PT89550B

PT89550B - Filtro para diminuir a intensidade de radiacao x de baixa energia emitida por aparelhos de raios x para diagnosticos medicos e/ou dentarios, aparelhos de raios x e processo que o utiliza

Info

Publication number: PT89550B
Application number: PT8955089A
Authority: PT
Inventors: Kenneth E Demone; Earl J Mccutcheon
Original assignee: Rad Red Lab Inc
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1995-05-31
Also published as: PT89550A

Description

CA.EPO EA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a ensaios de radiografia com raios X e fluorscopio e refere-se particularmente a filtros (para limitar a dosagem de radiações recebida pelo paciente exiposto a raios X durante o diagnóstico médico ou dentário.

I i ; ι jENQUADRAXINIO GERAL DA INVENÇÃO ίCs raios X são produzidas num tubo de raios X como resultado !do choque de electrões com alta velocidade num alvo. Os electtrões chocam e penetram nas camadas superficiais do alvo e, (através da interacção ou colisão com os átomos do alvo, a

I !energia do electrão é cedida aos electrões do material do alvo.

Se, ao chocar com o alvo, a energia do electrão é dissipada ^!através de um série de colisões com os electrões da camada externa dos átomos do alvo, então a energia é libertada ou í sob a forma de calor ou sob a forma de luz visível. Um electrão pode, após uma série de colisões, também emergir do al! vo como um electrão retro difundido. Estas colisões têm como ij resultado na maior parte dos casos em perdas de energia conI tribuindo para o aquecimento do alvo e consequente redução jdo tempo de vida do tubo de raios X.

[í ijc electrão pode também originar colisões radiativas, cedendo parte ou por vezes toda a sua energia a fotões. Cs fotões produzidos como resultados destas colisões têm uma energia menor ou igual à energia do electrão.

BAD ORIGINAL

ÍSe a energia do electrão incidente for suficiente para coliii jdír e expulsar um electrão da camada interna k do átomo do {alvo, então o átomo excitado do alvo, quando os electrões das camadas externas passam para a camada interna livre, voltará para o seu estado fundamental e é emitido um fotão. As energias destas transições estão dependentes dos átomos consti>1 jjtuintes do alvo e,por consequência, as energias dos fotões emitidos são características do átomo do alvo, '-'sta radiação é

I conhecida como a radiação característica de raios X e é projduzida pelo tubo de raioe X apenas quando a energia do eleci’trão que cFoca con o alvo por superior ao nível de energia ([necessário para desalojar o electrão-k do átomo do alvo.

A energia do fotão que constitui a radiação x está directajmente relacionada com a energia cedida pelo electrão na coli'são com as moléculas do alvo. Como é bem conhecido que a reilação entre o comprimento de onda ( ) de um fotão e a sua energia é expressa pela eq uação de Luane-Hunt:

À “AM 8 keV fste processo origina raios X de vários comprimentos de onda o qua é conhecido na técnica como o espectro contínuo de raios

A capacidade de os raios X penetrarem num objecto em exame deipende do comprimento de onda ou da energia dos fotões de raioe 'X bem como da constituição do objecto em exame, isto é, dos [seus elementos químicos, espessura e densidade. No que diz [respeito ao comprimento de onda ou à energia dos raios X, {{geralmente a capacidade de penetração é inversamente proporicional ao comprimento de onda ou directamente proporcional à j [[energia. Assim, os raios X de baixos comprimentos de onda (alI [ta energia) têm uma maior capacidade de penetração do que os [raios X de grande comprimento de onda (baixa energia). No que

BAD ORIGINAL

ί diz respeito aos elementos químicos constituintes do objecto ! em exame, geralaente, quanto mais alto for o número atómico do elemento, menor é a penetração do feixe de raios X.

, Contudo, a comprimentos de onda ou a nív^s de energia perto !; da margem de absorção dos elementos, estas generalizações não í permanecem verdadeiras visto haver iescontinuidades no grau |! de absorção do feixe de raios X nestes pontos. No que diz res-^peito à espessura e à densidade de um objecto em exame, geralmente, quanto mais espesso e mais censo for o objecto, maior é a sua capacidade para absorver os raios-X e consequentemente menor raios-X passam através do objecto. 7 a combinação destes factores, na medida em que eles se relacionam co(n as diferentes composições do material, que permite fazer o diagnóstico diferencial por radiografia. Consequentemente, a escolha dos parâmetros de funcionamento do aparelho de raios X durante o diagnóstico médico do órgão do paciente em estudo òepende da sua composição química, espessura e densidade. Para cais descrições do acima mencionado, pode fazer-se referência a livros de texto de física médica ou radiologia.

Como os raios X de baima energia não contribuem normaimente para a resolução do método mas são apenas absorvidos ε difundidos pelo objecto em estudo, é muito aconselhável remover os referidos raios X do feixe de raios X antes de estar em coní tacto com o paciente a observar. Xstes raios X de baixa enerj gia são usualmente removidos do feixe de raios X através do uso de atenuadores ou filtros.

Be maneira semelhante aos efeitos obtidos nos pacientes em exame, a capacidade de atenuação de um filtro depende da cos; posição química, densidade e espessara do material que constitui o filtro. Cstas relações são representadas pela seguinte equação ι = ιθθ-Ζ'ΡBAD ORIGINAL^

jna qual I é a intensidade da radiação transmitida, Io é a intensidade da radiação incidente, e é a base dos logaritmo jnaturais (neperianos), 'p o coeficiente de atenuação de masI sa do elemento químico que constitui o material do filtro ç |-é a densidade do material do filtro, e x o a espessura do caIterial do filtro.

( ?Uos factores acima indicados, todos excepto o coeficiente de atenuação J] são independentes da frequência ou da energia da radiação incidente. 0 coeficiente de atenuação varia com a energia da radiação incidente e está relacionada com o número batómico do elemento químico do material do filtro, stee coe(ficientes foram determinados experimentalmente e podem ser enScontrados em tabelas publicadas, tais como, por exemplo, em iUCRL 50174 por W.H.iícUaster et al. disponível em National TeÍchical Information Services, Springfield, Va., 22151, “stados ,jUnidos da América.

;!

'Ί jDurante muitos anos os meios mais comuns de filtração de raios |X usados em diagnósticos médicos e dentários foram a utiliza- i ção de filtros de alumínio. Gomo exemplo, a Patente Norte-Ameíricana Número 2 225 940 refere-se a uma cunha que é inserida j no caminho óptico do feixe de raios-X. !

j i ii Adicionalmente, a Patente Norte-Americana Número 3 976 889 (refere o uso de filtros de alumínio de espessuras variáveis nos aparelhos de raios-X dentários, para variar os vários níveis de exposição. Quase todas as unidades comerciais de raios X dispãem de alguma filtração inerente equivalente a cerca de jl,0 a 1,5 mm de aluainio e os designados para aplicação médiicas e/ou dentárias, utilizam filtros adicionais de alumínio.

;!0 uso de filtros diferentes de alumínio para filtrar os raios j!

jjX de baixa energia de um feixe de raios-X foi o aasunto da |jPatente Norte-Americana Número 4 499 591 em que se utiliza um •jfiltro deitrio com a espessura de 127 micra para filtrar o

BAD ORIGINAL

ο

— 1 feixe de raios-X de tal modo que as energias abaixo dos 2o Xe7 foram eliminados do feixe. Também Xeiarick e Schuster Re[ duction of Patiente Dose by Piltration in Rediatric Pluoroscopy and Fluorography Ann. Radlol. (1975) Vol. 19. pág. 57j-55, utilizaram um filtro de molibdénio de ICC micra para rejí mover a radiação abaixo dos 20 keV do feixe de raios X.

^Xoedooder e Venema, Rhys. Red. Biol. (1985) Vol. páginas 5851-6C0 descrevem um programa de computador que foi desenvolvido para calcular possíveis filtros de vários materiais para uso [com uma certa gama de valores de ZV? e diferentes receptores lide imagem. Xos seus resultados, descobriram que era possível ^!i atingir reduções da dose de até 40 contudo, na maior parte ι

idos casos a carga do tubo de raios-X duplicou resultanto numa j redução do tempo de vida do tubo de raios-X.

L *'a estudos cristalográficos e dlfracção de raios-X, é útil ter feixes de raios-X monocromáticos relativamente homogéneos. Os imateriais do filtro tem sido usados para produzir estes feij xes de raios-X relativanente homogéneos limitando a gama de 1 comprimentos de onda do feixe de raios-X. Assim, de acordo ί ₍ com a Patente Fort e- Ame ri cana Número 1 624 443 verificou-se j! que o uso de um filtro com um peso atómico ligeiramente menor do que o do alvo do tubo de raios-X produz um feixe de raiosí-X com uma relativa homogeneidade adequada para uso na crisj talografla de raios-X. Dsta patente, de acordo com uma sua forma de realização preferida refere o uso de um filtro de zircónio com um alvo de molibdénio. Poi também demonstrado que o uso de filtros do mesmo material que o alvo tem como resultado um feixe de raios-X de relativa homogeneidade. A Patente

I

Norte-Americana Número 3 515 874 refere o uso de molibdénio tanto no alvo como no filtro, particularmente para mamografla em que se verificou que o nível de energia da linha 0» emitii da por uc alvo de molibdénio é ideal para a resolução das imagens de tremores em aplicações de macografia.

BAD ORIGINAL

i (

ί al coco se referiu, sabe-se que exi3te um risco envolvido quando se usa o diagnóstico de raios-X devido aos efeitos prejudidais de dosagens de radiação desnecessárias. Portanto, há a necessidade de ter à disposição um filtro eficiente de raios X para reduzir as referidas dosagens e que seja compatível con o equipamento de raios-X existente.

Sumário da invenção j

- _ — , ^! [

De acordo com a presente invenção, proporeiona-se um filtro . de raios-X que reduz significativamente a radiação de baixa energia normalmente absorvida pelo paciente em exaEe sem afecj !

ι tar significativamente a radiação de elevada energia preten! dida. C filtro é constituído por um ou nais materiais content

I do como componente principal elementos escolhidos do grupo que consiste em alumínio e elementos con número atómico com[ prendido entre 26 e 50 e é escolhido de modo a ter características de filtração de raios-X tais que a intensidade dos raios-X que tém energias de 50 Xe 7 são reduzidas em cerca de 8 / até cerca de 35 / dos níveis normais de radiação. !

I Dum aspecto da invenção, o filtro é encerrado numa fina folha de plástico que proporciona a protecção do filtro durante o manuseamento bem como alguma absorção da radiação secundária emitida pelo filtro quanto este está em contato com o feixe de raios-X.

De acordo com outro aspecto da invenção, o filtro é consti! tuido por uma folha de metal construída de um único material i elementar, sendo este seleccionado de entre o grupo que consiste em nióbio, cobre, prata, estanho, ferro, níquel, zinco, zircónio, alumínio ou molibdénio.

I

I i

BAD ORIGINAL

iAinda de acordo coe outro aspecto da invenção, o filtro ó c tituído por uma folha de metal de nióbio com uma espessura j máxima de cerca de 75 micra ou uma folha de metal de niÓtio em combinação com folhas de filtração adicionais.

iComo resultado da construção imediatamente acima mencionada, o filtro de acordo com a presente invenção filtra a energia !do feixe de raios-X que é usualmente absorvida pelo paciente em exame e que não contribui para a imagem radiográfica dos órgãos do paciente a examinar. Isso consegue-se com um ligeiJro aumento, se for necessário, da carga do tubo de raios-X 'que de outra forma reduziria a sua duração efectiva. ^stas e outras características da presente invenção serão apreciadas na descrição dos arranjos preferenciais da invenção que se seguem.

I

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os arranjos preferenciais da presente invenção estão ilustrados nos desenhos juntos, em que a Eigura 1 ilustra uma vista em perspectiva de um filtro construído de acordo com a presente invenção;

i a Eigura 2 é uma vista em corte do filtro da Eigura 1;

a Eigura 3 é uma vista do alçado lateral de um aparelho de diagnóstico de raios-X com o filtro de acordo com a [presente invenção colocado;

a Figura 4 é um espectro de comprimentos de onda de raios-X do aparelho típico da Eigura 3» representando o es!pectro filtrado e espectro não filtrado; e a Eigura 5 é um espectro de comprimentos de onda de raios—X do aparelho da Eigura 3, que representa o espectro filtrado

BAD ORIGINAL J

em que foi utilizado um filtro de um segundo arranjo de acor[ do com a presente invenção.

As Figuras 1 e 2 ilustram uma forma de realização preferida de um filtro de acordo com a presente invenção geralmente indicado por 10 constituído por uma folha ôe metal 12 preferencialmente construída de um material elementar seleccionado ído grupo que consiste em nióbio, cobre, prata, estanho, ferro níquel, zinco, zircônio ou molihdénio. Uma construção particularmente adequada é em nióhio com uma espessura de até cerca de 75 micra, preferivelmente cerca de 40 a 60 micra, sendo a espessura preferível da folha do metal de nióhio igual a cerca de 50 micra. Fsta folha de metal é encerrada num cartão colorido 14 em que a cor pode ser usada como meio de identificação do material do filtro e da sua espessura ou da apliicação em que o filtro é para ser utilizado. Recobrindo e envolvendo o filtro 12 e o envelope de cartão 14, está uma cobertura de plástico 15 que serve como cobertura de protecção J ;do filtro. Adicionaimente, a combinação do cnrtão 14 com a ¹ cobertura de plástico 15 serve para absorver parte da radiação secundária emitida da folha de metal 12 quando um feixe de raios-X contacta com a folha de metal e também reduz ou elimina a exposição da folha de metal ao ar, reduzindo deste modo a oxidação, ligado a um dos lados do filtro 10 está um meio ί para prender o filtro à unidade de raios-X ilustrado nas Fiiguran como um troço de fita adesiva nas duas faces IC. 0 méto* , do para prender o filtro ao aparelho de raios-X será discutiI do mais tarde.

r ίA Figura 2 mostra uma secção transversal do filtro 10 da Pi¹ gura 1 Ilustrando claramente a relação entre a folha de metal

BAQ ORIGINAL

Ho

lide metal 12, o envelope de cartão 14 e a cobertura de material íplástico 15.

!_:A Figura 3 ilustra um aparelho gerador de raios-Z. 20 de consitrução típica de chumbo. 0 aparelho compreende um tubo de raioe-X 30 com um cátodo 22 e um ânodo rotativo 24. Qituado jí no cátodo está ue filamento (não representado) que, quando ' aquecido por uma corrente eléctrica, produz uma nuvem de electrões em volta do cátodo. Quando uma alta tensão proveniente de um gerador (também não representado) é aplicada através do cátodo 22 e do ânodo 24, os electrões na nuvem à volta do cái.

il todo são acelerados constituindo um feixe em direcção ao âno:i ído 24 que é constituído por um material metálico adequado como ••alvo. A maior parte das vezes, o alvo é feito de tunsgsténio. ι Quando o feixe de electrões choca com o material do alvo, a ! energia do feixe de electrões é absorvida pelo material do ; alvo e resulta a produção de raios-X tal como foi explicado ! ι anteriormente.

[

Devido à construção do ânodo 24, o feixe de raios-X é, em ^: I grande medida, focado e emitido a partir do aparelho de raios! -X através de um orifício 25. 0 orifício 25, usualmente, inclui uma janela feita de vidro ou de plástico com uma capacidnde de filtração inerente equivalente a cerca de 0,5 Em de alumínio. X?.s aplicações típicas, o feixe de raios-X emitido a partir do tubo é focado através do uso de um colimaâor 28.

A finalidade do colimador 23 é dirigir o feixe de raios-X de modo a cobrir apenas a área necessária para exposições do paciente em exame. Isto é conseguido através do ajustamento dos diafragmas 32 e 36, fixando a abertura do colimador 34.

aparelho de raios-X tem também capacidade de filtração inerente e adicional (não ilustrada), usualmente equivalente a 2,5 a 3,5 nim. de alumínio para remover do feixe de raios-X as radiações de energias muito baixas que seriam geralmente absor

BAD ORIGINAL

jí vidas nos primeiros milímetros d,· paciente em estudo. Estes j raios— Á de energias muito baixas não contribuem de modo algum para a resolução da radiografia, contribuindo apenas para au' mentar a dose de exposição do paciente em exame 42. 03 feixes de raios-X, uma vez tenham passado através do corpo do paciente em estudo 42, são detectados por um dispositivo detector | de radiações como por exemplo, um intensificador de imagem 38 ou directamente numa película radiográfica 40.

! 0 filtro 10 é representado montado no aparelho entre o orifí! cio 26 do tubo 30 e o colimador 28. 0 filtro está preso ao

I aparelho usando uma fita adesiva de duas faces 13, aderindo-a ! ou ao orifício 25 do tubo 30 ou ao filtro adicional de alumínio. Alternativamente, nas aplicações em que isto possa não ser possível, isto é, em aplicações dentárias, pode ser fixada na abertura do colimador.

A Eigura 4 mostra o espectro dos comprimentos de onda de raios

X emitidos por um aparelho de ralos-X da igura 3. 0 apare- j í lho com um alvo de tungsténio e uma capacidade dc filtração equivalente igual a 3,5 mm de alumínio foi operado com uma j energia de aceleração de 20 kYP resultando deste modo, a pro-, dução de um espectro contínuo com um comprimento de onda mí- í l nimo de cerca de 0,15 $ e os radiações características X<¥ e Xp do tungsténio de cerca de 0,21 8 e 0,18 8 respectívanente A linha a cheio representa o espectro dos comprimentos de onda da radiação normal do feixe de raios-X emitido pelo aparelho antes da filtração por intermédio de um filtro ds nióbio de 50 micra. A linha tracejada com os traços maiores mostra as propriedades de atenuação do filtro de nióbio de 50 micra. 0 nióbio com o número atómico 41 tem uma margem de absorção k a cerca de 0,65 8 θ uma margem de absorção Lj a cerca de 4,55 ° (não representada na figura). A linha tracejada com os traços mais curtos ilustra o espectro de comprimentos de onda do feixe de raios-.·, após a passagem através dc

BAD ORIGINAL

filtro de nióbio. Xá una diminuição acentuada dos comprimen-

/ da radiação incidente normal não é absorvida pelo filtro. Depois disso a radiação normal do feixe de raios-X é de tal í· modo atenuada que efectivamente toda a radiação é absorvida.

I

*. escolha dos materiais filtrantes para os filtros depende das necessidades da técnica de diagnóstico visto que diferentes técnicas podem exigir diferentes espectros de comprimen- ^;j tos de onda de raios->1. Para a maior parte das técnicas de \ ιdiagnóstico médico e dentário, o aparelho de raios-X é opera-ι í' t do a uma energia máxima compreendida entre os 55 XeV e os 110 iXeV; assim qualquer material cujo componente principal seja um elemento com um número atómico compreendido entre 26 e 50 será adequado para atenuar o feixo de raios-X. Os elementos ' com números atómicos compreendidos entre 26 e 50 têm margens de absorção K entre cerca de 7 XeV e 30 XeV e portanto nestas gamas de XvP não se verifica um fenómeno de margem-X apreciá: vel e consequentemente actuarão geralmente como filtro não específico. A escolha de materiais filtrantes é também dependente da disponibilidade do material numa forca adequada para;

construção do filtro, preferivelmente numa folha de metal do uca espessura adequada.

i ^Devido às características destes materiais, particularmente {para os elementos disponíveis sob a forma de folhas metálicas, são necessários filtros relativamente finos, variando geralmente cerca da ordem de grandeza dos 200 micra menos; os mate4 riais preferidos originam filtros de raios-X com espessura da ordem dos 30 a 120 micra; os materiais mais preferidos origiiinam filtros de raios-X com espessuras compreendidas entre 30 j lle 70 micra. Isto é exemplificado na sc g uinte tabela que aprep isenta os materiais de folha metálica dos filtros preferidos e a correspondente espessura preferida.

BAD ORIGINAL

Elemento Gama de espessura Espessura prefe— rida

Ν5. atómico

26	Fe	50-250	125
27	Oo	50-225	125
28	Ni	50-200	100
29	Cu	50-ISO	120
30	Zn	60-205	125
38	Sr	100-305	205
39	Y	55-165	100
40	Zr	35-105	70
41	Nb	25-75	50
42	No	20-50	40
43	Tc	15-50	35
44	Ru	15-45	30
46	Rd	15-40	30
47	Ag	15-45	30
48	Cd	20-50	35
49	In	20-60	40
50	Sn	20-55	35

Os elementos com números atómicos compreendidos entre 26 e 50 e que não estão disponíveis sob a forma ds folhas metálicas podem ser utilizados desde que se utilize a liga metálica com um dos outros materiais.

alumínio ó particularmente útil para a formação de ligas. 0i3

BAD ORIGINAL

jfiltros construídos de acordo com a presente invenção são facilmente adaptados às instalações de raios- existentes, resultando assim numa exposição reduzida do paciente à radiação sec uc aumento de custo significativo. Cs filtros têm ainda ( o benefício adicional de reduzir a radiação dipersa incidente proveniente de uma fonte de raios-X, reduzindo assim os níveis de radiações a que os operadores deste equipamento estão expostos.

Se fôr desejável remover do feixe de raios-X toda a radiação ide energia perto da aargem de absorção k do niõbio sec aomenitar apreciavelmente a atenuação do feixe na região importante (para o diagnóstico (geralmente de cerca de 0,15 8 a cerca de '0,4 8), então pode ser utilizada uma combinação de filtros. A mencionada oombinação contém um ou mais materiais com mais do que um elemento seleccionado do grupo que inclui o alumínio e os elementos com números atómicos entre 26 e 50. Λ combinação de filtros pode ser construída por sobreposição de folhas metálicas individuais ou por uma liga de materiais consistin-! do numa só folha metálica. A selecção de materiais e os ele- = mentos constituintes dos materiais dependerá do espectro do > feixe de raios—X desejado que por sua vez depende da aplicação particular pretendida.

í lai como se ilustra na Figura 5, utiliza-se a combinação de um filtro de 25 micra de nióbio e com um filtro de 50 micra de selénio. A interpretação das curvas é a mesma da Figura 4 em que a linha a cheio representa o espectro não filtrado, a linha tracej ada de traços compridos representa o perfil de atenuação da combinação de filtros e a linha tracejada de traços curtos representa o espectro filtrado. Tal como está cla-j ramente ilustrado, usando selénio com uma margem de aborção k de cerca de 0,98 8, em combinação com nióbio, substancialmente todos os raios-X com comprimentos de onda maiores que cerca de 0,6 8 são removidos do feixe de raios-X pela combinação de filtros.

BAD ORIGINAL

------ -- -------

Assim, no exemplo ilustrado na Figura 5, a combinação de nióbio e selénio é particularmente útil para arlicnoões em que é desejável ter um feixe de raios-X com comprimentos de onda menores que cerca de 0,4 Se for desejável mm feixe mais intenso, isto é, um feixe com comprimentos de onda menores que 0,3 S ou 0,2 .§, então o material filtrante deverá ser escolhido de modo a remover raios-X com comprimentos de onda superiores aos indicados. Por exemplo, estando com uma margem de absorção k a cerca de 0,42 X ou índio co:; uma margem de absorção k de cerca de 0,44 & ou prata com UEa margem de absorção k de cerca de 0,48 £ serão úteis. Os materiais acima indicados ou outros semelhantes em termos de propriedades de atenuação deverão ser utilizados em combinação com um ou mais .-.ateriais com margens de absorção k de cerca de 0,5 & a 1,0 % como por exemplo os elementos desde o tecnécio até ao germânio na tabela periódica.

A espessura preferida dos materiais seleccionados está dependente da densidade e dos coeficientes de atenuação tal como já foi anteriormente discutido. Geralmente a espessura total do filtro deverá ser escolhida de modo que o produto obtido multiplicando a espessura, pela densidade e pelo coeficiente de atenuação a 50 keV esteja compreendida dentro do intervalo entre 0,15 e 0,45, preferencialmente, entre 0,25 a 0,35.Fura filtro combinado, a soma dos produtos de cada um dos elementos individuais deve estar compreendida dentro dos intervalos indicados. Frefirivelmente, num filtro combinado com dois elementos separados, cada um dos elementos individuais deve estar dentro do intervalo compreendido entre 0,075 e 0,225 e preferencialmente entre 0,125 e 0,175.

uso do filtro dc acordo ccm a presente invenção será ilustrado com mais pormenor nos exemplos seguintes.

bad original

.xemplo I

Um filtro de r.ióbio de 50 micra encerrado em plástico foi colocado na superfície do colimador de una unidade de o impulsos trifásica com uma capacidade de filtração total equivalente a 3,5 mm de lumínio. As doses de entrada foram medidas usando um medidor de exposição Victoreen. Foi tirada uma série de radiografias de objectos opacos com e sem filtro de nióbio. Λ fim de atingir uma densidade óptica idêntica nas radiografias a exposição para as radiografias filtradas fci ligeiramente aumentada em 3 - 10 ¢. Os valores de redução da dose foram corrigidos pelo ligeiro aumento na exposição.

TABELA I - 1TEDIDAS DAS DOSES DF ENTRADA i I í < de reduj Gama kV Ensaio sem filtro Ensaio com filtro ção da dose ! (kV?)

40	0,9mr/mas	0,22mr/nas	75/
50	2,0	0,55	72
óO	3,4	1,21	64
70	5,0	2,1	58
80	6,7	3,1	54

A Tabela I mostra uma redução significativa da dose de entrada entre as medidas obtidas com e serr. filtro de nióbio. S6ta redução ó mais marcada para valores de kVP baixos.

BAD ORIGINAL

L-- · ----17

ΈΧΕΙ,ÍPLO II

Xsta experiência foi levada a cabo usando um gerador trifásico C-eneral Electric e um dispositivo automático limitante do feixe com uma capacidade de filtração inerente equivalente igual a 1,5 mm de alumínio a 150 kVP. 0 dispositivo de detecção da radiação utilizado foi um Rad Check Plus, Uodelo N2.. 06-526. 0 filtro adicionado foi de 2,0 mm de alumínio, fazendo uma filtração total equivalente a 3,5 sm de alumínio. Uma vez que a maioria dos exames de raios-X foram conduzidos entre os 75 e os 100 kVP, o gerador foi utilizado com os seguin tes dados: mA—200;

tempo - 0,35 segundo; kVP — 80.

Poi levada a cabo uma experiência de determinação do valor da semicamada assim como uma comparação da dose de radiação obtida sob as seguintes condições

a) Operação normal - com apenas 3,5 nau alunínio/eçuivalente entre a fonte e o detector;

b) exactamente como en a), nas con 100 micra de ítrio adicionado na fonte no trajecto;

c) exactamente como em a), mas com 50 micra de nióbio adicionado na fonte no trajecto;

d) exactamente como em a), mas com 25 micra de nióbio na fonte no campo.

BAD ORIGINAL j

.J

?iltea;ao

ADICIODAL

DOSE (ar)

NOEAL
0	252
lffiK	210
2mm	176
3mm	148
4mm	124
5mm	107
SICAEADA INTE	REDDIA = 3,7 mm Al
: 100 LÍICRA	DE 1TRI0 A
0	149	44
lmm	128	39
2mm	112	37
3mm	95	36
4mm	83	33
SICAEADA = 4	,85 nrm Al

0) ADIÇAO DE 50 EICRA DE NIÕEIO A oo ?edu;ao da dose (EE COEDARA 00/ A) «j

0	138	48
lmm	118	44
2mm	99	44
3mm	83	44
4nm	72	42
5am	64	40

BAD ORIGINAL

ι
!		% DE REDUÇÃO DA DO-
OPERAÇÃO FILTRAÇÃO ADICIONAL	DOSE (cr)	SE (EL COLPARAÇÃO ccr a)
VALOR DA SSKICANADA =	4,35 mm Al
D) ADIÇÃO DE 25 NICRA	DE ΝΙΟΒΙΟ A
0	175	34
Im	148	30
2mm	125	29
3mm	107	28
4mm	91	27
5 mm	79	26

VALOR DA SEEICAEADA INIEELlLlA = 4,25 nm Al.

I

EXELPLC III

I !Eoram feitos ensaios utilizando sombras de água de 5 cm, 10 jcm, 15 cm e 20 cm de profundidade. Foi colocada uma cunha na I água para permitir a medição da densidade óptica (O.D.). Foi jutilizado um gerador Siemens Tridoros Optimatic 800 para ensaiar usando o tamanho focal local de 0,6. 0 ensaio foi feito usando um doscador Leithly 35055 digital a 115 cm ??D. 0 (

| :Γ71 medido antes do ensaio foi 3,8 mm de Al a 80 kv. Um fili tro de nióbio com 50 micra foi adicionado a 3,8 mm Al no exte rior da janela do cclimador. Os resultados foram os seguintes

CJAÚ ORIGINAL

EB RA FILTRAÇÃO TENSÃO DO

ADICIONAL EXPOSIÇÃO TUBO DOSE / DA REDUÇÃO DA DOSE ί- v xtkO M- VO

X- v.

r- c\i vo V CM x}Xv. V- VO xt Cn v cj ro

V. XnXk r~- o ko n <\jm

1

cu E

CU a

cu a

cU e

CU a

cu a

a

cu a

CU a

cu a

CU CU cu e a a

CM

«k

•k

*

v-

co

o

Un

CM

un

cO

cn o

ω

O

kO

O

cn

o

co

Ή

CO

C—

Ή

t-

Ή

LT\

kD kD

cu

«—1

un

tn

CM

·—1

CM

·—1

r»

Kf

un M-

>

- Aí

Xi

Xi Xi

Xi

r—1

Xi

Γ-

CO

ro

cO

CO

C—

c~-

c—

C

kD

kO

kD

Η

Ή

rH <-i

kD

kO

kD

t-

r~

r-

cn

•H

»—1 Ή

03

W

03

to

03

C3

03

«a

03

to

03

O

«ί

Gj

<

«3

<β

<u

<

«u

<

•3

a

B

a

B

a

o

CM

o

O

o

un

O

CM

o

O

o

M·

o

c-H

Ή

«-H

CM

CO

co

un

IPi

un

kD

un

Vr. tr, «U

un un o o «k «k

O O V

JZ	rO	«-1	Í3
	►y	«u	fe;
a	a	a	a
a	a	H	a
LT\	un		un
O	o		o
«k	«k		«k
o	o	ro	o

a o

in

a	a	a	o
o	o	o	o
tn	Lf\	UA	r-1

a	a	a	a	a
o	o	o	o	o
o	o	o	tn	un
«—1	Ή		Ή	·—t

jQ	·—1			& Ή
»-·«	*í		' k· —	ia <
a	a		a	a 9
s	s		3	a a
un			un	un
o			O	O
«k			•k	·>
O	CO		O	O co
a	a	a	a	a a
o	o	o	o	o o
un	tn	o	o	o o
Ή	<—1	CM	CM	CM CM

BAD ORIGINAL

EXEMPLO IV

Foi tirada uma série de radiografias à coluna e ao abdómen sob as condições apresentadas na tabela seguinte.

A medição da dose foi feita com um medidor da dose Capintec.

/ REDU-

PROJECÇÃO	FFD	KvP	mA	TEMPO	DOSE MÃO FILTRADA	DOSE FIL- TRADA	ÇÃO ' DOS
Coluna cervical	40	70	100	0,1	31	7	78
Coluna lombar lateral	40	90	300	0,2	556	264	54

Coluna completa

	72	90	300	0,2	110	50	55
Abdómen	72	90	300	0,2	110	50	55

As películas tiradas com o filtro de nióbio foram apreciadas por um radiologista com experiência concluindo que estas têm um detalhe maior do que as pelíoulas não filtradas.

EXEMPLO V

Os ensaios foram feitos usando uma unidade dentária de raios-X WEBER a 70 kVP e 10 mA com um filtro de nióbio com 50 micra. Verificou-se. que, para se atingir um contraste equivalen te e a equivalente qualidade da película com o filtro de nióbio, os tempos de exposição foram aumentados para 1,5 a 2 veBAD original

zes a exposição para o filtro de alumínio sozinho. Numa operação normal com o filtro de alumínio, os tempos de exposição são geralmente de C,2 a 0,3 segundo; com a adição do filtro de nióbio os tempos de exposição passam para 0,3 a 0,5 segundo. As reduções da dose estão apresentadas na seguinte tabela:

i

I i

ι: II

FILTRO	TSSíPO BE EXPOSIÇÃO	DOSE tíR	$ BE REDUÇÃO DE
Al	0,2	116	69 $
Nb	0,2	36
Al	0,2	116	50,9 h
Nb	0,3	57
Al	0,2	116	37.9 $
Nb	0,4	72
Al	0,3	171	66,7 /
Nb	0,3	57
Al	0,3	171	57,9 $
Nb	0,4	72
Al	0,3	171	50,3 $
Nb	0,5	85
Al	0,3	¹⁷¹	30,4 $ -
Nb	0,6	102

tíMU OftlGlNAL

Assim, em condições operatórias comuns, o uso de filtro de móbio com 50 micra conduz a reduções de 30 a 50% da dose de radiação a que o paciente é submetido.

Apesar de vários arranjos preferidos da presente invenção terem aqui sido descritos em detalhe, será evidente para os peritos nesta matéria, que podem ser feitas variações sem afastamento do espírito da invenção ou do âmbito das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES:

I^a. Eiítro para diminuir a intensidade de radiação X de baixa energia emitida por aparelhos de raios X para diagnósticos médicos ou dentários, em que o aparelho de raios X inclui uma fonte de raios X que funciona com um pico de energia compreendido entre cerca de 88 x 10 (55 keV) e cerca de 176 x 10 (110 keV) por fotão e emite um feixe de raios X que incide no paciente em observação, caracterizado pelo facto de:

reduzir significativamente a absorção da radiação de baixa energia pelo objecto em exame, sem afectar de modo significativo a desejada radiação de alta energia proveniente da referida fonte, em que o mencionado filtro é escolhido para ter tais características de filtração dos raios X, que a intensidade dos raios X tendo uma energia de 80 x 10 ^{I * * * * * * * * * * * * * * 16} (50 keV) por fotão é reduzida em cerca de

8o até cerca de 35% dos níveis não filtrados; e i compreender pelo menos um material elementar seleccionado do grupo formado por nióbio, cobre, prata, estanho, ferro, níquel, zinco, zircónio ou molibdénio.
2^a. - Filtro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado ; pelo facto de o referido filtro compreender uma folha metáliJ ca feita de um único material elementar.
3^a. _ Filtro de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de o mencionado material elementar ser escolhido do grupo constituído por nióbio, cobre, prata, estanho, ferro, níquel, zinco, zircónio ou molibdénio. j
4^a. - Filtro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de compreender pelo menos uma folha metálica de nióbio, com uma espessura máxima de cerca de 75 micra.

I
5^ê. - Filtro de acordo com a reivindicação 4, caracterizado j j pelo facto de a mencionada folha metálica de nióbio possuir !

j uma espessura preferida que se situa numa faixa entre 25 e 7^ ί

i micra, aproximadamente. |
6². - Filtro de acordo com a reivindicação 5, caracterizado j pelo facto de a mencionada folha metálica de nióbio ter uma espessura de cerca de 50 micra.
7^a. - Filtro de acordo com a reivindicação 4, caracterizado ί pelo facto de incluir folhas filtrantes adicionais em combinação com a referida folha metálica de nióbio, em que o fil-j tro mantém uma espessura de 75 micra aproximadamente.

umGlNALj p .·. —d
8^a. Filtro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de ser encerrado em um invólucro transparente.
9^a. Filtro de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de o citado invólucro transparente incluir um plástico flexível.
10^a. Filtro de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de incluir um absorvedor da cor do fundo dentro do invólucro transparente, em que a côr do referido absorvedor serve como informação especifica sobre o filtro e permite identificá-lo.
11^a. Filtro de acordo com a reivindicação 10, ι caracterizado pelo facto de o referido absorvedor da cor do fundo compreender um material de cartão e o citado invólucro transparente consistir num plástico flexível, que confere ao citado filtro flexibilidade global.

!
12^a. Aparelho de raios X para diagnósticos médicos ou dentários que inclui uma fonte de raios X funcionando com ¹ -16 um pico de energia compreendido entre cerca de 88 x 10 (55 keV) e cerca de 176 x 10 (110 keV) por fotão, para investigação de um paciente em exame sujeito aos feixes de raios X provenientes da fonte, caracterizado pelo facto de compreender:

um filtro de acordo com qualquer das reivindicações 1 a li, que reduz significativamente a absorção da radiação de baixa energia pelo paciente em exame, sem afectar de modo significativo a desejada radiação de elevada energia proveniente da referida fonte, sendo o citado filtro escolhido de forma a possuir características de filtração dos raios X tais que a intensidade dos raios X tendo uma ,-16 x 10 /] (50 keV) por fotão é cerca de 35% dos níveis normais de energia igual a 80 reduzida entre 8% a radiação, e o mencionado filtro compreender um ou vários materiais contendo, como ingrediente principal, elementos escolhidos do grupo que consiste em alumínio e elementos com números atómicos entre 26 e 50.
13 . Aparelho de raios X, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de o mencionado filtro incluir uma folha metálica feita de um único material elementar.

Aparelho de raios X, de acordo com a reivindicação

13, caracterizado pelo facto elementar ser escolhido do cobre, prata, estanho, ferro alumínio ou molibdénio.

de o referido material grupo formado por nióbio, , níquel, zinco, zircónio,
15 . Aparelho de raios X, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de o citado filtro incluir pelo menos uma folha metálica de nióbio com uma espessura máxima de cerca de 75 micra.
16 . Processo para a redução da dose de radiações incidente sobre um objecto em exame que é exposto a um feixe de raios X durante um diagnóstico médico ou dentário, caracterizado pelo facto de compreender a emissão de um feixe de radiação penetrante com um pico de energia compreendido entre cerca de 88 x 10 3 keV) e cerca de 176 X 10 (110 keV) por fotão proveniente de um aparelho de raios X em direcção ao objecto em exame, em que o mencionado aparelho de raios X inclui uma fonte de raios X que opera com pico de energia compreendido entre cerca de 88 x 10 (55 keV) e cerca de 176 X 10 (110 keV) por fotão e possui uma unidade de filtração inerente equivalente a 2 a 4 mm de alumínio; a colocação de um material filtrante entre a citada fonte de raios X e o referido objecto em exame, em que o dito filtro reduz significativamente a absorção da radiação da baixa energia pelo objecto em exame sem afectar significativamente a desejada radiação de alta energia proveniente da citada fonte e o mencionado filtro compreende um ou vários materiais que contém, como componente principal, elementos escolhidos do grupo constituído por alumínio e elementos com números atómicos entre 26 e 50 e que são escolhidos de forma a terem características de filtração dos raios X tais que a intensidade da radiação com uma energia igual a 80 x 10 (50 keV) por fotão é reduzida em 8% a 35 aproximadamente, dos níveis de radiação normal;

a exposição do referido objecto em exame à filtrada, de forma que a maior parte da dita filtrada passe através do citado paciente; a detecção da radiação filtrada que emerge do objecto em exame; e o processamento da radiação filtrada emergente a fim de se obter uma imagem radiológica do objecto em exame à intensidade >-16

3i radiação radiação refer ido correspondendo emergente.

da radiação filtrada acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo facto de o referido filtro compreender uma folha metálica feita de um único material elementar.

Processo de
18 Processo caracterizado elementar ser cobre, prata, alumínio de acordo com a reivindicação 17, pelo facto de o mencionado material escolhido do grupo formado por nióbio, estanho, ferro, níquel zinco, zircónio, ou molibdénio.

! 19=. - Processo de acordo com a reivindicação 18, oaracteri- ;

I i zado pelo facto de o citado filtro inoluir, pelo menos, uma folha metálica de nióbio com uma espessura máxima de cerca de | 75 micra. í i i

I j i 20». - Processo de acordo com a reivindicação 19, oaracterii zado pelo facto de a mencionada folha metálica de nióbio ter j uma espessura preferida compreendida entre 25 e 75 micra, a- : I ι ¹ proxlmadamente.

Lisboa, 27 de Janeiro de 1989