D.Ebr ma per i motivi sopra esposti questa definizione è stata abbandonata). Una cosa importante di cui si deve tener conto è la seguente: mentre le dosi in RADIOLOGIA 46 gray di radiazioni non si possono sommare ai fini dei danni biologici, le dosi in sievert sono additive. CAPITOLO5: RADIOTERAPIA La radiosensibilità è l’attitudine di una cellula a rispondere all’azione delle radiazioni ionizzanti. Questa possibilità è sfruttata in campo radioterapeutico per curare le neoplasie. Le cellule neoplastiche sono maggiormente sensibili alle R.I. EFFETTO OSSIGENO il meccanismo d’azione si basa sulla produzione di radicali liberi che si ottengono dalla combinazione dei prodotti della radiolisi dell’acqua con l’ossigeno presente(HO°2 ,O°2 ,H2O2 etc.). i radicali ottenuti oltre ad interagire con le molecole circostanti cedendo energia ,provocano reazioni di perossidazione aumentando la lesività del processo. La crescita della maggior parte dei tumori solidi non è seguita da una parallela angiogenesi per cui nel tumore vi possono essere zone ,distanti dai capillari, in cui l’ossigeno non arriva. Le cellule neoplastiche che si trovano in queste condizioni possiedono una scarsa radiosensibilità. L’aumento della distanza dai capillari porta ad un diminuito grado di ossigenazione e nutrimento ,favorendo così l’ingresso delle cellule in G0 stato di quiescenza caratterizzato da una bassa radiosensibilità, senza che sia modificata la loro potenzialità mitotica; entrambe le cause comportano una minore possibilità di distruggere il tumore. Nel corso del trattamento radioterapico convenzionale dei tumori solidi l’effetto ossigeno trova un suo razionale. Infatti le cell neoplastiche vicine ai capillari, e quindi più radiosensibili ,muoino per effetto della dose di radiazioni. Nell’intervallo tra le frazioni le cellule morte vengono eliminate permettendo all’ossigeno di raggiungere le zone ipossiche. L’apporto di ossigeno fa rientrare in ciclo le cellule in G0 ,aumentando così la loro radiosensibilità. RADIOLOGIA 47