Lääketieteellinen röntgenkuvaus

Lääketieteellinen röntgenkuvaus (tieteellisissä yhteyksissä radiografia, röntgenografia) tarkoittaa röntgensäteilyn käyttöä elävien eliöiden kuvantamiseksi. Menetelmä perustuu röntgensäteilyn absorptioon ja kuvanmuodostukseen. Kuvattavan kohteen läpi pääsee vain osa säteilystä, joka sitten muodostaa konkreettisen kuvan digitaalisesti tai analogisesti röntgenfilmille. Lääketieteellinen röntgenkuva on siis ihmisen tai eläimen vaimentaman säteilyn muodostama kaksiulotteinen varjokuva. Röntgensäteily on suurienergiaista sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on paljon lyhyempi kuin näkyvän valon. Joskus myös gammasäteilyllä kuvattuja radiografisia tutkimuksia nimitetään röntgenkuvauksiksi, vaikka fysikaalisesti kyseessä ei ole sama asia vaan taajempaa sähkömagneettista säteilyä hyödyntävä gammakuvaus. Röntgensäteily on eläville kohteille haitallista, mikä ilmenee syöpäriskin kasvuna. Säteilysuojelu onkin tärkeä osa lääketieteellistä röntgenkuvausta.
Röntgenkuvauksen periaatteen keksi saksalainen Wilhelm Röntgen. Röntgensäteet saivat poikkeuksellisen innokkaan vastaanoton niin tiedemiesten kuin maallikoiden keskuudessa. Uudesta säteilystä kehitettiin nopeasti lääketieteellisiä sovelluksia, esimerkiksi röntgenkuvaus filmeille ja läpivalaisu. Röntgenkuvauksia voidaan nykyisin tehdä täysin digitaalisesti eikä niissä tarvitse käyttää paperista lähetettä tai filmiä; koko tekninen osuus kuvantamisprosessista aina kuvien arkistointiin tapahtuu tietokoneella.
Lääketieteellisiä röntgenkuvauksia arvioidaan tehtävän maailmassa noin 5 miljardia vuodessa, joista suurin osa on ilman varjoainetta tehtäviä perinteisiä röntgenkuvauksia. Hammasröntgenkuvaukset kattavat myös ison osan kaikista röntgenkuvauksista. Läpivalaisututkimuksien määrä on pudonnut huomattavasti, alle 2 %:n kaikista tutkimuksista uudempien kuvausmenetelmien yleistettyä. Lääketieteen haaraa, jossa diagnoosin tekeminen perustuu röntgentutkimuksiin, esimerkiksi röntgenkuviin, kutsutaan radiologiaksi. Röntgenkuvaus vaatii potilaalta yhteistyötä, sillä kuvauksen aikana täytyy muun muassa olla liikkumatta.

Röntgenkuvauksen nopea yleistyminen

Röntgenkuvauksen periaatteen keksi saksalainen Wilhelm Röntgen vuonna 1895. Hän tajusi, että löytämillään säteillä pystyi valottamaan filmin. Hän sai löydöstään vuonna 1901 jaetun ensimmäisen Nobelin fysiikanpalkinnon, mutta suhtautui löytämäänsä säteilyyn vaatimattomasti. Röntgenin löytö aiheutti pienen vallankumouksen fysiikan alalla, ja useat tiedemiehet aloittivat sen tutkimisen. Löytö sai poikkeuksellisen innokkaan vastaanoton niin tiedemiesten kuin maallikoiden keskuudessa.
Röntgenin keksintö omaksuttiin hämmästyttävän nopeasti lääketieteeseen. Menetelmää käytettiin ensimmäisen kerran Yhdysvalloissa vain alle kuukausi sen jälkeen, kun Röntgen oli julkaissut säteilystä kertovan artikkelin. Järven jäällä tapahtuneessa luisteluonnettomuudessa ranteensa murtanut Eddie McCarthy oli ensimmäinen potilas, jolla röntgensäteitä käytettiin diagnostiseen tarkoitukseen. Frank Harrison julkaisi 1896 ensimmäisen tieteellisen artikkelin hammaskuvauksesta, jossa oli myös röntgenkuvauksia. Ensimmäiset hammaskuvat tiettävästi otettiin Saksassa kaksi viikkoa röntgensäteiden julkistamisen jälkeen.
Säteilyn haitoista raportoitiin ensimmäisen kerran jo 10. maaliskuuta 1896 tapauksessa, jossa John Daniels oli sädettänyt kollegansa William Dunleyn päätä tunnin ajan kallokuvaa varten. Kuvauksen seurauksena Dunleyn hiukset olivat pudonneet pois. Samana vuonna uutisoitiin Berliinissä sattunut tapaus, jossa 17-vuotias nuorukainen oli saanut palovammoja röntgenkuvauksesta. Säteilyyn suhtauduttiin kuitenkin ristiriitaisesti aina 1900-luvun puoleenväliin saakka. Hiusten lähdön saatettiin ajatella jopa todistavan sen, että röntgensäteilyä voitiin käyttää epämiellyttävien ihokarvojen poistoon. Säteilyn avulla nuoret naiset saattoivat ohentaa hiuksiaan ja kaupoissa myytiin radioaktiivisia isotooppeja sisältäviä aineita terveysvalmisteina. Luvanvarainen säteilynkäyttö sai alkunsa 1899 Itävallassa. Suomessa ensimmäiset röntgensäteilyyn liittyvät turvausmääräykset annettiin 1932.
Keksijä Thomas Edison kiinnostui röntgensäteilystä luettuaan Yhdysvalloissa Wilhelm Röntgenin artikkelin. Edison selvitti, että scheeliitti fluoresoi röntgensäteilyä paljon kirkkaammin kuin Röntgenin käyttämä platinasyanidi Pt(CN)₄²⁻. Havaintonsa pohjalta Edison rakensi maailman ensimmäisen kaupallisen läpivalaisulaitteen, joka kuitenkin altisti katselijan silmät suoralle säteilylle. Edison menetti itse melkein näkönsä työskennellessään ahkerasti läpivalaisun kanssa, ja hänen kokeissaan testihenkilönä ollut Clarence Dally sairastui säteilysairauteen ja myöhemmin syöpään. Kauhistunut Edison lopetti työnsä röntgensäteilyn kanssa näiden henkilökohtaisten menetyksien takia.
Ensimmäisen röntgenavusteisen leikkauksen suoritti John Hall-Edwards Britanniassa vuonna 1896. Hall-Edwards oli varhaisia röntgensäteilyn tutkijoita, ja hänen vasen kätensä jouduttiin amputoimaan liiallisesta röntgensäteilystä aiheutuneen tulehduksen takia. Hall-Edwards toimi Britanniassa silti vielä 20 vuotta röntgenosaston päällikkönä.
Lääketieteellinen röntgenkuvaus kehittyi myös Ranskassa, immunologi Antoine Béclèren kiinnostuttua röntgensäteistä. Hän kehitti keuhkojen kuvausta varten röntgenkuvauslaitteen, johon potilas sidottiin kiinni ja jossa tätä liikuteltiin eri asentoihin, jotta keuhkot kuvautuisivat kokonaan. Kuvauksia varten hän kehitti sädesuojiksi lyijyessuja ja lyijytettyjä kumihanskoja. Vuonna 1906 Béclère suoritti ensimmäisen varjoainekuvauksen vatsan alueelle. Hän syötti potilaalle vismuttia ja onnistui kuvaamaan potilaan umpilisäkkeen.

Röntgenkuvauksen historia sotavoimissa

Useiden eri maiden sotavoimat kiinnostuivat röntgensäteistä pian niiden keksimisen jälkeen. Röntgenkuvausta käytettiin sotavoimissa ensimmäistä kertaa oikeisiin sotavammoihin Napolissa vuonna 1896. Röntgenkuvauksesta käytettiin tällöin apuvälineenä luotien paikannukseen kahdelta sotilaalta, jotka olivat haavoittuneet Italian Etiopian sotaretkellä.
Lääketieteellisen kuvantamisen röntgenlaitteiston kehitys nopeutui, kun ensimmäinen maailmansota syttyi Euroopassa vuonna 1914. Kehitystä ohjasi erityisesti tarve kehittää röntgenlaitteita, joita olisi helppo liikutella rintamalla ja sairaaloissa. Myös liikkuvien osien määrää pyrittiin vähentämään, jotta laitteet olisivat kestävämpiä ja helpommin korjattavissa. Sota lisäsi myös laadullisen tarpeen lisäksi röntgenlaitteiden määrällistä tarvetta, jolloin röntgenlaitteistoja alettiin valmistaa ensimmäistä kertaa massatuotannolla. Tyypillisesti röntgenkuvauslaitteistot sodan aikana oli asennettu autoon, jossa dynamo tuotti sähköä polttoaineesta röntgenlaitteelle. Haavoittuneita sotilaita pystyttiin hoitamaan paremmin, ja he selvisivät todennäköisemmin vammoistaan hengissä, kun liikuteltavilla röntgenkuvausyksiköillä saatiin nopea diagnoosi vierasesineistä kuten luodeista ja sirpaleista sekä luunmurtumista ja sijoiltaanmenoista.
Maailmansotien välissä röntgenkuvauslaitteisto kehittyi sotavoimissa entistä pienemmäksi ja helpommin liikuteltaviksi. Lisäksi sädesuojat tulivat käyttöön asevoimien röntgenkuvauksissa ja turvallisuuskulttuuri parani muutenkin. Toisen maailmansodan alettua röntgenkuvauslaitteistot olivat jo hyvin yleisiä ja merkittävää kehitystä ei tapahtunut sodan aikana. Vietnamin sodan aikoihin 60- ja 70-luvuilla liikuteltavat röntgenyksiköt olivat kehittyneet tehokkaammiksi ja kuvauksia pystyttiin suorittamaan suurillakin jännitteillä.

Moderni röntgenkuvaus

Röntgenkuvauksen kehittyessä ensimmäisen maailmansodan jälkeen alalle alkoi kehittyä jo aiemmin kehitetyn läpivalaisun lisäksi muita modaliteetteja eli erikoistekniikoita kuten varjoainekuvaukset barium- tai jodivarjoaineen kanssa. Ensimmäisiä leikekuvauksia ja myöhemmin kolmiulotteisia kuvauksia tarjosivat tomografiatekniikat. Radiologi Alessandro Vallebonan kehittelemät ensimmäiset tomografiakuvaukset suoritettiin 30-luvulla Italiassa. Ruotsalaisen radiologin, Sven Ivar Seldingerin vuonna 1953 kuvaama katetriröntgenkuvaus erikoistui nykyiseksi angiografiaksi. Hampaiston tomografiakuvauksia on kehitelty Suomessa. Professori Yrjö Paatero rakensi ensimmäisen prototyypin hampaiden pantomografilaitteesta, jossa kuitenkin ongelmana oli voimakkaat varjot kallonpohjasta. Läpimurto oli Paateron diplomi-insinööri Timo Niemisen kanssa kehittämä kolmen pyörähdysakselin laite. Sen kaupallinen tuotanto alkoi 1961, ja siitä on tullut tuotteena kansantaloudellisesti merkittävä.
Vuonna 1972 brittiläinen Godfrey Hounsfield ja eteläafrikkalainen Allan Cormack kehittelivät toisistaan tietämättä ensimmäiset tietokonetomografiakuvausmenetelmät. He saivat työstään myöhemmin jaetun Nobel-palkinnon. Tietokonetomografia on kehittynyt omaksi kuvausmodaliteetikseen erillään perinteisestä röntgenkuvauksesta, ja se on nykyisin erittäin tärkeä osa radiologista diagnostiikkaa. Tietokonetomografiakuvauksien avulla päästään nykyisin jopa lähes patologisen näytteen tarkkuuteen joissain keuhkojen sairauksissa.
Suurimmat muutokset perinteisessä röntgenkuvauksessa 1900-luvun lopulla ja 2000-luvun alussa ovat tapahtuneet ilmaisintekniikassa ja digitaalisen radiografian tietokoneiden ohjelmistoissa. Parannukset ovat mahdollistaneet entistä nopeammat kuvaukset, pienemmät potilasannokset ja paremman kuvanlaadun. Nykyisin on suurimmaksi osaksi siirrytty röntgenfilmien käytöstä digitaaliseen kuvantamiseen. Ensimmäinen filmitön järjestelmä oli kuvalevyjärjestelmä CR-kaseteille (Computed radiography). Järjestelmässä kuva muodostuu filmin sijaan uudelleenkäytettävälle kuvauslevylle, joka luetaan CR-luentakoneella optisesti. Tuorein menetelmä röntgenkuvauksessa on suoradigitaalinen järjestelmä (Direct radiography, DR). DR-järjestelmissä kuvalevyilmaisin siirtää kuvan suoraan tietokoneelle ihmissilmän katseltavaksi.

Lääketieteellisen röntgenkuvantamisen mekanismi

Röntgenkuvaus perustuu sähkömagneettisen säteilyn kykyyn läpäistä eri tavalla raskaita ja kevyitä atomeita. Lääketieteellisessä kuvauksessa rasvakudos ja ilmapitoinen keuhkokudos läpäisevät säteitä hyvin ja näyttävät röntgenkuvissa tummilta. Luukudos puolestaan absorboi (imee) paljon sähkömagneettista säteilyä eikä laske niitä läpi, jolloin luut näyttävät röntgenkuvissa vaaleilta. Röntgenkuvauksissa on myös mahdollista käyttää varjoaineita, jotka absorboivat hyvin röntgensäteitä ja täten parantavat esimerkiksi pehmytosien kontrastia.
Perinteiset röntgenkuvat ovat kaksiulotteisia, ja siksi kuvattavasta kohteesta tulisi ottaa esimerkiksi lääketieteellisissä kuvauksissa ainakin kaksi kuvaa eri suunnilta, jos se on mahdollista. Esimerkiksi luut saattavat näyttää täysin vahingoittumattomilta toiselta suunnalta, mutta murtuma tai virheasento paljastuu toiselta suunnalta. Useimmiten toinen kuva kuvataan edestä tai takaa ja toinen sivulta. Röntgenkuvauksen kaksiulotteisuuden takia päällekkäinprojisoituminen on ongelma diagnoosin tekemisessä. Tietokonetomografiakuvauksissa sen sijaan kohteesta saadaan kolmiulotteisia leikekuvia, jolloin ongelma poistuu. Tietokonetomografia onkin yleinen jatkotutkimus tavalliselle röntgenkuvaukselle.

Röntgenkuvauslaitteisto

Tavallisen projektioröntgenkuvauksen laitteisto koostuu säteilyn lähteen laitteistosta ja röntgenfilmistä tai ilmaisimesta. Röntgenfilmin kehitystä varten tarvitaan lisäksi pimiö ja digitaalisessa kuvantamisessa digitaalinen kuvankehitys- ja tarkastelulaitteisto. Säteilyn lähteenä röntgentutkimuksissa on tavallisesti röntgenputki.

Säteilyn tuottaminen

Sivuikkunalliset röntgenputket (engl. side window tube) ovat nykyisin kaikkein yleisempiä röntgenputkia lääketieteessä. Sivuikkunallisen röntgenputken rakenne koostuu hehkulangasta, josta elektroneja sinkoutuu röntgenputkessa vallitsevassa tyhjiössä anodilautaselle. Putkessa syntyvä röntgensäteily muodostuu suurimmaksi osaksi elektronien jarrutussäteilynä ja anodilautasen materiaalin karakterisena röntgensäteilynä (engl. Characteristic radiation). Anodilautanen on sivuikkunallisessa röntgenputkessa vinossa. Röntgensäteily poistuu anodilautasen kulman ansiosta suurimmaksi osaksi juuri putken kyljessä olevasta ikkunasta.
Röntgenputki tarvitsee tehokkaan jäähdytysjärjestelmän pysyäkseen ehjänä, sillä vain prosentti elektronien liike-energiasta muuttuu röntgensäteilyksi ja loput 99 prosenttia pääosin lämmöksi. Jäähdytysjärjestelmän lisäksi kestävyyttä nykyisissä röntgenputkissa lisää pyörivä anodilautanen. Pyörivän anodilautasen ansiosta elektronit eivät pommita jatkuvasti lautasen samaa kohtaa vaan ympyrän muotoista keilaa koko anodilautasen alueelta. Isotooppikuvantamisessa ei tuoteta säteilyä potilaan ulkopuolelta tavallisesta röntgenkuvauksesta poiketen, vaan potilaaseen viedään radioaktiivisia isotooppeja, joita kuvataan gammakameralla. Radioaktiivinen merkkiaine eli radiolääke annetaan kuvaustavan perusteella joko suonensisäisesti, hengitysteitse tai suun kautta nautittuna. Isotooppikuvantamisessa mitattava säteily ei myöskään energialtaan ole röntgensäteilyä.
Röntgenputken toimintaa ohjaa röntgengeneraattori, jonka tehtävä on kehittää tarvittava virta elektronien irrottamiseksi ja synnyttää suuri tasajännite elektronien kiihdyttämiseksi. Generaattori pystyy tähän muuntamalla sähköverkosta saatavan jännitteen suurjännitemuuntajassa röntgenputkea ohjaavaksi suurjännitteeksi. Tasajännitegeneraattori muuttaa vaihtovirran edelleen laadukkaaksi tasajännitteeksi röntgenputkelle. Röntgengeneraattorin säätöpöydästä röntgenhoitaja asettaa kuvauskohteelle sopivan virran, jännitteen ja kuvausajan. Röntgenhoitaja voi valita säätöpöydästä myös valotusautomatiikan käytön. Tällöin ilmaisimelle tuleva säteily mitataan esimerkiksi ionisaatiokammiolla tai puolijohdedetektorilla, joka katkaisee säteilytyksen säätöpöydästä valittujen ennakkoasetusten mukaisesti. Sopivan kontrastin saamiseksi on tärkeää, että kuvauksessa käytettävä jännite on kyseiseen tutkimukseen sopiva. Liian suurella tai pienellä jännitteellä tummuuserot vähenevät.

Ilmaisintekniikka

Röntgenkuvauksessa tarvitaan säteilyn lähteen lisäksi jokin laite, johon kuva muodostuu ihmissilmän katseltavaksi. Röntgenkuvia on kuvattu hyvin pian röntgensäteilyn keksimiseen jälkeen filmeille, ja menetelmä on edelleen käytössä. Menetelmässä röntgenfilmi laitetaan valolta suojaavaan filmikasettiin. Filmikasetissa on vahvistuslevyt, jotka muuttavat säteilyn valoksi. Kuvaustilanteessa säteily osittain absorboituu potilaaseen ja vain läpitunkeutunut säteily pääsee vahvistuslevyille, jotka valottavat filmin. Sen jälkeen röntgenhoitaja tai muu säteilytyöntekijä kehittää filmin kemiallisesti ja säteilyn muodostama kuva ilmestyy filmille.
Nykyään röntgenkuvaus tapahtuu useimmiten digitaalisesti. Kohteen läpäissyt röntgensäteily mitataan erilaisilla ilmaisimilla ja muutetaan sähköiseksi informaatioksi. Nykyisin digitaalisia röntgenkuvia kuvataan CR-kaseteille ja DR-levyille. CR-kaseteissa säteilyn muodostama kuva luetaan optisella lukulaitteella, joka muuttaa kuvan digitaaliseksi tietokoneelle. DR-levyt muodostavat välittömästi röntgenkuvan ja lähettävät kuvat tietokoneelle langattomasti tai langallisesti. Näitä digitaalisia kuvia voidaan käsitellä ja muunnella tietokoneilla ja lukea kuvaruudulta sekä tarvittaessa tulostaa filmille. Pian koko röntgenfilmi on häviämässä, sillä monin paikoin siirrytään kuvien katseluun tietokoneen monitorilta.

Röntgenkuvaushuone

Röntgenkuvaushuone pitää henkilökunnan säteilysuojelun vuoksi rakentaa lyijystä tai jostain muusta materiaalista, joka paksuudessaan vastaa tiettyä, lakisääteistä määrää röntgenabsorptiokyvyltään. Röntgenkuvaustilat jaetaan valvonta- ja tarkkailualueeksi. Valvonta-alueella tarkoitetaan varsinaista kuvausaluetta, jolla on noudatettava erityisiä turvaohjeita säteilyltä suojaamiseksi ja jonne pääsyä on rajoitettu. Tarkkailualue tarkoittaa aluetta, jolla työolosuhteita tarkkaillaan säteilyltä suojaamiseksi, eli esimerkiksi röntgenhuoneiden säätötila. Koko kuvausalue tulee olla sellainen, ettei säteilyn käytöstä aiheudu säteilyvaraa työntekijöille tai muille henkilöille. Työntekijöiden ja omaisten on poistuttava valvontatilasta, eli itse kuvaushuoneesta kuvauksen ajaksi aina, kun se on mahdollista.
Kuvaushuoneessa lääketieteelliseen röntgenlaitteistoon kuuluu röntgengeneraattorin ja -putken lisäksi telineet, joiden avulla röntgenputki ja kuvareseptori pidetään paikallaan ja potilas saadaan aseteltua tutkimusta varten. Telineet voivat olla laitteistosta erilliset tai ne voivat muodostaa kiinteän kokonaisuuden. Mammografiatutkimuksissa kuvattava kohde eli rintarauhanen litistetään kuvausta varten kahden levyn väliin. Kuvan tarkkuus ja kontrasti paranevat, kun teline litistää rinnan ohueksi, tasaisemmaksi ja lähemmäksi ilmaisintekniikkaa tai filmiä.

Digitaalinen kuvankatselu ja arkistointi röntgentutkimuksissa

Digitaalinen kuvankatselu ja arkistointi (engl. Picture archiving and communication systems, PACS) on yleistynyt maailmalla, ja monin paikoin filmeistä ollaan jo luovuttu. Digitaalisuuden etuna on, että kuvankatselu ei ole sidottu fyysisesti mihinkään paikkaan. Röntgenfilmien sijaan digitaalinen informaatio siirtyy nopeasti paikasta toiseen pitkiäkin välimatkoja. Muun muassa Englannissa ja Suomessa kaavaillaan valtakunnallista PACS-arkistoa. Digitaalisia kuvia on mahdollista tulkita yksityissektorilla jopa eri maassa kuin kuvaus on suoritettu. PACS-järjestelmän on arvioitu tuovan säästöjä filmiradiologiaan verrattuna, vaikka aloituskustannukset ovat suuria. Lisäksi etäluenta voi pienentää sairaaloiden ruuhkia.
PACS-arkistoon tallennetut röntgenkuvat noudattavat nykyisin DICOM-standardia (engl. Digital Imaging and Communications in Medicine). Standardin ansiosta myös muualla, jopa ulkomailla kuvatut tutkimukset ovat helposti siirrettävissä ja katseltavissa muiden sairaaloiden PACS-arkistoissa esimerkiksi internetverkon välityksellä. Tavallisten röntgenkuvien lisäksi DICOM-standardi mahdollistaa tietokonetomografia-, magneettikuvaus- ja ultraäänitutkimuksien sekä lääketieteellisten valokuvien arkistoinnin samaan virtuaalisen arkistoon tavallisten röntgenkuvien kanssa.
PACS-järjestelmän ongelma on tietosuoja. Asiaankuulumaton henkilö voi päästä katselemaan kuvia, koska niitä on vaivatonta siirtää paikasta toiseen. Digitaalinen kuvien katselu vaatii myös hyvät kuvankatseluolosuhteet, sillä tietokonenäyttöjen valovoima on pieni filmien katseluun käytettäviin valotauluihin nähden. Tutkimusten mukaan terveyskeskuslääkäreiden näytöt ja kuvankatseluolosuhteet ovat usein riittämättömiä röntgenkuvien katseluun. Lääkäreiden työasematyöskentelyyn olisi saatavissa parannusta, jos terveyskeskukset panostaisivat riittävän laadukkaiden näyttöjen hankintaan ja työasemien valaistussuunnitteluun ja näyttöjen säännölliseen laadunvalvontaan.

Projektioröntgenkuvaukset terveydenhuollossa

Suomessa tehdään vuosittain noin 3,9 miljoonaa röntgentutkimusta ja lisäksi noin 1,3 miljoonaa tavanomaista hammaskuvausta ja lähes 200 000 hampaiden panoraamakuvausta. Maailmassa tehdään yhteensä ainakin 5 miljardia röntgentutkimusta vuodessa. Molemmissa luvuissa on otettu huomioon kaikki säteilytutkimukset, ei pelkästään perinteiset röntgenkuvaukset. Eniten tehdään keuhkojen ja luuston röntgentutkimuksia. Hammaskuvia otetaan myös paljon, mutta annos potilasta kohden on pieni. Enemmän säteilyä saadaan muista tutkimuksista kuin perinteisistä röntgenkuvauksista. Angiografiatutkimuksista ja erilaisista hoitotoimenpiteistä, kuten tukkeutuneen verisuonen avauksesta, voi koitua suuri annos potilaalle. Niistä aiheutuva annos voi olla jopa satoja millisievertejä tutkimusta kohti. Myös tietokonetomografiatutkimuksissa annos voi olla suuri. Röntgenhoitaja voi pienentää potilaan saamaa sädeannosta röntgenkuvauksissa asettelemalla sädesuojaimen potilaalle, mieluiten välittömästi sädekentän rajaan, eli kuvakentän rajausalueelle.
Röntgensäteilyn käyttö lääketieteellisessä diagnostiikassa perustuu röntgensäteilyn kykyyn läpäistä kehon kudoksia, mutta myös siihen, että säteily vaimenee kudoksissa niiden alkuainekoostumuksen ja tiheyden mukaan. Röntgenkuvauksen kaksiulotteisuuden takia kuvattavasta kohteesta tulisi ottaa ainakin kaksi kuvaa eri suunnilta, jos se on kuvauksesta riippuen mahdollista. Esimerkiksi luut saattavat näyttää täysin vahingoittumattomilta toiselta suunnalta ja toiselta suunnalta kuvattaessa paljastuu murtuma tai virheasento. Yleensä kuvataan etu- tai takakuva ja sitten sivukuva. Joskus kuvataan myös viisto- tai erikoisprojektioita.
Projektioröntgenkuvauksessa on mahdollista käyttää suun kautta nautittavaa tai peräsuolen kautta annettavaa bariumvarjoainetta, joka parantaa ruuansulatuskanavan kontrastia kuvissa huomattavasti. Bariumilla tehdään kolongrafia, ventrikkeli- sekä passageröntgentutkimuksia, joista osa kuvataan läpivalaisulaitteella tavallisen röntgenkuvauksen sijasta. Olkapäästä tehdään myös arterografianimisiä varjoainetutkimuksia. Joskus suoleen pumpataan vielä hiilidioksidia kaksoiskontrastin saavuttamiseksi. Suonensisäisestä käytettävällä jodivarjoaineella ei nykyisin yleensä tehdä projektioröntgenkuvauksia, vaan jodivarjoainetutkimukset tehdään tavallisesti tietokonetomografiassa. Suomessa kaikista projektioröntgenkuvauksista varjoainetutkimuksia on vain noin 1,5 prosenttia. Luku on suurin piirtein sama myös esimerkiksi Britanniassa.

Hampaiston projektioröntgenkuvaukset

Hampaiston kliinisesti näkymättömät löydökset ovat melko yleisiä. Röntgentutkimus on tärkeä hammaslääketieteen diagnostiikan apuväline. Röntgenkuvauksia lisäksi otetaan hoidon suunnittelua, toteutusta, ajoitusta ja seurantaa varten. Hammasröntgenkuvauksia koskee samat säteilysuojeluun liittyvät ohjeistukset kuin muitakin röntgenkuvauksia, ja siksi turhia röntgenkuvauksia myös hammaslääketieteessä tulee välttää. Kaikkein yleisin ja suositeltavin intraoraalinen (suunsisäinen) kuvaustekniikka on ollut ja on nykyisin paralleelitekniikka. Tekniikassa kuvailmaisin on potilaan suussa, kuvattava hammas ja kuvailmaisin mahdollisimman samansuunteisesti ja röntgenputki potilaan ulkopuolella. Paralleelitekniikassa potilaalle koituu hyvin pieni sädeannos ja kuvaukset ovat helposti toistettavissa ilman vääristymiä tai päällekkäinprojisoitumista. Kuvaus on kuitenkin muihin hammaskuvaustekniikoihin verrattuna vaikeasti opittava, ja kuvissa saattaa esiintyä joskus liike-epätarkkuutta.
Hammasröntgenkuvauksella voidaan diagnosoida monia suun alueen sairauksia. Esimerkiksi karies, tulehdukset, muutokset luunrakenteissa, kehityskystat sekä hyvän- ja pahanlaatuiset kasvaimet voidaan havaita intraoraalimenetelmillä tai panoraamakuvauksilla. Traumaattiset tapaturmat ovat myös tavallinen syy hampaiston alueen perinteisille röntgenkuvauksille.
Perinteisiä kaksiulotteisia hampaiston röntgentutkimuksia tehdään paljon kaikkiin röntgentutkimuksiin verrattuna, mutta sädeannos niissä on pieni. Viime vuosina korkean elintason maissa hammasröntgentutkimuksien määrä on pysynyt kutakuinkin samana. Kehittyvissä maissa hammasröntgenkuvaukset sen sijaan ovat hieman yleistyneet. Arvioidaan että maailmassa tehdään vuosittain 480 miljoonaa hammasröntgentutkimusta, joista suurin osa korkean elintason maissa. Lukuun on laskettu projektioröntgenkuvauksien lisäksi tomografiatutkimukset. Kaikista säteilytutkimuksista hammasröntgenkuvaukset kattavat valtion elintasosta riippuen noin 10–20 prosenttia. 480 miljoonasta tutkimuksesta huolimatta hammasröntgenkuvaukset aiheuttavat väestölle alle prosentin kaikesta terveydenhuollosta aiheutuvasta säteilystä. On kuitenkin mahdollista, että kaikkia hammasröntgentutkimuksia ei koskaan kirjata ylös. Suomessakin osa hammaskuvauslaitteista on vapautettu tavallisesta röntgenlaitteiston turvallisuuslupakäytännöstä.

Tomografiakuvaukset terveydenhuollossa

Röntgenosastoilla on pystytty kuvaamaan leikekuvauksia jo ennen tietokonetomografian yleistymistä. Perinteisissä tomografiakuvauksissa pystyttiin vähentämään päällekkäisien rakenteiden kuvautumista samalle tasolle ainakin jonkin verran. Tomografiakuvauksissa fokusoitiin kuvausalueen yksi taso tarkasti, jolloin rakenteet muilla tasoilla häivettyivät osittain ja valittu kuvaustaso kuvautui tarkkarajaisesti. Tomografiakuvauksia pystytään ottamaan laitteesta riippuen lineaariliikkeessä ja ympyräliikkeessä. Ympyräliikkeessä säteilyn lähde ja filmi pyörivät potilaan ympärillä, lineaariliikkeessä putki ja filmi liikkuvat suoraa pitkin. Erityisesti lineaariliikkeellä otetuissa tomografiakuvissa muodostui usein häiritseviä varjoja kuvaustason ulkopuolisista elimistä. Perinteisistä tomografiakuvauksista ortopantomografia on säilynyt digitalisoituneena versiona yleisenä tutkimuksena vielä 2010-luvulle. Suomessa esimerkiksi tehdään 200 000 ortopantomografiatutkimusta vuosittain. Panoraamakuvauksissa voidaan käyttää hartiaviittaa lyijysuojaimena kuvausalueen ulkopuolella. Nykyaikainen hampaiden panoraamakuvaus (eli ortopantomografia, OPTG) perustuu suomalaisen professorin Yrjö Paateron ja diplomi-insinööri Timo Niemisen kehitysyöhön.
Nykyisin leikekuvauksia tehdään suurimmaksi osaksi omalla tietokonetomografia (engl. Computed tomography, CT) modaliteetillä. Tietokonetomografiat ovat alkaneet yleistyä sairaaloissa 80-luvulta saakka. CT-kuvauksissa perinteisistä röntgenkuvauksista poiketen potilas makaa pöydällä, joka liikkuu donitsimaisen kuvauslaitteen reiän läpi. CT-kuvauksissa ei esiinny minkäänlaista päällekkäin projisoitumista, ja tekniikalla saatujen kuvien erotuskyky on erittäin hyvä. Tekniikassa röntgenputken tuottama säteily rajoitetaan ohueksi huiskaksi (engl. fan-beam). Kohde kuvataan useasta eri kulmasta ja eri suunnista tehdyt projektiomittaukset tuovat oman lisänsä jokaiseen kuvasolun lukuarvoon. CT-laite siis mittaa kunkin kuvasolun vastaavan absorptiokertoimen ja muuttaa sen CT-asteikolle. CT-arvo, jota kutsutaan Hounsfieldin luvuksi vaihtelee ihmiskudoksissa tyypillisesti -1000 ja 0 välillä. -1000 Hounsfieldiä vastaa ilman absorptiokerrointa ja 0 veden. Leikekuvan laskentaa kutsutaan takaisinprojisoinniksi. Kuvaelementtien summauksien jälkeen kunkin kuvaelementin arvo voidaan ratkaista matemaattisesti ja tuottaa näin kolmiulotteista kuvainformaatiota. CT-laitteiden kehitys on modaliteetin yleistyttyä ollut todella voimakasta. Laitteet ovat muun muassa nopeutuneet niin, että yhden leikkeen mittausaika on alle sekunti. Nykyisin CT-laitteet pystyvät kuvaamaan spiraalimaisella radalla kuvauskohteen liikkuessa pysähtymättä kuvauslaitteen läpi, jolloin kuvaus on jopa kymmenen kertaa tavanomaista nopeampaa ja esimerkiksi hengityksestä johtuvat kuvahäiriöt vähänevät.

Röntgenkuvaukset joukkoseulonnoissa

Pienoisröntgenkuvia on käytetty paljon tuberkuloosin seulontaan ja seuraamiseen. Kuvauksessa on käytetty alun perin läpivalaisulaitetta, jonka varjostimille muodostama röntgenkuva pienennettiin optisesti filmikoolle sopivaksi ja kuvattiin sitten tavallisella kameralla. Menetelmän ansiosta päästiin pieniin filmikustannuksiin, ja tavallisiin keuhkokuviin verrattuna tutkimusmääriä pystyttiin moninkertaistamaan edullisten kustannuksien ansiosta. Suomeen ensimmäinen pienoisröntgenkuvauslaitteisto hankittiin vuonna 1940. Menetelmän huonona puolena oli suurehko sädeannos. 1977 tehdyissä mittauksissa keskimääräinen pinta-annos annos oli 5,2 mGy. Suurimmillaan 70-luvulla pinta-annos saattoi olla 10 mGy, aikaisimpina vuosikymmeninä vieläkin enemmän. Nykyisin annos vastaavissa tutkimuksissa on suhteellisen pieni, mutta edelleen tavallista keuhkokuvaa yli 50 prosenttia suurempi.
Mammografiaseulontaa tehdään mammografiakuvauksella. Mammografia on rinnan röntgenkuvaus, jonka avulla tutkitaan rinnan kasvaimia ja muutoksia. Seulonnan tavoitteena on rintasyöpien varhainen löytäminen ja hoitaminen ja siten väestön rintasyöpäkuolleisuuden alentaminen. Mammografiaseulonnan vähentää tutkimuksien mukaan rintasyövästä johtuvia kuolemia, kun seulonnat tehdään 40–74-vuotiaille naisille. Mammografiaseulonnoissa kuvataan rutiinisti ap- ja viistoprojektiot.

Röntgenkuvaus sädehoidossa

Röntgenkuvauksia käytetään lääketieteessä myös sädehoidon apuvälineenä paikanvarmennukseen, eli siis ”tähtäämiseen”. Sädehoidossa ei käytetä nykyisin parantavana muotona röntgenhoitoja, vaan lineaarikiihdyttimillä tuotettua korkeaenergiaisempaa säteilyä. Sädehoidossa potilaalle annetaan erittäin suuri sädeannos, joskus jopa 80 Gy pitkänä, joskus usean viikon ajanjaksona. Sädehoitoa annetaan vielä yleensä usealta eri suunnalta jokaisella hoitokerralla, joten sädetettävän kohteen paikan varmennus on tärkeää. Hoitokenttiä voidaan varmentaa kuvaamalla potilasta joko hoidonaikaisilla säteillä (Electronical portal imaging, EPI) tai röntgensäteillä (On-board imaging, OBI). EPI-kuvaukset eivät ole röntgenkuvausta, ja ne ovat laadultaan heikompia, koska niissä säteily on erittäin läpitunkevaa megavoltti-luokkaa (MV). OBI-kuvaukset tehdään lineaarikiihdyttimeen integroidulla röntgenkuvauslaitteella. Hoitokohteen varmennuskuvauksia vertaillaan annossuunnittelukuvauksiin luisien rakenteiden tai röntgenpositiivisien merkkikohteiden avulla. Esimerkiksi eturauhasen syövässä hoitokohde voidaan varmentaa eturauhaseen kajoavasti laitettuihin kultajyviin.

Eläinröntgenkuvaus

Röntgenkuvaus on eläinlääketieteen diagnostiikan yleisemmin käytettyjä menetelmiä. Röntgenkuvaus on halpa tapa saada eläimestä diagnostista informaatiota, eikä menetelmä vaadi leikkausta tai muuta kajoamista eläimen sisälle. Vaikka röntgentutkimus on kivuton, eläin täytyy silti usein rauhoittaa tai nukuttaa kuvauksen onnistumiseksi. Eläinlääketieteessä tehdään maailmanlaajuisesti ihmisten terveydenhuoltoon verrattuna paljon turhia tutkimuksia, joista ei ole mahdollista saada diagnollisesti hyödyllistä tietoa.
Suomessa tehdään vuosittain yli 100 000 eläinröntgentutkimusta. Röntgenkuvan onnistumisen kannalta on tärkeää, että eläin pidetään tutkimuksen aikana liikkumattomana. Kiinnipitäjinä toimivat yleensä henkilökunta tai eläimen saattajat. Uusintakuvauksien tarvetta voidaan vähentää rauhoittamalla eläin tutkimuksen ajaksi. Vaikeiden tutkimusolosuhteiden takia säteilyturvallisuus ei aina toteudu eläinröntgenissä. Tämän vuoksi on tärkeää kiinnittää huomiota henkilökunnan, kiinnipitäjien ja muiden henkilöiden säteilyturvallisuudesta ja käyttää säteilysuojaimia. Nykyisin tavallisten röntgenkuvauksien lisäksi eläinröntgenkuvauksia tehdään eläimille rakennetuilla tietokonetomografialaitteilla.

Säteilysuojaimet

Röntgenkuvausta suorittavan röntgenhoitajan tulisi käyttää säteilysuojaimia aina, kun sädeherkät elimet ovat lähellä sädekenttää. Myös lapsipotilailla tulisi käyttää aina säteilysuojaimia.
Säteilysuojaimia on saatavilla useista erilaisista materiaaleista valmistettuna. Yleisimmät käytetyt materiaalit ovat lyijyvinyyli, lyijysekoitteet ja lyijyttömät materiaalit. Lyijyvinyyli on ympäristölle haitallista, minkä vuoksi on kehitetty ympäristöystävällisempiä sädesuojia. Lyijysekoitesuoja on noin 30 % lyijyvinyylisuojaa kevyempi ja sisältää vähemmän ympäristölle haitallista lyijyä. Lyijyttömät säteilysuojaimet tehdään nimensä mukaisesti muusta materiaalista kuin lyijystä. 0,5 mm lyijyä vastaava suojaus vaimentaa 97 % säteilystä itse sädekentässä ja 99 % hajasäteilystä jännitteen ollessa 80 kV. Lyijyttömiä suojia ei voida käyttää isotooppilääketieteessä, sillä ne eivät suojaa gammasäteilyltä.
Säteilysuojat voidaan puhdistaa käsin haalealla saippualiuoksella. Kaikille materiaaleille ei sovi esimerkiksi alkoholipuhdistus. Säteilysuojia tulee säilyttää niille tarkoitetuissa telineissä, jotta ne säilyvät ehjinä. Säteilysuojat tulee tarkastaa vuoden välein. Suojat tarkastetaan silmämääräisesti ja röntgensäteillä, jotta havaitaan mahdolliset reiät ja murtumat.

Röntgenkuvausten haittavaikutukset

Ionisoivan säteilyn, kuten röntgensäteilyn haittavaikutukset jaetaan kahteen ryhmään: deterministisiin eli välittömiin vaikutuksiin, jotka johtuvat suuresta määrästä solukuolemia, ja stokastisiin eli satunnaisiin vaikutuksiin, jotka syntyvät perimämuutoksista yhdessä tietyssä jakautumiskykyisessä solussa. Deterministisiä vaikutuksia ilmenee enää harvoin röntgenissä, mutta niitä on raportoitu esimerkiksi Yhdysvalloissa toimenpideradiologissa. 10.–17. raskausviikolla olevan naisen sikiölle voi aiheutua aivovamma, jos sikiön aivojen annos ylittää 100 mGy esimerkiksi äidin lantion alueen kuvauksissa.
Stokastiset haittavaikutukset voivat periaatteessa syntyä miten pienestä säderasituksesta tahansa. Ainoastaan todennäköisyys vaikutukseen kasvaa sädeannoksen kasvaessa. Haittavaikutus perustuu ionisoivan säteilyn kykyyn katkaista DNA-molekyylin juoste. Useimmiten solu osaa korjata DNA-katkoksen, mutta joskus solu korjaa DNA:n ”väärin”, jolloin voi syntyä syöpäsolun esiaste. Usein muuttuneesta DNA:sta seuraa hallittu solukuolema. Hyvin pienten sädeannosten vaikutuksesta ei tilastollisista syistä voida koskaan saada tarkkaa tietoa, vaan pienissä sädeannoksissa on turvauduttava teoreettisiin malleihin.

Haittavaikutuksien todennäköisyys

Säteilyn haittavaikutusten todennäköisyys kasvaa säderasituksen kasvaessa. Potilaan ikä vaikuttaa myös riskiin. Alle 35-vuotiailla on suurempi elinikäinen riski sairastua syöpään röntgentutkimuksesta saamastaan säteilystä. Käytännössä todennäköisyys sairastua syöpäsairauksiin röntgenkuvantamisen takia on kuitenkin pieni. Vuosittain ihminen saa keskimäärin 1,7 millisievertin efektiivisen annoksen säteilyä, josta suurin osa on luonnon omaa taustasäteilyä. Noin 100 mSv:n annos johtaa havaittavaan todennäköisyyteen sairastua syöpään.