CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ MÁY PHÁT TIAX 2.1 Cấu tạo máy phát X-quang thông thường
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng liều ra tia
Để đánh giá chất lượng liều ra của tia X người ta thường sử dụng các thuật ngữ: chất lượng (quality) đặc trưng cho khả năng đâm xuyên của chùm tia,
số lượng (quantity) photon phát ra, liều chiếu (exposure). Liều chiếu là tỉ số giữa giá trị tuyệt đối tổng điện tích dQ của tất cả các ion cùng dấu được tạo ra trong một thể tích nguyên tố không khí (khi tất cả các electron và positron thứ cấp do các gamma tạo ra bị hãm hoàn toàn trong thể tích không khí đó) và khối lượng dm của thể tích nguyên tố không khí. Liều chiếu chịu sự ảnh hưởng của chất lượng và số lượng chùm tia phát ra. Hiệu suất phát tia, liều chiếu, chất lượng và số lượng chùm tia được quyết định bởi 6 yếu tố chính: vật liệu anode, điện áp, dòng, thời gian chiếu, bộ lọc, dạng sóng của điện áp đầu vào.
Vật liệu bia anode ảnh hưởng đến hiệu suất phát bức xạ hãm theo công thức (2.1). Chùm electron tới tương tác nhiều hơn với vật liệu có nguyên tử số Z lớn hơn nên hiệu suất phát bức xạ tia X cao hơn. Mặt khác, năng lượng bức xạ đặc trưng phụ thuộc vào vật liệu bia. Vậy vật liệu bia ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng photon phát ra và chất lượng của bức xạ đặc trưng.
Điện áp đỉnh (kVp) quyết định giá trị năng lượng cực đại của bức xạ và ảnh hưởng đến chất lượng phổ bức xạ hãm, với giá trị (kVp) càng lớn thì năng lượng bức xạ càng lớn. Thêm vào đó hiệu suất phát xạ tia X liên hệ trực tiếp với giá trị (kVp). Trong ống phát bức xạ tia X sử dụng điện thế thấp có 0,1% năng lượng của chùm electron được chuyển đổi thành bức xạ tia X. Các ống phát bức xạ tia X sử dụng điện thế 100 kV hiệu suất phát bức xạ tia X tăng lên được khoảng 1%. Ở 2 MV thì nó có thể đạt đến 10% và ở 15 MV có thể lớn hơn 50%.
Liều chiếu (exposure) gần như tỉ lệ với bình phương (kVp): [6] Liều chiếu ~ (kVp)2
Ví dụ, theo công thức trên tỉ lệ liều chiếu ứng với điện áp 80 kVp so với chùm tia ứng với điện áp 60 kVp của cùng một ống tia X và cùng thời gian chiếu tính được (80/60)2 ~1,78, có nghĩa liều chiếu tăng lên khoảng 78%.
Ta cũng thấy rằng giá trị năng lượng tại đó có nhiều tia X nhất (điểm cao nhất trên phổ) có giá trị càng lớn khi (kVp) càng lớn. Nghĩa là với (kVp) lớn, đa phần các tia X trong chùm là có năng lượng cao. Điện áp đỉnh (kVp) là giá trị cơ bản quyết định giá trị năng lượng hay khả năng đâm xuyên của tia X. Giá trị (kVp) càng lớn thì giá trị năng lượng tia X đạt được càng lớn, giá trị năng lượng cao cho phép tia X dễ dàng xuyên qua những bộ phận cơ thể có mật độ mô dày nên chất lượng hình ảnh trên phim tốt. Thêm vào đó, việc sử dụng giá trị điện áp cao sẽ tạo ra lượng tia X lớn do đó giảm được thời gian chiếu. Điều này có lợi khi chụp phim cho trẻ em hay những đối tượng không thể kiểm soát sự vận động khi chụp X-quang. [6]
Hình 2.17. Cường độ phát xạ tia X thay đổi mạnh theo giá trị (kVp), khi giữ cùng
một giá trị dòng qua ống và thời gian chiếu không đổi
Dòng qua ống (mA) bằng số electron đi từ cathode đến anode trong một đơn vị thời gian. Vời cùng giá trị (kVp) và bộ lọc không thay đổi thì liều chiếu của ống tia X tỉ lệ với giá trị (mA). Như đã biết, giá trị (mA) lựa chọn càng lớn thì nhiệt độ tim đèn càng cao nên số electron phát xạ ra càng nhiều. Điều này sẽ làm tăng số lượng hoặc cường độ bức xạ tia X. Như vậy khi giá trị (mA) tăng, diện
tích phổ tăng lên như hình 2.17. Ta thấy khi đó đỉnh phổ không dịch chuyển nghĩa là năng lượng chùm tia không thay đổi khi thay đổi giá trị (mA). [4]
Hình 2.18. Ảnh hưởng của dòng qua ống (mA) lên hiệu suất phát tia X
Việc tăng thời gian chiếu sẽ dẫn tới việc tăng lượng tia X phát xạ ra, ví dụ nếu tăng thời gian chiếu lên hai lần thì lượng tia X phát ra cũng tăng lên hai lần. Trong một số máy hiện đại người vận hành có thể đặt lượng (mAs). Đại lượng này là tích số giữa cường độ dòng điện qua ống tia X (tính bằng mA) và thời gian đến (tính bằng giây s). Rõ ràng khi (mAs) càng lớn, thì lượng tia X đi đến phim càng nhiều, nói chung hình ảnh sẽ rõ hơn. Tùy thuộc vào bề dày vùng cơ thể khảo sát mà người vận hành có thể chọn (mAs) phù hợp. Việc thay đổi thời gian chiếu không ảnh hưởng lên năng lượng của chùm tia X.
Sự thay đổi (kVp) phải cân bằng với sự thay đổi (mAs) để đạt được cùng một giá trị liều chiếu. Ở ví dụ trên, tỉ số liều chiếu ứng với giá trị điện áp 80 kVp và 60 kVp là 1,78. Để đạt được cùng một giá trị liều chiếu như nhau khi đi qua cơ thể bệnh nhân thì mAs phải thay đổi theo lũy thừa bậc 5 của tỉ số hai (kVp): [6]
21 1 5 2 1 mAs mAs kVp kVp = (2.3)
Tức nếu liều chiếu ứng với 60 kVp là 40 mAs thì với 80 kVp giá trị (mAs) tương ứng phải là: 5 60 .40 9,5 80 mAs mAs = ÷
Hoặc giá trị (mAs) cũng có thể được tính theo công thức: [6] 2 1 4 2 1 mAs mAs kVp kVp = (2.4) Việc lựa chọn giữa 2 công thức trên phụ thuộc vào bề dày và tính suy giảm bức xạ khi đi qua cơ thể bệnh nhân. Quá trình lọc tia điều chỉnh số lượng và chất lượng tia X bằng việc loại bỏ các tia X năng lượng thấp ra khỏi phổ. Việc lọc tia làm tăng giá trị năng lượng trung bình bức xạ từ đó làm tăng chất lượng tia X. Dạng sóng của điện áp ảnh hưởng đến chất lượng (khả năng đâm xuyên) của bức xạ. Với cùng giá trị kVp, điện áp một pha cung cấp hiệu điện thế trung bình thấp hơn điện áp 3 pha. Do đó cả chất lượng và số lượng tia X phát ra đều bị ảnh hưởng (hình 2.19).
Hình 2.19. Cường độ phổ bức xạ ở cùng giá trị điện áp (kVp), cùng giá trị dòng
CHƯƠNG 3