Radyoloji; Radyan enerjiyi (radyasyonu) hastalıkların tanısında görüntüleme amacıyla ya da girişimsel işlemlerde (girişimsel radyoloji) vücuda girişim yeri ve yolunu göstermek için kılavuzluk amacıyla kullanan bilim dalıdır. Radyasyon, boşlukta düz bir çizgi boyunca yayılım gösteren enerjilerdir.

RADYOLOJİDE KULLANILAN ENERJİ TÜRLERİ

Radyolojide başlıca iki ana grupta toplanabilecek değişik enerji türleri kullanılmaktadır. Birinci gurupta kullanılan enerjiler elektromanyetik radyasyonlardır. Elektromanyetik radyasyonlardan x-ışınları röntgen ve bilgisayarlı tomografide (BT) , gamma ışınları nükleer tıpta (NT) , radyo dalgaları ise manyetik rezonans görüntülemede (MR) kullanılmaktadır. İkinci gurupta bulunan, elektromanyetik radyasyonlardan farklı özellik gösteren ultrases enerjisi de ultrasonografi (US) yönteminde kullanılmaktadır.

ELEKTROMANYETİK RADYASYONLAR:

Elektromanyetik radyasyonlar, içinde görülebilir ışığın da bulunduğu, dalga boyları 10–15 ile106 m arasında değişen çok sayıda enerjiyi kapsayan bir spektrum oluşturan radyasyonlardır Elektromanyetik radyasyonların enerjileri, dalga boyları ile ters, frekanslarıyla doğru orantılıdır Elektromanyetik radyasyonların en küçük birimi fotondur. Fotonlar, boşlukta ışık hızında, doğrusal olarak enerji paketleri şeklinde yayılım gösterirler ve geçtikleri ortama frekanslarıyla doğru orantılı, dalga boylarıyla ters orantılı olmak üzere enerji aktarırlar. Enerjileri maddeyi geçerken absorbsiyon ve saçılma nedeniyle, boşlukta ise uzaklığın karesiyle doğru orantılı olarak azalır. Elektromanyetik radyasyonun madde ile etkileşimini dalga boyu belirlemektedir. Örneğin dalga boyları cm ve metrelerle tanımlanan radyo dalgaları antenlerle alınabilmektedir. Görülebilir ışığın göz dibindeki görme hücreleri olan rod ve konlar ile aynı dalga boyuna sahip olması, ışığın hücrelerle etkileşimini ve görmeyi sağlamaktadır. Elektromanyetik radyasyon spektrumu X ve gamma ışınları da atomun boyutundan daha küçük dalga boyuna sahip olduklarından çekirdek ile elektronlar arasındaki boşluktan geçerek maddenin bir tarafından diğer tarafına geçebilir, ayrıca elektronlarla etkileşerek elektronları yörüngelerinden söküp atomu iyonize edebilirler. Biyolojik zararın oluşmasına da neden olan iyonizasyon olayı nedeniyle bu ışınlara iyonizan radyasyonlar adı verilmektedir. Elektromanyetik radyasyon spektrumunun aynı tarafında bulunan ve iyonizan radyasyon olarak anılan x ve gama ışınları arasındaki fark, atomdan kaynaklandıkları yerdir. X-ışınları atomun yörüngesinden, gama ışınları ise çekirdekten kaynaklanmaktadır. X-ışınları, 1895 yılında Fizik Profesörü Wilhelm Conrad Roentgen tarafından günümüzdeki x-ışını tüplerine benzer özellikte olan Crookes tüpünde, boşlukta elektron transferi amacıyla yapılan deneyler sırasında tesadüfen bulunmuştur. O dönemde bir çok bilim adamının laboratuvarında bulunan Crookes tüpleri sadece boşlukta elektron transferi için kullanılmaktaydı. X-ışınları yüksek hızlı elektronların yüksek atom numaralı metale çarptırılması sonucunda oluşmaktadır. Crookes tüpünde ortaya çıkan x - ışını, bu sırada tüpe yakın bir yerde bulunan ve x - ışını enerjisini görülebilir ışık enerjisine çevirebilen fluoresan özellikte bir madde olan baryum platinosiyanür’de parlamaya neden olmuş ve bu durum Röntgen’in dikkatini çekmiştir. Röntgen, parlamayı izledikten sonra tüpten çıkan bir enerjinin varlığını tespit etmiş ve x – ışını olarak adlandırmıştır. Kısa sürede çok sayıda deney yaparak tıpta kullanım alanlarını göstermiş ve çalışmaları ile ilk Nobel fizik ödülünü almıştır.

ULTRASES

Elektromanyetik radyasyonların dışında ses enerjisi de radyolojide kullanılan bir enerji türüdür. Ses, elektromanyetik özellik taşımayan, atom ve moleküllerin titreşimlerinin oluşturduğu küçük şok dalgalarının ortamdaki hareketi ile yayılan bir enerjidir. Sesin saniyedeki titreşim sayısı, yani frekansı Hertz olarak belirtilmektedir. İnsanın duyabildiği sesin frekansı 20 – 20 000 hertz arasıdır. Ultrasonografide kullanılan ses enerjisinin frekansı 2 – 12 mega Hertz olup oldukça yüksektir.

GÖRÜNTÜLEME YÖNTEMLERİNİN ANA PRENSİPLERİ

Bir objenin radyolojik olarak görüntülenmesi için enerji ve görüntü alıcıya gereksinim vardır. Görüntüleme yöntemleri, enerji ve görüntü alıcının objeye göre konumuna bakılarak sınıflandırılmıştır. Transmisyon; Burada enerji objeyi boydan boya geçerek görüntü alıcıya düşürülür ve görüntü oluşturulur. Enerji vücudun bir tarafında, görüntü alıcı ise diğer tarafındadır. Emisyon; Enerji vücudun içinde, görüntü alıcı ise vücudun dışarısındadır. Refleksiyon; Enerji ve görüntü alıcı vücudun dışında ve aynı taraftadır. Röntgen ve BT de Transmisyon, MR ve nükleer tıpta emisyon, Ultrasonda ise refleksiyon prensibine göre görüntü oluşmaktadır. Görüntüleme yöntemlerinin ana prensipleri

RÖNTGEN

Röntgen, x-ışınlarının görüntüleme amacıyla kullanıldığı ve konvansiyonel olarak yapılan işlemleri içine alır. Radyografi ve radyoskopi olarak iki ana başlık altında toplanabilir. Radyografi; X-ışınlarının incelenecek olan vücut bölgesinden geçirildikten sonra film üzerine düşürülerek görüntü elde etme yöntemidir. Film üzerindeki görüntü banyo işleminden sonra oluşmaktadır. Röntgen filmi üzerinde ışınların fazla miktarda düştüğü yerler siyah, az düştüğü yerler beyaz olarak izlenir. Radyografi aygıtlarının yanı sıra, mammografi, diş röntgeni yöntemleri bu prensipten hareket ederek görüntü oluştururlar. Radyografi görüntüsü röntgen filmi üzerinde kayıt edilmiş statik bir görüntüdür. Röntgen filmi; radyogram ya da röntgenogram olarak adlandırılmaktadır. Radyoskopi; X – ışınlarının hastayı geçtikten sonra canlı görüntü oluşturarak yapılan dinamik görüntüleme yöntemidir. Hastayı geçen ışınlar düşürüldükleri fluoresan ekran üzerinde oluşturdukları parlama ile ya da görüntü kuvvetlendirici aygıtlarla alınarak monitörde canlı olarak izlenebilir. Monitörde izlenen görüntü, video sinyali şeklindedir. Video sinyali analog görüntüdür. Radyoskopide vücudun ilgilenilen kesimi canlı olarak değerlendirilir. Bu aygıtlar özellikle kontrastlı radyolojik incelemelerde kullanılmaktadır.

RÖNTGEN FİZİĞİ

X – ışınları, havası alınmış olan röntgen tüpünde, katot ile anot arasında yüksek voltaj uygulandığında, katottan hızlandırılan elektronların anot metalindeki yüksek atom numaralı madde ile etkileşimleri sonrası oluşmaktadır. X-ışınları hastayı geçerken enerjileri absorbsiyon ve saçılma nedeniyle azalır. Filmin üzerine düşerken vücut oluşumlarında değişik düzeylerde oluşan absorbsiyon nedeniyle filmin üzerine doğrusallığını kaybetmeden değişik enerji düzeylerinde düşen ışınlar, filmde objenin bir gölgesi şeklinde görüntü oluştururlar. Uygulanan tüp voltajı kesildiğinde, tüpten çıkan ışınlar da sonlanır ve mevcut radyasyon hızla salınım alanına göre yayılır. Enerjisi, yayılırken uzaklığın karesi ile orantılı olarak azalırken çarptığı maddelerde de absorbsiyona bağlı azalır ve hızla yok olur. Bu nedenle radyoaktif maddelerle çalışılan nükleer tıp ve bir kısım radyoterapi ünitelerinden farklı olarak tüm röntgen ünitelerinde sadece tetkik sırasında ortamda radyasyon bulunmaktadır. Absorbsiyon: X-ışınlarının absorbsiyonu atomik düzeyde oluşan etkileşimlerin sonucunda ortaya çıkar. X-ışınları geçmekte oldukları dokulardaki atomların yörüngesindeki elektronları yerinden koparırken enerjilerini etkileşime girdikleri atomun elektron bağlanma enerjisini nötralize ederek kaybederler. Bu şekilde vücuttan geçerken absorbe olurlar . Bir röntgen tetkikinde absorbsiyon, görüntünün oluşmasında istenen bir etkileşimdir. Görüntü, dokular arasındaki absorbsiyon farklılıkları sayesinde oluşturulur. Absorbsiyon faklılıklarının film üzerine en iyi şekilde düşürülmesi için doz seçimi çok önemlidir. Verilen dozun yüksek olması tüm görüntünün siyah olmasına (sert film) , düşük doz verilmesi ise görüntünün beyaz olmasına (yumuşak film) neden olur. Bu nedenle bir radyografide görüntünün kalitesi uygun dozun verilmesi ile mümkün olabilmektedir. Absorbsiyon, bu etkileyen faktörleri kullanarak şu şekilde formüle edilmiştir. Denklem 1: Absorbsiyon formülü Atom numarası yüksek olduğunda, atomun yörüngesinde daha fazla elektron bulunacağından, daha çok etkileşim olacak ve absorbsiyon daha fazla olacaktır. Dalga boyu, ışının enerjisi ile ters orantılıdır. Kullanılan ışının enerjisi arttıkça absorbsiyon azalmaktadır. Yani enerji, absorbsiyonu ters orantılı olarak etkilerken, dalga boyu, doğru orantılı olarak etkilemektedir. Doku kalınlığı arttıkça ışının etkileşim oranı da o oranda artacağından absorbsiyon da artacaktır. Pratikte doku yoğunluğu insan vücudu için ortalama 1 kabul edildiğinden yoğunluğun etkisi çok azdır. Ancak akciğer gibi hava içeren oluşumlarda gazın yoğunluğu yumuşak dokulara göre yaklaşık 770 kat düşük olduğundan, absorbsiyon önemli oranda azalmaktadır. Bir el grafisinde aynı kalınlıkta olan kemik ve yumuşak dokular kıyaslandığında, kemik daha beyaz görülürken, akciğer grafisinde kalbin kostalara göre daha beyaz görülmesinin nedeni, doku kalınlığının fazla olmasıdır. Saçılma: X-ışınlarının saçılması absorbsiyona benzer şekilde ortaya çıkar. X-ışınları geçmekte oldukları dokulardaki atomların yörüngesindeki elektronları yerinden koparıp, etkileşime girdikleri atomun elektron bağlanma enerjisini nötralize ettikten sonra enerjilerini tamamen kaybetmedikleri zaman oluşur. Enerjileri azalmış ve yönleri değişmiş radyasyonlar, saçılan ışınlardır Absorbsiyon ve saçılma, A: elektrona çarptıktan sonra tüm enerjisini vererek absorbe olan x-ışını. B: Vücudu herhangi bir etkileşim olmadan geçerek film ya da ekran üzerine düşen ve görüntü oluşturan x-ışını. C:Elektrona çarparak enerjisini kısmen kaybeden ve yön değiştirerek saçılan x – ışını. Absorbsiyon, tanısal radyolojide görüntü oluşmasında istenen bir durumdur. Saçılma ise tanısal değeri olmayan ışınların görüntü üzerine düşmesine ve görüntü üzerinde genel bir siyahlaşmaya neden olan istenmeyen bir etkileşimdir. Kalın vücut bölgelerinde ve geniş ışınlama alanı kullanıldığında daha çok görülen saçılma, koruyucu önlem almayan radyasyon çalışanının gereksiz radyasyon almasına neden olur. Radyolojik çalışma sırasında röntgen tüpünden çıkan ışınlar, doğrultularını değiştirmediklerinden tetkik esnasında ortamda bulunan çalışanlar için asıl radyasyon kaynağı hastadan saçılan ışınlardır. Saçılan radyasyonun film üzerine düşmesini önlemek için röntgen aygıtlarında grid adı verilen özel düzenekler bulunmaktadır. Hasta ile film arasına yerleştirilen ve saçılarak farklı açılarda hastaya ulaşan ışınları önlemek için kullanılan bu düzeneklerle saçılan radyasyonun yaklaşık % 80 – 90 ı filme ulaşmadan tutulabilmekte ve verilen radyasyon dozunda hafif bir artış olmakla birlikte görüntü kalitesi önemli oranda arttırılmaktadır. Röntgende görüntü oluşumu; Röntgen incelemelerinde hastaya ait üç boyutlu veriler filmin üzerinde iki boyutlu bir izdüşümü şeklinde görüntü oluştururlar. Filmde oluşan görüntüde oluşumların üst üste gelmesine süperpozisyon denir. Bu nedenle bazı durumlarda görüntülerin değerlendirilmesinde birbirine dik iki projeksiyonda grafi alınması gerekebilmektedir. Röntgende görüntü oluşumu aşamaları A: Xışını demeti hastayı, masayı ve gridi geçiyor, görüntü alıcı düzeneklere düşüyor. B: Görüntü alıcı düzenekler (kaset, çift emülsiyonlu film, ranforsatörler) C: Filmin emülsiyon tabakasında banyo işleminde ortaya çıkan değişimler Röntgen görüntüleri film üzerine düşen x ışınlarının fotografik emülsiyona olan etkileri ile oluşmaktadır. Bu etkileşim dolaylı olarak oluşmaktadır. Işınlar öncelikle kaset içindeki ranforsatör adı verilen fluoresan madde üzerine düşer ve burada oluşan görülebilir ışık tarzındaki parlamalar film üzerine düşerek görüntü oluşur. Bir radyografi işleminde filmin üzerine düşen ışın miktarı ile orantılı olarak film üzerinde siyahlaşma oluşur. Filmin üzerinde oluşan bu etkileşim banyo işleminden sonra gözle görülür hale gelir. X ışınları, film emülsiyon tabakasında bulunan gümüş bileşiklerinden oluşan kristallerde oluşturdukları etkileşim ile serbest gümüşü açığa çıkarırlar. Daha sonra yapılan banyo işlemiyle gümüş atomu okside olarak siyah görünümü oluşturur. Filmin üzerindeki gri tonlar da bu şekilde oluşturulur. Gümüş miktarı fazla ise koyu gri, az ise açık gri tonlar oluşmaktadır. Filmin üzerinde beyaz olarak görülen alanlar gümüş atomu içermezler, aslında şeffaf olan bu alanlar negatoskopta film incelenirken negatoskopun ışığı nedeniyle beyaz olarak görülürler. Bir röntgen filminde x ışınlarının oluşturdukları başlıca beş ana yoğunluktan bahsedilebilir. Röntgende beş ana yoğunluk Bir yapının radyolojik olarak gösterilebilmesi için o yapının komşu yapıdan farklı bir yoğunluk göstermesi gereklidir. Bu yoğunluk farkının artması o yapının komşu yapıdan daha iyi ayırt edilmesini sağlayacaktır. Örneğin, karaciğer içinde yer alan bir kist, çevreleyen karaciğer dokusu ile aynı yoğunluk gurubunda yer aldığı için karın röntgenogramında izlenemezken, böbrek konturları, çevreleyen yağ dokusu sayesinde izlenebilmektedir. Röntgenin klinik önemi; Röntgen, x-ışınlarının bulunuşundan bugüne değin kullanılan en eski tanısal görüntüleme yöntemidir. Geliştirilen birçok yeni kesitsel görüntüleme yöntemlerine karşın röntgen görüntüsünün yeri halen özelliğini korumaktadır. Örneğin bir ön kol kırığındaki veriyi bu kadar basit, ucuz ve kolay gösteren başka bir görüntüleme yöntemi yoktur. Bir akciğer grafisindeki veriyi en basit ve ucuza sağlayan yöntem yine röntgendir. Bu özelliği nedeniyle röntgen, birçok vücut bölgesindeki incelemelerde ilk ve temel inceleme yöntemi olma özelliğini korumaktadır. Röntgen görüntüsü; Röntgende aşırı ışın geçirgen bölgelere uyan siyah görülen yapılar radyolüsent, x- ışınlarının aşırı absorbsiyonu sonucunda beyaz görülen yapılar ise radyoopak olarak adlandırılmaktadır. Röntgende izlenen başlıca beş ana yoğunluğu oluşturan renk tonları, şekil 8 de gösterilmiştir. Röntgende kullanılan kontrast maddeler; Pozitif kontrast maddeler: Radyografilerde radyoopak olarak izlenirler. Bu maddeler hem atom numaraları, hem de yoğunlukları yüksek olduğundan fazla absorbsiyona neden olurlar ve pozitif kontrast oluştururlar. Başlıca intravenöz yolla sistemik dolaşıma verilen veya eklem, spinal subaraknoid mesafe gibi vücut boşluklarına verilen ya da direkt vasküler görüntüleme (anjiografi) için kullanılabilen iyotlu kontrast maddeler bu gurupta bulunur. Bunların yanısıra sindirim borusu çalışmalarında da oral ya da rektal yolla kullanılabilen baryum da pozitif kontrast maddedir. Negatif kontrast maddeler: Radyografilerde radyolüsent olarak görülürler. Gaz oldukları için düşük yoğunlukları nedeniyle düşük absorbsiyona neden olur ve negatif kontrast sağlarlar. Başlıca çift kontrastlı gastrointestinal sistem çalışmalarında kullanılmakta olan hava, bazı vasküler incelemeler ve vücut boşluklarının görüntülenmesinde kullanılabilen karbondioksit, gibi maddelerdir. Hem pozitif hem de negatif kontrast maddeler kullanılarak yapılan tetkikler çift kontrastlı tetkikler olarak adlandırılır ve bu yöntem sıklıkla sindirim borusu incelemelerinde kullanılır.