dasar pesawat sinar X.pptx

8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx

1/63

Komponen Dasar Dari Pesawat

/Mesin Sinar X


2/63

Pendahuluan

7: X Ray beam2

Produksi sinar X untuk radiologi diagnostik :

Bremsstrahlung dan

sinar X karakteristik


3/63

Topik

7: X Ray beam3

Produksi Bremsstrahlung

Sinar X karakteristik

Filtrasi berkas

Radiasi hambur

Faktor-faktor yang mempengaruhi spektrum sinar X

, kuantitas dan Kualitas


4/63

4

Interaksi Elektron-inti (I)

Bremsstrahlung:

Kehilangan energi radiasi (E) karenaelektron diperlambat saat melewati

atom material

perlambatan elektron karena gayaCoulomb inti

Energi radiasi/foton (E)dipancarkan.


5/63

5

Interaksi dengan bahan dengan nomoratom yang tinggi

Kehilangan energi lebih tinggi

Kehilangan energi karena Bremsstrahlung > 99% kehilangan energi diubah ke dalam

bentuk produksi energi panas

Produksi bremstrahlung tersebut meningkatdengan meningkatnya energi elektron

Sinar X yang dominan digunakan adalah ygdiproduksi dari proses Bremsstrahlung

Interaksi Electron-inti (II)


6/63

6

Electron menumbuk inti

N N

n(E)E

E1

E2E3

n1

n3

n2

E1

E2E3

n1E1

n2E2n3E3

E

Emax

Spektrum Bremsstrahlung


7/63

7

Spektrum Kontinyu Bremsstrahlung

Energi (E) foton Bremsstrahlung adalahsembarang harga antara 0 s/d energi

kinetik maksimum elektron yang menumbuk

Jumlah foton sebagai fungsi energi, yaitu

berbanding terbalik (=1/E)


8/63

8

Spektrum Bremsstrahlung

dN/dEdN/dE (densitas spectral )

E

Dari target tipis

EE0E0

E0= energy elektron

dari target tebal

E = energy foton yg dipancarkan


9/63

9

Spektrum energi sinar X (kontinyu)

Energi Maksimum dari foton Bremsstrahlung Energi kinetik elektron datang Dalam spektrum sinar X di instalasi radiologi:

Maks (energy) = tegangan puncak tabung sinar X

BremsstrahlungE

keV50 100 150 200

Bremsstrahlung

setelah filtrasi

keV


10/63

10

Sinar X karakteristik :

Interaksi Elektron-Elektron (I)

Dimulai dari terlemparnya elektron dari kulitk (juga mungkin dari kulit L, M,) karena

proses ionisasi

Elektron dari kulit L atau M mengisikekosongan di kulit K tersebut

Perbedaan Energy dipancarkan dalambentuk foton

Energy foton yg dipancarkan sangatkhusus/karakteristik dari suatu atom


11/63

7: X Ray beam11

Karakteristik Atom

A, Z dan kuantitas-kuantitas yg

berkaitan

Hydrogen A= 1 Z= 1 EK= 13.6 eV

Carbon A= 12 Z= 6 EK= 283 eV

MolybdenumA= 96 Z= 42 EK= 19.0 keV Tungsten A= 183 Z= 74 EK= 69.5 keV

Uranium A= 238 Z= 92 EK= 115.6 keV


12/63

Komponen dasar

Generator : sumber

daya listrik, sebagai

pencatu tegangan

tabung sinar X

Tabung sinar X dan

kolimator: alat

penghasil berkas

sinar X


13/63

Tabung Sinar X

Katoda: filamen yangdipanaskan sebagaisumber berkaselektron yang akandiarahkan ke anoda

tungsten filament

Anode (stationer atau rotasi):bagian tabung yang

ditumbuk elektron danmenghasilkan sinar X

Rumah tabung metal :pengungkung tabung sinar X:

bisa kaca atau metal


14/63

Material Shielding

untuk memproteksi

radiasi hambur (bukan

sinar X yg diberkas

guna)

1. posisi focal spot


15/63

Katoda

1. Filamen tungsten

panjang

2. filamen tungsten

pendek3. ukuran katoda yang

sebenarnya


16/63

Struktur katoda

Katoda, termasuk rangkaian listrik dari

filamen

Bahan Tungsten : dipilih karena titik lelehnya

yg tinggi (3370C)

Tabung modern memiliki 2 filamen

panjang : arus lebih tinggi

pendek : arus lebih rendah

Interaksi Coulomb membuat berkas elektronmenyebar saat bergerak menuju anoda

Elektron yg sedikit, produksi sinar X juga rendah


17/63


18/63

Anode structure Sifat Mekanik Anoda

Material : tungsten, rhenium, molybdenum, grafit Focal spot : permukaan anoda yang

dikenai/ditumbuk oleh electron Sudut Anode Diameter disk dan jejak annular anoda (frekuensi

rotasi dari 3.000 to 10.000 revolusi/menit) Ketebalan massa dan volume material

kapasitas panas

Sifat termal Anoda Tergantung Beban daya Instant(Satuan Panas) Kurva beban panas sebagai fungsi waktu Kurva waktu pendinginan


19/63

Sudut Anoda(I)

Prinsip Focus-garis Luasan Target Anoda mempunyai bentuk empat

persegi panjang atau elips dibandingkan denganlingkaran

Bentuk target tergantung :

Bentuk dan ukuran filamen (filamenbesar, jumlah elektron yang siapdipercepat lebih banyak)

Tegangan dan cup pemfokus(semakin besar beda tegangan antaraanoda & katoda, semakin cepat gerakelektron, menurunkan derajatkevakuman tabung meningkatkan

kecepatan elektron)


20/63

Sudut Anoda(II)

Resolusi Gambar tergantung pada ukuran focalspot

(semakin kecil ukuran focal spot, resolusi semakinbagus)

Disipasi/penyebaran panas tergantung padaluasan spot

(semakin besar ukuran focal spot panas semakincepat dipindahkan)

Konflik ini diatasi dengan pemakaian

focalspot yang membentuk sudut


21/63


22/63

Semakin kecil ukuran sudut,

semakin baik resolusi

Sudut Anoda(II)

sudut

Lebar berkas

Elektron datang

Ukuran fokal spot

Ukuran

sebenarnyaFokal spot

Film

sudut

Lebar berkasElektron datangUkuran fokal spot

meningkatkan

Ukuran sebenarnya

Fokal spot

Film


23/63

Efek Heel pada ANODA

Sudut Anoda (dari 7 sd 20) menyebabkanoutput sinar X yang bervariasi khususnyadalam bidang pada arah sumbu anoda katoda

Foton sinar X dengan sudut emisi yang kecil

diserap oleh anoda Besar pengaruh efek heel terhadap gambar

tergantung pada beberapa faktor seperti : Sudut anoda Ukuran film

Jarak focus ke film (FFD : focus-film distance)Anoda yang sudah lama dipergunakan (aging)

meningkatkan efek heel


24/63

Efek Heel pada ANODA Efek heel tidak selalu menjadi faktor negatif Bahkan dapat dipakai untuk mengkompensasi

atenuasi yang berbeda setelah melalui bag-bagtubuh

Sebagai Contoh: thoracic spine (bagian tubuh pasien yg lebih tebal

diarahkan ke bagian sisi katoda)

mammography


25/63

Ukuran Focal Spot dan geometri

Imaging

Ukuran Focal spot tertentu gambar/bayanganmenjadi tidak tajam

Peningkatan ketajaman dengan menurunkan

ukuran focal spot sekecil mungkin

Untuk mammografi : ukuran focal spot 0.4 mmnominal

Ukuran focal spot yang kecil mengurangi output

tabung (waktu exposure lebih lama)

Ukuran focal spot yang besar menghasilkan outputsinar X yg tinggi (waktu exposure menjadi singkat)

Keseimbangan tergantung pada pergerakan organ

(organ yg bergerak cepat, memerlukan ukuran focal

spot yg lebih besar)


26/63

Kapasitas Beban Panas Prosedur yg menghasilkan panas tergantung pada:

kV (tegangan) yang digunakan, arus tabung (mA), lamaexposure

Tipe bentuk gelombang dari tegangan/voltage

Jumlah exposure yang terbentuk dalam waktu singkat

Heat Unit (HU) [joule] :Satuan potential(kV)xsatuan arus tabung (A) x

satuan waktu (detik)

Panas yang ditimbulkan oleh berbagai jenisrangkaian pesawat sinar X: Unit 1 fase : HU = kV x mA x s Unit 3 fase, 6 pulsa : HU = 1.35 kV x mA x s Unit 3 fase, 12 pulsa: HU = 1.41 kV x mA x

s


27/63

Chart rating tabung sinar X(II)

Karakteristik power supply tabung sinar X

1 fase : arus tabung ditimbulkan dari ps AC 1 fase

yang disearahkan, sehingga sinar X yang

dihasilkan berbentuk pulsa, pada saat arus

kebalikan, akan diblok oleh tabung

Untuk PS AC 3 fase


28/63

Chart rating tabung sinar X(II)

Pihak pembuat pesawat sinar X menggabungkarakteristik beban panas dan informasitentang batasan2 tabung sinar X dalam grafikyang disebut sebagai Chart rating tabungsinar X.

Contoh:

Tabung A: Suatu prosedur mempunyai arus 300 mA,

waktu penyinaran 0.5 detik, tegangan 90 kV akan merusak

sistem yg dioperasikan dari suatu generator 1-fase

setengah gelombang yg disearahkan (tak dapat diterima) Tabung B: prosedur dengan arus 200 mA, waktu

penyinaran 0.1 detik, tegangan 120 kV akan sesuai dengan

karakteristik teknik dari sistem yg dioperasikan dari

generator 3 fase dengan penyearah penuh(dapat diterima)


29/63

Chart rating tabung sinar X(III)

6: X Ray production29

0.01 0.05 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0

700

600

500

400

300

200

100

Unacceptable

Exposure time (s)

Tubecurrent(m

A)

X Ray tube Af half-wave rectified3000 rpm 90 kV

1.0 mm effective focal spot


30/63

Chart rating tabung sinar X(III)


0.01 0.05 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0

700

600

500

400

300

200

100

Acceptable

Exposure time (s)

Tubecurrent(mA

)

X Ray tube B

3f full-wave rectified10.000 rpm 125 kV

1.0 mm effective focal spot

Unacceptable


31/63

Grafik pendinginan Anode(I)

Panas yang dihasilkan disimpan di anoda, dandisebarkan melalui rangkaian pendingin

Tipe tabel pendingin mempunyai: Kurva input (satuan panas disimpan sebagai fungsi

waktu) Kurva pendingin anode

Grafik berikut ini menunjukkan bahwa: Prosedur yang menghasilkan 500 HU/s dapat

berlangsung terus menerus

Akan tetapi bila panas yang dihasilkan 1000 HU/s, akanberhenti setelah waktu 10 menit

Jika anode telah menyimpan 120.000 HU, dibutuhkanwaktu 5 menit untuk mendinginkannya


32/63

Grafik pendinginan Anode(II)


240

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

Elapsed time (min)

Heatunitsstored

(x1000)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Maximum Heat Storage Capacity of Anode


33/63

generator sinar X (I)

Fungsinya menyediakan suplaylistrik tabung sinar X :Arus untuk memanaskan katoda filamen

Tegangan untuk mempercepat elektron

kendali paparan otomatis(power untuk pengaturwaktu)

Supplay Energy 1000 energi berkas sinar X(99.9% diubah dalam bentuk energi panas)


34/63

generator sinar X (II)

Karakteristik generator memiliki pengaruh kuat terhadap kontras danketajaman gambar radiografi Ketidak tajaman karena gerakan dapat dikurangi oleh generator dengan

waktu penyinaran sesingkat mungkin

Karena dosis pada bidang gambar dapat dinyatakan sebagai berikut:

D = Un. I . T

U: tegangan/voltage puncak(kV) I : arus rata-rata (mA) T: waktu penyinaran (ms) n: nilai dengan rentang dari 3 s/d 5 n =3 untuk tegangan < 100 kV n = 4 untuk tegangan 100 -125 kV n = 5 untuk tegangan >125 kV


35/63


36/63

generator sinar X (IV)

Untuk examinasi torax : 140 - 150 kV cukup untukmemvisualisasi struktur paru

Sedangkan untuk tegangan 65 kV dipakai untukmengamati struktur tulang

Ripple r dari generator harus serendahmungkin

r = [(U - Umin)/U] x 100%


37/63

Bentuk Gelombang Tegangan

tabung (I)

Generator konvensional 1 Fase -pulsa (untuk sistem dental dan beberapa

pesawat sinar X mobile)

1 fase 2-pulsa (penyearah ganda) 3 fase 6-pulsa 3 fase 12-pulsa

Generator tegangan konstan (CP)

Generator frekuensi tinggi (HF) (menggunakanDC choppers untuk mengkonversi frekuensi 50Hz

ke tegangandengan frekuensi tinggi, rentangkHz) Teknologi Inverter

Bentuk Gelombang Tegangan


38/63

38

100%

13%

4%

garistegangan

1 fase 1 pulsa

1 fase 2-pulsa

3 fase 6-pulsa

Tiga fase 12-pulsa

0.02 s

0.01 s

Ripple tegangan (%)

Bentuk Gelombang Tegangantabung (II)


39/63

39

Pemilihan Jumlah Pulsa(I)

1 pulsa : daya rendah (


40/63

40

CP (Tegangan konstan) : menghilangkanperubahan tegangan dan arus tabung Regulator tegangan tinggi dapat mengatur tegangan dan sebagai

switch untuk menghidupkan dan mematikan paparan

Tegangan dapat dihidup dan matikan setiap saat (resolusi

temporal) Ripple tegangan


41/63

Radiasi yg terpancar dari tabung sinar X

Radiasi Primer: foton sebelum berinteraksi

Radiasi hambur: minimum setelah berinteraksi 1

kali; sehingga diperlukan grid Antiscatter

Radiasi bocor: radiasi yg tak terserap olehshielding rumah tabung sinar X

Radiasi yg ditransmisikan: radiasi yg

menembus materi

7: X Ray beam41


42/63

42

Filtrasi Berkas?

10 15 20 25 30

15

10

5

Energy (keV)

Numberofp

hotons(arbitraryn

ormalisation)

Spektrum sinar X pada tegangan 30 kVUntuk tabung sinar X dengan target Mo

Dan filter Mo 0.03 mmPenyerap yg ditempatkan

Antar sumber dan obyek

Diharapkan menyerap foton

Dengan energi yg lebih rendah

Atau menyerap bagian

dari spektrum (filterK-edge)


43/63

43

Filtrasi Tabung

Filtrasi Inheren (selalu ada) mengurangi dosis pasien di posisi masukan(kulit) (energi sinar X

yang rendah tidak akan memberikan kontribusi dalam pembentukan

gambar)

Filtrasi tambahan(filter yang dapat dilepas)

Pengurangan dosis kulit pasien dan dosis permukaan tanpamengurangi kualitas gambar

Filtrasi Total (inheren + tambahan)

Total filtrasi harus > 2.5 mm Aluntuk

generator sinar X > 110 kV Pengukuran filtrasi Half-Value Layer (HVL)


44/63

44

Filtrasi Tabung


45/63

45

Filtrasi

Perubahan KUANTITAS

&Perubahan KUALITAS

spektrum bergeser ke arah energy yg

Lebih tinggi

1- Spektrum yg keluar dari anode

2- Setelah melewati rumah tabung

(filtrasi INHEREN)3- Setelah filtrasi tambahan


46/63


47/63

47

Grid Anti scatter (I)

Radiasi yg menembus pasien Berkas primer: yang paling mengkontribusi terbentuknya bayangan Radiasi yg terhambur: tidak sampai ke detektor dan mempunyai

kontribusi meningkatkan dosis ke pasien

grid (antara pasien dan film) menghilangkanhampir semua radiasi hambur

Grid stasioner

Grid bergerak(kinerja/performance lebih baik)

Grid terfokus Sistem Potter-Bucky

G id A ti tt (II)


48/63

48

Sumber sinar X

timbalSinar X yg terhambur

Berkas gunaFilm dan kaset

Pasien

Grid Anti scatter (II)


49/63

49

Faktor-faktor yang mempengaruhi

berkas sinar X

Arus tabung

Tegangan tabung

Filtrasi

Bahan target dengan Z tinggi atau rendah Tipe bentuk gelombang

S


50/63

50

Spektruk sinar X: arus tabung

400 mA

200 mA

Energi SinarX (keV)

Jumlah sinar X per

satuan snergi

S k k i X b


51/63

51

Spektruk sinar X: arus tabung

Perubahan kuantitas

Tidak ada perubahan kualitas

Tegangan Efektif( kV) tidak berubah


52/63

52

Spektrum sinar X: tegangan tabung

Perubahan kuantitas

&

Perubahan Kualitas

- spektrum bergeser ke Energi yg

lebih tinggi

- garis-garis dari sinar X karakteristik

terlihat

S kt i X filt i


53/63

53

Spektrum sinar X: filtrasi

Perubahan kuantitas

&

Perubahan Kualitas

spektrum bergeser kearah energi yg

lebih tinggi

1- Spektrum ygkeluar dari anoda2- Setelah melewati jendela rumah

tabung (Filtrasi INHEREN)

3- Setelah filtrasi tambahan

S kt i X T t Z


54/63

54

Spektrum sinar X: Target Z

Z lebih tinggi

Z lebihrendah

Energi sinar X (keV)

Jumlah sinar X per

satuan energi

S kt i X T t Z


55/63

55

Spektrum sinar X: Target Z

Tiga fase

Satu Fase

Energi sinar X (keV)

Jumlah sinar X per

satuan energi

Faktor-faktor yang


56/63

Faktor-faktor yang

mempengaruhi

56

Kuantitas Sinar X

Arus Tabung (mA)

Waktu paparan (s)

Tegangan Tabung (kVp)Bentuk gelombang

Jarak (Focus to Skin

Distance)

Filtrasi

Kualitas sinar XTegangan tabung

(kVp)

FiltrasiBentuk Gelombang

K d li / t ti


57/63

57

Kendali exposure /paparan otomatis

Pemilihan parameter teknis yg optimal dalam

rangka untuk mernghindari pengulangan

paparan(kV, mA)

Detektor radiasi dibelakang kaset film (atau

didepan) sebagai koreksi

Pemaparan diakhiri ketika dosis integrasi yg

dibutuhkan untuk menghitamkan film dengan

densitas tertentu sudah terpenuhi Kompensasi untuk tegangan pada ketebalan

tertentu

Kompensasi ketebalan pada tegangan tertentu


58/63

58

Kendali exposure /paparan otomatis

Tabung sinar XKolimator

Berkas

Soft

tissueBone

AirPasien

Meja/bedGrid

kaset

Detektor AEC


59/63

Absorpsi sinar X

Kondisi bahan, nomor atom, densitas ataukonsentrasi bahan.

Absorpsi sinar X oleh materi sebanding dengan (Z)3

Ketebalan bahan : I =Ioe-d

I dan Io: adalah intensitas setelah sebagian terserapoleh bahan, dan intensitas mula-mula

: koefisien atenuasi linier, koefisien atenuasi

massa = l/d = ketebalan bahan

Kualitas sinar X (panjang gelombang atau 'hardness')

Absorpsi berkurang dengan semakin tingginya energi

sinar X, karena semakin banyak radiasi yang

menembus atau diteruskan bahan


60/63

HVL/HVT

Ketebalan bahan yang akan menyerap radiasi, hinggayang diteruskan tinggal separonya (I = Io)

Untuk berkas foton yang monokromatik, maka pada saatjumlah intensitas yg diteruskan mencapai 50%, 25%,12,5% dst diperlukan suatu ketebalan bahan penyerapanyang sama (1 HVL, 2 HVL, 3 HVL dst)

Untuk berkas yang tidak monokromatik, dan energinyakontinyu (mempunyai panjang gelombang ygberbeda=beda) untuk menyerap intensitas hingga tersisa50%, dan 25%, 12,5% diperlukan ketebalan yang berbeda.Misal untuk HVL1dibutuhkan 0,3 mm Al, HVL2diperlukanketebalan 0,7 mm Al.


61/63

Perubahan ketebalan dari HVL1ke HVL2danseterusnya dinyatakan sebagai derajat ketidak

homogenan berkas = HVL2/HVL1

Diagnosis dosimeter : dosimeter yg dipakai untuk

mengukur dosis yg diterima oleh film

Hubungan dosis serap dengan daya


62/63

Hubungan dosis serap dengan daya

tabung

1 Joule = 1 wattdetik 1 mWdetik = 1 mJoule = 10-4erg

1 rad = 100 erg/gram

1 Gy = 100 rad = 1Joule/kg

1 kg Gy = 1 Joule = 1 wattdetik


63/63

Ringkasan

Spektrum sinar X kontinyu(Bremsstrahlung) dan

spektrum sinar X karakteristik

Beberapa faktor yang mempengaruhinya (kV,

filtrasi, arus, bentuk gelombang, bahan target)mempengaruhi kualitas dan atau kuantitas berkas

sinar X

dasar pesawat sinar X.pptx

Documents