Effect of Changing X-ray Tube Voltage (kV)

W radiografii z kliszą ekranową wybór napięcia lampy rentgenowskiej (kV) wpływał na kontrast obrazu; nie ma to już miejsca w przypadku żadnego cyfrowego systemu radiograficznego. W tym przykładzie uzyskano obrazy fantomu miednicy przy trzech wartościach kV, używając komercyjnych płytek obrazowych do radiografii komputerowej (CR). Wszystkie ekspozycje wykonano z użyciem fototimingu. Ten obraz został wygenerowany przy napięciu 60 kV i wymagał stosunkowo wysokiej intensywności promieniowania 141 mAs. Liczba S wygenerowana przez system wynosiła ~140, co odpowiada średniej kermie powietrznej padającej na płytkę obrazową rzędu 7 mGy. Liczba L generowana przez ten system obrazowania wynosiła 2,3, co oznacza, że zakres natężeń padających na płytkę różnił się o czynnik około 200 (10^2,3 ~ 200). Dawka na skórę w tym badaniu została oszacowana na 7,6 mGy; dla danej geometrii napromieniania i systemu rentgenowskiego czynnikami wpływającymi na dawkę na skórę są kV i mAs użyte do wygenerowania obrazu.

Obraz przedstawiony powyżej został wygenerowany przy 75 kV i wymagał ekspozycji 36 mAs. Wzrost napięcia lampy rentgenowskiej zwiększa ilość promieniowania wychodzącego z lampy rentgenowskiej, jak również średnią energię fotonów (tj. zwiększa penetrację). W związku z tym wartość iloczynu czasu naświetlania prądem lampy (mAs) zmniejsza się do 36 mAs, podczas gdy przy napięciu 60 kV wartość ta była znacznie wyższa (141 mAs). Wynikowa liczba S wygenerowana przez system CT wynosiła ~ 150, wskazując, że średnie promieniowanie padające na płytkę obrazową było bardzo podobne do wartości dla obrazu wygenerowanego przy 60 kV; należy się tego spodziewać, ponieważ obrazy zostały uzyskane przy użyciu fototimingu, w którym czas ekspozycji jest określany automatycznie (tj. gdy płytka obrazowa otrzymała prawidłową ekspozycję). Wartość L dla tego obrazu wynosiła 2,1, co pokazuje, że zwiększenie napięcia lampy rentgenowskiej z 60 zmniejszyło zakres dynamiczny z 200:1 przy 60 kV do 125:1.

Zauważ, że wygląd obrazu przy 75 kV jest bardzo podobny do tego uzyskanego przy 60 kV; różnice w zakresie dynamicznym są kompensowane za pomocą różnych okien wyświetlania. Obrazy przy niższych kV, które mają szeroki zakres dynamiczny, muszą używać szerszego okna; zwiększenie kV zmniejsza zakres dynamiczny, ale pozwala na użycie węższych okien wyświetlania. W rezultacie obrazy uzyskane przy różnych wartościach kV i tej samej intensywności na płytce obrazowej będą miały bardzo podobny wygląd. Dawka na skórę wynosi obecnie 3,2 mGy, czyli jest niższa niż 7,6 mGy związane z radiogramem wykonanym przy napięciu 60 kV. W przypadku bardziej penetrującej wiązki, aby osiągnąć wymaganą intensywność na płytce obrazowej (tj. 7 mGy), przy wejściu pacjenta wymagana jest mniejsza dawka promieniowania.

Obraz przedstawiony powyżej został wygenerowany przy napięciu 120 kV i wymagał ekspozycji wynoszącej tylko 6 mAs. Jest to znacznie mniej niż przy napięciu 60 kV (141 mAs) i 75 kV (36 mAs). Wynikowa liczba S wygenerowana przez system CR wynosiła ~ 160, co ponownie wskazuje, że średnie promieniowanie padające na płytkę obrazową było bardzo zbliżone do wartości dla obrazu wygenerowanego przy 60 kV i 75 kV, ze względu na zastosowanie fototimingu. Wartość L dla tego obrazu wynosiła 1,8, co odpowiada zakresowi dynamicznemu 60:1; ogólnie prawdą jest, że zwiększone wartości kV, odpowiadające bardziej penetrującym wiązkom promieniowania rentgenowskiego, zmniejszają zakres dynamiczny wykrywanych natężeń wiązek promieniowania rentgenowskiego w receptorze obrazu. Należy pamiętać, że wygląd obrazu przy 120 kV jest podobny do obrazu przy 60 kV i 75 kV. Różnice w zakresie dynamiki są zazwyczaj kompensowane za pomocą różnych okien wyświetlania. Dawka dla skóry jest teraz znacznie niższa i wynosi 1,4 mGy, co jest wartością niższą niż 7,6 mGy związane z radiografią wykonaną przy napięciu 60 kV. Chociaż zwiększenie kV zawsze zmniejsza dawkę dla pacjenta, zwiększa to również ilość rozproszenia na obrazie (patrz poniżej).