H5 : medische beeldvorming
1. Begrippenkader
Radioactiviteit
= een natuurlijk fenomeen dat zijn oorsprong vindt in de kern van een materie.
- De materie is opgebouwd uit atomen (atoomkern) waarrond elektronen bewegen (elektrodenwolk)
- De atoomkern bestaat uit neuronen en protonen
- Aantal protonen = atoomnummer
- Protonen zijn positief geladen en elektroden zijn negatief geladen
- Meestal is de kern stabiel = neuronen en protonen in evenwicht en evenveel protonen en elektronen
- Instabiel = dan spreken we van radioactieve isotopen -> hebben een te veel aan energie en zullen deze overige
energie afstoten door straling (ioniserende straling)
protonen (Z) + neutronen (N) = massagetal (A)
natuurlijke radioactiviteit
de planeet wordt gebombardeerd met hoogenergetische deeltjes = kosmische straling. Een groot deel hiervan
wordt geabsorbeerd door de atmosfeer. Overal om ons heen vind je radionucliden = elementen met een onstabiele
atoomkern die spontaan vervalt en daarbij ioniserende straling uitzendt. Radioactiviteit komt dus in de natuur voor
en ook in ons lichaam.
De natuurlijke radioactiviteit wordt opgesplitst in 4 delen
1. Kosmische straling = erg energierijke straling afkomstig van de ruimte.
2. De bodem, gebouwen en algemene leefomgeving = deze straling is afh van de bodemgesteldheid
3. Radon = radioactief gas dat wordt gevormd door uranium in de bodem en gesteentes
4. De mens
Kunstmatige radioactiviteit
De industriële activiteit domeinen waarbinnen de mens geconfronteerd wordt met het risico op blootstelling aan
ioniserende straling worden onderverdeeld :
1. Nucleaire installaties : kerncentrales, aanmaak of verwerking van radioactieve stoffen
2. Transport van radioactieve stoffen
3. Ioniserende straling
4. Radioactief afval en opslag of verwerking ervan
5. Activiteiten waarbij materialen gebruikt worden die natuurlijke radionucliden bevatten
Een van de belangrijkste bronnen van kunstmatige straling is de radiologie
Eenheden van radioactiviteit
De activiteit van een radioactieve bron = het aantal desintegraties dat zich voordoen per tijdseenheid.
De eenheid van de activiteit = becquerel (Bq) = een desintegratie per seconde (het aantal atoomkernen die per
seconde vervalt, het aantal dat per seconde uitgezonden wordt)
De eenheid voor de dosis = gray (Gy) = meet de geabsorbeerde hoeveelheid ioniserende straling (de geabsorbeerde
dosis) 1 gray = de absorptie van 1 joule stralingsenergie door 1 kg materie (1gy = 1 joule/kg) gray meet de effecten
van de straling
Sievert is de eenheid voor de equivalente dosis (dosisequivalent) ioniserende straling waaraan een mens in een
bepaalde periode is blootgesteld. Sievert is geen meetbare grootheid maar is afh van de biologische effecten van
straling. Sievert = de geabsorbeerde dosis (in gray) te vermenigvuldigen met het soort straling (Wr) en het
blootgestelde weefsel (Wt)
, Ioniserende straling
= tijdens veranderingen in de onstabiele kern komt er energie uit de kern vrij in de vorm van deeltjes of
elektromagnetische golven. Het is straling die voldoende energetisch os om een elektron uit de buitenste schil van
een atoom weg te kunnen slaan.
Er zijn 3 verschillende types ioniserende straling
1. Alfastraling = de uitgezonden straling is een deeltje (opgebouwd uit 2 protonen en 2 neutronen) ze hebben
een laag doordringingsvermogen en zijn gemakkelijk tegen te houden. Ze zijn gevaarlijk indien ze worden
opgenomen in het lichaam
2. Bèta-straling = de straling is een deeltje, een elektron of een positron uitgezonden door de atoomkern. Ze
hebben een kleine massa en hebben een matig doordringingsvermogen
3. Gammastraling = de straling is geen deeltje maar een elektromagnetische straling met een groot
doordringingsvermogen. De straling kan eenvoudig gedetecteerd worden
Gamma en röntgenstralen zijn veel indringender. Er is een dikke laag beton of lood nodig
Een belangrijk effect bij energieoverdracht door straling is ionisatie. De energie van ioniserende straling kan worden
overgedragen op een elektron, waardoor het elektron uit het atoom wordt verwijderd hierdoor wordt de negatieve
lading van het atoom verminderd en ontstaat er een positief geladen ion. Wanneer het elektron wordt ingevangen
door een ander atoom krijgt dat atoom een negatieve lading. Hierdoor ontstaat er een negatief geladen ion. Meestal
zijn atomen gebonden in moleculen en ontstaan er dus geïoniseerde moleculen
Röntgenstraling, gammastraling en deeltjesstraling kunnen ionisaties veroorzaken. De ionisaties zijn
verantwoordelijk voor de veranderingen in moleculen waardoor chemische verbindingen gewijzigd kunnen worden
wat resulteert in biologische schade.
Röntgenstraling en gammastraling zijn vormen van elektromagnetische straling. Elektromagnetische straling bestaat
uit energiepakketjes = fotonen -> ze worden op grond van hun herkomst onderscheiden.
- Gammastraling : afkomstig uit de kern
- Röntgenstraling : afkomstig door energieverlies van elektronen
Afstand en intensiteit (de omgekeerde kwadratenwet)
Alle elektromagnetische stralen spreiden zich waaiervormig vanuit een bepaald punt. Op dubbele afstand moet
eenzelfde stralenhoeveelheid zich verdelen over een 4keer grotere opp. Per oppervlakte-eenheid wordt de straling
4keer kleiner. Hoe verder men van de bron verwijderd is, hoe kleiner de opgelopen dosis. De dosis is dus omgekeerd
evenredig aan het kwadraat van de afstand.
Halfwaardetijd
Instabiele isotopen vervallen spontaan tot een meer stabiele vorm door desintegratie. De activiteit van een
radioactieve stof neemt af in tijd. De halveringstijd of halfwaardetijd (T ½) = de tijd die nodig is om de activiteit te
laten terugvallen tot de helft van het oorspronkelijk niveau. De halfwaardetijd is specifiek voor elk isotoop
2. Biologische effecten van ioniserende straling
Cellulaire gevoeligheid
Ioniserende straling kan cellen beschadiging en biochemische processen verstoren. Indien de schade aan cellen
ernstig genoeg is kan dit leiden tot celdood. Bij medische beeldvorming zal aandacht worden besteed aan preventie
van cel beschadiging terwijl de radiotherapie de juiste doelcellen beschadigd.
Equivalente dosis of dosisequivalent
Biologische effecten van ioniserende straling worden bepaald door:
- De grootte van de geabsorbeerde dosis
- Hoeveelheid stralingsenergie die per weglengte op de materie wordt overgedragen
1. Begrippenkader
Radioactiviteit
= een natuurlijk fenomeen dat zijn oorsprong vindt in de kern van een materie.
- De materie is opgebouwd uit atomen (atoomkern) waarrond elektronen bewegen (elektrodenwolk)
- De atoomkern bestaat uit neuronen en protonen
- Aantal protonen = atoomnummer
- Protonen zijn positief geladen en elektroden zijn negatief geladen
- Meestal is de kern stabiel = neuronen en protonen in evenwicht en evenveel protonen en elektronen
- Instabiel = dan spreken we van radioactieve isotopen -> hebben een te veel aan energie en zullen deze overige
energie afstoten door straling (ioniserende straling)
protonen (Z) + neutronen (N) = massagetal (A)
natuurlijke radioactiviteit
de planeet wordt gebombardeerd met hoogenergetische deeltjes = kosmische straling. Een groot deel hiervan
wordt geabsorbeerd door de atmosfeer. Overal om ons heen vind je radionucliden = elementen met een onstabiele
atoomkern die spontaan vervalt en daarbij ioniserende straling uitzendt. Radioactiviteit komt dus in de natuur voor
en ook in ons lichaam.
De natuurlijke radioactiviteit wordt opgesplitst in 4 delen
1. Kosmische straling = erg energierijke straling afkomstig van de ruimte.
2. De bodem, gebouwen en algemene leefomgeving = deze straling is afh van de bodemgesteldheid
3. Radon = radioactief gas dat wordt gevormd door uranium in de bodem en gesteentes
4. De mens
Kunstmatige radioactiviteit
De industriële activiteit domeinen waarbinnen de mens geconfronteerd wordt met het risico op blootstelling aan
ioniserende straling worden onderverdeeld :
1. Nucleaire installaties : kerncentrales, aanmaak of verwerking van radioactieve stoffen
2. Transport van radioactieve stoffen
3. Ioniserende straling
4. Radioactief afval en opslag of verwerking ervan
5. Activiteiten waarbij materialen gebruikt worden die natuurlijke radionucliden bevatten
Een van de belangrijkste bronnen van kunstmatige straling is de radiologie
Eenheden van radioactiviteit
De activiteit van een radioactieve bron = het aantal desintegraties dat zich voordoen per tijdseenheid.
De eenheid van de activiteit = becquerel (Bq) = een desintegratie per seconde (het aantal atoomkernen die per
seconde vervalt, het aantal dat per seconde uitgezonden wordt)
De eenheid voor de dosis = gray (Gy) = meet de geabsorbeerde hoeveelheid ioniserende straling (de geabsorbeerde
dosis) 1 gray = de absorptie van 1 joule stralingsenergie door 1 kg materie (1gy = 1 joule/kg) gray meet de effecten
van de straling
Sievert is de eenheid voor de equivalente dosis (dosisequivalent) ioniserende straling waaraan een mens in een
bepaalde periode is blootgesteld. Sievert is geen meetbare grootheid maar is afh van de biologische effecten van
straling. Sievert = de geabsorbeerde dosis (in gray) te vermenigvuldigen met het soort straling (Wr) en het
blootgestelde weefsel (Wt)
, Ioniserende straling
= tijdens veranderingen in de onstabiele kern komt er energie uit de kern vrij in de vorm van deeltjes of
elektromagnetische golven. Het is straling die voldoende energetisch os om een elektron uit de buitenste schil van
een atoom weg te kunnen slaan.
Er zijn 3 verschillende types ioniserende straling
1. Alfastraling = de uitgezonden straling is een deeltje (opgebouwd uit 2 protonen en 2 neutronen) ze hebben
een laag doordringingsvermogen en zijn gemakkelijk tegen te houden. Ze zijn gevaarlijk indien ze worden
opgenomen in het lichaam
2. Bèta-straling = de straling is een deeltje, een elektron of een positron uitgezonden door de atoomkern. Ze
hebben een kleine massa en hebben een matig doordringingsvermogen
3. Gammastraling = de straling is geen deeltje maar een elektromagnetische straling met een groot
doordringingsvermogen. De straling kan eenvoudig gedetecteerd worden
Gamma en röntgenstralen zijn veel indringender. Er is een dikke laag beton of lood nodig
Een belangrijk effect bij energieoverdracht door straling is ionisatie. De energie van ioniserende straling kan worden
overgedragen op een elektron, waardoor het elektron uit het atoom wordt verwijderd hierdoor wordt de negatieve
lading van het atoom verminderd en ontstaat er een positief geladen ion. Wanneer het elektron wordt ingevangen
door een ander atoom krijgt dat atoom een negatieve lading. Hierdoor ontstaat er een negatief geladen ion. Meestal
zijn atomen gebonden in moleculen en ontstaan er dus geïoniseerde moleculen
Röntgenstraling, gammastraling en deeltjesstraling kunnen ionisaties veroorzaken. De ionisaties zijn
verantwoordelijk voor de veranderingen in moleculen waardoor chemische verbindingen gewijzigd kunnen worden
wat resulteert in biologische schade.
Röntgenstraling en gammastraling zijn vormen van elektromagnetische straling. Elektromagnetische straling bestaat
uit energiepakketjes = fotonen -> ze worden op grond van hun herkomst onderscheiden.
- Gammastraling : afkomstig uit de kern
- Röntgenstraling : afkomstig door energieverlies van elektronen
Afstand en intensiteit (de omgekeerde kwadratenwet)
Alle elektromagnetische stralen spreiden zich waaiervormig vanuit een bepaald punt. Op dubbele afstand moet
eenzelfde stralenhoeveelheid zich verdelen over een 4keer grotere opp. Per oppervlakte-eenheid wordt de straling
4keer kleiner. Hoe verder men van de bron verwijderd is, hoe kleiner de opgelopen dosis. De dosis is dus omgekeerd
evenredig aan het kwadraat van de afstand.
Halfwaardetijd
Instabiele isotopen vervallen spontaan tot een meer stabiele vorm door desintegratie. De activiteit van een
radioactieve stof neemt af in tijd. De halveringstijd of halfwaardetijd (T ½) = de tijd die nodig is om de activiteit te
laten terugvallen tot de helft van het oorspronkelijk niveau. De halfwaardetijd is specifiek voor elk isotoop
2. Biologische effecten van ioniserende straling
Cellulaire gevoeligheid
Ioniserende straling kan cellen beschadiging en biochemische processen verstoren. Indien de schade aan cellen
ernstig genoeg is kan dit leiden tot celdood. Bij medische beeldvorming zal aandacht worden besteed aan preventie
van cel beschadiging terwijl de radiotherapie de juiste doelcellen beschadigd.
Equivalente dosis of dosisequivalent
Biologische effecten van ioniserende straling worden bepaald door:
- De grootte van de geabsorbeerde dosis
- Hoeveelheid stralingsenergie die per weglengte op de materie wordt overgedragen
