Røntgenbølger. Røntgenstråler

Høy penetreringsevne - i stand til å penetrere visse medier. Røntgenstråler trenger best gjennom gassformige medier (lungevev), penetrerer dårlig gjennom stoffer med høy elektrontetthet og stor atommasse(i mann - bein).
Fluorescens - glød. I dette tilfellet blir energien til røntgenstråler omdannet til energien til synlig lys. For tiden ligger prinsippet om fluorescens til grunn for enheten for intensivering av skjermer designet for ytterligere belysning av røntgenfilm. Dette lar deg redusere strålingsbelastningen på kroppen til pasienten som studeres.
Fotokjemisk - evnen til å indusere ulike kjemiske reaksjoner.
Ioniserende evne - under påvirkning av røntgenstråler oppstår ionisering av atomer (dekomponering av nøytrale molekyler til positive og negative ioner som utgjør et ionepar.
Biologisk - skade på celler. For det meste er det på grunn av ionisering av biologisk signifikante strukturer (DNA, RNA, proteinmolekyler, aminosyrer, vann). Positive biologiske effekter - antitumor, anti-inflammatorisk.

Strålerørsanordning

Røntgenstråler oppnådd i røntgenrøret. Et røntgenrør er en glassbeholder med vakuum inni. Det er 2 elektroder - katode og anode. Katoden er en tynn wolframspiral. Anoden i de gamle rørene var en tung kobberstang, med en skrå overflate mot katoden. På den skrå overflaten av anoden ble en plate av ildfast metall loddet - anodens speil (anoden er veldig varm under drift). I midten av speilet er fokus på røntgenrør Det er her røntgenstråler produseres. Jo mindre fokusverdien er, desto klarere er konturene til motivet som blir tatt. Lite fokus regnes som 1x1 mm, og enda mindre.

I moderne røntgenmaskiner er elektroder laget av ildfaste metaller. Vanligvis brukes rør med en roterende anode. Under drift roteres anoden av en spesiell enhet, og elektronene som flyr fra katoden faller inn i det optiske fokuset. På grunn av rotasjonen av anoden endres posisjonen til det optiske fokuset hele tiden, slik at slike rør er mer holdbare og slites ikke ut i lang tid.

Hvordan oppnås røntgenstråler? Først oppvarmes katodefilamentet. For å gjøre dette, ved hjelp av en nedtrappingstransformator, reduseres spenningen på røret fra 220 til 12-15V. Katodefilamentet varmes opp, elektronene i det begynner å bevege seg raskere, noen av elektronene går utover filamentet og det dannes en sky rundt det frie elektroner. Etter det slås strømmen på høyspenning, som oppnås ved hjelp av en step-up transformator. I diagnostiske røntgenmaskiner brukes høyspenningsstrøm fra 40 til 125 KV (1KV=1000V). Jo høyere spenning på røret, jo kortere er bølgelengden. Når en høy spenning slås på, oppnås en stor potensialforskjell ved polene til røret, elektronene "bryter av" fra katoden og skynder seg til anoden med høy hastighet (røret er den enkleste ladede partikkelakseleratoren). Takket være spesielle enheter sprer elektronene ikke til sidene, men faller inn i nesten ett punkt på anoden - fokuset (brennpunktet) og bremses i det elektriske feltet til anodeatomene. Når elektronene bremser opp, oppstår elektromagnetiske bølger, d.v.s. Røntgenstråler. Takket være en spesiell enhet (i gamle rør - anodens skråkant), blir røntgenstråler rettet til pasienten i form av en divergerende strålestråle, en "kjegle".

Røntgenbilde

Røntgenavbildning er basert på demping av røntgenstråling når den passerer gjennom ulike vev i kroppen. Som et resultat av å passere gjennom formasjoner med forskjellig tetthet og sammensetning, sprer strålingsstrålen og bremser ned, og derfor dannes et bilde med varierende intensitet på filmen - det såkalte summeringsbildet av alt vev (skygge).

Røntgenfilm er en lagdelt struktur, hovedlaget er en polyestersammensetning opptil 175 mikron tykk, belagt med en fotografisk emulsjon (sølvjodid og -bromid, gelatin).

Filmfremkalling - sølv gjenopprettes (hvor strålene passerte gjennom - sverting av filmområdet, der de dvelte - lysere områder)
Fixer - utvasking av sølvbromid fra områder der strålene passerte og ikke ble hengende.

I moderne digitale enheter kan utgangsstrålingen registreres på en spesiell elektronisk matrise. Enheter med en elektronisk sensitiv matrise er mye dyrere enn analoge enheter. I dette tilfellet skrives filmer kun ut når det er nødvendig, og det diagnostiske bildet vises på monitoren og, i noen systemer, lagret i databasen sammen med andre pasientdata.

Enheten til et moderne radiologisk rom

Ideelt sett kreves det minst 4 rom for å romme et røntgenrom:

1. Selve røntgenrommet, hvor apparatet er plassert og pasientene undersøkes. Røntgenrommets areal skal være minst 50 m2

2. Kontrollrom, hvor kontrollpanelet er plassert, ved hjelp av hvilket røntgenlaboratorieassistenten kontrollerer hele driften av apparatet.

3. Et fotografisk laboratorium hvor kassetter fylles med film, bilder fremkalles og fikses, de vaskes og tørkes. En moderne metode for fotobehandling av medisinske røntgenfilmer er bruk av prosessorer av rulletype. I tillegg til utvilsomt praktisk arbeid, gir prosessorer høy stabilitet i fotobehandlingsprosessen. Tiden for en fullstendig syklus fra det øyeblikket filmen kommer inn i prosesseringsmaskinen til mottak av et tørt røntgenmønster ("fra tørt til tørt") overstiger ikke flere minutter.

4. Legekontor, hvor radiologen analyserer og beskriver røntgenbildene som er tatt.

Metoder for beskyttelse av medisinsk personell og pasienter mot røntgenstråling

Radiologen har ansvar for beskyttelse av pasienter, samt ansatte, både inne på kontoret og personer i tilstøtende rom. Det kan være kollektive og individuelle beskyttelsesmidler.

3 hovedbeskyttelsesmetoder: beskyttelse ved skjerming, avstand og tid.

1 Skjoldbeskyttelse:

Røntgenstråler plasseres i banen til spesielle enheter laget av materialer som absorberer røntgenstråler godt. Det kan være bly, betong, baryttbetong, etc. Vegger, gulv, tak i røntgenrom er beskyttet, laget av materialer som ikke overfører stråler inn i naborom. Dørene er beskyttet med blymateriale. Observasjonsvinduene mellom røntgenrommet og kontrollrommet er laget av blyglass. Røntgenrøret legges i et spesielt beskyttende hylster som ikke slipper gjennom, og strålene ledes til pasienten gjennom et spesielt «vindu». Et rør er festet til vinduet, som begrenser størrelsen på røntgenstrålen. I tillegg er røntgenmaskinens diafragma installert ved utgangen av strålene fra røret. Den består av 2 par plater vinkelrett på hverandre. Disse platene kan flyttes og flyttes fra hverandre som gardiner. På denne måten kan bestrålingsfeltet økes eller reduseres. Jo større bestrålingsfeltet er, desto større skade er derfor blenderåpning er en viktig del av beskyttelsen, spesielt hos barn. I tillegg blir legen selv mindre bestrålet. Og kvaliteten på bildene blir bedre. Et annet eksempel på skjerming er sydd opp - de delene av motivets kropp som for øyeblikket ikke er gjenstand for opptak, skal dekkes med ark av blygummi. Det er også forklær, skjørt, hansker laget av spesielt beskyttende materiale.

2 .Beskyttelse etter tid:

Pasienten bør bestråles under røntgenundersøkelse i så kort tid som mulig (hast, men ikke til skade for diagnosen). Slik sett gir bilder en lavere strålingsbelastning enn gjennomlysning, fordi. svært langsomme lukkerhastigheter (tid) brukes i bildene. Tidsbeskyttelse er hovedmåten for å beskytte både pasienten og radiologen selv. Ved undersøkelse av pasienter, legen, med andre like forhold, prøver å velge en forskningsmetode som tar kortere tid, men ikke til skade for diagnosen. I denne forstand er fluoroskopi mer skadelig, men dessverre er det ofte umulig å klare seg uten fluoroskopi. Så i studiet av spiserøret, magen, tarmene brukes begge metodene. Ved valg av forskningsmetode er vi styrt av regelen om at nytten av forskning skal være større enn skaden. Noen ganger, på grunn av frykten for å ta et ekstra bilde, oppstår feil i diagnosen, behandling er feil foreskrevet, noe som noen ganger koster pasientens liv. Det er nødvendig å huske om farene ved stråling, men ikke vær redd for det, det er verre for pasienten.

3 .Beskyttelsesavstand:

I henhold til den kvadratiske lysloven er belysningen av en gitt overflate omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden fra lyskilden til den opplyste overflaten. I forhold til røntgenundersøkelse betyr dette at stråledosen er omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden fra røntgenrørets fokus til pasienten (brennvidde). Med en økning i brennvidden med 2 ganger reduseres stråledosen med 4 ganger, med en økning i brennvidden med 3 ganger, reduseres stråledosen med 9 ganger.

En brennvidde på mindre enn 35 cm er ikke tillatt for fluoroskopi. Avstanden fra veggene til røntgenapparatet må være minst 2 m, ellers dannes det sekundære stråler som oppstår når primærstrålen av stråler treffer de omkringliggende objektene ( vegger osv.). Av samme grunn er det ikke tillatt med ekstra møbler i røntgenrom. Noen ganger, når de undersøker alvorlig syke pasienter, hjelper personalet ved de kirurgiske og terapeutiske avdelingene pasienten med å stå bak skjermen for gjennomlysning og stå ved siden av pasienten under undersøkelsen og støtte ham. Som et unntak er dette akseptabelt. Men radiologen skal sørge for at sykepleiere og sykepleiere som hjelper syke tar på seg beskyttelsesforkle og hansker og om mulig ikke står nær pasienten (avstandsbeskyttelse). Dersom flere pasienter kom til røntgenrommet, kalles de til prosedyrerommet av 1 person, d.v.s. Det skal kun være 1 person om gangen i studien.

Fysiske baser for radiografi og fluorografi. Deres mangler og fordeler. Fordeler med digital fremfor film.

Radiografi (eng. projection radiography, plain film radiography, roentgenography,) er studiet av den indre strukturen til objekter som projiseres ved hjelp av røntgenstråler på en spesiell film eller papir. Oftest refererer begrepet til en medisinsk ikke-invasiv studie basert på å oppnå statisk summeringsprojeksjon (fikset) bilder av kroppens anatomiske strukturer ved å sende røntgenstråler gjennom dem og registrere graden av dempning av røntgenstråler.
Prinsipper for radiografi

For diagnostisk radiografi er det tilrådelig å ta bilder i minst to projeksjoner. Dette skyldes det faktum at røntgenbildet er et flatt bilde av et tredimensjonalt objekt. Og som et resultat kan lokaliseringen av det oppdagede patologiske fokuset bare etableres ved hjelp av 2 anslag.

Bildeteknikk

Kvaliteten på det resulterende røntgenbildet bestemmes av 3 hovedparametere. Spenningen påført røntgenrøret, strømstyrken og rørets driftstid. Avhengig av de studerte anatomiske formasjonene, og vekt- og størrelsesdataene til pasienten, kan disse parametrene variere betydelig. Det er gjennomsnittsverdier for ulike organer og vev, men det bør tas i betraktning at de faktiske verdiene vil variere avhengig av apparatet der undersøkelsen utføres og pasienten som røntgenfotograferes. For hver enhet, a individuelt bord verdier. Disse verdiene er ikke absolutte og justeres etter hvert som studien skrider frem. Kvaliteten på bildene som utføres er i stor grad avhengig av radiografens evne til å tilpasse tabellen over gjennomsnittsverdier til en bestemt pasient.

Bildeopptak

Den vanligste måten å ta opp et røntgenbilde på er å feste det på en røntgenfølsom film og deretter fremkalle det. Foreløpig finnes det også systemer som gir digital dataregistrering. I tilknytning til høy kostnad og kompleksiteten i produksjonen, er denne typen utstyr noe dårligere enn analog når det gjelder prevalens.

Røntgenfilm er plassert i spesielle enheter - kassetter (de sier - kassetten er lastet). Kassetten beskytter filmen mot synlig lys; sistnevnte har, som røntgen, evnen til å redusere metallisk sølv fra AgBr. Kassetter er laget av et materiale som ikke sender lys, men som overfører røntgenstråler. Inne i kassettene er intensivere skjermer, filmen legges mellom dem; når du tar et bilde, faller ikke bare selve røntgenstrålene på filmen, men også lyset fra skjermene (skjermene er dekket med fluorescerende salt, slik at de gløder og forsterker virkningen av røntgenstrålene). Dette lar deg redusere strålingsbelastningen på pasienten med 10 ganger.

Når du tar et bilde, blir røntgenstråler rettet mot midten av objektet som fotograferes (sentrering). Etter fotografering i et fotolaboratorium fremkalles filmen i spesielle kjemikalier og fikseres (fikses). Faktum er at på de delene av filmen som ikke ble truffet av røntgenstråler under skytingen, eller det var få av dem, ble sølv ikke gjenopprettet, og hvis filmen ikke er plassert i en fikseringsløsning, så når ved å undersøke filmen, gjenopprettes sølv under påvirkning av synlig lys.Sveta. Hele filmen blir svart og ingen bilder vil være synlige. Ved fiksering (fiksering) går uredusert AgBr fra filmen inn i fikseringsløsningen, så det er mye sølv i fikseren, og disse løsningene helles ikke ut, men overgis til røntgensentre.

på en moderne måte fotobehandling av medisinske røntgenfilmer er bruk av prosessorer av rulletype. I tillegg til utvilsomt praktisk arbeid, gir prosessorer høy stabilitet i fotobehandlingsprosessen. Tiden for en fullstendig syklus fra det øyeblikket filmen kommer inn i prosesseringsmaskinen til mottak av et tørt røntgenmønster ("fra tørt til tørt") overstiger ikke flere minutter.
Røntgen er et bilde laget i svart-hvitt - et negativ. Sort - områder med lav tetthet (lunger, gassboble i magen. Hvit - med høy tetthet(bein).
Fluorografi– Essensen av FOG er at med det, får man først et bilde av brystet på en fluorescerende skjerm, og deretter blir det ikke tatt et bilde av pasienten selv, men av bildet hans på skjermen.

Fluorografi gir et redusert bilde av objektet. Det finnes teknikker for små rammer (f.eks. 24×24 mm eller 35×35 mm) og store rammer (f.eks. 70×70 mm eller 100×100 mm). Sistnevnte, når det gjelder diagnostiske evner, nærmer seg radiografi. TÅKE brukes til forebyggende undersøkelse av befolkningen(skjulte sykdommer som kreft og tuberkulose oppdages).

Både stasjonære og mobile fluorografiske enheter er utviklet.

For tiden erstattes filmfluorografi gradvis med digital. Digitale metoder gjør det mulig å forenkle arbeidet med bildet (bildet kan vises på monitorskjermen, skrives ut, overføres over nettverket, lagres i en medisinsk database osv.), redusere stråleeksponeringen til pasienten og redusere kostnaden av Ytterligere materialer(film, filmutvikler).

Det er to vanlige metoder for digital fluorografi. Den første teknikken, som konvensjonell fluorografi, bruker fotografering av et bilde på en fluorescerende skjerm, bare en CCD-matrise brukes i stedet for en røntgenfilm. Den andre teknikken bruker lag-for-lag tverrgående skanning av brystet med en vifteformet røntgenstråle med deteksjon av den overførte strålingen av en lineær detektor (ligner på en konvensjonell papirdokumentskanner, hvor den lineære detektoren beveger seg langs et ark av papir). Den andre metoden tillater bruk av mye lavere strålingsdoser. Noen ulemper med den andre metoden - mer tid mottar et bilde.
Sammenlignende egenskaper ved dosebelastningen i ulike studier.

Et konvensjonelt thorax-fluorogram gir pasienten en gjennomsnittlig individuell stråledose på 0,5 millisievert (mSv) per prosedyre (digitalt fluorogram - 0,05 mSv), mens et filmrøntgenbilde - 0,3 mSv per prosedyre (digitalt røntgenbilde - 0,03 mSv), og datatomografi av brystet - 11 mSv per prosedyre. Magnetisk resonansavbildning er ikke utsatt for stråling

Fordeler med radiografi

Bred tilgjengelighet av metoden og enkel forskning.
De fleste studier krever ikke spesiell pasientforberedelse.
Relativt lave forskningskostnader.
Bildene kan brukes til konsultasjon med en annen spesialist eller i en annen institusjon (i motsetning til ultralydbilder, hvor en ny undersøkelse er nødvendig, siden bildene som tas er operatøravhengige).

Ulemper med radiografi

Statisk bilde - kompleksiteten ved å vurdere funksjonen til kroppen.
Tilgjengelighet ioniserende stråling i stand til å yte skadelig effekt på pasienten.
Informativiteten til klassisk radiografi er mye lavere enn slike moderne metoder for medisinsk avbildning som CT, MR, etc. Vanlige røntgenbilder gjenspeiler projeksjonslaglegging av komplekse anatomiske strukturer, det vil si deres summeringsrøntgenskygge, i motsetning til lagdelte serier av bilder oppnådd ved moderne tomografiske metoder.
Uten bruk av kontrastmidler er radiografi ikke informativ nok til å analysere endringer i bløtvev som avviker lite i tetthet (for eksempel når man studerer organer bukhulen).

Fysiske baser for røntgenoskopi. Ulemper og fordeler med metoden

RADIOSKOPI (overføring) - en metode for røntgenundersøkelse, der et positivt bilde av objektet som studeres oppnås på en fluorescerende skjerm ved hjelp av røntgenstråler. Under fluoroskopi ser tette områder av objektet (bein, fremmedlegemer) mørkt ut, mindre tett (mykt vev) - lettere.

I moderne forhold bruk av en fluorescerende skjerm er ikke berettiget på grunn av dens lave lysstyrke, noe som gjør det nødvendig å forske i et godt mørklagt rom og etter en lang tilpasning av forskeren til mørket (10-15 minutter) for å skille en lav- intensitetsbilde.

Nå brukes fluorescerende skjermer i utformingen av røntgenbildeforsterker, som øker lysstyrken (gløden) til primærbildet med omtrent 5000 ganger. Ved hjelp av en elektron-optisk omformer vises bildet på LCD-skjermen, noe som forbedrer kvaliteten på diagnostikk betydelig, krever ikke mørklegging av røntgenrommet.

Fordeler med fluoroskopi
Den største fordelen fremfor røntgen er faktumet av studien i sanntid. Dette lar deg evaluere ikke bare strukturen til organet, men også dets forskyvning, kontraktilitet eller forlengbarhet, passasje av et kontrastmiddel og fylde. Metoden lar deg også raskt vurdere lokaliseringen av noen endringer, på grunn av rotasjonen av studieobjektet under gjennomlysning (multiprojeksjonsstudie).

Fluoroskopi lar deg kontrollere implementeringen av noen instrumentelle prosedyrer - kateterplassering, angioplastikk (se angiografi), fistelografi.

De resulterende bildene kan plasseres på en vanlig CD eller nettverkslagring.

Med bruken av digitale teknologier har tre hovedulemper som ligger i tradisjonell fluoroskopi forsvunnet:

Relativt høy stråledose sammenlignet med radiografi - moderne lavdoseapparater har etterlatt denne ulempen tidligere. Bruken av pulserende skanningsmoduser reduserer dosebelastningen ytterligere med opptil 90 %.

Lav romlig oppløsning - på moderne digitale enheter er oppløsningen i skopimodus bare litt dårligere enn oppløsningen i radiografisk modus. I denne saken, evnen til å observere den funksjonelle tilstanden til individuelle organer (hjerte, lunger, mage, tarmer) "i dynamikk" er av avgjørende betydning.

Manglende evne til å dokumentere forskning - digitale teknologier bildebehandling gjør det mulig å lagre forskningsmateriale, både bilde-for-bilde og som en videosekvens.

Fluoroskopi utføres hovedsakelig i radiodiagnostisering av sykdommer. Indre organer lokalisert i buk- og brysthulene, i henhold til planen som radiologen utarbeider før studiestart. Noen ganger brukes den såkalte undersøkelsesfluoroskopien for å gjenkjenne traumatiske beinskader, for å avklare området som skal røntgenfotograferes.

Kontrastfluoroskopisk undersøkelse

Kunstig kontrast utvider i stor grad mulighetene for røntgenundersøkelse av organer og systemer der vevstettheten er tilnærmet den samme (for eksempel bukhulen, hvis organer overfører røntgenstråler i omtrent samme grad og derfor har lav kontrast). Dette oppnås ved å innføre i lumen i magen eller tarmene en vandig suspensjon av bariumsulfat, som ikke løses opp i fordøyelsessaft, ikke absorberes av verken magen eller tarmene og skilles ut. naturlig i helt uendret form. Den største fordelen med bariumsuspensjon er at den passerer gjennom spiserøret, magen og tarmene, belegger deres indre vegger og gir seg på skjermen eller filmen Full utsikt om arten av forhøyninger, depresjoner og andre trekk ved deres slimhinne. Studiet av den indre lindring av spiserøret, magen og tarmene bidrar til anerkjennelsen av en rekke sykdommer i disse organene. Med tettere fylling er det mulig å bestemme formen, størrelsen, plasseringen og funksjonen til organet som studeres.

Mammografi - det grunnleggende om metoden, indikasjoner. Fordeler med digital mammografi fremfor film.

Mammografi- kapittel medisinsk diagnostikk, engasjert i ikke-invasiv forskningbrystkjertel, hovedsakelig kvinnelig, som utføres med sikte på:
1. profylaktisk undersøkelse (screening) av friske kvinner for å oppdage tidlige, ikke-palpable former for brystkreft;

2. differensialdiagnose mellom kreft og benign dyshormonal hyperplasi (FAM) i brystet;

3. vurdering av veksten av primærtumoren (enkelt node eller multisentriske kreftfoci);

4.Dynamisk dispensær overvåking av tilstanden til brystkjertlene etter operasjonen.

Følgende metoder for strålingsdiagnostikk av brystkreft har blitt introdusert i medisinsk praksis: mammografi, ultralyd, computertomografi, magnetisk resonansavbildning, farge- og kraftdoppler, mammografiveiledet stereotaksisk biopsi og termografi.

Røntgen mammografi
For tiden, i verden, brukes i de aller fleste tilfeller røntgenprojeksjonsmammografi, film (analog) eller digital for å diagnostisere kvinnelig brystkreft (BC).

Prosedyren tar ikke mer enn 10 minutter. For skuddet skal brystet festes mellom to planker og presses litt sammen. Bildet er tatt i to projeksjoner slik at du nøyaktig kan bestemme plasseringen av neoplasma, hvis den blir funnet. Fordi symmetri er en av de diagnostiske faktorene, bør begge brystene alltid undersøkes.

MR mammografi

Klager på tilbaketrekking eller utbuling av noen del av kjertelen

Utslipp fra brystvorten, endrer form

Sårhet i brystkjertelen, dens hevelse, endring av størrelse

Som en forebyggende screeningsmetode foreskrives mammografi til alle kvinner i alderen 40 år og eldre, eller kvinner som er i risikosonen.

Godartede brystsvulster (spesielt fibroadenom)

Inflammatoriske prosesser (mastitt)

Mastopati

Svulster i kjønnsorganene

Sykdommer i de endokrine kjertlene (skjoldbruskkjertelen, bukspyttkjertelen)

Infertilitet

Overvekt

Historie om brystkirurgi

Fordeler med digital mammografi fremfor film:

Reduksjon av dosebelastninger under røntgenstudier;

Forbedre effektiviteten av forskning, som gjør det mulig å identifisere tidligere utilgjengelige patologiske prosesser (muligheten for digital databehandling av bilde);

Muligheter for å bruke telekommunikasjonsnettverk for overføring av bilder for fjernkonsultasjon;

Oppnåelse av økonomisk effekt under masseforskning.

Moderne medisin bruker mange leger for diagnose og terapi. Noen av dem har blitt brukt relativt nylig, mens andre har vært praktisert i mer enn et dusin eller til og med hundrevis av år. Også for hundre og ti år siden oppdaget William Conrad Roentgen de fantastiske røntgenstrålene, som forårsaket en betydelig resonans i den vitenskapelige og medisinske verden. Og nå bruker leger over hele planeten dem i sin praksis. Temaet for dagens samtale vil være røntgenstråler i medisin, vi vil diskutere deres anvendelse litt mer detaljert.

Røntgenstråler er en av variantene av elektromagnetisk stråling. De er preget av betydelige penetrerende egenskaper, som avhenger av bølgelengden til stråling, samt av tettheten og tykkelsen til de bestrålte materialene. I tillegg kan røntgenstråler forårsake glød av en rekke stoffer, påvirke levende organismer, ionisere atomer og også katalysere noen fotokjemiske reaksjoner.

Bruken av røntgenstråler i medisin

Til dags dato lar egenskapene til røntgenstråler dem bli mye brukt i røntgendiagnostikk og røntgenterapi.

Røntgendiagnostikk

Røntgendiagnostikk brukes når du utfører:

røntgen (overføring);
- radiografi (bilde);
- fluorografi;
- Røntgen og datatomografi.

Fluoroskopi

For å gjennomføre en slik studie må pasienten plassere seg mellom røntgenrøret og en spesiell fluorescerende skjerm. En spesialist radiolog velger den nødvendige hardheten til røntgenstrålene, og mottar på skjermen et bilde av de indre organene, så vel som ribbeina.

Radiografi

For denne studien plasseres pasienten på en kassett som inneholder en spesiell film. Røntgenmaskinen plasseres rett over objektet. Som et resultat vises et negativt bilde av de indre organene på filmen, som inneholder en rekke fine detaljer, mer detaljert enn under en fluoroskopisk undersøkelse.

Fluorografi

Denne studien er utført under massemedisinske undersøkelser av befolkningen, inkludert for påvisning av tuberkulose. Samtidig projiseres et bilde fra et stort lerret på en spesiell film.

Tomografi

Når du utfører tomografi, hjelper datastråler med å få bilder av organer flere steder samtidig: i spesielt utvalgte tverrgående seksjoner av vev. Denne serien med røntgenstråler kalles et tomogram.

Beregnet tomogram

En slik studie lar deg registrere deler av menneskekroppen ved å bruke en røntgenskanner. Etter at dataene er lagt inn i datamaskinen, får du ett bilde i tverrsnitt.

Hver av de listede diagnostiske metodene er basert på egenskapene til røntgenstrålen for å belyse filmen, så vel som på det faktum at menneskelig vev og beinskjelett er forskjellige i forskjellig permeabilitet for deres effekter.

Røntgenterapi

Røntgenstrålenes evne til å påvirke vev på en spesiell måte brukes til å behandle svulstdannelser. Samtidig er de ioniserende egenskapene til denne strålingen spesielt aktivt merkbare når de utsettes for celler som er i stand til å rask deling. Det er disse egenskapene som skiller cellene i ondartede onkologiske formasjoner.

Det er imidlertid verdt å merke seg at røntgenbehandling kan gi mange alvorlige bivirkninger. En slik påvirkning påvirker aggressivt tilstanden til det hematopoietiske, endokrine og immunsystemet, hvis celler også deler seg veldig raskt. Aggressiv påvirkning på dem kan forårsake tegn på strålesyke.

Effekten av røntgenstråling på mennesker

Under studiet av røntgenstråler fant leger at de kan føre til endringer i huden som ligner en solbrenthet, men er ledsaget av dypere skader på huden. Slike sår leges i veldig lang tid. Forskere har funnet ut at slike lesjoner kan unngås ved å redusere tiden og dosen av stråling, samt bruke spesiell skjerming og metoder. fjernkontroll.

Den aggressive påvirkningen av røntgenstråler kan også manifestere seg på lang sikt: midlertidige eller permanente endringer i blodets sammensetning, mottakelighet for leukemi og tidlig aldring.

Effekten av røntgenstråler på en person avhenger av mange faktorer: på hvilket organ som blir bestrålt, og hvor lenge. Bestråling av de hematopoietiske organene kan føre til blodplager, og eksponering for kjønnsorganene kan føre til infertilitet.

Å utføre systematisk bestråling er full av utvikling av genetiske endringer i kroppen.

Virkelig skade røntgen ved radiodiagnostisering

Under undersøkelsen bruker leger minst mulig røntgen. Alle stråledoser oppfyller visse akseptable standarder og kan ikke skade en person. Røntgendiagnostikk utgjør en betydelig fare kun for legene som utfører den. Og så moderne metoder beskyttelse bidrar til å redusere aggresjonen fra strålene til et minimum.

De sikreste metodene for radiodiagnose inkluderer røntgen av ekstremitetene, samt tannrøntgen. På neste plass av denne vurderingen er mammografi, etterfulgt av computertomografi, og etter det er radiografi.

For at bruken av røntgenstråler i medisin bare skal gi fordel for en person, er det nødvendig å utføre forskning med deres hjelp bare i henhold til indikasjoner.

I 1895 oppdaget den tyske fysikeren Roentgen, mens han utførte eksperimenter på strømgjennomgang mellom to elektroder i vakuum, at en skjerm dekket med et selvlysende stoff (bariumsalt) gløder, selv om utladningsrøret er lukket med en svart pappskjerm - dette er hvordan stråling ble oppdaget som trenger gjennom ugjennomsiktige barrierer, kalt røntgenstråler. Det ble funnet at røntgenstråler, usynlige for mennesker, absorberes i ugjennomsiktige gjenstander jo sterkere, jo større atomnummer (tetthet) av barrieren er, slik at røntgenstråler lett passerer gjennom det myke vevet i menneskekroppen, men beholdes. ved skjelettets bein. Det ble designet kilder til kraftige røntgenstråler, som gjorde det mulig å skinne gjennom metalldeler og finne indre defekter i dem.

Den tyske fysikeren Laue foreslo at røntgenstråler er den samme elektromagnetiske strålingen som synlige lysstråler, men med en kortere bølgelengde og alle optikkens lover er gjeldende for dem, inkludert diffraksjon er mulig. I synlig lysoptikk kan diffraksjon på elementært nivå representeres som refleksjon av lys fra et system av riller - et diffraksjonsgitter som bare forekommer i visse vinkler, mens refleksjonsvinkelen til strålene er relatert til innfallsvinkelen, avstanden mellom sporene til diffraksjonsgitteret og bølgelengden til den innfallende strålingen. For diffraksjon er det nødvendig at avstanden mellom slagene er omtrent lik bølgelengden til det innfallende lyset.

Laue foreslo at røntgenstråler har en bølgelengde nær avstanden mellom individuelle atomer i krystaller, dvs. atomer i en krystall skaper et diffraksjonsgitter for røntgenstråler. Røntgenstråler rettet mot overflaten av krystallen ble reflektert på den fotografiske platen, som forutsagt av teorien.

Eventuelle endringer i atomenes posisjon påvirker diffraksjonsmønsteret, og ved å studere diffraksjonen av røntgenstråler kan man finne ut arrangementet av atomer i en krystall og endringen i dette arrangementet under enhver fysisk, kjemisk og mekanisk påvirkning på krystallen .

Nå brukes røntgenanalyse i mange områder av vitenskap og teknologi, med dens hjelp lærte de arrangementet av atomer i eksisterende materialer og laget nye materialer med ønsket struktur og egenskaper. Siste prestasjoner i dette området (nanomaterialer, amorfe metaller, komposittmaterialer) skaper et aktivitetsfelt for de neste vitenskapelige generasjonene.

Forekomsten og egenskapene til røntgenstråler

Kilden til røntgenstråler er et røntgenrør, som har to elektroder - en katode og en anode. Når katoden varmes opp, skjer elektronemisjon, elektronene som sendes ut fra katoden akselereres elektrisk felt og treffer anodeoverflaten. Et røntgenrør skiller seg fra en konvensjonell radiolampe (diode) hovedsakelig ved en høyere akselerasjonsspenning (mer enn 1 kV).

Når et elektron flyr ut av katoden, får det elektriske feltet det til å fly mot anoden, mens hastigheten øker kontinuerlig, elektronet bærer et magnetfelt, hvis styrke øker med elektronets hastighet. Når man når anodeoverflaten, bremses elektronet kraftig, og det oppstår en elektromagnetisk puls med bølgelengder i et visst område (bremsstrahlung). Fordelingen av strålingsintensitet over bølgelengder avhenger av materialet til anoden til røntgenrøret og den påtrykte spenningen, mens på siden av korte bølger starter denne kurven fra en viss terskel minimumsbølgelengde, som avhenger av den påførte spenningen. Settet med stråler med alle mulige bølgelengder danner et kontinuerlig spektrum, og bølgelengden som tilsvarer maksimal intensitet er 1,5 ganger minimumsbølgelengden.

Med økende spenning endres røntgenspekteret dramatisk på grunn av samspillet mellom atomer og høyenergielektroner og kvanta av primære røntgenstråler. Et atom inneholder indre elektronskall (energinivåer), hvor antallet avhenger av atomnummeret (angitt med bokstavene K, L, M osv.) Elektroner og primære røntgenstråler slår ut elektroner fra ett energinivå til et annet . En metastabil tilstand oppstår, og for overgangen til en stabil tilstand må elektroner hoppe til motsatt retning. Dette hoppet er ledsaget av frigjøring av et energikvante og utseendet til røntgenstråler. I motsetning til kontinuerlig spektrum røntgen, har denne strålingen et veldig smalt bølgelengdeområde og høy intensitet (karakteristisk stråling) ( cm. ris.). Antall atomer som bestemmer intensiteten til den karakteristiske strålingen er veldig stort, for eksempel for et røntgenrør med en kobberanode ved en spenning på 1 kV, en strøm på 15 mA, 10 14–10 15 atomer gir karakteristikk stråling i 1 s. Denne verdien beregnes som forholdet mellom den totale røntgeneffekten og energien til røntgenkvantemet fra K-skallet (K-serien med røntgenkarakteristisk stråling). Den totale kraften til røntgenstråling i dette tilfellet er bare 0,1% av strømmen som forbrukes, resten går tapt, hovedsakelig på grunn av overgangen til varme.

På grunn av sin høye intensitet og smale bølgelengdeområde, er karakteristisk røntgenstråling den viktigste typen stråling som brukes i Vitenskapelig forskning og teknologisk kontroll. Samtidig med K-seriens stråler genereres L- og M-seriens stråler, som har mye lengre bølgelengder, men deres anvendelse er begrenset. K-serien har to komponenter med nære bølgelengder a og b, mens intensiteten til b-komponenten er 5 ganger mindre enn a. I sin tur er a-komponenten preget av to svært nære bølgelengder, hvor intensiteten til den ene er 2 ganger større enn den andre. For å oppnå stråling med en enkelt bølgelengde (monokromatisk stråling), utviklet spesielle metoder, ved å bruke avhengigheten av absorpsjon og diffraksjon av røntgenstråler på bølgelengden. En økning i atomnummeret til et element er assosiert med en endring i egenskaper elektronskjell, mens jo større atomnummer av materialet til anoden til røntgenrøret, jo kortere er bølgelengden til K-serien. De mest brukte rørene med anoder fra grunnstoffer med atomnummer fra 24 til 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) og bølgelengder fra 2,29 til 0,712 A (0,229 - 0,712 nm).

I tillegg til røntgenrøret kan røntgenkilder være radioaktive isotoper, noen kan sende ut røntgenstråler direkte, andre sender ut elektroner og a-partikler som genererer røntgenstråler ved bombardering av metallmål. Røntgenintensiteten til radioaktive kilder er vanligvis mye mindre enn for et røntgenrør (med unntak av radioaktivt kobolt, som brukes til feildeteksjon og gir stråling med svært liten bølgelengde - g-stråling), de er liten i størrelse og krever ikke strøm. Synkrotronrøntgenstråler produseres i elektronakseleratorer, bølgelengden til denne strålingen er mye høyere enn den som oppnås i røntgenrør (myke røntgenstråler), dens intensitet er flere størrelsesordener høyere enn intensiteten til røntgenrør. Det er også naturlige kilder røntgenstråling. Radioaktive urenheter er funnet i mange mineraler, og røntgenstråler fra romobjekter, inkludert stjerner, er registrert.

Interaksjon av røntgenstråler med krystaller

I røntgenstudiet av materialer med en krystallinsk struktur, analyseres interferensmønstrene som følge av spredning av røntgenstråler av elektroner som tilhører atomene i krystallgitteret. Atomer anses som immobile, deres termiske vibrasjoner blir ikke tatt i betraktning, og alle elektroner av samme atom anses å være konsentrert på ett punkt - en node av krystallgitteret.

For å utlede de grunnleggende ligningene for røntgendiffraksjon i en krystall, vurderer vi interferensen av stråler spredt av atomer plassert langs en rett linje i krystallgitter. På disse atomene faller i en vinkel, hvis cosinus er lik 0 fly bølge monokromatiske røntgenbilder. Lovene for interferens for stråler spredt av atomer ligner på de som eksisterer for et diffraksjonsgitter som sprer lysstråling i det synlige bølgelengdeområdet. For at amplitudene til alle vibrasjoner skal summere seg i stor avstand fra atomserien, er det nødvendig og tilstrekkelig at forskjellen i banen til strålene som kommer fra hvert par av naboatomer inneholder et heltall av bølgelengder. Når avstanden mellom atomer EN denne tilstanden ser slik ut:

EN(en – a0) = h l ,

hvor a er cosinus til vinkelen mellom atomserien og den avbøyde strålen, h- heltall. I alle retninger som ikke tilfredsstiller denne ligningen, forplanter ikke strålene seg. Dermed danner de spredte bjelkene et system av koaksiale kjegler, hvis felles akse er atomraden. Spor av kjegler på et plan parallelt med atomraden er hyperbler, og på et plan vinkelrett på raden, sirkler.

Når stråler faller i en konstant vinkel, brytes polykromatisk (hvit) stråling ned i et spekter av stråler som avbøyes i faste vinkler. Dermed er atomserien en spektrograf for røntgenstråler.

Generalisering til et todimensjonalt (flat) atomgitter, og deretter til et tredimensjonalt volumetrisk (romlig) krystallgitter gir ytterligere to lignende ligninger, som inkluderer innfallsvinkler og refleksjon av røntgenstråler og avstandene mellom atomer i tre veibeskrivelse. Disse ligningene kalles Laue-ligningene og ligger til grunn for røntgendiffraksjonsanalyse.

Amplitudene til stråler som reflekteres fra parallelle atomplan legges opp, og siden antall atomer er veldig stort, den reflekterte strålingen kan fikses eksperimentelt. Refleksjonstilstanden er beskrevet av Wulff–Bragg-ligningen2d sinq = nl, der d er avstanden mellom tilstøtende atomplan, q er blikkvinkelen mellom retningen til den innfallende strålen og disse planene i krystallen, l er røntgenstrålen bølgelengde, og n er et heltall kalt refleksjonsrekkefølgen. Vinkelen q er innfallsvinkelen i forhold til atomplanene, som ikke nødvendigvis faller sammen i retning med overflaten til prøven som studeres.

Det er utviklet flere metoder for røntgendiffraksjonsanalyse, ved bruk av både kontinuerlig spektrumstråling og monokromatisk stråling. I dette tilfellet kan objektet som studeres være stasjonært eller roterende, kan bestå av en krystall (enkeltkrystall) eller mange (polykrystall), diffraktert stråling kan registreres ved hjelp av en flat eller sylindrisk røntgenfilm eller en røntgendetektor som beveger seg rundt omkretsen, men i alle tilfeller, under eksperimentet og tolkningen av resultatene, brukes Wulf-Bragg-ligningen.

Røntgenanalyse i naturvitenskap og teknologi

Med oppdagelsen av røntgendiffraksjon har forskere til rådighet en metode som lar dem studere arrangementet av individuelle atomer og endringer i dette arrangementet under ytre påvirkning uten mikroskop.

Den viktigste anvendelsen av røntgenstråler i grunnleggende vitenskap– strukturanalyse, dvs. etablere det romlige arrangementet av individuelle atomer i en krystall. For å gjøre dette dyrkes enkeltkrystaller og røntgenanalyse utføres, og studerer både plasseringen og intensiteten til refleksjonene. Nå strukturer av ikke bare metaller, men også komplekse organisk materiale, der elementære celler inneholder tusenvis av atomer.

I mineralogien er strukturene til tusenvis av mineraler blitt bestemt ved røntgenanalyse og det er laget ekspressmetoder for analyse av mineralråstoffer.

Metaller har en relativt enkel krystallstruktur og røntgenmetoden gjør det mulig å studere endringene under ulike teknologiske behandlinger og skape fysiske fundamenter ny teknologi.

Fasesammensetningen til legeringene bestemmes av arrangementet av linjer på røntgenmønstrene, antall, størrelse og form av krystaller bestemmes av deres bredde, orienteringen til krystallene (tekstur) bestemmes av intensitetsfordelingen i krystallene. diffraksjonskjegle.

Ved hjelp av disse teknikkene studeres prosesser under plastisk deformasjon, inkludert fragmentering av krystaller, forekomsten indre påkjenninger og ufullkommenheter krystallstruktur(dislokasjoner). Når deformerte materialer varmes opp, studeres spenningsavlastning og krystallvekst (rekrystallisering).

Når røntgenanalyse av legeringer bestemmer sammensetningen og konsentrasjonen av faste løsninger. Når en fast løsning vises, endres de interatomiske avstandene og følgelig avstandene mellom atomplanene. Disse endringene er små, derfor er det utviklet spesielle presisjonsmetoder for å måle periodene til krystallgitteret med en nøyaktighet på to størrelsesordener høyere enn målenøyaktigheten med konvensjonelle røntgenmetoder for forskning. Kombinasjonen av presisjonsmålinger av periodene til krystallgitteret og faseanalyse gjør det mulig å plotte grensene for faseregionene på tilstandsdiagrammet. Røntgenmetoden kan også oppdage mellomtilstander mellom faste løsninger og kjemiske forbindelser - ordnede faste løsninger der urenhetsatomer ikke er ordnet tilfeldig, som i faste løsninger, og samtidig ikke med en tredimensjonal rekkefølge, som i kjemisk forbindelser. Det er flere linjer på røntgenmønstrene til ordnede faste løsninger; tolkningen av røntgenmønstrene viser at urenhetsatomer okkuperer visse steder i krystallgitteret, for eksempel ved toppunktene til en terning.

Under bråkjøling av en legering som ikke gjennomgår fasetransformasjoner, overmettet solid løsning og ved ytterligere oppvarming eller til og med oppbevaring ved romtemperatur, spaltes den faste løsningen med frigjøring av partikler av den kjemiske forbindelsen. Dette er effekten av aldring, og det vises på røntgenbilder som en endring i posisjon og bredde på linjene. Studiet av aldring er spesielt viktig for ikke-jernholdige legeringer, for eksempel forvandler aldring en myk, herdet aluminiumslegering til et slitesterkt strukturelt materiale, duralumin.

Røntgenstudier av stålvarmebehandling er av størst teknologisk betydning. Under herding (hurtig avkjøling) av stål, diffusjonsfri faseovergang austenitt - martensitt, som fører til en endring i strukturen fra kubisk til tetragonal, dvs. enhetscelle tar form rektangulært prisme. På røntgenbilder fremstår dette som en utvidelse av linjene og separasjon av noen linjer i to. Årsakene til denne effekten er ikke bare en endring i krystallstrukturen, men også forekomsten av store indre spenninger på grunn av den termodynamiske ikke-likevekten til den martensittiske strukturen og rask avkjøling. Under herding (oppvarming av herdet stål) smalner linjene på røntgenmønstrene, dette skyldes returen til likevektsstrukturen.

I i fjor Røntgenstudier av prosessering av materialer ved konsentrerte energistrømmer (laserstråler, sjokkbølger, nøytroner, elektronpulser) har fått stor betydning; de krevde nye teknikker og ga nye røntgeneffekter. For eksempel, under påvirkning av laserstråler på metaller, skjer oppvarming og avkjøling så raskt at i metallet, når det er avkjølt, har krystallene tid til å vokse bare til en størrelse på flere enhetsceller (nanokrystaller) eller ikke har tid til å dannes i det hele tatt. Et slikt metall ser etter avkjøling ut som et vanlig, men gir ikke klare linjer på røntgenmønsteret, og de reflekterte røntgenstrålene er fordelt over hele spekteret av blikkvinkler.

Etter nøytronbestråling vises ytterligere flekker (diffuse maksima) på røntgenmønstrene. radioaktivt forfall forårsaker også spesifikke røntgeneffekter knyttet til en endring i strukturen, samt det faktum at prøven som studeres selv blir en kilde til røntgenstråler.

Oppdagelse og fortjeneste i læring grunnleggende egenskaper røntgenstråler tilhører rettmessig den tyske forskeren Wilhelm Conrad Roentgen. De fantastiske egenskapene til røntgenstråler oppdaget av ham fikk umiddelbart en enorm respons i den vitenskapelige verden. Selv om den gang, tilbake i 1895, kunne forskeren knapt forestille seg hvilken fordel, og noen ganger skade, røntgenstråler kan gi.

La oss finne ut i denne artikkelen hvordan denne typen stråling påvirker menneskers helse.

Hva er røntgenstråling

Det første spørsmålet som interesserte forskeren var hva er røntgenstråling? En rekke eksperimenter gjorde det mulig å verifisere at dette elektromagnetisk stråling med en bølgelengde på 10 -8 cm, og opptar en mellomposisjon mellom ultrafiolett og gammastråling.

Påføring av røntgenstråler

Alle disse aspektene ved de destruktive effektene av de mystiske røntgenstrålene utelukker slett ikke overraskende omfattende aspekter ved deres anvendelse. Hvor brukes røntgen?

Studie av strukturen til molekyler og krystaller.
Røntgenfeildeteksjon (i industrien, påvisning av defekter i produkter).
Metoder for medisinsk forskning og terapi.

De viktigste anvendelsene av røntgenstråler har blitt mulig på grunn av de svært korte bølgelengdene til hele spekteret av disse bølgene og deres unike egenskaper.

Siden vi er interessert i virkningen av røntgenstråler på mennesker som bare møter dem under en medisinsk undersøkelse eller behandling, vil vi bare vurdere dette bruksområdet for røntgenstråler.

Bruken av røntgenstråler i medisin

Til tross for den spesielle betydningen av oppdagelsen hans, tok ikke Roentgen patent på bruken, noe som gjorde det til en uvurderlig gave for hele menneskeheten. Allerede i første verdenskrig begynte røntgenenheter å bli brukt, som gjorde det mulig å raskt og nøyaktig diagnostisere de sårede. Nå kan vi skille to hovedområder for anvendelse av røntgenstråler i medisin:

røntgendiagnostikk;
røntgenterapi.

Røntgendiagnostikk

Røntgendiagnostikk brukes i forskjellige alternativer:

La oss ta en titt på forskjellen mellom disse metodene.

Alle disse diagnostiske metodene er basert på røntgenstrålers evne til å belyse film og på deres forskjellige permeabilitet for vev og beinskjelettet.

Røntgenterapi

Røntgenstrålenes evne til å ha en biologisk effekt på vev brukes i medisin for behandling av svulster. Den ioniserende effekten av denne strålingen manifesteres mest aktivt i effekten på raskt delende celler, som er cellene til ondartede svulster.

Du bør imidlertid også være klar over bivirkningene som uunngåelig følger med strålebehandling. Faktum er at celler i det hematopoietiske, endokrine og immunsystemet også deler seg raskt. Negativ påvirkning på dem gir tegn på strålesyke.

Effekten av røntgenstråling på mennesker

Kort tid etter fantastisk oppdagelse Røntgenstråler fant at røntgenstråler har en effekt på mennesker.

Disse dataene ble innhentet i eksperimenter på forsøksdyr, men genetikere antyder at lignende effekter kan gjelde menneskekroppen.

Studiet av effektene av røntgeneksponering har ført til utviklingen av internasjonale standarder for akseptable stråledoser.

Doser av røntgenstråling i røntgendiagnostikk

Etter å ha besøkt røntgenrommet er mange pasienter bekymret – hvordan vil den mottatte stråledosen påvirke helsen deres?

Dosen av generell bestråling av kroppen avhenger av prosedyrens art. For enkelhets skyld vil vi sammenligne den mottatte dosen med naturlig eksponering, som følger en person gjennom hele livet.

Røntgen: bryst - den mottatte dosen av stråling tilsvarer 10 dagers bakgrunnseksponering; øvre mage og tynntarm - 3 år.
Computertomografi av bukhulen og bekkenet, samt hele kroppen - 3 år.
Mammografi - 3 måneder.
Radiografi av ekstremitetene er praktisk talt ufarlig.
Når det gjelder tannrøntgen, er stråledosen minimal, siden pasienten eksponeres for en smal stråle av røntgen med kort strålevarighet.

Disse stråledosene oppfyller akseptable standarder, men hvis pasienten føler seg engstelig før røntgen, har han rett til å be om et spesielt beskyttende forkle.

Eksponering av røntgenstråler til gravide

Hver person må gjennomgå røntgenundersøkelse gjentatte ganger. Men det er en regel - denne diagnostiske metoden kan ikke foreskrives til gravide. Det utviklende embryoet er ekstremt sårbart. Røntgenstråler kan forårsake kromosomavvik og som et resultat fødsel av barn med misdannelser. Den mest sårbare i denne forbindelse er svangerskapsalderen på opptil 16 uker. Dessuten er den farligste for den fremtidige babyen en røntgen av ryggraden, bekkenet og mageregionen.

Når leger vet om den skadelige effekten av røntgenstråler på graviditet, unngår leger å bruke det på alle mulige måter i denne avgjørende perioden i en kvinnes liv.

Imidlertid er det sidekilder til røntgenstråler:

elektronmikroskoper;
farge-TV kinescopes, etc.

Vordende mødre bør være klar over faren de utgjør.

For ammende mødre er radiodiagnostikk ikke farlig.

Hva du skal gjøre etter røntgen

For å unngå selv de minimale effektene av røntgeneksponering, kan noen enkle trinn tas:

etter en røntgen, drikk et glass melk - det fjerner små doser stråling;
veldig nyttig å ta et glass tørr vin eller druejuice;
en tid etter prosedyren er det nyttig å øke andelen matvarer med høyt innhold av jod (sjømat).

Men ingen medisinske prosedyrer eller spesielle tiltak er nødvendig for å fjerne stråling etter en røntgen!

Til tross for de unektelig alvorlige konsekvensene av eksponering for røntgenstråler, bør man ikke overvurdere deres fare når medisinske undersøkelser- de utføres bare på visse deler av kroppen og veldig raskt. Fordelene med dem overstiger mange ganger risikoen for denne prosedyren for menneskekroppen.

Radiologi er en gren av radiologi som studerer effekten av røntgenstråling på kroppen til dyr og mennesker som oppstår fra denne sykdommen, deres behandling og forebygging, samt metoder for å diagnostisere ulike patologier ved hjelp av røntgenstråler (røntgendiagnostikk) . Et typisk røntgendiagnoseapparat inkluderer en strømforsyning (transformatorer), en høyspent likeretter som konverterer vekselstrøm strømnettet til et permanent kontrollpanel, stativ og røntgenrør.

Røntgenstråler er en type elektromagnetiske oscillasjoner som dannes i et røntgenrør under en kraftig retardasjon av akselererte elektroner i øyeblikket de kollisjoner med atomene i anodestoffet. For tiden er det synspunkt generelt akseptert at røntgenstråler, i deres fysisk natur er en av typene strålingsenergi, hvis spektrum også inkluderer radiobølger, infrarøde stråler, synlig lys, ultrafiolette stråler og gammastråler fra radioaktive elementer. røntgenstråling kan karakteriseres som en samling av dens minste partikler - kvanter eller fotoner.

Ris. 1 - mobil røntgenmaskin:

A - røntgenrør;
B - strømforsyning;
B - justerbart stativ.

Ris. 2 - Kontrollpanel for røntgenmaskin (mekanisk - til venstre og elektronisk - til høyre):

A - panel for justering av eksponering og hardhet;
B - høyspenningsforsyningsknapp.

Ris. 3 er et blokkskjema av en typisk røntgenmaskin

1 - nettverk;
2 - autotransformator;
3 - step-up transformator;
4 - røntgenrør;
5 - anode;
6 - katode;
7 - nedtrappingstransformator.

Mekanisme for røntgenproduksjon

Røntgenstråler dannes i øyeblikket av kollisjon av en strøm av akselererte elektroner med anodematerialet. Når elektroner samhandler med et mål, vil 99 % av deres kinetisk energi blir til Termisk energi og bare 1% - i røntgen.

Et røntgenrør består av en glassbeholder hvor 2 elektroder er loddet: en katode og en anode. Luft pumpes ut av glassylinderen: bevegelsen av elektroner fra katoden til anoden er bare mulig under forhold med relativt vakuum (10 -7 -10 -8 mm Hg). På katoden er det en filament, som er en tett vridd wolframfilament. Ved søknad elektrisk strøm elektronemisjon skjer på glødetråden, hvor elektroner skilles fra spiralen og danner en elektronsky nær katoden. Denne skyen er konsentrert ved fokuseringskoppen til katoden, som setter retningen for elektronbevegelse. Cup - en liten fordypning i katoden. Anoden inneholder på sin side en wolframmetallplate som elektronene er fokusert på - dette er stedet for dannelsen av røntgenstråler.

Ris. 4 - Røntgenrørapparat:

A - katode;
B - anode;
B - wolfram filament;
G - fokuseringskopp av katoden;
D - strøm av akselererte elektroner;
E - wolfram mål;
G - glasskolbe;
З - et vindu fra beryllium;
Og - dannet røntgenstråler;
K - aluminiumsfilter.

2 transformatorer er koblet til elektronrøret: step-down og step-up. En nedtrappingstransformator varmer opp wolframfilamentet med lav spenning (5-15 volt), noe som resulterer i elektronemisjon. En step-up, eller høyspent, transformator går direkte til katoden og anoden, som forsynes med en spenning på 20–140 kilovolt. Begge transformatorene er plassert i høyspenningsblokken til røntgenmaskinen, som er fylt med transformatorolje, som gir kjøling av transformatorene og deres pålitelige isolasjon.

Etter at en elektronsky har dannet seg ved hjelp av en nedtrappingstransformator, slås opptrappingstransformatoren på, og høyspenning tilføres begge polene i den elektriske kretsen: en positiv puls til anoden, og en negativ puls til katoden. Negativt ladede elektroner blir frastøtt fra en negativt ladet katode og har en tendens til en positivt ladet anode - på grunn av en slik potensialforskjell oppnås en høy bevegelseshastighet - 100 tusen km / s. Ved denne hastigheten bombarderer elektroner wolframanodeplaten, og fullfører en elektrisk krets, noe som resulterer i røntgenstråler og termisk energi.

Røntgenstråling er delt inn i bremsstrahlung og karakteristisk. Bremsstrahlung oppstår på grunn av en kraftig nedbremsing av hastigheten til elektroner som sendes ut av et wolframfilament. Karakteristisk stråling oppstår i øyeblikket av omorganisering av elektronskallene til atomer. Begge disse typene dannes i et røntgenrør i øyeblikket av kollisjon av akselererte elektroner med atomer i anodematerialet. Emisjonsspekteret til et røntgenrør er en superposisjon av bremsstrahlung og karakteristiske røntgenstråler.

Ris. 5 - prinsippet om dannelsen av bremsstrahlung røntgenstråler.
Ris. 6 - prinsippet om dannelse av de karakteristiske røntgenstrålene.

Grunnleggende egenskaper ved røntgenstråler

Røntgenstråler er usynlige for visuell persepsjon.
Røntgenstråling har en stor penetrerende kraft gjennom organer og vev til en levende organisme, samt tette strukturer av livløs natur, som ikke overfører synlige lysstråler.
Røntgenstråler får visse kjemiske forbindelser til å gløde, kalt fluorescens.

Sink og kadmiumsulfider fluorescerer gulgrønt,
Krystaller av kalsiumwolframat - fiolettblå.

Røntgenstråler har en fotokjemisk effekt: de bryter ned sølvforbindelser med halogener og forårsaker svartning av fotografiske lag, og danner et bilde på en røntgenstråle.

Røntgenstråler overfører energien sin til atomer og molekyler miljø som de passerer gjennom, og viser en ioniserende effekt.

Røntgenstråling har en uttalt biologisk effekt i bestrålte organer og vev: i små doser stimulerer det stoffskiftet, i store doser kan det føre til utvikling av stråleskader, samt akutt strålesyke. biologiske egenskaper tillater bruk av røntgenstråler for behandling av tumor og enkelte ikke-tumorsykdommer.

Skala av elektromagnetiske oscillasjoner

Røntgen har viss lengde bølger og vibrasjonsfrekvens. Bølgelengde (λ) og oscillasjonsfrekvens (ν) er knyttet til sammenhengen: λ ν = c, der c er lysets hastighet, avrundet til 300 000 km per sekund. Energien til røntgenstråler bestemmes av formelen E = h ν, hvor h er Plancks konstant, en universell konstant lik 6,626 10 -34 J⋅s. Bølgelengden til strålene (λ) er relatert til deres energi (E) ved forholdet: λ = 12,4 / E.

Røntgenstråling skiller seg fra andre typer elektromagnetiske oscillasjoner i bølgelengde (se tabell) og kvanteenergi. Jo kortere bølgelengden er, desto høyere er dens frekvens, energi og penetreringskraft. Røntgenbølgelengden er i området

. Ved å endre bølgelengden til røntgenstråling er det mulig å kontrollere dens gjennomtrengende kraft. Røntgenstråler har en veldig kort bølgelengde, men en høy svingningsfrekvens, så de er usynlige for det menneskelige øyet. På grunn av sin enorme energi har kvanter en høy penetreringskraft, som er en av hovedegenskapene som sikrer bruken av røntgenstråler i medisin og andre vitenskaper.

Røntgenkarakteristikker

Intensitet - kvantitativ karakteristikk røntgenstråling, som uttrykkes ved antall stråler som sendes ut av røret per tidsenhet. Intensiteten til røntgenstråler måles i milliampere. Ved å sammenligne det med intensiteten til synlig lys fra en konvensjonell glødelampe, kan vi tegne en analogi: for eksempel vil en 20-watts lampe skinne med én intensitet eller kraft, og en 200-watts lampe vil skinne med en annen, mens kvaliteten på selve lyset (spekteret) er det samme. Intensiteten til røntgenstråling er faktisk dens mengde. Hvert elektron skaper en eller flere strålingskvanter på anoden, derfor reguleres antall røntgenstråler under eksponering av objektet ved å endre antall elektroner som har en tendens til anoden og antall interaksjoner av elektroner med atomer i wolframmålet , som kan gjøres på to måter:

Ved å endre glødegraden til katodespiralen ved hjelp av en nedtrappingstransformator (antall elektroner produsert under emisjon vil avhenge av hvor varm wolframspiralen er, og antall strålingskvanter vil avhenge av antall elektroner);
Ved å endre verdien av høyspenningen som leveres av opptrappingstransformatoren til polene på røret - katoden og anoden (jo høyere spenningen påføres polene i røret, jo mer kinetisk energi mottar elektronene, som , på grunn av sin energi, kan samhandle med flere atomer av anodesubstansen i sin tur - se fig. ris. 5; elektroner med lav energi vil kunne gå inn i et mindre antall interaksjoner).

Røntgenintensiteten (anodestrømmen) multiplisert med eksponeringen (rørtiden) tilsvarer røntgeneksponeringen, som måles i mAs (milliampere per sekund). Eksponering er en parameter som, i likhet med intensitet, karakteriserer mengden stråler som sendes ut av et røntgenrør. Den eneste forskjellen er at eksponeringen også tar hensyn til rørets driftstid (hvis for eksempel røret fungerer i 0,01 sek, vil antall stråler være én, og hvis 0,02 sek, vil antall stråler være annerledes - to ganger til). Stråleeksponeringen settes av radiologen på kontrollpanelet til røntgenmaskinen, avhengig av type undersøkelse, størrelsen på objektet som studeres og diagnoseoppgaven.

Stivhet - kvalitetskarakteristikk røntgenstråling. Det måles ved høyspenningen på røret - i kilovolt. Bestemmer gjennomtrengningskraften til røntgenstråler. Den reguleres av høyspenningen som tilføres røntgenrøret av en opptrappingstransformator. Jo høyere potensialforskjellen skapes på elektrodene til røret, jo mer kraft frastøter elektronene fra katoden og skynder seg til anoden, og jo sterkere kollisjoner de med anoden. Jo sterkere kollisjonen deres er, desto kortere er bølgelengden til den resulterende røntgenstrålingen og desto høyere er penetreringskraften til denne bølgen (eller hardheten til strålingen, som i likhet med intensiteten reguleres på kontrollpanelet av spenningsparameteren på røret - kilospenning).

Ris. 7 - Avhengighet av bølgelengden på energien til bølgen:

λ - bølgelengde;
E - bølgeenergi

Jo høyere kinetisk energi til elektroner i bevegelse, desto sterkere er deres innvirkning på anoden og desto kortere er bølgelengden til den resulterende røntgenstrålingen. Røntgenstråling med lang bølgelengde og lav penetreringskraft kalles "myk", med kort bølgelengde og høy penetreringskraft - "hard".

Ris. 8 - Forholdet mellom spenningen på røntgenrøret og bølgelengden til den resulterende røntgenstrålingen:

Jo høyere spenningen påføres polene til røret, desto sterkere vises potensialforskjellen på dem, derfor vil den kinetiske energien til bevegelige elektroner være høyere. Spenningen på røret bestemmer hastigheten til elektronene og kraften til deres kollisjon med anodematerialet, derfor bestemmer spenningen bølgelengden til den resulterende røntgenstrålingen.

Klassifisering av røntgenrør

Etter avtale

Diagnostisk
Terapeutisk
For strukturell analyse
For gjennomlysning

Av design

Ved fokus

Enkeltfokus (en spiral på katoden og ett fokuspunkt på anoden)
Bifokal (to spiraler av forskjellige størrelser på katoden, og to brennpunkter på anoden)

Etter type anode

Stasjonær (fast)
Roterende

Røntgenstråler brukes ikke bare til radiodiagnostiske formål, men også til terapeutiske formål. Som nevnt ovenfor, gjør røntgenstrålingens evne til å undertrykke veksten av tumorceller det mulig å bruke den i strålebehandling av onkologiske sykdommer. I tillegg til det medisinske bruksområdet, har røntgenstråling funnet bred anvendelse innen ingeniør- og teknisk felt, materialvitenskap, krystallografi, kjemi og biokjemi: for eksempel er det mulig å identifisere strukturelle defekter i ulike produkter (skinner, sveiser). osv.) ved bruk av røntgenstråling. Typen slik forskning kalles defektoskopi. Og på flyplasser, jernbanestasjoner og andre overfylte steder brukes røntgen-tv-introskoper aktivt for å skanne håndbagasje og bagasje av sikkerhetshensyn.

Avhengig av type anode, varierer røntgenrør i design. På grunn av det faktum at 99% av den kinetiske energien til elektronene omdannes til termisk energi, under driften av røret, blir anoden betydelig oppvarmet - det følsomme wolframmålet brenner ofte ut. Anoden avkjøles i moderne røntgenrør ved å rotere den. Den roterende anoden har form som en skive, som fordeler varmen jevnt over hele overflaten, og forhindrer lokal overoppheting av wolframmålet.

Utformingen av røntgenrør er også forskjellig i fokus. Brennpunkt - delen av anoden som den arbeidende røntgenstrålen genereres på. Det er delt inn i det virkelige brennpunktet og det effektive brennpunktet ( ris. 12). På grunn av vinkelen på anoden er det effektive brennpunktet mindre enn det virkelige. Ulike brennpunktstørrelser brukes avhengig av størrelsen på bildeområdet. Jo større bildeområdet er, desto bredere må brennpunktet være for å dekke hele bildeområdet. Et mindre brennpunkt gir imidlertid bedre bildeklarhet. Derfor, når du produserer små bilder, brukes et kort filament og elektronene blir rettet mot et lite område av anodemålet, og skaper et mindre brennpunkt.

Ris. 9 - røntgenrør med en stasjonær anode.
Ris. 10 - Røntgenrør med roterende anode.
Ris. 11 - Røntgenrørapparat med en roterende anode.
Ris. 12 er et diagram over dannelsen av et reelt og effektivt brennpunkt.