Kakvi su talasi rendgenski zraci. Gdje se, osim u medicini, koriste rendgenski zraci? Rendgen s kočnim zrakama

Savremena medicinska dijagnostika i liječenje određenih bolesti ne mogu se zamisliti bez uređaja koji koriste svojstva rendgenskih zraka. Otkriće rendgenskih zraka dogodilo se prije više od 100 godina, ali i sada se nastavlja rad na stvaranju novih metoda i aparata za smanjenje negativnog utjecaja zračenja na ljudski organizam.

Ko je i kako otkrio rendgenske zrake

U prirodnim uslovima, fluks rendgenskih zraka je rijedak i emituju ga samo neki radioaktivnih izotopa. rendgensko zračenje ili X-zrake otkrio je tek 1895. njemački naučnik Wilhelm Röntgen. Ovo otkriće dogodilo se slučajno, tokom eksperimenta proučavanja ponašanja svjetlosnih zraka u uslovima koji se približavaju vakuumu. Eksperiment je uključivao katodnu gasnu cijev sa smanjenim pritiskom i fluorescentni ekran, koji je svaki put počeo svijetliti u trenutku kada je cijev počela djelovati.

Zainteresovan za čudan efekat, Roentgen je sproveo niz studija koje pokazuju da je nastalo zračenje, nevidljivo oku, u stanju da prodre kroz razne prepreke: papir, drvo, staklo, neke metale, pa čak i kroz ljudsko telo. Unatoč nedostatku razumijevanja same prirode onoga što se događa, da li je takav fenomen uzrokovan stvaranjem struje nepoznatih čestica ili valova, zabilježen je sljedeći obrazac - zračenje lako prolazi kroz meka tkiva tijela, a mnogo teže kroz čvrsta živa tkiva i nežive supstance.

X-ray nije bio prvi koji je proučavao sličan fenomen. AT sredinom devetnaestog stoljeća, slične mogućnosti proučavali su Francuz Antoine Mason i Englez William Crookes. Međutim, upravo je Roentgen prvi izumio katodnu cijev i indikator koji bi se mogao koristiti u medicini. Prvi je objavio naučni rad, što mu je donelo titulu prvog Nobelovac među fizičarima.

Godine 1901. započela je plodna saradnja između tri naučnika, koji su postali osnivači radiologije i radiologije.

Svojstva X-zraka

X-zraci su dio ukupnog spektra elektromagnetno zračenje. Talasna dužina je između gama i ultraljubičastih zraka. X-zrake imaju sva uobičajena svojstva talasa:

• difrakcija;
• refrakcija;
• smetnje;
• brzina širenja (jednaka je svjetlosti).

Za umjetno stvaranje rendgenskog fluksa koriste se posebni uređaji - rendgenske cijevi. Rentgensko zračenje nastaje kontaktom brzih volframovih elektrona sa supstancama koje isparavaju iz vruće anode. Na pozadini interakcije nastaju elektromagnetni talasi kratke dužine, koji su u spektru od 100 do 0,01 nm i u energetskom opsegu od 100-0,1 MeV. Ako je valna duljina zraka manja od 0,2 nm - to je tvrdo zračenje, ako je valna duljina veća od navedene vrijednosti, nazivaju se meki rendgenski zraci.

Značajno je da kinetička energija, koji nastaje kontaktom elektrona i anodne supstance, 99% se pretvara u toplotnu energiju, a samo 1% je rendgensko zračenje.

Rendgensko zračenje - kočno i karakteristično

X-zračenje je superpozicija dvije vrste zraka - kočnog i karakterističnog. One se generišu u slušalici istovremeno. Dakle, rendgensko zračenje i karakteristike svakog pojedinačno rendgenska cijev- spektar njegovog zračenja zavisi od ovih indikatora i predstavlja njihovu superpoziciju.

Kočno ili kontinuirano X-zrake rezultat su usporavanja elektrona koji isparavaju iz volframove niti.

Karakteristični ili linijski rendgenski zraci nastaju u trenutku preuređenja atoma supstance anode rendgenske cijevi. Talasna dužina karakterističnih zraka direktno zavisi od atomski broj hemijski element koji se koristi za izradu anode cijevi.

Navedena svojstva rendgenskih zraka omogućavaju im upotrebu u praksi:

• nevidljivo običnom oku;
• visoka sposobnost prodiranja kroz živa tkiva i nežive materijale koji ne propuštaju vidljivu svjetlost;
• efekat jonizacije na molekularne strukture.

Principi rendgenskog snimanja

Svojstvo rendgenskih zraka na kojem se zasniva slikanje je sposobnost da se razgrađuju ili uzrokuju sjaj nekih tvari.

Rentgensko zračenje izaziva fluorescentni sjaj u kadmiju i cink sulfidima - zeleni, au kalcijum volframatu - plavi. Ovo svojstvo se koristi u tehnici medicinske transiluminacije rendgenskih zraka, a također povećava funkcionalnost rendgenskih ekrana.

Fotohemijski efekat rendgenskih zraka na materijale srebrnog halogenida (osvetljenje) osetljive na svetlost omogućava provođenje dijagnostike – pravljenje rendgenskih snimaka. Ovo svojstvo se također koristi za mjerenje količine ukupne doze koju laboratorijski asistenti primaju u rendgenskim sobama. Nosivi dozimetri imaju posebne osjetljive trake i indikatore. Jonizujući efekat rendgenskih zraka omogućava određivanje i kvalitativna karakteristika primili rendgenske snimke.

Jedno izlaganje konvencionalnim rendgenskim zracima povećava rizik od raka za samo 0,001%.

Područja u kojima se koriste rendgenski zraci

Upotreba rendgenskih zraka je prihvatljiva u sljedećim industrijama:

1. Sigurnost. Fiksni i prenosivi uređaji za otkrivanje opasnih i zabranjenih predmeta na aerodromima, carini ili na mjestima gužve.
2. Hemijska industrija, metalurgija, arheologija, arhitektura, građevinarstvo, restauratorski radovi - za otkrivanje nedostataka i izvođenje hemijskih analiza supstanci.
3. Astronomija. Pomaže u promatranju kosmičkih tijela i pojava uz pomoć rendgenskih teleskopa.
4. vojne industrije. Za razvoj laserskog oružja.

Glavna primjena rendgenskih zraka je u oblasti medicine. Danas sekcija medicinske radiologije obuhvata: radiodijagnostiku, radioterapiju (rentgensku terapiju), radiohirurgiju. Medicinski univerziteti proizvode visoko specijalizirane specijaliste - radiologe.

X-zračenje - šteta i korist, učinci na tijelo

Velika prodorna moć i jonizujući učinak rendgenskih zraka mogu uzrokovati promjenu strukture DNK stanice, pa je opasan za ljude. Šteta od rendgenskog zračenja direktno je proporcionalna primljenoj dozi zračenja. Različiti organi reaguju na zračenje različitim stepenima. Najosjetljiviji uključuju:

• koštana srž i koštano tkivo;
• očna leća;
• štitnjača;
• mliječne i spolne žlijezde;
• plućnog tkiva.

Nekontrolirana upotreba rendgenskog zračenja može uzrokovati reverzibilne i ireverzibilne patologije.

Posljedice izlaganja rendgenskim zracima:

• oštećenje koštane srži i pojava patologija hematopoetski sistem- eritrocitopenija, trombocitopenija, leukemija;
• oštećenje leće, s naknadnim razvojem katarakte;
• ćelijske mutacije koje su naslijeđene;
• razvoj onkoloških bolesti;
• dobivanje radijacijskih opekotina;
• razvoj radijacijske bolesti.

Bitan! Za razliku od radioaktivnih supstanci, rendgenski zraci se ne akumuliraju u tkivima tijela, što znači da nema potrebe za uklanjanjem rendgenskih zraka iz tijela. Štetno djelovanje rendgenskih zraka prestaje kada se medicinski uređaj isključi.

Upotreba rendgenskih zraka u medicini dopuštena je ne samo u dijagnostičke (traumatologija, stomatologija), već i u terapeutske svrhe:

• od rendgenskih zraka u malim dozama stimulira se metabolizam u živim stanicama i tkivima;
• određene limitirajuće doze koriste se za liječenje onkoloških i benignih neoplazmi.

Metode za dijagnosticiranje patologija pomoću rendgenskih zraka

Radiodijagnostika uključuje sljedeće metode:

1. Fluoroskopija je studija u kojoj se slika dobija na fluorescentnom ekranu u realnom vremenu. Uz klasično snimanje dijela tijela u realnom vremenu, danas postoje tehnologije rendgenske televizijske transiluminacije - slika se prenosi sa fluorescentnog ekrana na televizijski monitor koji se nalazi u drugoj prostoriji. Razvijeno je nekoliko digitalnih metoda za obradu rezultirajuće slike, nakon čega je slijedio prijenos sa ekrana na papir.
2. Fluorografija je najjeftinija metoda za pregled organa grudnog koša, koja se sastoji u izradi male slike veličine 7x7 cm.Uprkos mogućnosti greške, jedini način masovno godišnje istraživanje stanovništva. Metoda nije opasna i ne zahtijeva povlačenje primljene doze zračenja iz tijela.
3. Radiografija - dobijanje sažete slike na filmu ili papiru kako bi se razjasnio oblik organa, njegov položaj ili ton. Može se koristiti za procjenu peristaltike i stanja sluzokože. Ako postoji izbor, onda među modernim rendgenskim uređajima, prednost ne treba dati ni digitalnim uređajima, kod kojih fluks rendgenskih zraka može biti veći nego kod starih uređaja, već niskim dozama rendgenskih uređaja sa direktnim ravnim poluprovodnički detektori. Omogućuju vam da smanjite opterećenje tijela za 4 puta.
4. Kompjuterizirana rendgenska tomografija je tehnika koja koristi rendgenske zrake za dobivanje pravu količinu slike sekcija odabranog organa. Među mnogim varijetetima modernih CT uređaja, CT skeneri niske doze visoke rezolucije koriste se za niz ponovljenih studija.

Radioterapija

Rentgenska terapija se odnosi na lokalne metode liječenja. Najčešće se metoda koristi za uništavanje stanica raka. Budući da je učinak izlaganja usporediv s kirurškim uklanjanjem, ova metoda liječenja se često naziva radiohirurgija.

Danas se rendgensko liječenje provodi na sljedeće načine:

1. Eksterna (protonska terapija) - snop zračenja ulazi u tijelo pacijenta izvana.
2. Interna (brahiterapija) - upotreba radioaktivnih kapsula ugradnjom u tijelo, sa postavljanjem bliže kanceroznom tumoru. Nedostatak ove metode liječenja je u tome što je pacijent potrebno izolirati dok se kapsula ne ukloni iz tijela.

Ove metode su nježne, a njihova upotreba je u nekim slučajevima poželjnija od kemoterapije. Takva popularnost je zbog činjenice da se zraci ne akumuliraju i ne zahtijevaju uklanjanje iz tijela, imaju selektivni učinak, bez utjecaja na druge stanice i tkiva.

Sigurna stopa izlaganja rendgenskim zracima

Ovaj pokazatelj norme dopuštene godišnje izloženosti ima svoje ime - genetski značajna ekvivalentna doza (GED). jasno kvantitativne vrijednosti ovaj indeks ne postoji.

1. Ovaj pokazatelj ovisi o dobi i želji pacijenta da ima djecu u budućnosti.
2. Zavisi koji su organi pregledani ili liječeni.
3. Na GZD utiče nivo prirodne radioaktivne pozadine regije u kojoj osoba živi.

Danas su na snazi ​​sljedeći prosječni GZD standardi:

• nivo izloženosti iz svih izvora, osim medicinskih, i bez uzimanja u obzir prirodne radijacijske pozadine - 167 mRem godišnje;
• norma za godišnju medicinski pregled– ne više od 100 mRem godišnje;
• ukupna sigurna vrijednost je 392 mRem godišnje.

Rentgensko zračenje ne zahtijeva izlučivanje iz organizma, a opasno je samo u slučaju intenzivnog i dugotrajnog izlaganja. Moderna medicinska oprema koristi niskoenergetsko zračenje kratkog trajanja, pa se njena upotreba smatra relativno bezopasnom.

Rendgensko zračenje nastaje kada elektroni koji se kreću velikom brzinom stupaju u interakciju s materijom. Kada se elektroni sudare s atomima bilo koje tvari, oni brzo gube svoju kinetičku energiju. U ovom slučaju, većina se pretvara u toplinu, a mali dio, obično manje od 1%, pretvara se u energiju rendgenskih zraka. Ova energija se oslobađa u obliku kvanta - čestica zvanih fotoni koji imaju energiju, ali nemaju masu mirovanja. Rentgenski fotoni se razlikuju po svojoj energiji, koja je obrnuto proporcionalna njihovoj talasnoj dužini. Konvencionalnom metodom dobijanja rendgenskih zraka dobija se širok raspon talasnih dužina, koji se naziva rendgenski spektar. Spektar sadrži izražene komponente, kao što je prikazano na Sl. jedan.

Rice. jedan. KONVENCIONALNI SPEKTAR X-ZRAKA sastoji se od kontinuiranog spektra (kontinuuma) i karakterističnih linija (oštrih vrhova). Kia i Kib linije nastaju zbog interakcije ubrzanih elektrona sa elektronima unutrašnje K-ljuske.

Široki "kontinuum" naziva se kontinuirani spektar ili bijelo zračenje. Oštri vrhovi postavljeni na njega nazivaju se karakterističnim linijama rendgenske emisije. Iako je cijeli spektar rezultat sudara elektrona sa materijom, mehanizmi za pojavu njegovog širokog dijela i linija su različiti. Supstanca se sastoji od veliki broj atoma, od kojih svaki ima jezgro okruženo elektronskim omotačima, a svaki elektron u ljusci atoma datog elementa zauzima određeni diskretni energetski nivo. Obično ove školjke, ili nivoi energije, označeni su simbolima K, L, M, itd., počevši od ljuske koja je najbliža jezgru. Kada se upadni elektron dovoljno velike energije sudari s jednim od elektrona vezanih za atom, on izbacuje taj elektron iz njegove ljuske. Prazan prostor zauzima drugi elektron iz ljuske, što odgovara višoj energiji. Ovo potonje daje višak energije emitujući rendgenski foton. Pošto elektroni ljuske imaju diskretne vrijednosti energije, rezultirajući fotoni X-zraka također imaju diskretni spektar. Ovo odgovara oštrim vrhovima za određene dužine valovi, čije specifične vrijednosti zavise od ciljnog elementa. Karakteristične linije formiraju K-, L- i M-seriju, ovisno o tome iz koje je ljuske (K, L ili M) uklonjen elektron. Odnos između talasne dužine rendgenskih zraka i atomskog broja naziva se Moseleyjev zakon (slika 2).

Rice. 2. Talasna dužina KARAKTERISTIČNOG RTG ZRAČENJA koje emituju hemijski elementi zavisi od atomskog broja elementa. Kriva odgovara Moseleyjevom zakonu: što je veći atomski broj elementa, kraća je valna dužina karakteristične linije.

Ako elektron naiđe na relativno teško jezgro, zatim usporava, a njegova kinetička energija se oslobađa u obliku rendgenskog fotona približno iste energije. Ako proleti pored jezgra, izgubit će samo dio svoje energije, a ostatak će se prenijeti na druge atome koji mu padnu na put. Svaki čin gubitka energije dovodi do emisije fotona s određenom energijom. Pojavljuje se kontinuirani rendgenski spektar čija gornja granica odgovara energiji najbržeg elektrona. Ovo je mehanizam za formiranje kontinuiranog spektra, a maksimalna energija (ili minimalna talasna dužina) koja fiksira granicu kontinuiranog spektra proporcionalna je naponu ubrzanja, koji određuje brzinu upadnih elektrona. Spektralne linije karakterišu materijal bombardovane mete, dok je kontinuirani spektar određen energijom elektronskog snopa i praktično ne zavisi od materijala mete.

X-zrake se mogu dobiti ne samo bombardiranjem elektrona, već i zračenjem mete rendgenskim zracima iz drugog izvora. U ovom slučaju, međutim, većina energije upadnog snopa odlazi u karakteristični rendgenski spektar, a vrlo mali dio pada u kontinuirani spektar. Očigledno, upadni snop rendgenskih zraka mora sadržavati fotone čija je energija dovoljna da pobudi karakteristične linije bombardiranog elementa. Visok procenat energije po karakterističnom spektru čini ovu metodu rendgenske ekscitacije pogodnom za naučna istraživanja.

Rendgenske cijevi. Da bi se dobilo rendgensko zračenje zbog interakcije elektrona sa materijom, potrebno je imati izvor elektrona, sredstva za njihovo ubrzanje do velikih brzina i metu sposobnu izdržati bombardiranje elektrona i proizvoditi rendgensko zračenje željenog intenziteta. Uređaj koji ima sve to zove se rendgenska cijev. Rani istraživači koristili su "duboke vakuumske" cijevi kao što su današnje cijevi za pražnjenje. Vakum u njima nije bio veliki.

Cijevi za pražnjenje sadrže malu količinu plina, a kada se na elektrode cijevi primijeni velika razlika potencijala, atomi plina se pretvaraju u pozitivne i negativne ione. Pozitivni se kreću prema negativnoj elektrodi (katodi) i, padajući na nju, izbijaju elektrone iz nje, a oni se zauzvrat kreću prema pozitivnoj elektrodi (anodi) i bombardirajući je stvaraju tok rendgenskih fotona. .

U modernoj rendgenskoj cijevi koju je razvio Coolidge (slika 3), izvor elektrona je volframova katoda zagrijana na visoke temperature. Elektroni se ubrzavaju do velikih brzina zbog velike razlike potencijala između anode (ili antikatode) i katode. Budući da elektroni moraju doći do anode bez sudara s atomima, potreban je vrlo visok vakuum, za koji cijev mora biti dobro evakuirana. Ovo također smanjuje vjerovatnoću jonizacije preostalih atoma plina i pridruženih bočnih struja.

Rice. 3. X-RAY TUBE COOLIDGE. Kada je bombardirana elektronima, volframova antikatoda emituje karakteristične rendgenske zrake. Poprečni presjek snopa rendgenskih zraka je manja od stvarnog ozračenog područja. 1 - elektronski snop; 2 - katoda sa elektrodom za fokusiranje; 3 - staklena školjka (cijev); 4 - volframova meta (antikatoda); 5 - katodna nit; 6 - stvarno ozračeno područje; 7 - efektivna žarišna tačka; 8 - bakarna anoda; 9 - prozor; 10 - raspršeni rendgenski zraci.

Elektroni su fokusirani na anodu pomoću posebno oblikovane elektrode koja okružuje katodu. Ova elektroda se naziva elektroda za fokusiranje i, zajedno sa katodom, čini "elektronski reflektor" cijevi. Anoda podvrgnuta bombardovanju elektrona mora biti izrađena od vatrostalnog materijala, jer se većina kinetičke energije bombardirajućih elektrona pretvara u toplinu. Osim toga, poželjno je da anoda bude izrađena od materijala sa visokim atomskim brojem, jer prinos rendgenskih zraka raste sa povećanjem atomskog broja. Najčešće odabrani anodni materijal je volfram, čiji je atomski broj 74.

Dizajn rendgenskih cijevi može varirati ovisno o primjeni i zahtjevima.

1. 
   Visoka sposobnost prodiranja - sposobnost prodiranja u određene medije. X-zrake najbolje prodiru kroz gasovite medije ( plućnog tkiva), slabo prodiru kroz supstance velike elektronske gustine i velike atomska masa(kod čovjeka - kosti).
2. 
   Fluorescencija - sjaj. U ovom slučaju, energija rendgenskih zraka se pretvara u energiju vidljive svjetlosti. Trenutno je princip fluorescencije u osnovi uređaja pojačanih ekrana dizajniranih za dodatno osvjetljenje rendgenskog filma. To vam omogućava da smanjite opterećenje zračenja na tijelu pacijenta koji se proučava.
3. 
   Fotohemijska - sposobnost izazivanja različitih hemijskih reakcija.
4. 
   Jonizujuća sposobnost - pod uticajem rendgenskih zraka dolazi do jonizacije atoma (razgradnja neutralnih molekula na pozitivne i negativne ione koji čine jonski par.
5. 
   Biološki - oštećenje ćelija. Uglavnom nastaje zbog jonizacije biološki značajnih struktura (DNK, RNK, proteinskih molekula, aminokiselina, vode). Pozitivni biološki efekti - antitumorski, protuupalni.

1. 
   Uređaj sa zračnom cijevi

X-zrake se proizvode u rendgenskoj cijevi. Rendgenska cijev je staklena posuda s vakuumom unutra. Postoje 2 elektrode - katoda i anoda. Katoda je tanka volframova spirala. Anoda u starim cijevima bila je teška bakrena šipka, sa zakošenom površinom okrenutom prema katodi. Na zakošenoj površini anode zalemljena je ploča od vatrostalnog metala - ogledalo anode (anoda je veoma vruća tokom rada). U sredini ogledala je fokus rendgenske cijevi Ovdje se proizvode rendgenski zraci. Što je manja vrijednost fokusa, to su jasnije konture subjekta koji se snima. Mali fokus se smatra 1x1 mm, pa čak i manje.

U modernim rendgenskim aparatima, elektrode se izrađuju od vatrostalnih metala. Obično se koriste cijevi s rotirajućom anodom. Tijekom rada, anoda se rotira posebnim uređajem, a elektroni koji lete s katode padaju u optički fokus. Zbog rotacije anode, položaj optičkog fokusa se stalno mijenja, pa su takve cijevi izdržljivije i ne troše se duže vrijeme.

Kako se dobijaju rendgenski snimci? Prvo se zagreva katodna nit. Da biste to učinili, pomoću opadajućeg transformatora, napon na cijevi se smanjuje sa 220 na 12-15V. Katodna nit se zagrijava, elektroni u njoj počinju da se kreću brže, neki od elektrona izlaze izvan filamenta i oko nje se formira oblak slobodnih elektrona. Nakon toga se uključuje struja visokog napona, koja se dobiva pomoću pojačanog transformatora. U dijagnostičkim rendgen aparatima koristi se struja visokog napona od 40 do 125 KV (1KV=1000V). Što je veći napon na cijevi, to je kraća talasna dužina. Kada se uključi visoki napon, na polovima cijevi se dobiva velika razlika potencijala, elektroni se "odvajaju" od katode i velikom brzinom jure prema anodi (cijev je najjednostavniji akcelerator nabijenih čestica). Zahvaljujući posebnim uređajima, elektroni se ne raspršuju na strane, već padaju u gotovo jednu tačku anode - fokus (fokalnu tačku) i usporavaju se u električnom polju atoma anode. Kada se elektroni usporavaju, nastaju elektromagnetski talasi, tj. X-zrake. Zahvaljujući posebnom uređaju (u starim cijevima - kosina anode), rendgenski zraci se usmjeravaju na pacijenta u obliku divergentnog snopa zraka, "konusa".

1. 
   Rendgensko snimanje

Rendgensko snimanje se zasniva na slabljenju rendgenskog zračenja dok ono prolazi razne tkanine organizam. Kao rezultat prolaska kroz formacije različite gustine i sastava, snop zračenja se raspršuje i usporava, pa se na filmu formira slika. različitim stepenima intenzitet - takozvana sumirana slika svih tkiva (senka).

Rendgenski film je slojevite strukture, glavni sloj je poliesterska kompozicija debljine do 175 mikrona, obložena fotografskom emulzijom (srebrni jodid i bromid, želatina).

1. 
   Razvijanje filma - obnavlja se srebro (tamo gdje su zraci prolazili - zacrnjenje područja filma, gdje su se zadržavali - svjetlija područja)
2. 
   Fixer - ispiranje srebrnog bromida sa područja kroz koja su zraci prolazili i nisu se zadržavali.

U modernim digitalnim uređajima izlazno zračenje se može registrovati na posebnoj elektronskoj matrici. Uređaji sa elektronskom osjetljivom matricom su mnogo skuplji. analogni uređaji. U ovom slučaju, filmovi se štampaju samo po potrebi, a dijagnostička slika se prikazuje na monitoru i, u nekim sistemima, pohranjuje se u bazu podataka zajedno sa drugim podacima o pacijentu.

1. 
   Uređaj moderne radiološke sale

U idealnom slučaju, najmanje 4 sobe su potrebne za smještaj rendgenske sobe:

1. Sama rendgen sala u kojoj se nalazi aparat i pregledavaju se pacijenti. Površina rendgenske sobe mora biti najmanje 50 m2

2. Kontrolna soba, u kojoj se nalazi kontrolna tabla, uz pomoć koje rendgenski laboratorijski asistent kontroliše cjelokupni rad uređaja.

3. Fotografska laboratorija u kojoj se kasete pune filmom, razvijaju i fiksiraju slike, peru i suše. Moderna metoda obrade fotografija medicinskih rendgenskih filmova je upotreba procesora valjkastog tipa. Osim nesumnjive pogodnosti u radu, procesori pružaju visoku stabilnost procesa obrade fotografija. Vrijeme potpunog ciklusa od trenutka kada film uđe u mašinu za obradu do prijema suve rendgenske slike („od suvog do suvog“) ne prelazi nekoliko minuta.

4. Ordinacija, gdje radiolog analizira i opisuje snimljene rendgenske snimke.

1. 
   Metode zaštite medicinskog osoblja i pacijenata od rendgenskog zračenja

Radiolog je odgovoran za zaštitu pacijenata, kao i osoblja, kako unutar ordinacije, tako i ljudi u susjednim prostorijama. Mogu postojati kolektivna i individualna sredstva zaštite.

3 glavne metode zaštite: zaštita štitom, udaljenost i vrijeme.

1 .Zaštita štita:

Rendgenski zraci se postavljaju na put specijalnim uređajima napravljenim od materijala koji dobro upijaju rendgenske zrake. Može biti olovo, beton, baritni beton itd. Zidovi, pod, plafon u rendgen sobama su zaštićeni, napravljeni od materijala koji ne propuštaju zrake u susedne prostorije. Vrata su zaštićena olovnim materijalom. Prozori za posmatranje između rendgenske sobe i kontrolne sobe su od olovnog stakla. Rendgenska cijev je smještena u posebno zaštitno kućište koje ne propušta rendgenske zrake, a zraci se kroz poseban „prozor“ usmjeravaju na pacijenta. Na prozor je pričvršćena cijev koja ograničava veličinu rendgenskog zraka. Osim toga, dijafragma rendgenskog aparata je instalirana na izlazu zraka iz cijevi. Sastoji se od 2 para ploča okomitih jedna na drugu. Ove ploče se mogu pomicati i rastavljati poput zavjesa. Na taj način se polje zračenja može povećati ili smanjiti. Što je veće polje zračenja, veća je šteta otvor blende važan je dio zaštite, posebno kod djece. Osim toga, sam doktor je manje ozračen. I kvalitet slika će biti bolji. Drugi primjer zaštite je zašiven - one dijelove tijela subjekta koji trenutno nisu predmet snimanja treba prekriti listovima olovne gume. Tu su i kecelje, suknje, rukavice od specijalnog zaštitnog materijala.

2 .Zaštita po vremenu:

Pacijenta treba zračiti tokom rendgenskog pregleda što je kraće moguće (žuriti, ali ne na štetu dijagnoze). U tom smislu, slike daju manje opterećenje zračenja od transiluminacije, jer. na slikama se koriste vrlo male brzine zatvarača (vrijeme). Vremenska zaštita je glavni način zaštite i pacijenta i samog radiologa. Prilikom pregleda pacijenata, lekar, sa dr jednaki uslovi, pokušava izabrati metodu istraživanja koja oduzima manje vremena, ali ne nauštrb dijagnoze. U tom smislu, fluoroskopija je štetnija, ali je, nažalost, često nemoguće bez fluoroskopije. Dakle, u proučavanju jednjaka, želuca, crijeva koriste se obje metode. Prilikom odabira metode istraživanja vodimo se pravilom da korist od istraživanja treba da bude veća od štete. Ponekad zbog straha od dodatnog snimanja dolazi do grešaka u dijagnozi, pogrešno se propisuje liječenje, što ponekad košta pacijenta života. Neophodno je zapamtiti o opasnostima zračenja, ali nemojte ga se bojati, to je još gore za pacijenta.

3 .Zaštitna udaljenost:

Prema kvadratnom zakonu svjetlosti, osvjetljenje date površine je obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti od izvora svjetlosti do osvijetljene površine. U odnosu na rendgenski pregled, to znači da je doza zračenja obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti od fokusa rendgenske cijevi do pacijenta (žižna daljina). S povećanjem žarišne daljine za 2 puta, doza zračenja se smanjuje za 4 puta, s povećanjem žarišne daljine za 3 puta, doza zračenja se smanjuje za 9 puta.

Za fluoroskopiju nije dozvoljena žižna daljina manja od 35 cm. Udaljenost od zidova do rendgenskog aparata mora biti najmanje 2 m, inače nastaju sekundarne zrake koje nastaju kada primarni snop zraka udari u okolne objekte ( zidovi itd.). Iz istog razloga, dodatni namještaj nije dozvoljen u rendgenskim sobama. Ponekad, prilikom pregleda teško bolesnih pacijenata, osoblje hirurškog i terapijskog odjeljenja pomaže pacijentu da stane iza paravana radi transiluminacije i stane pored pacijenta tokom pregleda, podržavajući ga. Kao izuzetak, ovo je prihvatljivo. Ali radiolog se mora pobrinuti da sestre i medicinske sestre koje pomažu bolesnima stave zaštitnu kecelju i rukavice i, ako je moguće, ne stoje blizu pacijenta (zaštita daljinom). Ako je u RTG salu došlo više pacijenata, u proceduru ih poziva 1 osoba, tj. U studiji bi trebala biti samo 1 osoba istovremeno.

1. 
   Fizičke osnove radiografije i fluorografije. Njihovi nedostaci i prednosti. Prednosti digitalnog u odnosu na film.

Radiografija (eng. projection radiography, plain film radiography, roentgenography,) je proučavanje unutrašnje strukture objekata koji se projektuju pomoću rendgenskih zraka na poseban film ili papir. Najčešće se pojam odnosi na medicinsku neinvazivnu studiju zasnovanu na dobivanju statičke projekcije sumiranja (popravljeno) slike anatomskih struktura tijela propuštanjem rendgenskih zraka kroz njih i snimanjem stepena slabljenja rendgenskih zraka.
Principi radiografije

Za dijagnostičku radiografiju preporučljivo je napraviti slike u najmanje dvije projekcije. To je zbog činjenice da je radiografija ravna slika trodimenzionalnog objekta. I kao rezultat toga, lokalizacija otkrivenog patološkog fokusa može se utvrditi samo uz pomoć 2 projekcije.

Tehnika snimanja

Kvalitetu rezultirajuće rendgenske slike određuju 3 glavna parametra. Napon primijenjen na rendgensku cijev, jačina struje i vrijeme rada cijevi. Ovisno o proučavanim anatomskim formacijama, te podacima o težini i veličini pacijenta, ovi parametri mogu značajno varirati. Postoje prosječne vrijednosti za različite organe i tkiva, ali treba imati na umu da će se stvarne vrijednosti razlikovati ovisno o aparatu na kojem se vrši pregled i pacijentu koji se rendgenski snima. Za svaki uređaj, a individualni sto vrijednosti. Ove vrijednosti nisu apsolutne i prilagođavaju se kako studija napreduje. Kvalitet izvedenih snimaka u velikoj mjeri ovisi o sposobnosti radiografa da adekvatno prilagodi tablicu prosječnih vrijednosti određenom pacijentu.

Snimanje slike

Najčešći način snimanja rendgenske slike je fiksiranje na film osjetljiv na rendgensko zračenje, a zatim razvijanje. Trenutno postoje i sistemi koji omogućavaju digitalno snimanje podataka. U vezi sa visoka cijena i složenost proizvodnje ovu vrstu oprema u smislu rasprostranjenosti je nešto inferiornija od analogne.

Rendgenski film se stavlja u posebne uređaje - kasete (kažu - kaseta se puni). Kaseta štiti film od vidljive svjetlosti; potonji, poput rendgenskih zraka, ima sposobnost reduciranja metalnog srebra iz AgBr. Kasete su napravljene od materijala koji ne propušta svjetlost, ali propušta rendgenske zrake. Unutar kasete su pojačani ekrani, između njih se postavlja film; pri snimanju slike ne padaju samo rendgenski zraci na film, već i svjetlost sa ekrana (ekrani su prekriveni fluorescentnom solju, tako da svijetle i pojačavaju djelovanje rendgenskih zraka). To vam omogućava da smanjite opterećenje zračenja na pacijenta za 10 puta.

Prilikom snimanja slike, rendgenski zraci se usmjeravaju na centar objekta koji se fotografiše (centracija). Nakon snimanja u foto laboratoriju, film se razvija u posebnim hemikalijama i fiksira (fiksira). Činjenica je da na onim dijelovima filma koji tokom snimanja nisu bili pogođeni rendgenskim zracima ili ih je bilo malo, srebro nije restaurirano, a ako se film ne stavi u otopinu fiksatora (fiksatora), onda kada ispitivanjem filma srebro se obnavlja pod uticajem vidljive svetlosti.Sveta. Cijeli film će postati crn i nikakva slika neće biti vidljiva. Prilikom fiksiranja (fiksiranja) neredukovani AgBr iz filma prelazi u rastvor fiksera, tako da u fiksatoru ima dosta srebra, te se te otopine ne izlivaju, već se predaju rendgenskim centrima.

na moderan način foto obrada medicinskih rendgenskih filmova je upotreba procesora valjkastog tipa. Osim nesumnjive pogodnosti u radu, procesori pružaju visoku stabilnost procesa obrade fotografija. Vrijeme potpunog ciklusa od trenutka kada film uđe u mašinu za obradu do prijema suve rendgenske slike („od suvog do suvog“) ne prelazi nekoliko minuta.
Rendgenski zraci su slika napravljena u crno-beloj boji – negativ. Crno - područja sa malom gustinom (pluća, mjehurić želudačnog plina. Bijela - s velika gustoća(kosti).
Fluorografija- Suština FOG-a je da se kod njega prvo dobije slika grudnog koša na fluorescentnom ekranu, a zatim se slika ne samog pacijenta, već njegova slika na ekranu.

Fluorografija daje smanjenu sliku objekta. Postoje tehnike malih okvira (npr. 24×24 mm ili 35×35 mm) i velikih okvira (npr. 70×70 mm ili 100×100 mm). Potonji se, u smislu dijagnostičkih mogućnosti, približava radiografiji. MAGLA se koristi za preventivni pregled stanovništva(otkrivaju se skrivene bolesti kao što su rak i tuberkuloza).

Razvijeni su i stacionarni i mobilni fluorografski uređaji.

Trenutno se filmska fluorografija postupno zamjenjuje digitalnom. Digitalne metode omogućavaju pojednostavljenje rada sa slikom (slika se može prikazati na ekranu monitora, ispisati, prenijeti preko mreže, pohraniti u medicinsku bazu podataka itd.), smanjiti izloženost pacijenta zračenju i smanjiti troškove dodatni materijali (film, razvijač za filmove).

Postoje dvije uobičajene metode digitalne fluorografije. Prva tehnika, kao i konvencionalna fluorografija, koristi fotografisanje slike na fluorescentnom ekranu, samo se koristi CCD matrica umjesto rendgenskog filma. Druga tehnika koristi poprečno skeniranje grudnog koša sloj-po-sloj rendgenskim snopom u obliku lepeze uz detekciju prepuštenog zračenja linearnim detektorom (slično kao kod konvencionalnog skenera papirnih dokumenata, gdje se linearni detektor kreće duž lista papira). Druga metoda omogućava korištenje mnogo nižih doza zračenja. Neki nedostatak druge metode je duže vrijeme za dobijanje slike.
Komparativne karakteristike opterećenja dozom u različitim studijama.

Konvencionalni filmski fluorogram grudnog koša daje pacijentu prosječnu individualnu dozu zračenja od 0,5 milisiverta (mSv) po proceduri (digitalni fluorogram - 0,05 mSv), dok filmski radiograf - 0,3 mSv po proceduri (digitalni radiograf - 0,03 mSv), a CT skener grudni organi - 11 mSv po proceduri. Magnetna rezonanca ne nosi izlaganje radijaciji

Prednosti radiografije

1. 
   Široka dostupnost metode i lakoća istraživanja.
2. 
   Većina studija ne zahtijeva posebnu pripremu pacijenata.
3. 
   Relativno niska cijena istraživanja.
4. 
   Slike se mogu koristiti za konsultacije sa drugim specijalistom ili u drugoj ustanovi (za razliku od ultrazvučnih snimaka, gde je neophodan drugi pregled, jer su dobijene slike zavisne od operatera).

Nedostaci radiografije

1. 
   Statička slika - složenost procjene funkcije tijela.
2. 
   Dostupnost jonizujuće zračenje sposoban da pruži štetno dejstvo na pacijentu.
3. 
   Informativnost klasične radiografije je mnogo niža od modernih metoda medicinskog snimanja kao što su CT, MRI, itd. Obične rendgenske snimke odražavaju projekcijsko slojevitost složenih anatomskih struktura, odnosno njihovu sumaciju rendgenske sjene, za razliku od slojevitih serija snimaka dobijenih savremenim tomografskim metodama.
4. 
   Bez upotrebe kontrastnih sredstava, radiografija nije dovoljno informativna za analizu promjena u mekim tkivima koje se malo razlikuju u gustoći (na primjer, prilikom proučavanja trbušnih organa).

1. 
   Fizičke osnove rendgenoskopije. Nedostaci i prednosti metode

RADIOSKOPIJA (transmisija) - metoda rendgenskog pregleda, u kojoj se na fluorescentnom ekranu pomoću rendgenskih zraka dobija pozitivna slika predmeta koji se proučava. Tokom fluoroskopije, gusta područja predmeta (kosti, strana tijela) izgledaju tamna, manje gusta (meka tkiva) - svjetlija.

U savremenim uslovima upotreba fluorescentnog ekrana nije opravdana zbog njegove niske osvetljenosti, zbog čega je potrebno istraživanje u dobro zamračenoj prostoriji i nakon dužeg prilagođavanja istraživača na mrak (10-15 minuta) razlikovati sliku niskog intenziteta.

Sada se u dizajnu pojačivača rendgenske slike koriste fluorescentni ekrani, koji povećavaju svjetlinu (sjaj) primarne slike za oko 5.000 puta. Uz pomoć elektronsko-optičkog pretvarača, slika se pojavljuje na ekranu monitora, što značajno poboljšava kvalitetu dijagnostike, ne zahtijeva zamračenje rendgenske sobe.

Prednosti fluoroskopije
Glavna prednost u odnosu na radiografiju je činjenica da se studija provodi u realnom vremenu. To vam omogućava da procijenite ne samo strukturu organa, već i njegov pomak, kontraktilnost ili rastegljivost, prolaz kontrastnog sredstva i punoću. Metoda vam također omogućava brzu procjenu lokalizacije nekih promjena, zbog rotacije predmeta proučavanja tokom transiluminacije (studija sa više projekcija).

Fluoroskopija vam omogućava kontrolu provedbe nekih instrumentalnih zahvata - postavljanje katetera, angioplastika (vidi angiografiju), fistulografiju.

Rezultirajuće slike se mogu staviti na običan CD ili mrežno skladište.

Pojavom digitalnih tehnologija nestala su 3 glavna nedostatka svojstvena tradicionalnoj fluoroskopiji:

Relativno visoka doza zračenja u odnosu na radiografiju - moderni uređaji s malim dozama ostavili su ovaj nedostatak u prošlosti. Korištenje režima pulsnog skeniranja dodatno smanjuje opterećenje dozom do 90%.

Niska prostorna rezolucija - na modernim digitalnim uređajima, rezolucija u scopy modu je samo malo inferiorna u odnosu na rezoluciju u radiografskom modu. AT ovaj slučaj, sposobnost posmatranja funkcionalno stanje pojedini organi (srce, pluća, želudac, crijeva) "u dinamici".

Nemogućnost dokumentovanja istraživanja - digitalne tehnologije obrada slike omogućava spremanje istraživačkih materijala, kako okvir po kadar, tako i kao video sekvencu.

Fluoroskopija se izvodi uglavnom u rendgenskoj dijagnostici bolesti unutrašnjih organa koji se nalaze u trbušnoj i grudnoj šupljini, prema planu koji radiolog sastavlja prije početka studije. Ponekad se koristi takozvana anketna fluoroskopija za prepoznavanje traumatskih ozljeda kostiju, da bi se razjasnilo područje koje se radi radiografijom.

Kontrastni fluoroskopski pregled

Umjetni kontrast uvelike proširuje mogućnosti fluoroskopskog pregleda organa i sistema gdje je gustina tkiva približno ista (npr. abdomen, čiji organi prenose rendgenske zrake u približno istoj mjeri i stoga imaju nizak kontrast). To se postiže unošenjem u lumen želuca ili crijeva vodene suspenzije barij sulfata, koji se ne otapa u probavnim sokovima, ne apsorbira se u želucu ili crijevima i prirodno se izlučuje u potpuno nepromijenjenom obliku. Glavna prednost barijeve suspenzije je da, prolazeći kroz jednjak, želudac i crijeva, oblaže njihove unutrašnje zidove i daje na ekran ili film full view o prirodi uzvišenja, udubljenja i drugih karakteristika njihove sluzokože. Proučavanje unutrašnjeg reljefa jednjaka, želuca i crijeva doprinosi prepoznavanju niza bolesti ovih organa. Uz čvršće punjenje moguće je odrediti oblik, veličinu, položaj i funkciju organa koji se proučava.

1. 
   Mamografija - osnove metode, indikacije. Prednosti digitalne mamografije u odnosu na film.

Mamografija- poglavlje medicinska dijagnostika, koja se bavi neinvazivnim istraživanjimamliječne žlijezde, uglavnom ženske, koja se provodi s ciljem:
1. profilaktički pregled (skrining) zdravih žena radi otkrivanja ranih, nepalpabilnih oblika raka dojke;

2. diferencijalna dijagnoza između raka i benigne dishormonalne hiperplazije (FAM) dojke;

3. procjena rasta primarnog tumora (jednočvorna ili multicentrična kancerogena žarišta);

4.Dinamičko dispanzersko praćenje stanja mliječnih žlijezda nakon operacije.

U medicinsku praksu uvedene su sljedeće metode radijacijske dijagnostike karcinoma dojke: mamografija, ultrazvuk, kompjuterska tomografija, magnetna rezonanca, kolor i power dopler, stereotaksična biopsija vođena mamografijom i termografija.

Rendgenska mamografija
Trenutno se u svijetu u velikoj većini slučajeva za dijagnosticiranje raka dojke kod žena (BC) koristi rendgenska projekcijska mamografija, filmska (analogna) ili digitalna.

Postupak traje ne više od 10 minuta. Za šut, prsa treba učvrstiti između dvije daske i lagano stisnuti. Slika se snima u dvije projekcije tako da možete precizno odrediti lokaciju neoplazme, ako se pronađe. Budući da je simetrija jedan od dijagnostičkih faktora, uvijek treba pregledati obje dojke.

MRI mamografija

Pritužbe na povlačenje ili ispupčenje bilo kojeg dijela žlijezde

Iscjedak iz bradavice, mijenjajući njen oblik

Bolnost mliječne žlijezde, njeno oticanje, promjena veličine

Kao preventivna metoda skrininga, mamografija se propisuje svim ženama od 40 i više godina, odnosno ženama koje su u riziku.

Benigni tumori dojke (posebno fibroadenom)

Upalni procesi (mastitis)

Mastopatija

Tumori genitalnih organa

Bolesti endokrinih žlijezda (tiroidne žlijezde, pankreasa)

Neplodnost

Gojaznost

Istorija operacije dojke

Prednosti digitalne mamografije u odnosu na film:

Smanjenje opterećenja dozom tokom rendgenskih studija;

Poboljšanje efikasnosti istraživanja, omogućavajući identifikaciju prethodno nedostupnih patoloških procesa (mogućnost digitalnog kompjuterska obrada slike);

Mogućnosti korištenja telekomunikacionih mreža za prijenos slika u svrhu daljinskog savjetovanja;

Postizanje ekonomskog efekta tokom masovnih istraživanja.

Rendgensko zračenje, sa stanovišta fizike, je elektromagnetno zračenje čija se talasna dužina kreće u rasponu od 0,001 do 50 nanometara. Otkrio ga je 1895. godine njemački fizičar W.K. Roentgen.

Po prirodi su ovi zraci povezani sa sunčevim ultraljubičastim zracima. Radio talasi su najduži u spektru. Prati ih infracrvena svjetlost koju naše oči ne percipiraju, ali je osjećamo kao toplinu. Slijede zraci od crvene do ljubičaste. Zatim - ultraljubičasto (A, B i C). A odmah iza njega su rendgenski i gama zraci.

Rendgen se može dobiti na dva načina: usporavanjem materije naelektrisanih čestica koje prolaze kroz njega i prelaskom elektrona iz gornjih slojeva u unutrašnje kada se energija oslobađa.

Za razliku od vidljive svjetlosti, ove zrake su vrlo dugačke, tako da su u stanju prodrijeti u neprozirne materijale, a da se u njima ne reflektiraju, prelamaju ili akumuliraju.

Lakše je nabaviti kočnicu. Nabijene čestice emituju elektromagnetno zračenje prilikom kočenja. Što je veće ubrzanje ovih čestica i, shodno tome, oštrije usporavanje, proizvodi se više rendgenskih zraka, a valna dužina postaje kraća. U većini slučajeva, u praksi, pribjegavaju generiranju zraka u procesu usporavanja elektrona u čvrstim tvarima. Ovo vam omogućava da kontrolišete izvor ovog zračenja, izbegavajući opasnost od izlaganja zračenju, jer kada se izvor isključi, rendgenska emisija potpuno nestaje.

Najčešći izvor takvog zračenja - Zračenje koje emituje je nehomogeno. Sadrži i meko (dugotalasno) i tvrdo (kratkotalasno) zračenje. Meko se odlikuje potpunom upijanjem ljudsko tijelo, dakle, takvo rendgensko zračenje donosi dvostruko više štete. Sa prekomjernim elektromagnetnim zračenjem u tkivima ljudskog tijela, jonizacija može oštetiti stanice i DNK.

Cijev je sa dvije elektrode - negativnom katodom i pozitivnom anodom. Kada se katoda zagrije, elektroni isparavaju iz nje, a zatim se ubrzavaju u električnom polju. Suočiti solidan anode, počinju kočiti, što je praćeno emisijom elektromagnetnog zračenja.

Rentgensko zračenje, čija se svojstva široko koriste u medicini, temelji se na dobivanju slike sjene predmeta koji se proučava na osjetljivom ekranu. Ako je dijagnosticirani organ osvijetljen snopom zraka paralelnih jedna s drugom, tada će se projekcija sjena iz ovog organa prenositi bez izobličenja (proporcionalno). U praksi, izvor zračenja više liči na tačkasti izvor, pa se nalazi na udaljenosti od osobe i od ekrana.

Za prijem osoba se postavlja između rendgenske cijevi i ekrana ili filma, djelujući kao prijemnici zračenja. Kao rezultat zračenja, kost i druga gusta tkiva pojavljuju se na slici kao jasne sjene, izgledaju više kontrastno na pozadini manje ekspresivnih područja koja prenose tkiva sa manje apsorpcije. Na rendgenskim snimcima osoba postaje "providna".

Kako se X-zraci šire, mogu se raspršiti i apsorbirati. Prije apsorpcije, zraci mogu putovati stotine metara u zraku. U gustoj materiji, apsorbuju se mnogo brže. Ljudska biološka tkiva su heterogena, pa njihova apsorpcija zraka zavisi od gustine tkiva organa. apsorbira zrake brže od mekih tkiva, jer sadrži tvari koje imaju velike atomske brojeve. Fotone (pojedinačne čestice zraka) različita tkiva ljudskog tijela apsorbiraju na različite načine, što omogućava dobivanje kontrastne slike pomoću rendgenskih zraka.

X-zrake su elektromagnetski talasi sa talasnom dužinom od približno 80 do 10 -5 nm. Rendgensko zračenje najduže talasne dužine prekriveno je kratkotalasnim ultraljubičastim, kratkotalasno - dugotalasnim γ-zračenjem. Prema načinu ekscitacije, rendgensko zračenje se dijeli na kočno i karakteristično.

31.1. UREĐAJ RTG CIJEVI. Bremsstrahlung X-RAY

Najčešći izvor rendgenskih zraka je rendgenska cijev, koja je vakuum uređaj sa dvije elektrode (slika 31.1). Zagrijana katoda 1 emituje elektrone 4. Anoda 2, koja se često naziva i antikatoda, ima nagnutu površinu kako bi usmjerila rezultirajuće rendgenske zrake 3 pod uglom u odnosu na os cijevi. Anoda je napravljena od materijala visoke toplinske provodljivosti kako bi se uklonila toplina nastala udarom elektrona. Površina anode je izrađena od vatrostalnih materijala sa velikim serijski broj atom u periodnom sistemu, na primjer iz volframa. U nekim slučajevima, anoda se posebno hladi vodom ili uljem.

Za dijagnostičke cijevi je važna preciznost izvora rendgenskih zraka, što se može postići fokusiranjem elektrona na jedno mjesto antikatode. Stoga se konstruktivno moraju uzeti u obzir dva suprotna zadatka: s jedne strane, elektroni moraju pasti na jedno mjesto anode, s druge strane, da bi se spriječilo pregrijavanje, poželjno je elektrone rasporediti po različitim dijelovima anode. anodu. Kao jedno od zanimljivih tehničkih rješenja je rendgenska cijev sa rotirajućom anodom (slika 31.2).

Kao rezultat usporavanja elektrona (ili druge nabijene čestice) elektrostatičkim poljem atomskog jezgra i atomskih elektrona supstance antikatode, a kočiono zračenje.

Njegov mehanizam se može objasniti na sljedeći način. Pokretni električni naboj povezan je s magnetskim poljem čija indukcija ovisi o brzini elektrona. Prilikom kočenja, magnetna

indukcije i, u skladu sa Maksvelovom teorijom, javlja se elektromagnetski talas.

Kada se elektroni usporavaju, samo dio energije odlazi na stvaranje rendgenskog fotona, drugi dio se troši na zagrijavanje anode. Pošto je odnos između ovih delova slučajan, kada se veliki broj elektrona uspori, formira se kontinuirani spektar rendgenskog zračenja. S tim u vezi, kočni zrak se naziva i kontinuiranim. Na sl. 31.3 prikazuje zavisnost fluksa rendgenskih zraka o talasnoj dužini λ (spektri) pri različitim naponima u rendgenskoj cijevi: U 1< U 2 < U 3 .

U svakom od spektra, najkraća talasna dužina kočnog zračenja λ ηίη nastaje kada se energija koju je stekao elektron u polju koje ubrzava potpuno pretvorena u energiju fotona:

Imajte na umu da je na osnovu (31.2) razvijena jedna od najpreciznijih metoda eksperimentalna definicija Plankova konstanta.

Rendgenski zraci kratkotalasne dužine obično imaju veću prodornu moć od dugotalasnih i nazivaju se teško, i dugotalasna soft.

Povećanjem napona na rendgenskoj cijevi mijenja se spektralni sastav zračenja, kao što se može vidjeti na sl. 31.3 i formule (31.3) i povećavaju krutost.

Ako se temperatura katodne niti poveća, tada će se povećati emisija elektrona i struja u cijevi. Ovo će povećati broj rendgenskih fotona koji se emituju svake sekunde. Njegov spektralni sastav se neće promijeniti. Na sl. 31.4 prikazuje spektre kočnog rendgenskog zračenja pri jednom naponu, ali pri različite snage struja katodne niti: / n1< / н2 .

Fluks X zraka se izračunava po formuli:

gdje U i ja- napon i struja u rendgenskoj cijevi; Z- serijski broj atoma anodne supstance; k- koeficijent proporcionalnosti. Spektri dobijeni sa različitih antikatoda istovremeno U i I H su prikazani na sl. 31.5.

31.2. KARAKTERISTIČNO RTG ZRAČENJE. ATOMSKI RTG SPEKTRI

Povećanjem napona na rendgenskoj cijevi može se uočiti pojava linije koja odgovara

karakterističnih rendgenskih zraka(Sl. 31.6). Nastaje zbog činjenice da ubrzani elektroni prodiru duboko u atom i izbijaju elektrone iz unutrašnjih slojeva. Elektroni sa gornjih nivoa kreću se na slobodna mesta (slika 31.7), kao rezultat toga, emituju se fotoni karakteristično zračenje. Kao što se može vidjeti sa slike, karakteristično rendgensko zračenje se sastoji od serija K, L, M itd., čiji je naziv služio za označavanje elektronskih slojeva. Pošto emisija K-serije oslobađa prostor u višim slojevima, istovremeno se emituju i linije drugih serija.

Za razliku od optičkih spektra, karakteristični rendgenski spektri različitih atoma su istog tipa. Na sl. 31.8 prikazuje spektre različitih elemenata. Ujednačenost ovih spektra je zbog činjenice da su unutrašnji slojevi različitih atoma isti i da se razlikuju samo energetski, jer se efekat sile iz jezgra povećava kako se povećava atomski broj elementa. Ova okolnost dovodi do činjenice da se karakteristični spektri pomiču prema višim frekvencijama sa povećanjem nuklearnog naboja. Ovaj obrazac je vidljiv sa Sl. 31.8 i poznat kao Moseleyjev zakon:

gdje v- frekvencija spektralna linija; Z- atomski broj emitivnog elementa; ALI i AT- trajno.

Postoji još jedna razlika između optičkog i rendgenskog spektra.

Karakteristični rendgenski spektar atoma ne zavisi od hemijsko jedinjenje kojoj pripada ovaj atom. Na primjer, rendgenski spektar atoma kisika je isti za O, O 2 i H 2 O, dok se optički spektri ovih spojeva značajno razlikuju. Ova karakteristika rendgenskog spektra atoma bila je osnova za ime karakteristika.

Karakteristično zračenje nastaje uvijek kada postoji slobodan prostor u unutrašnjim slojevima atoma, bez obzira na razlog koji ga je izazvao. Tako, na primjer, karakteristično zračenje prati jedan od tipova radioaktivnog raspada (vidi 32.1), koji se sastoji u hvatanju elektrona iz unutrašnjeg sloja jezgrom.

31.3. INTERAKCIJA RTG ZRAČENJA SA SUPSTANCI

Registracija i upotreba rendgenskog zračenja, kao i njegov uticaj na biološke objekte, određeni su primarnim procesima interakcije rendgenskog fotona sa elektronima atoma i molekula supstance.

U zavisnosti od odnosa energije hv energija fotona i jonizacije 1 A i postoje tri glavna procesa.

Koherentno (klasično) raspršivanje

Rasipanje dugotalasnih rendgenskih zraka događa se uglavnom bez promjene talasne dužine, a naziva se koherentan. To se događa ako je energija fotona manja od energije jonizacije: hv< A i.

Kako se u ovom slučaju energija rendgenskog fotona i atoma ne mijenja, koherentno raspršenje samo po sebi ne uzrokuje biološki učinak. Međutim, pri stvaranju zaštite od rendgenskog zračenja treba uzeti u obzir mogućnost promjene smjera primarnog snopa. Ova vrsta interakcije je važna za analizu difrakcije rendgenskih zraka (vidjeti 24.7).

Nekoherentno rasipanje (Comptonov efekat)

Godine 1922. A.Kh. Compton je, promatrajući raspršivanje tvrdih rendgenskih zraka, otkrio smanjenje prodorne moći raspršenog snopa u odnosu na upadni snop. To je značilo da je talasna dužina raspršenih rendgenskih zraka veća od talasne dužine upadnih rendgenskih zraka. Rasipanje rendgenskih zraka sa promjenom talasne dužine naziva se nekoherentan nim, i sam fenomen - Comptonov efekat. To se događa ako je energija rendgenskog fotona veća od energije ionizacije: hv > A i.

Ovaj fenomen je zbog činjenice da se pri interakciji s atomom energija hv foton se troši na proizvodnju novog raspršenog rendgenskog fotona s energijom hv", odvojiti elektron od atoma (jonizacijska energija A u) i prenijeti kinetičku energiju elektronu E do:

hv \u003d hv " + A i + E k.(31.6)

1 Ovdje se energija ionizacije podrazumijeva kao energija potrebna za uklanjanje unutrašnjih elektrona iz atoma ili molekula.

Pošto u mnogim slučajevima hv>> A i i Comptonov efekat se javlja na slobodnih elektrona, tada možemo otprilike napisati:

hv = hv"+ E K .(31.7)

Značajno je da u ovom fenomenu (sl. 31.9), zajedno sa sekundarnim rendgenskim zračenjem (en. hv" fotona) pojavljuju se elektroni trzanja (kinetička energija E to elektron). Atomi ili molekuli tada postaju joni.

fotoelektrični efekat

U fotoelektričnom efektu atom apsorbira rendgensko zračenje, uslijed čega elektron izleti, a atom se ionizira (fotoionizacija).

Tri glavna procesa interakcije o kojima smo gore govorili su primarni, oni dovode do naknadnih sekundarnih, tercijalnih, itd. fenomeni. Na primjer, jonizirani atomi mogu emitovati karakterističan spektar, pobuđeni atomi mogu postati izvori vidljive svjetlosti (rendgenska luminiscencija) itd.

Na sl. 31.10 je dijagram mogućih procesa koji se javljaju kada rendgensko zračenje uđe u supstancu. Nekoliko desetina procesa sličnih prikazanom može se dogoditi prije nego što se energija rendgenskog fotona pretvori u energiju molekularnog toplinskog kretanja. Kao rezultat toga, doći će do promjena molekularni sastav supstance.

Procesi predstavljeni dijagramom na sl. 31.10, leže u osnovi pojava uočenih pod dejstvom rendgenskih zraka na materiju. Nabrojimo neke od njih.

Rentgenska luminiscencija- sjaj niza supstanci na izlaganje rendgenskim zracima. Takav sjaj platina-cijanog barija omogućio je Rentgenu da otkrije zrake. Ovaj fenomen se koristi za kreiranje posebnih svjetlećih ekrana u svrhu vizualnog promatranja rendgenskih zraka, ponekad za pojačavanje djelovanja rendgenskih zraka na fotografsku ploču.

Poznato je hemijsko djelovanje rendgenskog zračenja, na primjer, stvaranje vodikovog peroksida u vodi. Praktično važan primjer- udar na fotografsku ploču, što omogućava fiksiranje takvih zraka.

Jonizujući efekat se manifestuje u povećanju električne provodljivosti pod uticajem rendgenskih zraka. Ova nekretnina se koristi

u dozimetriji da se kvantifikuje efekat ove vrste zračenja.

Kao rezultat mnogih procesa, primarni rendgenski snop je oslabljen u skladu sa zakonom (29.3). Napišimo to u obliku:

I = I0 e-/", (31.8)

gdje μ - linearni koeficijent slabljenje. Može se predstaviti kao da se sastoji od tri člana koji odgovaraju koherentnom rasejanju μ κ , nekoherentnom μ ΗΚ i fotoefektu μ f:

μ = μ k + μ hk + μ f. (31.9)

Intenzitet rendgenskog zračenja se slabi proporcionalno broju atoma supstance kroz koju ovaj tok prolazi. Ako sabijemo materiju duž ose x, na primjer, u b puta povećanjem b puta njegove gustine

31.4. FIZIČKE OSNOVE PRIMENE RTG ZRAČENJA U MEDICINI

Jedna od najvažnijih medicinskih primjena rendgenskih zraka je transiluminacija unutrašnjih organa u dijagnostičke svrhe. (RTG dijagnostika).

Za dijagnostiku se koriste fotoni sa energijom od oko 60-120 keV. Pri ovoj energiji, maseni koeficijent ekstinkcije uglavnom je određen fotoelektričnim efektom. Njegova vrijednost je obrnuto proporcionalna trećoj potenciji energije fotona (proporcionalna λ 3), koja ispoljava veliku prodornu moć tvrdog zračenja, i proporcionalna trećoj potenciji atomskog broja apsorbirajuće tvari:

Značajna razlika u apsorpciji rendgenskog zračenja od strane različitih tkiva omogućava vam da vidite slike unutrašnjih organa ljudskog tijela u projekciji sjene.

Rentgenska dijagnostika se koristi u dvije verzije: fluoroskopija slika se gleda na rendgenskom luminiscentnom ekranu, radiografija - slika je fiksirana na filmu.

Ako organ koji se proučava i okolna tkiva približno podjednako prigušuju rendgenske zrake, tada se koriste posebna kontrastna sredstva. Tako, na primjer, puneći želudac i crijeva kašastom masom barijum sulfata, može se vidjeti njihova sjena.

Svjetlina slike na ekranu i vrijeme ekspozicije na filmu zavise od intenziteta rendgenskih zraka. Ako se koristi za dijagnostiku, onda intenzitet ne može biti veliki, kako ne bi izazvao neželjene biološke posljedice. Stoga postoji niz tehničkih uređaja koji poboljšavaju sliku pri niskim intenzitetima rendgenskih zraka. Primjer takvog uređaja su cijevi za pojačavanje (vidjeti 27.8). U masovnom pregledu stanovništva široko se koristi varijanta radiografije - fluorografija, u kojoj se slika s velikog rendgenskog luminiscentnog ekrana snima na osjetljivom filmu malog formata. Prilikom snimanja koristi se objektiv velikog otvora blende, gotove slike se pregledavaju na posebnom povećalu.

Zanimljiva i obećavajuća opcija za radiografiju je metoda tzv rendgenska tomografija, i njegova "mašinska verzija" - CT skener.

Hajde da razmotrimo ovo pitanje.

Obična radiografija pokriva veliku površinu tijela, s različitim organima i tkivima koji se međusobno zasjenjuju. Ovo možete izbjeći ako povremeno pomičete rendgensku cijev zajedno (slika 31.11) u antifazi RT i film Fp u odnosu na objekat O istraživanja. Tijelo sadrži brojne inkluzije koje su neprozirne za rendgenske zrake; prikazane su krugovima na slici. Kao što vidite, rendgenski zraci na bilo kojoj poziciji rendgenske cijevi (1, 2 itd.) proći

sečenje iste tačke objekta, koja je centar, u odnosu na koji je periodično kretanje RT i Fp. Ta tačka, tačnije mala neprozirna inkluzija, prikazana je tamnim krugom. Njegova senka se kreće fp, zauzimaju uzastopne pozicije 1, 2 itd. Preostale inkluzije u tijelu (kosti, pečati, itd.) stvaraju se dalje Fp neka opća pozadina, budući da rendgenski zraci nisu trajno zaklonjeni njima. Promjenom položaja centra ljuljanja moguće je dobiti sloj po sloj rendgenski snimak tijela. Otuda i naziv - tomografija(slojevito snimanje).

Moguće je, korištenjem tankog snopa rendgenskih zraka, pregledati (umjesto Fp), koji se sastoji od poluprovodničkih detektora jonizujućeg zračenja (videti 32.5) i kompjutera za obradu slike rendgenskih zraka u senci u tomografiji. Ova moderna verzija tomografije (kompjuterska ili kompjuterska rendgenska tomografija) omogućava vam da dobijete slojevite slike tijela na ekranu katodne cijevi ili na papiru s detaljima manjim od 2 mm s razlikom u apsorpciji rendgenskih zraka od do 0,1%. Ovo omogućava, na primjer, razliku između sive i bijele tvari mozga i uočavanje vrlo malih tumorskih formacija.