Promieniowanie rozporoszone
to komponent promieniowania jonizującego, który w wyniku oddziaływania z materią zmienia swój pierwotny kierunek rozchodzenia się, tracąc przy tym część energii. W diagnostyce medycznej zjawisko to degraduje jakość obrazu poprzez spadek kontrastu oraz stanowi główne źródło ekspozycji personelu medycznego na promieniowanie.
Promieniowanie rozproszone (ang. scattered radiation) – komponent promieniowania jonizującego lub niejonizującego, który w wyniku oddziaływania z ośrodkiem (materią), przez który przechodzi, zmienił swój pierwotny kierunek rozchodzenia się. W większości przypadków procesowi temu towarzyszy również utrata części energii początkowej kwantów promieniowania.
Mechanizmy fizyczne powstawania
W zakresie energii stosowanych w diagnostyce obrazowej (szczególnie w radiografii klasycznej, fluoroskopii i tomografii komputerowej) promieniowanie rozproszone powstaje głównie w wyniku dwóch zjawisk:
Rozpraszanie komptonowskie (nieelastyczne): Foton promieniowania X przekazuje część swojej energii elektronowi walencyjnemu atomu, powodując jego wybicie (jonizacja). Sam foton zmienia kierunek i porusza się dalej z obniżoną energią.
Rozpraszanie Rayleigha (klasyczne, elastyczne): Foton oddziałuje z atomem jako całością, zmieniając kierunek ruchu bez utraty energii. Zjawisko to ma charakter marginalny w wyższych energiach diagnostycznych.
Znaczenie w radiologii i medycynie
W diagnostyce rentgenowskiej promieniowanie rozproszone jest zjawiskiem wysoce niepożądanym i stanowi jedno z głównych wyzwań inżynierii medycznej oraz ochrony radiologicznej z dwóch powodów:
Degradacja jakości obrazu: Fotony rozproszone poruszają się w przypadkowych kierunkach. Docierając do detektora (matrycy cyfrowej lub błony RTG), nie niosą informacji o strukturze anatomicznej pacjenta, lecz tworzą jednolite tło (tzw. mgłę rozproszeniową). Powoduje to drastyczny spadek kontrastu obrazu oraz pogorszenie rozdzielczości niskokontrastowej.
Zagrożenie radiologiczne: Głównym źródłem promieniowania rozproszonego w gabinecie RTG lub na sali operacyjnej (podczas procedur hemodynamicznych i chirurgicznych) jest **sam pacjent**. Rozproszone w jego ciele fotony opuszczają je we wszystkich kierunkach, stanowiąc dominujące źródło ekspozycji na promieniowanie dla personelu medycznego przebywającego w pobliżu stołu operacyjnego.
Metody eliminacji i ochrony przed promieniowaniem rozproszonym
W celu minimalizacji negatywnych skutków tego zjawiska stosuje się zaawansowane rozwiązania techniczne oraz procedury ochrony radiologicznej:
Kratki przeciwrozproszeniowe (blendy Lysholma): Umieszczane bezpośrednio między pacjentem a detektorem. Składają się z naprzemiennie ułożonych cienkich pasków ołowiu i materiału przepuszczalnego dla promieniowania (np. aluminium, włókno węglowe). Przepuszczają one fotony biegnące prosto ze źródła, a pochłaniają te lecące pod kątem (rozproszone).
Kolimacja wiązki: Zwężenie wiązki pierwotnej do absolutnie niezbędnego obszaru anatomicznego zmniejsza objętość napromienianej tkanki, co bezpośrednio redukuje ilość generowanego promieniowania rozproszonego.
Środki ochrony indywidualnej: Fartuchy ołowiowe (lub bezołowiowe o równoważniku ołowiu np. 0.25 mm Pb lub 0.5 mm Pb), osłony na tarczycę, okulary ochronne oraz kurtyny zawieszone przy stole zabiegowym chronią personel przed „chmurą” fotonów odbitych od pacjenta.
Reguła fizyczna: Ilość powstającego promieniowania rozproszonego rośnie proporcjonalnie do objętości (grubości) napromienianej tkanki pacjenta oraz wzrostu napięcia na lampie rentgenowskiej wyrażanego w kilowoltach (kV).