MI_Session1_2_2020 (1).pdf

# Productie en eigenschappen van röntgenstralen Röntgenstralen zijn elektromagnetische golven met een zeer kleine golflengte, die op verschillende manieren geproduceerd kunnen worden en specifieke eigenschappen hebben die hen geschikt maken voor medische toepassingen [2](#page=2). ### 1.1 Fysische achtergrond Röntgenstralen zijn elektromagnetische golven met een golflengte kleiner dan 1 nanometer. Fysisch gezien verschillen ze niet van andere vormen van elektromagnetische straling zoals radiogolven, microgolven, licht en ultravioletstraling, maar ze hebben een significant kortere golflengte. Een röntgenstraal kan worden voorgesteld als een golftrein die energie met zich meedraagt en zich voortplant met de lichtsnelheid [2](#page=2). De energie van een röntgenstraal is omgekeerd evenredig met zijn golflengte ($\lambda$), wat kwantitatief wordt uitgedrukt met de formule: $$E (\text{keV}) = \frac{1,24}{\lambda (\text{nm})}$$ [3](#page=3). Vanwege hun kleine golflengte dragen röntgenstralen een grote hoeveelheid energie mee, voldoende om materie en weefsels te ioniseren. Dit maakt röntgenstralen ioniserende stralingen. De ionisatie van lucht vormt de basis voor de metrologie van röntgenstralen, terwijl de ionisatie van DNA grotendeels verantwoordelijk is voor de gevolgen van blootstelling aan deze straling. De ionisatie van zilver in fotografische film is het principe achter radiografie. Röntgenstralen zijn diep penetrerend in weefsels, een eigenschap die wordt benut bij medische beeldvorming. Ze kunnen niet worden geconvergeerd of gedivergeerd zoals licht en andere optische elektromagnetische golven [3](#page=3). #### 1.1.1 Productieprocessen Röntgenstralen worden geproduceerd via twee fysische processen [3](#page=3): 1. **Remstraling (Bremsstrahlung):** Dit proces treedt op wanneer hoogenergetische elektronen invallen op een trefplaat van een materiaal met een hoge atoomnummer (Z-waarde), zoals wolfraam. De invallende elektronen worden afgebogen door de atoomkernen van het trefplaatmateriaal, waarbij ze energie verliezen. Deze verloren energie wordt uitgestraald als een elektromagnetische golf, oftewel een röntgenstraal. De hoeveelheid energie die van het elektron op de elektromagnetische golf wordt overgedragen, is afhankelijk van de afstand tussen het elektron en de atoomkern. Een bundel van remstraling bevat röntgenstraling met energieën variërend van nul tot de energie van de invallende elektronenbundel, wat resulteert in een continu spectrum (ook wel witte straling genoemd) [3](#page=3). > **Tip:** De probabiliteit van remstraling is evenredig met de energie van de invallende elektronen en de Z-waarde van het trefplaatmateriaal. Bijvoorbeeld, de opbrengst is 0,5% bij 60 kV en 0,8% bij 100 kV [3](#page=3). 2. **Karakteristieke röntgenstraling (Fluorescentie):** Wanneer hoogenergetische elektronen op het trefplaatmateriaal invallen, wordt dit materiaal geïoniseerd. Hierbij ontstaan vacatures in de orbitale elektronenschillen van de atomen van het trefplaatmateriaal. Dit is een zeer onstabiele configuratie. Vacatures worden opgevuld door elektronen uit hogere schillen, waarbij het energieverschil vrijkomt in de vorm van een elektromagnetische golf met een specifieke, welbepaalde energie. Dit zijn karakteristieke röntgenstralen [3](#page=3). De röntgenstraling die wordt gebruikt in de röntgendiagnostiek, bestaat uit een continu remstralingsspectrum waarop de pieken van karakteristieke röntgenstraling gesuperponeerd zijn. Figuur 1.5 toont de spectrale distributies van een 100 kV röntgenbundel, geproduceerd door 100 keV elektronen op een wolfraamtrefplaat, met en zonder 2,5 mm aluminium filtratie, waarbij de mono-energetische karakteristieke röntgenstraling van wolfraam zichtbaar is [4](#page=4). #### 1.1.2 De röntgenbuis en generator De schematische bouw van een röntgenbuis omvat een filament dat elektronen produceert. Deze elektronen worden versneld in een hoogspanningsveld tussen de anode en de kathode. Bij versnelling over een hoogspanningsveld van A kV, bezitten de elektronen bij aankomst aan de anode een energie van A keV. Bij inval op het anodemateriaal (wolfraam of molybdeen) produceren deze elektronen een remstralingsbundel [4](#page=4). Slechts ongeveer 1% van de invallende energie wordt omgezet in remstraling; de rest wordt omgezet in warmte. Vanwege de grote hoeveelheid warmte die wordt geproduceerd op de plek waar de elektronen de anode raken (de focus), wordt vaak gebruik gemaakt van een roterende anode. Bij zwaar belaste buizen is een koelsysteem (meestal met olie) aanwezig. De gehele opstelling bevindt zich in een glazen omhulling in een hoog vacuüm (10^-7 mm Hg) en is omgeven door loodafscherming. De nuttige bundel verlaat de buis via een diafragma waarvan de afmetingen geregeld kunnen worden [4](#page=4). Buiten de buis, in de nuttige bundel, bevindt zich een filter, meestal van aluminium of koper afhankelijk van de gebruikte kV-waarde. Dit filter snijdt het laag-energetische deel van het remstralingsspectrum af [5](#page=5). De hoogspanning en de anodestroom worden gegenereerd door een speciale hoogspanningsgenerator. Het is cruciaal dat deze generator gedurende de korte expositietijd (typisch enkele tientallen tot honderden milliseconden) een stabiele hoogspanning en dosis levert [5](#page=5). ### 1.2 De stralingskwaliteit en intensiteit van de röntgenbundel – filtratie De stralingskwaliteit van een röntgenbundel wordt gedefinieerd als het penetrerend vermogen van de bundel. Over het algemeen neemt dit penetrerend vermogen toe met de energie van de röntgenstralen, en dus met de kV-waarde van de bundel. Bundels met een hoge kV-waarde hebben een diep penetrerend vermogen in weefsels en worden "harde stralen" genoemd, terwijl bundels met een lage kV-waarde "zachte stralen" worden genoemd [5](#page=5). Naast de kV-waarde wordt de stralingskwaliteit mede bepaald door de filtratie: hoe groter de filtratie, hoe groter de energie van de bundel en hoe harder de stralen. Het filter is noodzakelijk om de dosis voor de patiënt te beperken. Het filter verwijdert de laag-energetische component van het röntgenspectrum, die grotendeels wordt geabsorbeerd in het patiëntweefsel en de beeldreceptor niet bereikt, terwijl het wel significant bijdraagt aan de patiëntdosis [5](#page=5). Kwantitatief wordt de stralingskwaliteit uitgedrukt met de term "Halfwaardedikte" (HWD). De HWD is de dikte van een plaat in een specifiek materiaal (aluminium of koper) die de intensiteit van de röntgenbundel met een factor 2 reduceert. Harde stralen hebben een HWD-waarde groter dan 3 mm aluminium [5](#page=5). --- # Interactie van röntgenstralen met materie en weefsels Röntgenstralen interageren met materie en weefsels via fundamentele processen die leiden tot attenuatie van de bundel en de generatie van secundaire straling [7](#page=7). ### 2.1 Fundamentele interacties op atomaire schaal De twee primaire interactiemechanismen van röntgenstralen met materie en weefsels zijn het foto-elektrisch effect en Comptonverstrooiing. Beide interacties dragen bij aan de attenuatie van de röntgenbundel [7](#page=7). #### 2.1.1 Het foto-elektrisch effect Bij het foto-elektrisch effect wordt de volledige energie van een invallende röntgenfoton overgedragen aan een orbitaal elektron van een atoom in het medium. Dit resulteert in de ionisatie van het atoom en de emissie van een foto-elektron. Dit effect treedt voornamelijk op bij elektronen in de binnenste schillen (K- en L-schil) van een atoom. De vrijgekomen vacature wordt opgevuld door een elektron uit een hogere schil, wat leidt tot de emissie van karakteristieke röntgenstraling. In menselijke weefsels heeft deze karakteristieke straling een te lage energie om het lichaam te verlaten en is daarom niet van belang voor beeldvorming, maar het foto-elektron zelf is een direct ioniserend deeltje dat biologische effecten kan veroorzaken [7](#page=7). De waarschijnlijkheid van het foto-elektrisch effect is sterk afhankelijk van de atoomkern (Z-waarde) en de energie van de röntgenstraling [7](#page=7). * **Afhankelijkheid van Z-waarde:** De waarschijnlijkheid is evenredig met $Z^5$. Dit verklaart waarom materialen met een hoge Z-waarde, zoals lood, extreem effectief zijn in het afschermen van röntgenstraling. Bijvoorbeeld, de kans op interactie voor een loodatoom ($Z=82$) is ongeveer 500.000 maal groter dan voor een koolstofatoom ($Z=6$) [7](#page=7). * **Afhankelijkheid van energie:** De waarschijnlijkheid neemt sterk af met toenemende röntgenenergie, omgekeerd evenredig met de energie tot de derde à vierde macht [7](#page=7). De combinatie van deze afhankelijkheden maakt het foto-elektrisch effect cruciaal voor de efficiëntie van afschermingsmaterialen zoals lood voor diagnostische röntgenstraling [7](#page=7). > **Tip:** Het foto-elektrisch effect draagt significant bij aan de stralingsdosis in de patiënt en is de primaire oorzaak van contrast in röntgenbeelden, vooral bij lagere röntgenenergieën en bij weefsels met een hogere atoomnummer. #### 2.1.2 Comptonverstrooiing Comptonverstrooiing treedt op wanneer een röntgenfoton (als deeltje) een botsing ondergaat met een orbitaal elektron van een atoom. Tijdens deze interactie draagt het foton een deel van zijn energie over aan het elektron, waardoor het elektron het atoom verlaat (Compton-elektron) en mogelijke biologische schade kan veroorzaken. Het resultaat is een verstrooid foton met lagere energie en een grotere golflengte, dat in een andere richting wordt uitgestuurd dan het oorspronkelijke foton. Deze secundaire, verstrooide röntgenstraling is verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van de stralingsbelasting voor medisch personeel [8](#page=8). De waarschijnlijkheid van Comptonverstrooiing hangt ook af van de Z-waarde van het medium en de energie van de röntgenstraling, maar minder sterk dan het foto-elektrisch effect [8](#page=8). * **Afhankelijkheid van Z-waarde:** De waarschijnlijkheid is ongeveer evenredig met de Z-waarde van het medium, aangezien Comptonverstrooiing kan optreden met elk orbitaal elektron. Het verschil in waarschijnlijkheid tussen koolstof en calcium is voor Comptonverstrooiing slechts een factor 3, vergeleken met een factor 400 voor het foto-elektrisch effect [8](#page=8). * **Afhankelijkheid van energie:** De waarschijnlijkheid neemt slechts in geringe mate af met toenemende energie van de invallende straling (omgekeerd evenredig met de vierkantswortel van de energie) [8](#page=8). Voor diagnostische röntgenstraling, behalve bij zeer lage kV-instellingen zoals bij mammografie (ongeveer 30 kV), is Comptonverstrooiing dominant in zachte weefsels [8](#page=8). > **Tip:** Comptonverstrooiing is de belangrijkste bron van strooistraling in radiologie, wat leidt tot beeldruis en contrastverlies. #### 2.1.3 Gevolgen van strooistraling Verstrooide röntgenstralen wijken af van de oorspronkelijke bundelrichting en dragen daardoor niet bij aan de beeldinformatie. In plaats daarvan veroorzaken ze sluiering (fogging) op de detector (film of beeldsensor), wat leidt tot verlies van contrast. Dit kan worden verminderd door [9](#page=9): * **Collimatie:** Het beperken van het volume weefsel in de röntgenbundel met behulp van diafragma's of collimatoren [9](#page=9). * **Compressie:** Het samendrukken van weefsel om de dikte te verminderen [9](#page=9). * **Afstand object-film:** Het vergroten van de afstand tussen het object en de detector [9](#page=9). * **Strooistralenroosters:** Deze roosters, bestaande uit loodstrips, vangen een deel van de verstrooide straling op voordat deze de detector bereikt, waardoor de beeldkwaliteit significant verbetert [9](#page=9). > **Voorbeeld:** Figuur 2.5 toont een bekkenradiografie zonder (A) en met (B) een strooistralenrooster, waarbij de verbetering in contrast en detail door het gebruik van het rooster duidelijk zichtbaar is [9](#page=9). ### 2.2 De attenuatie van de röntgenbundel in materialen: afscherming van röntgenstralen Attenuatie beschrijft de algehele afname van de intensiteit van een röntgenbundel bij doorgang door materie. Deze afname is een gevolg van de cumulatieve effecten van de individuele interacties (foto-elektrisch effect en Comptonverstrooiing). De intensiteit van de bundel neemt exponentieel af met de doordringdiepte [10](#page=10). De intensiteit $I(x)$ op een diepte $x$ in een medium wordt beschreven door de formule: $$I(x) = I_0 e^{-\mu x}$$ waarin $I_0$ de initiële intensiteit van de bundel is en $\mu$ de lineaire attenuatiecoëfficiënt [10](#page=10). De lineaire attenuatiecoëfficiënt ($\mu$) vertegenwoordigt de waarschijnlijkheid dat een röntgenfoton per eenheid van laagdikte verdwijnt. Deze coëfficiënt is afhankelijk van [10](#page=10): * **Elementaire samenstelling:** Verschillende materialen hebben verschillende attenuatiecoëfficiënten [10](#page=10). * **Energie van de röntgenbundel:** De attenuatiecoëfficiënt neemt systematisch af met toenemende energie [10](#page=10). * **Massadichtheid:** Voor een bepaalde chemische samenstelling is $\mu$ recht evenredig met de massadichtheid [10](#page=10). Een praktische maat voor attenuatie in afschermingsmaterialen is de halfwaardedikte (HWD). De HWD is de dikte van een materiaal die nodig is om de intensiteit van de röntgenbundel te halveren. Het verband tussen de lineaire attenuatiecoëfficiënt ($\mu$) en de HWD is [10](#page=10): $$HWD = \frac{\ln 2}{\mu}$$ Doorgang door een laag met een dikte van $n$ HWD's reduceert de intensiteit met een factor $2^n$ [11](#page=11). #### 2.2.1 Halfwaardediktes voor afschermingsmaterialen De volgende tabel toont typische HWD-waarden voor lood en beton als afschermingsmaterialen, afhankelijk van de kV-waarde [11](#page=11): | kV | Lood (mm) | Beton (cm) | | :-- | :-------- | :--------- | | 50 | 0,06 | 0,43 | | 70 | 0,17 | 0,84 | | 100 | 0,27 | 1,6 | | 125 | 0,28 | 2,0 | Uit deze tabel blijkt duidelijk de superieure efficiëntie van lood als afschermingsmateriaal voor diagnostische röntgenstralen [11](#page=11). ### 2.3 De attenuatie van de röntgenbundel in verschillende weefsels als basis van de beeldvorming Het verschil in attenuatiecoëfficiënten ($\mu$) tussen verschillende weefsels en contrastmiddelen, bekend als differentiële attenuatie, vormt de basis voor radiologische beeldvorming. Een CT-scanner visualiseert de tweedimensionale distributie van $\mu$-waarden in een dwarsdoorsnede [11](#page=11). Botstructuren hebben hogere attenuatiecoëfficiënten dan zachte weefsels, waardoor ze meer röntgenstralen absorberen en als witte structuren op een radiografie verschijnen (omdat minder straling de detector bereikt, resulterend in minder zwarting) [12](#page=12). De energiënvorming van $\mu$ voor verschillende weefsels is weergegeven in Figuur 2.8 [11](#page=11). * Het verschil in $\mu$-waarden tussen bot en zacht weefsel neemt af met toenemende energie of kV-waarde. Dit betekent dat hogere kV-waarden leiden tot een lager contrast in de röntgenopname ("harde stralen" geven minder contrast dan "zachte stralen") [12](#page=12). * Voor mammografie is een lage kV-waarde (25-30 kV) essentieel om onderscheid te maken tussen vetweefsel en dichter tumorweefsel [12](#page=12). * Voor longradiografieën wordt een hardere stralingskwaliteit verkozen om de superpositie van ribben te onderdrukken [12](#page=12). > **Tip:** Begrijpen hoe de differentiële attenuatie werkt, is cruciaal voor het interpreteren van röntgenbeelden en het selecteren van optimale opnameparameters. ### 2.4 De basis van de biologische effecten van röntgenstralen op de cel Elektronen die vrijkomen door foto-elektrisch effect en Comptonverstrooiing in weefsels verliezen hun energie over een afstand van 10 µm tot 100 µm, waarbij ze 10^2 tot 10^3 ionisaties produceren. Deze elektronen volgen een grillig pad en veroorzaken ionisaties met een gemiddelde afstand van ongeveer 100 nm [12](#page=12). * **Enkelstreng DNA-breuken:** Meestal treden geïsoleerde ionisaties op die leiden tot enkelstreng DNA-breuken. Deze worden efficiënt hersteld door enzymatische mechanismen en veroorzaken doorgaans geen significante biologische effecten [12](#page=12). * **Dubbelstreng DNA-breuken:** Een beperkt aantal interacties leidt tot clusters van ionisaties, resulterend in dubbelstreng DNA-breuken. Deze kunnen leiden tot misrepair tijdens het herstelproces, wat mutaties en late biologische effecten kan veroorzaken. Bij hoge doses kan proliferatie-inhibitie optreden, wat leidt tot directe biologische schade, vooral door de overlap van elektronenpaden in de celkern [12](#page=12). > **Voorbeeld:** Het verschil tussen enkelstreng en dubbelstreng DNA-breuken is van groot belang voor de dosis-effectrelatie. Dubbelstreng breuken zijn significant schadelijker en potentieel carcinogeen. --- # Kwaliteit, intensiteit en filtratie van röntgenstralenbundels Hier is een gedetailleerde samenvatting over de kwaliteit, intensiteit en filtratie van röntgenstralenbundels, bedoeld voor je examenstudie. ## 3. Kwaliteit, intensiteit en filtratie van röntgenstralenbundels De kwaliteit, intensiteit en filtratie van een röntgenstralenbundel zijn cruciale parameters die het penetrerend vermogen, het aantal röntgenstralen per tijdseenheid en de effectiviteit van de bundel bepalen. ### 3.1 Stralingskwaliteit De stralingskwaliteit van een röntgenstralenbundel wordt gedefinieerd als het penetrerend vermogen van de bundel. Dit penetrerend vermogen stijgt met de energie van de röntgenstralen en daarmee met de kilovolt (kV)-waarde van de bundel [5](#page=5). * **Harde stralen:** Bundels met een hoge kV-waarde hebben een diep penetrerend vermogen in weefsels en worden harde stralen genoemd [5](#page=5). * **Zachte stralen:** Bundels met een lage kV-waarde worden analoog zachte stralen genoemd [5](#page=5). Naast de kV-waarde wordt de stralingskwaliteit ook bepaald door de filtratie: hoe groter de filtratie, hoe groter de energie van de bundel en hoe harder de stralen [5](#page=5). #### 3.1.1 Kwantificering van stralingskwaliteit Kwantitatief wordt de stralingskwaliteit uitgedrukt via de grootheid "Halfwaardedikte" (HWD) [5](#page=5). * **Halfwaardedikte (HWD):** Dit is de dikte van een plaat in een bepaald materiaal (aluminium of koper) die de intensiteit van de röntgenstralenbundel reduceert met een factor 2 [5](#page=5). * **Definitie van harde stralen:** Harde stralen hebben een HWD-waarde groter dan 3 mm aluminium [5](#page=5). ### 3.2 Filtratie Filtratie is een essentieel onderdeel van het röntgenapparaat en heeft een directe invloed op zowel de stralingskwaliteit als de intensiteit van de röntgenbundel. * **Locatie:** Buiten de röntgenbuis, in de nuttige bundel, bevindt zich een filter, meestal gemaakt van aluminium of koper, afhankelijk van de gebruikte kV-waarde [5](#page=5). * **Doel:** De filter is noodzakelijk om de dosis van de patiënt te beperken. Hij snijdt het laag-energetische deel van het remstralingsspectrum af. Dit laag-energetische deel wordt geabsorbeerd in het weefsel van de patiënt en bereikt de beeldreceptor niet, maar draagt wel sterk bij aan de patiëntdosis [5](#page=5). > **Tip:** Door effectieve filtratie wordt de patiënt blootgesteld aan een bundel met een hogere gemiddelde energie (hardere stralen), terwijl de totale dosis wordt verminderd, wat resulteert in een hogere beeldkwaliteit en lagere stralingsbelasting. ### 3.3 Stralingsintensiteit De intensiteit van de röntgenstralenbundel wordt gedefinieerd als het aantal röntgenstralen per seconde en per vierkante centimeter [6](#page=6). #### 3.3.1 Factoren die de intensiteit beïnvloeden Verschillende factoren beïnvloeden de intensiteit van de röntgenstralenbundel: * **Anodestroom (mA):** De intensiteit is recht evenredig met de anodestroom. Een hogere anodestroom betekent meer elektronen die op de anode botsen, wat leidt tot meer röntgenfotonen [6](#page=6). * **kV-waarde:** De intensiteit stijgt met toenemende kV-waarde, aangezien de remstralingsopbrengst toeneemt [6](#page=6). * **Filtratie:** De intensiteit daalt met toenemende filtratie. Meer filtratie betekent dat meer fotonen worden geabsorbeerd voordat ze de patiënt bereiken [6](#page=6). * **Afstand tot de focus:** De intensiteit neemt af met het kwadraat van de afstand tot de focus (de bron van de röntgenstralen). Dit is een direct gevolg van de kwadraatwet voor intensiteit [6](#page=6). > **Example:** In Fig. 1.9. is de intensiteit bij punt A 4 maal groter dan bij punt B en 25 maal groter dan bij punt C. Dit illustreert hoe de intensiteit sterk afneemt met de afstand [6](#page=6). #### 3.3.2 Beeldvorming en mAs-waarde Voor correcte beeldvorming is het aantal röntgenstralen per vierkante centimeter ter hoogte van de beeldreceptor vastgesteld, afhankelijk van de specifieke röntgeninstallatie (kV-waarde, filtratie, afstand beeldreceptor-focus) en de gebruikte beeldreceptor [6](#page=6). * **mAs-waarde:** Dit product van de anodestroom (mA) en de expositietijd (s) bepaalt het totale aantal röntgenfotonen dat de beeldreceptor bereikt per opname voor een patiënt met een specifieke weefseldichtheid. Het wordt ook wel de "belichtingsproduct" genoemd [6](#page=6). $$ \text{mAs} = \text{mA} \times \text{s} $$ > **Tip:** Het aanpassen van de mAs-waarde is een veelgebruikte methode om de intensiteit van de röntgenbundel te reguleren voor optimale belichting, zonder de penetratiediepte (kwaliteit) te beïnvloeden. --- # Basis van biologische effecten van röntgenstralen De basis van de biologische effecten van röntgenstralen ligt in de interactie van röntgenstralen met weefsels, waarbij elektronen worden geproduceerd die op hun beurt DNA-schade kunnen veroorzaken en leiden tot cel-effecten. ### 4.1 Interactie van röntgenstralen en elektronenproductie Wanneer röntgenstralen interageren met weefsel, met name via het foto-elektrisch effect en Comptonverstrooiing, worden er elektronen gegenereerd. Deze elektronen, met energie van enkele tientallen keV, verliezen hun energie over afstanden van ongeveer 10 µm tot 100 µm. Tijdens dit energieverlies veroorzaken deze elektronen een aanzienlijk aantal ionisaties, typisch tussen de 10² en 10³ ionisaties [12](#page=12). #### 4.1.1 Ionisatiepaden en hun dichtheid Licht geladen deeltjes zoals elektronen volgen een grillige baan door het weefsel, omdat hun baanrichting bij elke interactie verandert. Langs dit pad is de gemiddelde afstand tussen twee opeenvolgende ionisaties aanzienlijk, ongeveer 100 nm. Dit is relatief groot vergeleken met de afstand tussen de twee strengen van de DNA-helix, die ongeveer 2 nm bedraagt [12](#page=12). #### 4.1.2 Gevolgen van ionisatiepatronen voor DNA-schade * **Geïsoleerde ionisaties:** In de meeste gevallen treden geïsoleerde ionisaties op. Wanneer deze ionisaties direct interageren met het DNA, leiden ze tot enkelstrengs DNA-breuken. Deze laesies worden door het excisierepair mechanisme snel enzymatisch hersteld en resulteren daarom doorgaans niet in significante biologische effecten op celniveau [12](#page=12). * **Clusters van ionisaties en dubbelstrengs DNA-breuken:** Bij een kleiner aantal interacties van de elektronen treden clusters van ionisaties op. Dit houdt in dat 2 tot 10 ionisaties plaatsvinden over een afstand van enkele nanometers. Ook aan het einde van het pad van een elektron is de ionisatiedichtheid verhoogd. Deze interacties leiden tot dubbelstrengs DNA-breuken [12](#page=12). ### 4.2 Cel-effecten van DNA-schade Dubbelstrengs DNA-breuken kunnen worden hersteld door mechanismen zoals non-homologe-end-joining repair. Echter, bij dit proces kan misrepair optreden, wat resulteert in mutaties van het erfelijk materiaal. Dit kan leiden tot de zogenaamde late effecten van blootstelling aan ioniserende straling [12](#page=12). Bij hoge doses straling treedt proliferatie-inhibitie op, wat leidt tot de directe effecten van blootstelling aan ioniserende straling. In dergelijke gevallen is de biologische schade voornamelijk te wijten aan het overlappen van verschillende elektronenpaden binnen de celkern [12](#page=12). > **Tip:** Het onderscheid tussen enkelstrengs en dubbelstrengs DNA-breuken is cruciaal voor het begrijpen van de directe versus late effecten van stralingsblootstelling. Enkelstrengs breuken zijn over het algemeen minder schadelijk en worden efficiënt hersteld, terwijl dubbelstrengs breuken, vooral bij misrepair, ernstigere consequenties kunnen hebben. > **Voorbeeld:** Stel je voor dat de DNA-helix een ladder is. Een enkelstrengs breuk is alsof één sport van de ladder beschadigd raakt, wat relatief eenvoudig te repareren is. Een dubbelstrengs breuk is alsof beide zijkanten van de ladder op hetzelfde punt beschadigd raken, wat veel complexer is om correct te herstellen en kan leiden tot structurele veranderingen. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Elektromagnetische golven | Golven bestaande uit oscillerende elektrische en magnetische velden die zich met de lichtsnelheid door de ruimte verplaatsen, zoals licht en röntgenstralen. | | Golflengte | De afstand tussen twee opeenvolgende pieken of dalen van een golf, die de energie van de golf bepaalt. Kortere golflengtes dragen meer energie. | | Ioniserende straling | Straling die in staat is om elektronen uit atomen of moleculen te verwijderen, waardoor ionen worden gevormd. Röntgenstralen zijn een vorm van ioniserende straling. | | Remstraling | Röntgenstraling die ontstaat wanneer hoogenergetische elektronen worden afgeremd door interactie met de atoomkernen van een trefplaat. | | Karakteristieke röntgenstraling | Röntgenstraling die wordt geproduceerd wanneer een elektron uit een binnenste schil van een atoom wordt verwijderd en een elektron van een hogere schil deze vacature opvult, waarbij energie vrijkomt. | | Röntgenbuis | Een vacuümbuis waarin röntgenstralen worden geproduceerd door het versnellen van elektronen naar een anode, waar ze remstraling en karakteristieke röntgenstraling genereren. | | Hoogspanningsgenerator | Een apparaat dat de benodigde hoge spanning levert om elektronen te versnellen in een röntgenbuis, essentieel voor de productie van röntgenstralen. | | Filtratie | Het proces waarbij een filter wordt gebruikt om laag-energetische röntgenstralen uit de bundel te verwijderen, wat de patiëntdosis vermindert en de stralingskwaliteit verbetert. | | Stralingskwaliteit | Het penetrerend vermogen van een röntgenstralenbundel, dat wordt bepaald door de energie van de stralen. Hogere kV-waarden resulteren in hardere, dieper penetrerende stralen. | | Halfwaardedikte (HWD) | De dikte van een specifiek materiaal (bv. aluminium) dat nodig is om de intensiteit van een röntgenstralenbundel met de helft te reduceren. Een maat voor de stralingskwaliteit. | | Intensiteit | Het aantal röntgenstralen dat per seconde per oppervlakte-eenheid de bundel kruist. Recht evenredig met de anodestroom (mA) en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand. | | Foto-elektrisch effect | Een interactie waarbij de volledige energie van een röntgenfoton wordt overgedragen aan een orbitaal elektron, wat resulteert in de emissie van een foto-elektron. Dit effect is sterk afhankelijk van de Z-waarde van het atoom. | | Comptonverstrooiing | Een interactie waarbij een röntgenfoton een deel van zijn energie afgeeft aan een orbitaal elektron, wat resulteert in een verstrooid foton met lagere energie en een verstrooid elektron. | | Attenuatie | De algehele afname van de intensiteit van een röntgenstralenbundel wanneer deze door materie of weefsels gaat, veroorzaakt door absorptie en verstrooiing. | | Attenuatiecoëfficiënt ($\mu$) | Een maat voor de waarschijnlijkheid dat een röntgenstraal per eenheid van laagdikte verdwijnt bij doorgang door een medium. | | Sluiering | Een fenomeen in radiografie waarbij verstrooide röntgenstralen de beeldkwaliteit verminderen door het contrast te verlagen en het beeld waziger te maken. | | DNA-breuk | Een beschadiging van de dubbele helixstructuur van DNA. Enkelstrengs breuken worden meestal hersteld, terwijl dubbelstrengs breuken tot mutaties kunnen leiden. |