8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
1/63
Komponen Dasar Dari Pesawat
/Mesin Sinar X
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
2/63
Pendahuluan
7: X Ray beam2
Produksi sinar X untuk radiologi diagnostik :
Bremsstrahlung dan
sinar X karakteristik
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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.
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
6/63
6
Electron menumbuk inti
N N
n(E)E
E1
E2E3
n1
n3
n2
E1
E2E3
n1E1
n2E2n3E3
E
Emax
Spektrum Bremsstrahlung
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
12/63
Komponen dasar
Generator : sumber
daya listrik, sebagai
pencatu tegangan
tabung sinar X
Tabung sinar X dan
kolimator: alat
penghasil berkas
sinar X
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
14/63
Material Shielding
untuk memproteksi
radiasi hambur (bukan
sinar X yg diberkas
guna)
1. posisi focal spot
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
15/63
Katoda
1. Filamen tungsten
panjang
2. filamen tungsten
pendek3. ukuran katoda yang
sebenarnya
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
17/63
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
21/63
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
30/63
Chart rating tabung sinar X(III)
6: X Ray production30
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
32/63
Grafik pendinginan Anode(II)
6: X Ray production32
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
35/63
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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%
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
39/63
39
Pemilihan Jumlah Pulsa(I)
1 pulsa : daya rendah (
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
44/63
44
Filtrasi Tabung
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
46/63
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
48/63
48
Sumber sinar X
timbalSinar X yg terhambur
Berkas gunaFilm dan kaset
Pasien
Grid Anti scatter (II)
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
51/63
51
Spektruk sinar X: arus tabung
Perubahan kuantitas
Tidak ada perubahan kualitas
Tegangan Efektif( kV) tidak berubah
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
58/63
58
Kendali exposure /paparan otomatis
Tabung sinar XKolimator
Berkas
Soft
tissueBone
AirPasien
Meja/bedGrid
kaset
Detektor AEC
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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.
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
8/14/2019 dasar pesawat sinar X.pptx
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
Top Related