Praktische Röntgendiagnostik Orthopädie und Unfallchirurgie

1.2.1.2 Röhrenstrom-Zeit-Produkt

Die quantitative Menge (Dosis) an Röntgenstrahlung wird über das Röhrenstrom-Zeit-Produkt (mAs-Produkt) geregelt. Elektronen sind Ladungen; Ladung pro Zeiteinheit entspricht der elektrischen Stromstärke I (Einheit: A = Ampere). Ein zu niedriges Röhrenstrom-Zeit-Produkt führt bei gleicher Hochspannung zu einer unterbelichteten Röntgenaufnahme; ein zu hohes Röhrenstrom-Zeit-Produkt verursacht bei gleicher Hochspannung eine überbelichtete Aufnahme (? Abb. 1.4).

Einfluss der Röhrenspannung auf die Belichtung einer Röntgenaufnahme.

Abb. 1.4 

Abb. 1.4a Von oben nach unten ansteigende Röhrenspannung mit deren resultierenden Belichtungswerten. Aufnahme mit Belichtungsautomatik.

Abb. 1.4b Vergrößerte Darstellung aus a.

1.2.1.3 Thermische Belastung, Brennfleckgröße und Schaltzeiten

Der Hauptanteil der Energie in der Röntgenröhre wird auf der Anodenseite zu mehr als 99% in thermische Energie umgewandelt. Nur weniger als 1% wird in Röntgenstrahlung umgesetzt. Die Anode erhitzt sich dadurch im Betrieb bis auf 2700 °C. Um die Anode thermisch nicht zu überlasten, sind entsprechende maximale Betriebszeiten am Gerät eingespeichert.

Der Anwender hat die Möglichkeit, zwischen 2 unterschiedlichen Brennfleckgrößen auszuwählen, einem großen und einem kleinen Brennfleck (? Tab. 1.14). Der Brennfleck entspricht der Fläche, auf die die Elektronen an der Anode auftreffen. Bei einem großen Brennfleck werden die Elektronen auf eine große Fläche verteilt. Dadurch ist die thermische Belastung auf der Anode geringer, und längere Betriebszeiten sind möglich. Allerdings ist bei einem größeren Brennfleck die geometrische Unschärfe der Abbildung größer. Bei einem kleinen Brennfleck verhält es sich umgekehrt.

Tab. 1.14 Brennfleckgrößen.

Brennfleckgröße

Brennfleckwert

Thermische Belastung der Anode

Mögliche Schaltzeiten

Geometrische Unschärfe

klein

0,6

groß

kurz

gering

groß

1,3

gering

lang

groß

Anwendung:

• großer Brennfleck: Körperstamm

• kleiner Brennfleck: Kopf, Extremitäten, Kinder

1.2.1.4 Strahlenfilter

Das Spektrum der Röntgenstrahlung verteilt sich entsprechend der Energie – von niederenergetischen bis hin zu hochenergetischen Röntgenquanten. Die niederenergetischen Röntgenquanten führen nur zu einer zusätzlichen Strahlenbelastung des Patienten, da ihre Durchdringungsfähigkeit nicht ausreicht. Um ihren Anteil zu reduzieren, wird die Röntgenstrahlung innerhalb der Röntgenröhre durch 2,5 mm Aluminium vorgefiltert.

Merke

Je nach Anwendungsgebiet wird für folgende Röntgenuntersuchungen eine Zusatzfilterung gefordert:

• Zusatzfilter aus mindestens 0,1 mm Kupfer: Aufnahme bei Schwangeren oder weibliche Beckenaufnahmen (zur Reduktion der Uterusdosis)

• Zusatzfilter aus mindestens 1 mm Aluminium + mindestens 0,1 mm Kupfer: Aufnahmen bei Kindern (Körperstamm, Kopf), evtl. Extremitäten (zur Reduktion der Hautdosis um ca. 30%)

Allerdings bewirkt der Einsatz von Zusatzfiltern eine Verschlechterung der Bildqualität.

Das Röntgenspektrum wird durch die Filterung aufgehärtet. Der niederenergetische Röntgenanteil, der nicht primär zur Bildqualität beträgt, wird zu großen Teilen herausgefiltert. Zudem wird das Röntgenspektrum in seiner Intensität abgeschwächt. Durch die Filterung der niederenergetischen Anteile verschiebt sich die mittlere Energie der Röntgenquanten in den höheren Energiebereich (? Abb. 1.5).

Röntgenspektrum bei zunehmender Zusatzfilterung.

Abb. 1.5 Röhrenstrom-Zeit-Produkt und Hochspannung sind jeweils gleich.

1.2.1.5 Streustrahlung und Strahlenraster

Streustrahlung entsteht im Patienten primär durch den Compton-Effekt. Sie ist abhängig vom Objektdurchmesser: Je größer der Objektdurchmesser ist, desto höher ist der Streustrahlenanteil (? Abb. 1.6). Die Streustrahlung wird nur in geringem Maße von der Feldgröße oder der Röhrenspannung beeinflusst.

Einfluss von Objektdurchmesser und Feldgröße auf die Streustrahlung.

Abb. 1.6 

Zur Reduktion der Streustrahlung wurde 1913 von Prof. Dr. Gustav Bucky das Streustrahlenraster erfunden (? Abb. 1.7a). Das Raster besteht aus einer Anordnung von dünnen Bleilamellen in gleichmäßigen Abständen und Lamellenhöhen (? Abb. 1.7b). Je kleiner die Lamellenabstände (D) und je höher die Lamellen (H) sind, desto stärker ist die Rasterwirkung. Damit die Rasterlamellen nicht auf der Aufnahme abgebildet werden, bewegt sich das Raster während der Aufnahme hin und her (Schwingraster).

  (6)

mit

r = Schachtverhältnis

Streustrahlenraster zur Reduktion der Streustrahlung.

Abb. 1.7 

Abb. 1.7a Funktionsweise.

Abb. 1.7b Aufbau.

Zum Beispiel ergibt sich bei einer Lamellenhöhe von 1,2 mm und einem Lamellenabstand von 0,12 mm ein Schachtverhältnis von 10; das...