Spectroscopy and dosimetry of secondary radiation for radiology systems
Authors: Βλάχος Ιωάννης 
Published: August 2021

Ο γενικός σκοπός της διατριβής αυτής, ήταν η χαρτογράφηση της δευτερογενούς ακτινοβολίας εντός ακτινολογικού θαλάμου σε συμβατικές ακτινολογικές μονάδες και η διέλευση αυτής από κοινά οικοδομικά υλικά για την αξιολόγηση αυτών ως προς την ακτινοπροστασία σε οδοντιατρικές και κτηνιατρικές εφαρμογές, με τη χρήση του απαιτούμενου μετρητικού εξοπλισμού. Η μέθοδος αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας συμβατική ακτινολογική μονάδα και το μετρητικό εξοπλισμό του Γενικού Νοσοκομείου Αττικής (Γ.Ν.Α) Σισμανόγλειο και του τμήματος Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας ΤΕ του ΤΕΙ Αθηνών. Για την χαρτογράφηση της δευτερογενούς ακτινοβολίας εντός του ακτινολογικού θαλάμου, πραγματοποιήθηκε ποιοτικός έλεγχος της ακτινολογικής λυχνίας, όπου πιστοποιήθηκε η ακρίβεια της υψηλής τάσης στο 2.7% και η επαναληψιμότητα της στο 0.05%, στην συνέχεια μετρήθηκε το πάχος υποδιπλασιασμού (HVL = 3.2-mm Al στα 80 kVp) της δέσμης και με την χρήση κυλινδρικού ομοιώματος νερού (διαμέτρου 38 cm και ύψους 20 cm) πραγματοποιήθηκε η χαρτογράφηση της δευτερογενούς ακτινοβολίας από 0ο - 360ο, με βήμα 45ο σε αποστάσεις του 1.0 μ, 1.5 μ και 2.0 μέτρων περιμετρικά του ομοιώματος, με διαφορετικές παραμέτρους έκθεσης και με διαστάσεις πεδίου ακτινοβόλησης 40 x 40 cm2. Στο πρώτο μέρος ο ρυθμός δόσεις μετρήθηκε στο εσωτερικό του ακτινολογικού θαλάμου αυξάνοντας το ρεύμα της λυχνίας στα 10 mA, 25 mA και 50 mA κρατώντας σταθερή την υψηλή τάση της λυχνίας στα 100 kVp με χρόνο ακτινοβόλησης 2.5 s. Στο δεύτερο μέρος οι μετρήσεις επαναλήφθηκαν με επιπλέον φίλτρο, της τάξης των 2-mm Αl με την υψηλή τάση στα 100 kVp προκειμένου να προσομοιωθεί το φιλτράρισμα των ακτίνων Χ σε υψηλότερες ενέργειες κυρίως για την επεμβατική ακτινολογία και για τους υπέρβαρους ασθενείς. Στο τρίτο μέρος ο ρυθμός δόσεις μετρήθηκε αυξάνοντας την υψηλή τάση της λυχνίας στα 60 kVp, 80 kVp και 100 kVp, κρατώντας σταθερό το ρεύμα της λυχνίας στα 25 mA και το χρόνο ακτινοβόλησης στα 2.5 s. Η διαπερατότητα της δευτερογενούς ακτινοβολίας από κοινά οικοδομικά υλικά επίσης εξετάστηκε κατά την διάρκεια αυτής της διατριβής για οδοντιατρικές εφαρμογές κατά κύριο λόγω καθώς και για κτηνιατρικές. Πρόκειται για άμεσες μετρήσεις του ρυθμού δόσης με τη χρήση θαλάμου ιονισμού, καθώς και μετρήσεις της ενεργειακής κατανομής της δευτερογενούς ακτινοβολίας. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στα 70 kVp για την προσομοίωση μιας κοινής οδοντιατρικής και κτηνιατρικής λυχνίας ακτίνων Χ, με ρεύμα λυχνίας 32 mAs. To ομοίωμα τοποθετήθηκε πάνω στην ακτινολογική τράπεζα και η απόσταση του από την εστία της λυχνίας ήταν 83 cm, η απόσταση μεταξύ του κεντρικού σημείου του ομοιώματος από το σημείο μέτρησης της δευτερογενούς ακτινοβολίας ήταν στα 50 cm. O μετρικός εξοπλισμός ήταν τοποθετημένος πίσω από ειδική ακτινοπροστατευτική κρύπτη και κάθε φορά τοποθετούνταν το κατάλληλο υλικό προς αξιολόγηση. Τα κοινά οικονομικά υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν: α) κεραμικό πλακίδιο, β) υαλότουβολο και γ) γυψοσανίδα, συνδυαζόμενα μεταξύ τους ως προς το πάχος. Τα πεδία ακτινοβόλησης ήταν α) 7.5 cm x 7.5 cm για την προσομοίωση κωνικής δέσμης υπολογιστικής τομογραφίας (CBCT) και β) 16 cm x 2 cm για την προσομοίωση πανοραμικής λυχνία ακτίνων Χ (panoramic X-rays). Η μέτρηση της δευτερογενούς ακτινοβολίας πραγματοποιήθηκε με χρήση θαλάμου ιονισμού 451P-DE-SI της Fluke Biomedical και η ενεργειακή κατανομή της δευτερογενούς ακτινοβολίας πραγματοποιήθηκε με φασματογράφο Amptek XR-100 CdTe. Μετρώντας το πάχος υποδιπλασιασμού της δέσμης ακτίνων Χ υπολογίστηκε το ολικό φίλτρο λυχνίας. Το μετρούμενο πάχος υποδιπλασιασμού (HVL) σε σχέση με την έξοδο της λυχνίας ακτίνων Χ (mGy/mAs) και με την υψηλή τάση της λυχνίας στα 60 kVp, 80 kVp, 100 kVp και 100 kVp + 2-mm Al στις 90ο στα 25 mA για 2.5 s, παρατηρήθηκε ότι κυμαίνεται μεταξύ 2.7-mm Al και 4.6-mm Al. Συμπερασματικά λοιπόν η ελάττωση του ρυθμού δόσης στον αέρα μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 40.0% για κάθε μισό μέτρο από το ομοίωμα όταν η γωνιακή κατανομή παραμένει σταθερή λόγω συμμετρίας από το ομοίωμα. Το επιπλέον φίλτρο λυχνίας των 2-mm Al μειώνει περαιτέρω το ρυθμό δόσης κατά 21.4% λόγω της σχετικής μείωσης από την έξοδο της λυχνίας ακτίνων Χ. Επιπλέον αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να κανονικοποιηθούν και σε άλλες λυχνίες ακτίνων Χ, σε σχέση με το ρεύμα της λυχνίας (mSv/hr)/(mA). Τέλος σε ότι έχει να κάνει με την χρήση των πεδίων ακτινοβόλησης σε οδοντιατρικές και κτηνιατρικές εφαρμογές, παρατηρήθηκε ότι το πεδίο ακτινοβόλησης 16 cm x 2 cm μειώνει τον ρυθμό δόσης περαιτέρω, συγκριτικά με το 7.5 cm x 7.5 cm, καθώς και τη μέση τιμή ενέργειας διέλευσης των ακτίνων Χ.