ГЛАВА 1 ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕДИЦИНСКОЙ РЕНТГЕНОЛОГИИ. ИСКУССТВЕННОЕ КОНТРАСТИРОВАНИЕ

ГЛАВА 1 ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕДИЦИНСКОЙ РЕНТГЕНОЛОГИИ. ИСКУССТВЕННОЕ КОНТРАСТИРОВАНИЕ

ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

Чтобы понять основы возникновения теневого изображения органов при прохождении через тело человека рентгеновских лучей, необходимо знать природу и свойства этих лучей, способ их искусственного получения, аппаратуру, использующую лучи в медицинской рентгенодиагностике, а также ответную реакцию организма на облучение и способы защиты от его вредного воздействия. Каждый лечащий врач должен не только оценить рентгенограмму по качеству и определить исследуемый орган, но также установить диагностическую методику. Только зная о технике проведения и информативности различных рентгенологических методов и методик, можно правильно сформулировать направление на исследование, адекватно его назначить и получить максимально необходимую информацию о патологическом процессе.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

Из предложенных вопросов и ответов на них вы сможете получить основные теоретические предпосылки для изучения данной темы.

Основополагающие вопросы и ответы на них

Вопрос 1. В 1903 году была получена первая Нобелевская премия по физике, но кем из ученых (в том числе по специальности, по национальности) и за какое открытие (когда и как оно произошло)?

Ответ. Первая Нобелевская премия по физике в 1903 г. получена немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном (рис. 1.1) за открытие X-лучей (X-ray), названных впоследствии рентгеновскими. Это произошло 8 ноября 1895 г. в Германии, когда Рентген, занимаясь изучением катодных лучей, уходя из лаборатории, завернул катодную трубку в чёрную бумагу, выключил свет, но не выключил трубку из электрической сети. Тогда он увидел на столе свечение кристаллов платиносинеродистого бария и понял, что совершил открытие, ведь поскольку катодные лучи не проходят через чёрную бумагу и не способны вызывать флюоресценции, значит, в катодной трубке возникают ещё какие-то новые, неизвестные лучи. Рентген в течение 7 нед не выходил из лаборатории и так подробно изучил и описал свойства открытых им лучей, что впоследствии никому из учёных не удалось дополнить их описание.

Вопрос 2. Какова природа и основные свойства рентгеновских лучей, благодаря которым их используют в медицине?

Ответ. По природе рентгеновские лучи - разновидность электромагнитных колебаний, которые отличаются от других видов лучей (видимого света, инфракрасных, ультрафиолетовых, радиоволн) более короткой длиной волны.

Рис. 1.1. Вильгельм Конрад Рентген

Основные свойства рентгеновских лучей

Проникающая способность, на которой и основана рентгенодиагностика, зависит от плотности тканей. Так, костная ткань обладает наибольшей плотностью, а значит, и поглощающей способностью, поэтому при рентгенологическом исследовании даёт затемнение высокой интенсивности. Паренхиматозные органы также выглядят в виде затемнения, но они в 2 раза меньше задерживают рентгеновские лучи, и затемнение имеет среднюю интенсивность. Воздух не задерживает лучи и создаёт просветление, как, например, лёгочная ткань, которая представлена альвеолами, заполненными воздухом.

Флюоресцирующее свойство - способность вызывать свечение некоторых химических веществ. Именно благодаря этому свойству Рентген открыл Х-лучи. На этом свойстве основан метод рентгеноскопии - получение теневого изображения на рентгеновском экране, представленном куском картона, покрытым химическим составом. Рентгеновские лучи, возникнув в рентгеновской трубке и пройдя через тело человека, попадают на экран и вызывают его свечение.

Фотохимическое свойство - способность вызывать почернение плёнки благодаря разложению галоидных соединений серебра, составляющих основу фотослоя. Данное свойство позволило использовать рентгеновские лучи для рентгенографии. При этом лучи, выходя из рентгеновской трубки и проходя через тело человека, вызывают образование теневого изображения на рентгеновской плёнке.

Ионизирующее свойство заключается в том, что под действием рентгеновских лучей в любой среде, через которую они проходят, образуются ионы, по количеству которых судят о дозе излучения. На этом свойстве основан метод дозиметрии - измерение дозы с помощью различных видов специальных приборов - дозиметров. Дозиметрию осуществляют специальные ведомственные службы.

Биологическое или повреждающее действие на организм человека ионизирующих излучений вызывает необходимость защиты от него как персонала рентгеновских кабинетов, так и пациентов при осуществлении методов рентгенодиагностики. В то же время это свойство используют в лучевой терапии для лечения как опухолевых, так и неопухолевых заболеваний.

Вопрос 3. Что такое предельно допустимая доза при облучении? От чего зависит предельно допустимая доза? Какие различают группы радиочувствительных органов?

Ответ. Предельно допустимая доза (ПДД) - наибольшее значение индивидуальной дозы, полученной при облучении за год, которая при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызывает у человека каких-нибудь патологических изменений.

ПДД зависит от того, какие ткани облучены. Различают три группы критических (радиочувствительных) органов.

1 группа - всё тело, половые органы, красный костный мозг. ПДД - 5 бэр в год.

2 группа - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезёнка, ЖКТ, лёгкие, хрусталик глаза. ПДД - 15 бэр в год.

3 группа - кожа, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки, стопы. ПДД - 30 бэр в год.

ПДД измеряют с помощью специальных приборов - дозиметров.

Вопрос 4. Какие существуют принципы защиты от рентгеновских лучей для персонала рентгеновских кабинетов и пациентов?

Ответ. Существуют три основных принципа защиты от воздействия рентгеновских излучений.

1. Защита экранированием:

Стационарные средства - баритовая штукатурка стен кабинета, двери с листовым свинцовым покрытием, просвинцованное стекло в смотровых окнах;

Передвижные: защитные ширмы, так же с листовым свинцовым покрытием;

Индивидуальные средства: фартуки, перчатки, колпаки и бахилы из просвинцованной резины для персонала, и покрытие из просвинцованной резины для защиты наиболее чувствительных тканей пациента (перечислены выше) во время проведения различных методов рентгенодиагностики.

2. Защита расстоянием - расположение рабочих мест персонала с максимальным удалением их от источника излучения, максимально возможное расстояние между рентгеновской трубкой и кожей пациента (кожно-фокусное расстояние). Доказано, что с увеличением этого расстояния вдвое доза уменьшается вчетверо.

3. Защита временем, т.е. чем меньше время облучения, тем меньше доза. В связи с этим существует строгая регламентация рабочего дня рентгенолога и время проведения рентгенодиагностических процедур.

Так, при рентгенографии экспозиция длится в среднем до 1-3 с, рентгеноскопия грудной клетки - 5 мин, желудка - 10 мин и т.д.

Вопрос 5. Назовите два основных метода рентгенологического исследования и два основных рентгенологических симптома. Чем отличаются друг от друга позитивное и негативное изображения? Какой метод исследования они отражают? Почему при анализе рентгенограмм на «чёрное» надо говорить «белое» и, наоборот, на «белое» - «чёрное»?

Ответ. Два основных метода рентгенологического исследования - рентгеноскопия и рентгенография.

Два основных рентгенологических симптома - это затемнение и просветление.

Позитивное изображение мы видим на экране при рентгеноскопии, при этом кости, средостение и другие плотные ткани (рис. 1.2) выглядят всегда в виде затемнения различной интенсивности, а воздух, где бы он ни находился (лёгкие, газовый пузырь желудка, кишечник, полость абсцесса и т.д.) - в виде просветления (рис. 1.3 а).

Негативное изображение получают при рентгенографии на рентгеновской плёнке после её фотообработки, здесь теневая картина обратная (рис. 1.3 б). Чтобы не запутаться в интерпретации двух рентгенологических симптомов, существует правило: любое рентгеновское изображение (на экране или рентгенограмме) анализируют как позитивное. Именно поэтому и получается, что при анализе рентгенограмм на «чёрное» надо говорить «белое» и, наоборот, на «белое» - «чёрное».

Рис. 1.2. Схема формирования рентгеновского изображения в зависимости от плотности тканей

Рис. 1.3. Рентгенограммы органов грудной полости. Справа обнаруживается интенсивное затемнение в верхнем лёгочном поле:

а - позитивное изображение органов грудной полости; б - негативное изображение органов грудной полости

Вопрос 6. Существуют ли рентгеновские лучи в природе? Что служит их источником и где они находятся?

Ответ. В природе существуют рентгеновские лучи, их источник - солнце, поэтому они находятся в воздухе и участвуют в создании естественного радиоактивного фона облучения.

Вопрос 7. В каком приборе получают рентгеновские лучи искусственным путём? Каким образом это осуществляется?

Ответ. Искусственным путём рентгеновские лучи получают в рентгеновской трубке (рис. 1.4). Это происходит при включении трубки в электрическую сеть. Поток электронов, идущий с определённой скоростью от катода к аноду, тормозится при столкновении с последним, в результате чего и возникает рентгеновское излучение, которое является тормозным.

Вопрос 8. Из каких основных блоков (комнат) состоит рентгеновский кабинет? Какие два штатива имеет рентгеновский аппарат? Может ли он иметь один совмещённый штатив?

Ответ. Рентгеновский кабинет состоит из следующих основных блоков (комнат):

пультовая - комната, где расположен пульт управления аппаратом;

фотолаборатория - место, где рентгенолаборант производит обработку экспонированной рентгеновской плёнки и зарядку кассет неэкспонированной плёнкой;

рентгенодиагностический кабинет - место, где находится рентгеновский аппарат с одним (совмещённым) или двумя штативами,

Рис. 1.4. Схема образования рентгеновских лучей в рентгеновской трубке

а также стационарными и индивидуальными средствами защиты от рентгеновских лучей. Современный цифровой рентгеновский аппарат (рис. 1.5) может иметь один совмещённый штатив, предназначенный как для рентгеноскопии, так и для рентгенографии, управление дистанционное. - Штативы.

Штатив для рентгеноскопии (стол, на котором помещается больной, за ним - рентгеновская трубка, перед ним - экран,

Рис. 1.5. Цифровой рентгеновский аппарат с одним штативом и дистанционным управлением

за которым - первое рабочее место врача-рентгенолога). Штатив можно перемещать в горизонтальное и вертикальное положения.

Штатив для рентгенографии (стол, на котором помещается больной в горизонтальном положении и вертикальная стойка), над столом - рентгеновская трубка, под ним - кассета с рентгеновской плёнкой. На этом штативе (второе рабочее место) рентгенолаборант проводит укладку больного и рентгенографию.

Стационарные и индивидуальные средства защиты от рентгеновских лучей.

Вопрос 9. Какие основные приспособления к рентгеновскому аппарату позволяют уменьшить лучевую нагрузку на врача и пациента, а также улучшить качество изображения?

Ответ. Основные приспособления к рентгеновскому аппарату, которые позволяют уменьшить лучевую нагрузку и улучшить качество изображения при рентгенодиагностических процедурах, включают электронно-оптический усилитель рентгеновского изображения, компрессионный тубус, диафрагму и отсеивающую решётку.

Электронно-оптический усилитель рентгеновского изображения (УРИ) заменяет флюоресцирующий экран, на него попадают рентгеновские лучи, прошедшие сквозь тело больного. В УРИ происходит преобразование рентгеновского образа в световой и электронный. Под воздействием ускоряющего поля и в результате фокусировки с большого входного экрана на маленький выходной повышается плотность потока электронов и в 3-6 тысяч раз усиливается яркость изображения, которое через систему зеркал и линз пере- даётся на телевизионную трубку и экран телевизора, что называют рентгенотелевидением. При необходимости изображение можно записывать с помощью видеомагнитофона, кинокамеры (рентгенокинематография), фотокамеры, можно выполнить цифровую рентгеноскопию и рентгенографию, можно ввести изображение в компьютер для последующей обработки и анализа изображения на его мониторе. УРИ исключает необходимость темновой адаптации врача, что ускоряет проведение исследования, облегчает его и делает более эффективным, лучевая нагрузка на пациента и персонал уменьшается в 15 раз.

Компрессионный тубус (свинцовый цилиндр) уменьшает поле облучения, одновременно осуществляет давление (компрессию) на

тело больного, уменьшая его толщину, за счёт этого уменьшается количество рассеянных лучей, изображение становится более чёт- ким, а облучение уменьшается.

Диафрагма имеет вид свинцовых шторок, она, как и тубус, сужает поле облучения и уменьшает количество рассеянных лучей с теми же преимуществами.

Отсеивающая решётка состоит из множества свинцовых пластин, которые поглощают рассеянное излучение, а значит, улучшают качество изображения и уменьшают лучевую нагрузку.

Вопрос 10. С помощью какого аппарата осуществляют рентгенографию в рентгеновском кабинете? Можно ли и каким образом производить рентгенограммы в палате, где лежит больной, в операционной, в перевязочной и т.д.?

Ответ. Рентгенографию в рентгеновском кабинете осуществляют с помощью стационарного рентгеновского аппарата (штатив для рентгенографии). Можно производить рентгенографию и в палате, и в операционной, и в перевязочной и т.д., для этого необходим переносной (передвижной) рентгеновский аппарат, при этом кассету с плёнкой подкладывают под больного.

Вопрос 11. В чём заключаются преимущества рентгеноскопии и недостатки рентгенографии?

Ответ. Преимущества рентгеноскопии и недостатки рентгенографии заключаются в следующем.

Рентгеноскопия предоставляет возможность изучения функционального состояния различных органов (сердечных сокращений, дыхательных движений рёбер, диафрагмы, изменения лёгочного рисунка и патологических теней при дыхании, перистальтических волн и сроков эвакуации бария сульфата по пищеводу, желудку и кишечнику). При рентгенографии вышеописанное невозможно, так как фиксируется только один из моментов состояния организма.

Рентгеноскопия предоставляет возможность получения объём- ного изображения за счёт полипозиционного исследования, т.е. больного изучают в вертикальном и горизонтальном положениях с различными поворотами вокруг оси. Рентгенография предоставляет суммарное изображение, так как осуществляется в основном в двух проекциях (прямой и боковой).

В процессе рентгеноскопии осуществим контроль выполнения инвазивных рентгенологических процедур, например катетеризации сердца и сосудов, что невозможно при рентгенографии.

Использование УРИ при рентгеноскопии уменьшает время проведения исследования, что имеет значение при диагностике неотложных состояний (например, при кишечной непроходимости и др.). Для проведения рентгенографии необходимо больше времени для укладки больного и фотолабораторного процесса.

Появление в последние годы цифровых рентгеновских аппаратов позволяет переносить изображение с рентгеновского экрана на экран компьютера, трансформировать его, передавать на расстояние (создается не субъективное, как раньше, а объективное впечатление об исследовании), фиксировать на диске и хранить в памяти.

Вопрос 12. Что относится к преимуществам рентгенографии и в то же время недостаткам рентгеноскопии?

Ответ. К преимуществам рентгенографии и недостаткам рентгеноскопии (до использования цифрового рентгеновского аппарата) относились следующие.

Возможность визуализации при рентгенографии большего количества деталей, в том числе очень мелких - до 50-100 мкм (детали лёгочного рисунка, костной структуры и др.). Это было связано не столько с разрешающей способностью метода, сколько с неограниченным временем анализа рентгенограммы, в отличие от рентгеноскопии, где время исследования строго регламентировано, чтобы не превысить лучевую нагрузку (например, исследование лёгких - 5 мин, желудка - 10 мин, толстой кишки - 20 мин). Цифровой метод даёт возможность записать процесс рентгеноскопии на диск, многократно просматривать исследование на экране компьютера.

Лучевая нагрузка при рентгенографии ниже, чем при рентгеноскопии, за счёт более короткой экспозиции (1-3 с, а не 5-20 мин, как при рентгеноскопии).

Рентгенография предоставляет возможность создания архива с хранением рентгенограмм. Изображение же, полученное при рентгеноскопии, хранилось только в памяти врача, а это недолговечно. В последние годы с появлением цифровой рентгеноскопии этот недостаток исключён. Новый метод позволяет сохранять изображение на магнитных носителях, что создаёт удобство хранения, создание оперативного доступа к архиву и передачи изображения на расстояние как внутри больницы (в аудиторию, учебные комнаты и т.д.), так и за её пределы, например в другое лечебное учреждение этого или другого города и страны.

Рентгенография - объективный метод диагностики благодаря возможности коллегиального обсуждения рентгенограмм, в то время как рентгеноскопия раньше была субъективным методом диагностики, однако использование цифрового метода исключило и этот недостаток.

Многократная рентгенография позволяет наблюдать за патологическим процессом в динамике, проводить контроль лечения благодаря меньшей лучевой нагрузке по сравнению с рентгеноскопией.

Вопрос 13. Рентгеноскопия и рентгенография проводятся отдельно друг от друга или сочетанно? Кто и как это осуществляет?

Ответ. Рентгеноскопия и рентгенография могут проводиться отдельно друг от друга на разных штативах рентгеновского аппарата. Однако во время рентгеноскопии врач-рентгенолог во все времена использовал и рентгенографию - снимки за экраном, которые фиксировали опре- делённые моменты исследования и помогали комплексно решить диагностическую задачу. Эти снимки не мог проконсультировать другой врач, который не смотрел конкретного больного за экраном, так как рентгенограммы не отражают весь процесс рентгеноскопии. Рентгенографию на соответствующем штативе осуществляет не врач, а рентгенолаборант. С появлением цифрового рентгеновского аппарата с одним штативом ситуация несколько изменилась, так как перед проведением рентгенографии рентгенолаборантом врач-рентгенолог может предварительно осуществить рентгеноскопию, чтобы более точно определить центрацию на патологический очаг для последующей рентгенографии и скорригировать укладку больного.

Вопрос 14. При каких условиях создаётся естественная контрастность? В каких случаях проводят искусственное контрастирование, что для этого необходимо?

Ответ. Естественная контрастность создаётся при условиях, когда рядом с воздушными тканями или тканями, содержащими воздух, которые выглядят как просветление, находятся более плотные ткани, дающие симптом затемнения. Например, это относится к рентгенологической картине органов грудной полости, когда лёгкие выглядят прозрачными, светлыми на фоне затемнения, образованного средостением.

Искусственное контрастирование п роводят в тех случаях, когда рядом расположенные органы и ткани приблизительно одинаковы по плотности, они не дифференцируются друг от друга и тогда для их визуализации необходимо введение контрастного вещества.

Вопрос 15. Какие группы контрастных веществ используют при рентгенологических исследованиях? Что они собой представляют, в виде какого симптома, и для исследования каких органов их применяют?

Ответ. При рентгенологических исследованиях используются следующие группы контрастных веществ.

Высококонтрастные вещества (рентгенопозитивные) - препараты, контрастность которых выше мягких тканей, поэтому они выглядят в виде симптома интенсивного затемнения (рис. 1.6 а).

- Бария сульфат (ВаSО 4) - применяют в виде самостоятельного препарата или в составе Бар-ВИПС ♠ , выпускают в виде белого порошка, расфасованного в пакетиках, продают в аптеках. Используют при исследовании пищевода, желудка и кишечника в виде водной взвеси. Для того чтобы БаSО 4 лучше прилипал к слизистой оболочке, в него добавляют танин (при контрастной клизме), цитрат натрия, сорбит или белок яйца (при рентгеноскопии желудка), а для увеличения вязкости - желатин или целлюлозу (при исследовании желудка), Бар-ВИПС * в своём составе уже содержит вышеперечисленные ингредиенты.

Водорастворимые препараты.

- Йодированные масла представлены эмульсией йодистых соединений в растительных маслах (персиковом, маковом), например липиодол ультра-флюид ♠ , который используют при исследовании бронхов, лимфатических сосудов, полости матки, свищевых ходов.

Низкоконтрастные (рентгенонегативные) препараты входят в группу препаратов, контрастность которых ниже контрастности мягких тканей - это газы (динитроген оксид, углекислый газ, воздух), поэтому рентгенологически они выглядят в виде просветления (рис. 1.6 б). При введении в кровь применяют углекислый газ, в полости тела и клетчаточные пространства - динитроген оксид, а в ЖКТ - воздух.

Рис. 1.6. Пациент К., 65 лет:

а - рентгеноскопия желудка (контрастирование бариевой взвесью). Обзорная рентгенограмма желудка и двенадцатиперстной кишки в прямой проекции. Чашеобразный рак по малой кривизне антрального отдела желудка без нарушения эвакуации; б - пневмогастрография (контрастирование воздухом). Обзорная рентгенограмма желудка и двенадцатиперстной кишки в прямой проекции. Чашеобразный рак по малой кривизне антрального отдела желудка. Стенка малой кривизны тела в проксимальном направлении от патологической тени не утолщена, что исключает инфильтративный компонент опухоли и смешанный её рост

Вопрос 16. Куда и какими способами вводят контраст при искусственном контрастировании?

Ответ. Варианты введения контраста при искусственном контрастировании.

В различные полости с использованием высококонтрастных, реже низкоконтрастных веществ:

В пищевод, желудок, кишечник перорально (в том числе через зонд);

В кишечник через прямую кишку;

В патологические полости, в желчный пузырь и почки путём чрескожной пункции;

В сосуды, жёлчные протоки, мочеточник, свищевые ходы и матку с помощью шприцев и катетеров.

В окружающие орган ткани путём пункции только низкоконтрастных веществ (воздух):

В средостение;

В брюшную полость;

В забрюшинное пространство.

Внутривенно с использованием высококонтрастных водорастворимых препаратов, при этом препарат из крови поглощается некоторыми органами, концентрируется там и выводится. Этот метод применяют при исследовании:

Желчного пузыря;

Жёлчных путей;

Почек и мочевых путей.

Вопрос 17. Для чего проводят биологическую пробу и в чём она заключается?

Ответ. Биологическую пробу проводят для установления переносимости йодсодержащего препарата пациентом при рентгенологическом исследовании с искусственным контрастированием. Осложнениями при введении таких веществ могут быть аллергические и токсические реакции.

Биологическая проба состоит из внутривенного введения 1 мл рентгеноконтрастного препарата перед исследованием. Если в течение 5 мин нет побочных эффектов, то можно вводить всю дозу, которая варьирует от 20 до 100 мл. Для устранения аллергических и токсических реакций у пациентов в рентгеновском кабинете обязательно должны быть соответствующие ЛС.

Вопрос 18. С какой целью и периодичностью проводят флюорографию, в чём заключается её сущность и способы получения изображения?

Ответ. Флюорографию (рис. 1.7) проводят с целью профилактического исследования органов грудной полости 1 раз в год всем жителям планеты с 15-летнего возраста, а также в группах повышенного риска. Именно этот метод способствует выявлению ранних изменений лёгких при различных заболеваниях (туберкулёзе, кистах, опухолях и др.).

Сущность флюорографии заключается в фотографировании рентгеновского изображения с экрана. При этом изображение получают на фотоплёнке небольшого формата (110x110 мм, 100x100 мм, 70x70 мм), меньше, чем размеры рентгенограмм. Таким образом, меньше денежных затрат идёт на плёнку и её обработку, выше пропускная способность флюорографического кабинета.

Рис. 1.7. Пациент Д., 58 лет. Флюорограммы лёгких в прямой задней (а) и прямой передней (б) проекциях

Изображение на фотоплёнку поступает может поступать:

С флюоресцирующего экрана специального рентгеновского аппарата (флюорографа) на рулонную плёнку. Используют при флюорографии лёгких;

Экрана электронно-оптического усилителя рентгеновского изображения (УРИ-флюорография) при проведении рентгенологического исследования пищевода, желудка и кишечника;

Монитора цифрового флюорографа. При этом проводят цифровую обработку изображения с помощью компьютера. Полученную картину печатают на принтере на специальной плёнке или на обычной писчей бумаге и выдают на руки пациенту. Вместе с рентгеновским изображением на бумаге печатают заключение по исследованию. Это наиболее дешёвый способ получения фотокадра с пониженной в 20 раз лучевой нагрузкой на пациента.

Вопрос 19. Для чего служит, что означает и как осуществляется томография?

Ответ. Томография служит для получения послойного рентгеновского изображения в виде продольного среза тела человека на заданной в сантиметрах глубине и на любом уровне (череп, шея, грудная клетка, брюшная полость, кости и суставы).

Томография означает выделение из суммарного рентгеновского изображения одного слоя, осуществляется путём движения рентгеновской трубки и кассеты по отношению к неподвижному телу пациента, который лежит на штативе. При этом происходит размазывание изображения всех объектов и деталей, кроме тех, которые находятся в заданной плоскости на уровне центра вращения системы «излучатель-плёнка»

(рис. 1.8 б). Чем больше величина амплитуды движения этой системы, тем тоньше томографический слой. Обычно величина угла качания 20-50°.

Вопрос 20. Каковы показания и цели применения томографии? Ответ. Показания и цели применения томографии следующие.

Различные заболевания лёгких и средостения:

С целью получения изображения просветов трахеи, главных, долевых и сегментарных бронхов (рис. 1.8);

Для уточнения параметров патологических затемнений (состояния контуров, формы, структуры, в том числе для выявления участков распада, фиброза и т.д.);

Для обнаружения увеличенных лимфатических узлов корней и средостения;

При выявлении объёмных образований средостения. Томография до сих пор остаётся наиболее информативным методом

при изучении органов грудной полости.

Заболевания гортани (рак, ларингит, туберкулёз). Томография - наиболее часто применяемая методика в связи с большой диагностической значимостью.

Рис. 1.8. Пациент О., 55 лет. Рентгенограммы в прямой проекции левого лёг- кого. В верхней доле обнаружено затемнение:

а - на обзорной рентгенограмме затемнение средней интенсивности, неоднородной структуры, подозрительное на паренхиматозную пневмонию; б - на рентгеновской томограмме на глубине 9 см обнаруживается культя верхнедолевого бронха, что свидетельствует об обтурации бронха опухолью, следовательно, затемнение в лёвом легком является ателектазом верхней доли

Объёмные образования органов брюшной полости и забрюшинного пространства, при этом проводят либо самостоятельную томографию, либо в сочетании с контрастными методами (например, пневмоперитонеумом для исследования печени и ретропневмоперитонеумом при исследовании почек и надпочечников).

Заболевания черепа. В последние годы томографию проводят в основном для изучения костей свода черепа, турецкого седла, придаточных пазух носа, височной кости.

Заболевания костей и суставов. Томография нередко позволяет получить дополнительные сведения, особенно при деструктивных процессах (остеомиелите, саркоме).

Вопрос 21. Что представляет собой метод бронхографии, инвазивный он или нет? Каковы показания и техника его проведения?

Ответ. Бронхография - метод искусственного контрастирования бронхов. Относится к инвазивным методам из-за глубокого проникновения по трахеобронхиальной системе.

Показания к бронхографии:

Аномалии развития;

Бронхоэктазы;

Внутрибронхиальные опухоли доброкачественного и злокачественного характера;

Бронхоплевральные и внутренние бронхиальные свищи. Техника проведения бронхографии: в условиях рентгеновского кабинета контрастное вещество (масляное или любое водорастворимое) вводят с помощью специальных катетеров через нос в дыхательные пути после предварительной местной анестезии (1% раствор тетракаина или лидокаина) или в процессе бронхоскопии. Контрастирование проводят под контролем рентгеноскопии, заполняя сначала одну половину бронхиального дерева, а потом, откачав из него контраст, вводят катетер или бронхоскоп, а через них и препарат, в другую половину бронхиального дерева, делая серию рентгенограмм в прямых и боковых проекциях. По бронхограммам оценивают расположение, диаметр и контуры бронхов, а также бифуркационный угол, который в норме составляет 70°.

Вопрос 22. В чём заключается ангиография? К каким методам (инвазивным или неинвазивным) относится? Возможны ли осложнения? В каких условиях проводят, каковы показания и противопоказания?

Ответ. Ангиография заключается в искусственном контрастировании сосудов.

Ангиография - инвазивный метод за счёт глубокого проникновения по естественным путям, т.е. по сосудам. При этом возможны осложнения (кровотечение, инфекция и т.д.) и имеется значительная лучевая нагрузка.

Ангиографию проводят в условиях специальной операционной (ангиографический кабинет). Ангиографию назначают только в тех случаях, когда неинвазивные методы оказались недостаточно информативными.

Показания к применению ангиографии: подозрение на поражение сосудов (изменение их хода, расширение, сужение, закупорка) в результате различных заболеваний (воспалительных, дистрофических, опухолевых, аномалий развития).

Противопоказания к проведению ангиографии: тяжёлое общее состояние, сердечная, почечная и печёночная недостаточность, непереносимость йодсодержащих препаратов.

Вопрос 23. Каковы разновидности ангиографии, чем они обусловлены? В чём заключается техника их проведения, показания и как проводят анализ ангиограмм?

Ответ. Разновидности ангиографии обусловлены тем, в какие сосуды вводят контраст, это артериография, венография (флебография), лимфография.

Техника проведения артериографии заключается во введении контраста путём пункции (исследование сонных артерий, сосудов нижних конечностей, абдоминальной аорты), но чаще путём катетеризации по методике шведского учёного Сельдингера. По этой методике сначала после местной анестезии делают разрез на коже и обнажают артерию, например бедренную, затем вводят катетер в брюшную аорту и её ветви (это целиакография, мезентерикография и др.). Если катетер проводят через артерию локтевого сгиба в правое предсердие и правый желудочек сердца, а затем в лё- гочный ствол, то это ангиопульмонография. Контрастирование сосудов контролируют рентгеноскопией, при этом раньше делали серийную рентгенографию с помощью сериографа (специального приспособления). В настоящее время изображение фиксируют с помощью цифрового рентгеновского аппарата. Показания к применению метода: подозрение на нарушение кровотока за счёт изменения артерий.

Венографию проводят двумя способами:

Прямым, когда контраст вводят путём пункции, венесекции или катетеризации по Сельдингеру;

Непрямым, имеет три разновидности:

Введение контраста в артерии, через которые после прохождения системы капилляров контрастируются вены;

Инъекция контраста в костномозговое пространство, откуда он поступает в вены;

Введение контраста в паренхиму органа путём инъекции, в результате визуалируются вены, отводящие кровь от этого органа (например, спленопортография при пункции селе- зёнки).

Венография показана при аномалиях развития вен, тромбоэмболии, тромбофлебите и его последствиях, после хирургических вмешательств на венах. Противопоказанием служит острый тромбофлебит.

Техника выполнения лимфографии (главным образом нижних конечностей, таза и забрюшинного пространства) заключается в том, что пропилиодон вводят в лимфатические сосуды путём пункции и делают рентгенограммы через 15-20 мин для их визуализации, а чтобы увидеть лимфатические узлы - через 24 ч. Лимфография показана при системных и опухолевых заболеваниях для уточнения локализации, степени и характера поражения лимфатических сосудов и узлов, что имеет значение, например, для диагностики их патологических изменений и при выборе полей для лучевой терапии рака.

При анализе ангиограмм любой разновидности обращают внимание на расположение сосудов, их диаметр и контуры. На ангиограммах отражаются фазы кровотока (артериальная, капиллярная или паренхиматозная и венозная), которые позволяют судить о состоянии гемодинамики. Патологическими симптомами на ангиограммах служат:

Сужение или ампутация сосудов с появлением окольных путей кровотока;

Гипоили гиперваскуляризация отдельных зон, появление бессосудистых дефектов или хаотических сосудов;

Аневризмы (расширения) сосудов.

Вопрос 24. В чём сущность термографии? С помощью чего и как её проводят? Каковы патологические симптомы заболеваний и показания к применению?

Ответ. Термография - метод диагностики некоторых заболеваний с помощью регистрации и оценки теплового излучения человека.

Термографию проводят с помощью специального аппарата - термографа в инфракрасном диапазоне длины волны.

Перед исследованием пациент должен от 10 до 30 мин адаптироваться к температуре помещения, где находится термограф, само исследование занимает 2-5 мин. Излучение от тела пациента с помощью специальных приспособлений (приёмника, усилителя, системы зеркал) отображается на экране монитора в виде чёрно-белого или цветного изображения (термоскопия), а затем его можно зафиксировать на фотохимической бумаге (термография).

Патологическими симптомами служат гипертермия и гипотермия.

При гипертермии разница в температуре с окружающими тканями составляет в случаях острого воспаления - 0,7-1 °С, хронического воспаления - 1-1,5 °С, гнойного процесса - 1,5-2 °С, злокачественной опухоли - 2-2,5 °С.

Симптом гипотермии наблюдают при ангиоспазме, сужении или стенозе сосудов.

Благодаря простоте исполнения, термография находит широкое применение при диспансеризации населения, особенно часто её применяют:

При различных нарушениях кровообращения;

При «остром животе»;

Для оценки активности артрита, бурсита;

При уточнении границ ожогового поражения или отморожения;

При воспалительных заболеваниях различных органов;

В случаях доброкачественных и злокачественных опухолей независимо от локализации.

Вопрос 25. Что собой представляет метод электрорентгенографии, как осуществляется, в каких случаях его используют?

Ответ. Электрорентгенография - метод получения рентгеновского изображения на бумаге с большим количеством недорогих снимков без «мокрого» фотопроцесса.

Метод электрорентгенографии основан на попадании рентгеновского излучения, прошедшего через тело пациента, не на кассету с плён- кой, как при рентгенографии, а на селеновую пластину, предварительно заряженную статическим электричеством. Под действием рентгеновских лучей электрический потенциал пластины неодинаково меняется и возникает скрытое изображение. Затем на селеновую пластину укладывают бумагу и распыляют на ней чёрный порошок, который, притягиваясь к положительно заряженным участкам пластины, переводит изображение с пластины в видимое на бумаге, его закрепляют, а изоб-

ражение с пластины снимают. На одной пластине можно произвести более 100 снимков.

Электрорентгенографию в основном используют при травмах костей, когда необходимо большое количество снимков в динамике. Получение изображения на бумаге дешевле, чем на рентгеновской плёнке.

Вопрос 26. Что входит в понятие «интервенционная рентгенология»? Каковы её основные направления и в чём заключаются?

Ответ. В понятие «интервенционная рентгенология» входит новое направление, которое состоит из сочетания методов рентгенодиагностики и лечебных мероприятий с использованием современных технологий, т.е. это различного рода манипуляции, которые проводят под контролем рентгеноскопии.

Интервенционная рентгенология имеет следующие основные направления.

Рентгеноэндоваскулярные вмешательства заключаются во внутрисосудистом чрезкатетерном введении контраста для диагностики (ангиография) и контроля лечебных манипуляций на сосудах (дилатация, окклюзия и т.д.):

Чрескатетерная эмболия (рис. 1.9);

Чрескатетерное удаление инородных тел из сердца или лёгоч- ной артерии;

Чрескатетерное селективное введение ЛС (для растворения тромбов, при химиотерапии, при остром панкреатите и панкреонекрозе);

Чрескатетерное введение гибкого зонда-световода для ядерного разрушения тромбов или атероматозных бляшек.

Рентгеноэндобронхиальные вмешательства заключаются в катетеризации бронхиального дерева для биопсии из участков, недоступных при бронхоскопии.

Рентгенобилиарные вмешательства осуществляют путём чрескожной пункции и катетеризации жёлчных протоков:

Для декомпрессии при обтурационной желтухе;

Рис. 1.9. Пациентка М., 47 лет. Пример интервенционного направления в рентгенологии - эмболизация сосудов матки в процессе ангиографии с целью прекращения дальнейшего роста рака матки

Введения препаратов для растворения жёлчных камней;

Устранения стриктур жёлчных протоков.

Рентгеноэндоуриальные манипуляции основаны:

На чрескожной пункции патологических и естественных полостей почки;

Катетеризации почечной лоханки при непроходимости мочеточника;

Для раздробления и удаления почечных камней и др.

Под контролем рентгеноскопии эндоэзофагеально проводят дилатацию при стриктурах пищевода и желудка.

Аспирационная биопсия под контролем рентгеноскопии показана для установления природы внутригрудных и абдоминальных образований.

Чрескожное дренирование кист и абсцессов проводят для отсасывания содержимого и введения ЛС.

Вопрос 27. В каких случаях следует применять термин «рентгеновский», а в каких - «рентгенологический»?

Ответ. Термин «рентгеновский» следует применять в тех случаях, когда речь идёт о технической стороне метода: рентгеновский аппарат, рентгеновские лучи и т.д. Если нужно отразить рентгенологию как науку, её методы исследования, то используется термин «рентгенологический», например рентгенологическое исследование черепа.

СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ

Задача 1. У врача рентгеновского кабинета отмечен резко сниженный иммунитет, возникает подозрение о недостаточной защите этого врача от рентгеновского излучения.

Что нужно сделать, чтобы подтвердить или опровергнуть это подозрение?

Задача 2. На рентгенограмме органов грудной полости вы видите лёгкие в виде затемнения и средостение в виде просветления.

Не обманывает ли вас зрение? Действительно ли эти органы дают именно такие рентгенологические симптомы? Так ли следует интерпретировать изображение, полученное при рентгенографии?

Задача 3. В направлении на исследование у пациента написано: «Рентгенологическое исследование органов грудной полости».

Правильно ли это с точки зрения термина «рентгенологическое», может быть, следует написать «рентгеновское»?Следует ли уточнить, какой из методов исследования имеется в виду?

Задача 4. Для того чтобы изображение на рентгенограмме было резким, чётким используют УРИ, тубус, отсеивающую решётку, диафрагму.

А какие ещё функции выполняют эти приспособления?

Задача 5. У пациентки К., 47 лет, на рентгенограммах органов грудной полости в верхней доле правого лёгкого обнаруживается патологическая тень.

Результаты какого лучевого метода исследования помогут узнать о давности возникновения этой тени?

Задача 6. Врач-рентгенолог проводил рентгеноскопию желудка, в процессе которой были сделаны рентгенограммы.

Кем и в каком блоке рентгеновского кабинета будет произведена обработка этих снимков (экспонированной плёнки)?

Задача 7. В рентгеновской трубке возникают следующие виды излучений: катодные лучи - поток электронов, идущий от катода к аноду и тормозное излучение, создающееся при торможении потока электронов об анод.

Какое из этих излучений рентгеновское?

Задача 8. У пациента З., 62 лет, по клиническим данным и по результатам анализа рентгенограмм органов грудной полости возникает подозрение на наличие бронхоэктазов (расширений бронхов) левого лёгкого.

Какие из методов рентгенологического исследования необходимо назначить и в какой последовательности для подтверждения высказанного подозрения?

Задача 9. Из анамнеза пациента Д., 47 лет, следует, что в результате автомобильной катастрофы был сложный перелом костей правой голени, осложнённый остеомиелитом, в результате неоднократно проводили рентгенографию для диагностики патологических изменений и для контроля проводимого лечения. За год кости голени получили дозу рентгеновского облучения 30 бэр.

Соответствует ли эта доза ПДД? Какой метод исследования костей предпочтительнее использовать при травмах и почему?

Задача 10. На рентгенограмме органов грудной полости у пациента Т., 48 лет, видна патологическая тень в правом лёгком, которая в прямой проекции перекрывается почти полностью передним концом III ребра.

Какую дополнительную методику рентгенологического исследования вы бы назначили для получения полной характеристики этой тени?

Задача 11. Пациентка С., 66 лет, страдает хроническим тромбофлебитом нижних конечностей.

Предложите методику рентгенологического исследования, которая позволила бы судить о состоянии вен. С помощью какого нового направления в рентгенологии можно было бы контролировать процесс коррекции изменённых вен и его итог?

Задача 12. У пациента Ш., 23 лет, в протоколе проведённого лучевого исследования записано: в брюшной полости обнаружен очаг гипертермии (разница с окружающими тканями 1,5 °С), располагающийся в правой подвздошной области.

Что за метод исследования был проведён, и какой вывод о характере патологических изменений можно сделать из описанной картины?

Задача 13. Пациенту Т., 42 лет, показано проведение баллонного расширения мочеточника в зоне сужения прилоханочного отдела.

Предложите метод, который помог бы это осуществить.

Задача 14. По клиническим данным у пациентки Ж., 37 лет, создаёт- ся впечатление о патологических изменениях надпочечников.

Какая методика рентгенологического исследования позволила бы визуализировать надпочечники и уточнить эту ситуацию?

ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ,

НИРС И УИРС

1. История жизни Вильгельма Конрада Рентгена и открытие Х-лучей.

2. Особенности формирования рентгеновского изображения.

3. Современная рентгеновская аппаратура.

4. Рентгенодиагностические возможности различных методов искусственного контрастирования.

5. Способы улучшения качества изображения при рентгенографии.

6. Оптимизация рентгенологического исследования путём использования электронно-оптического усиления изображения (УРИ).

7. Методы воздушного контрастирования в рентгенологии.

8. Цифровые рентгеновские аппараты - новые возможности рентгенодиагностики.

9. Информативные возможности бронхографии.

10. Технические и диагностические аспекты разновидностей ангиографии.

11. Флюорография - метод профилактической медицины.

12. Томография: технология и диагностические преимущества.

13. Сущность и области применения электрорентгенографии.

14. Обеспечение радиационной безопасности при рентгенодиагностических исследованиях.

15. Последствия взрыва на Чернобыльской АЭС, защитные действия при атомных катастрофах.

16. Новое направление в медицине - интервенционная рентгенология.

СХЕМА ОПИСАНИЯ ТЕНЕВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИ РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ

I. ФИО и возраст пациента.

II. Общая оценка исследования.

Метод и методика исследования:

Флюорограммы;

Рентгенгеноскопия;

Рентгенограммы;

Томограммы;

Бронхограммы;

Ангиограммы;

Электрорентгенограммы и др.

Указание исследуемого органа или области:

Органы грудной полости,

Желудок,

Гортань,

Правая бедренная кость и т.д.

Проекция исследования:

Боковая;

Латеропозиция.

Качество снимка:

Жёсткость лучей;

Правильность укладки;

Контрастность;

Резкость и т.д.

III. Изучение исследуемого органа: расположение (относительно анатомических ориентиров - рёбер, позвонков, костей таза и др.).

Размеры (например, желчного пузыря, почек, желудка и др.) или диаметр (пищевода, тонкой или толстой кишки, мочеточника, бронхов, сосудов и др.);

Форма (например, желудок в форме крючка, желчный пузырь - грушевидный и т.д.);

Контуры:

Ровные или неровные;

Чёткие или нечёткие.

Структура:

Однородная;

Неоднородная за счёт просветления или затемнения различной плотности, в том числе известковой или металлической и т.д.

Интенсивность тени:

Средняя;

Высокая;

Известковая и т.д.

Состояние стенки полостных органов при воздушном их контрастировании:

Равномерность;

Толщина в сантиметрах;

Чёткость и ровность наружного и внутреннего контуров.

Состояние складок слизистой (в пищеводе, желудке, кишечнике);

Функциональное состояние органа:

Сердечные сокращения;

Дыхательные движения рёбер, диафрагмы;

Перистальтические волны в желудке и т.д.

IV. Изучение патологического синдрома.

Характер патологических изменений:

Ограниченное просветление при контрастировании с использованием высококонтрастных веществ полостных органов - желудка, матки, желчного пузыря и др.;

Ограниченное выпячивание стенки этих органов;

Затекание контраста в дополнительную полость, ограниченное затемнение при безконтрастном исследовании или воздушном контрастировании;

Петрификат;

Инородное тело и др.

Локализация в органе (по долям и сегментам лёгких, по отделам гортани, пищевода, желудка, кишечника и т.д.).

Размеры (ограниченного просветления или затемнения) в см.

Округлая;

Овальная;

Неправильная и др.

Структура:

Однородная;

Неоднородная, например за счёт известковых включений.

Контуры:

Ровные или неровные;

Чёткие или нечёткие.

V. Заключение (окончательное или предположительное) о характере выявленных изменений. Заключение можно не давать, если описана рентгенологическая картина без патологических изменений.

VII. Описание дополнительных методов или методик.

VIII. Окончательное заключение о заболевании, возможен альтернативный вариант (в трудных случаях).

ОБРАЗЦЫ ПРОТОКОЛОВ ОПИСАНИЯ ТЕНЕВОЙ КАРТИНЫ ПРИ РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ

Протокол? 1

Пациент Ф., 32 года. Рентгенограмма левой половины грудной стенки в правой косой проекции (рис. 1.10)

В мягких тканях левой половины грудной стенки на уровне IV ребра по передне-аксиллярной линии обнаруживается патологическая тень металлической плотности, линейной формы, длиной до 3,5 см и диаметром 0,1 см.

Заключение: металлическое инородное тело (игла) в мягких тканях левой половины грудной стенки без костных изменений.

Рис. 1.10. Пациент Ф., 32 года. Металлическое инородное тело (игла) в мягких тканях грудной стенки слева

Протокол? 2

Пациент Н., 19 лет (рис. 1.11).

Флюорография органов грудной полости.

Справа в прямой проекции в первом межреберье создаётся впечатление патологической тени вытянутой по горизонтали формы, размерами 1,5x1,0 см, однородной структуры, с чёткими ровными контурами. На остальном протяжении лёгочные поля прозрачны. Лёгочный рисунок не изменён. Корни не расширены, структурны. Тень средостения и диафрагма не изменены.

Заключение: описанная тень в лёгком подозрительна на туберкулому. Необходима рентгенография для уточнения характера тени и решения вопроса о дальнейшем исследовании.

Рентгенограммы органов грудной полости в прямой (рис. 1.11 а) и правой боковой проекциях.

Рис. 1.11. Пациент Н., 19 лет. Рентгенограммы правой половины органов грудной полости:

а - рентгенограмма, установлено наличие и локализация туберкуломы в S II ; б - рентгеновская томограмма на глубине 11 см, выявлена стадия распада и обсеменения туберкуломы

Рентгенологическая картина полностью соответствует описанию флюорографии, т.е. визуализируется патологическая тень овальной формы, размерами 1,5x1,0 см, однородной структуры, с чёткими ровными контурами, уточнена локализация патологической тени справа в S. На остальном протяжении лёгочные поля прозрачны. Лёгочный рисунок не изменён. Корни не расширены, структурны. Тень средостения обычных расположения, размеров и конфигурации. Диафрагма расположена на уровне VI ребра, форма её куполообразная.

Заключение: туберкулома справа в S II . Для получения уточняющих признаков необходима рентгеновская томография.

Рентгеновские томограммы органов грудной полости в прямой проекции на глубине 11 см (рис. 1.11 б) и правой боковой проекциях.

Описанная при флюорографии и рентгенографии тень справа в S II имеет форму гантелей, размеры 2,5x1,5x1,0 см, структура её неоднородна за счёт просветления округлой формы, диаметром 0,3 см, связанного с устьем дренирующего бронха. В окружности тени определяются мелкие очаговые тени средней интенсивности.

Заключение: туберкулома справа в S II в фазе распада и обсеменения.

Протокол? 3

Пациентка С., 64 года. Томограмма гортани в прямой проекции на глубине 4 см (рис. 1.12).

Просвет гортани симметричен, не смещён, с обеих сторон визуализируются грушевидные синусы в виде просветлений, размерами 1,0x2,0 см с чёт- кими ровными контурами, гортанные (морганиевы) желудочки и голосовые связки с обеих сторон обычной формы и размеров. Мягкие ткани гортани не увеличены. Хрящи гортани на донном срезе не видны.

Заключение: патологических изменений в гортани не выявлено.

Рис. 1.12. Пациентка С., 64 года. Томограмма гортани в прямой проекции на глубине 4 см. Структуры гортани симметричны, патологических изменений не выявлено

Протокол? 4

Пациент Д., 32 года. Рентгеноскопия желудка.

Пищевод свободно проходим для водной взвеси сульфата бария, расположен обычно, диаметр его до 2 см, контуры ровные, складки слизистой оболочки продольные, не изменены.

Желудок располагается в левой половине брюшной полости, не смещён, натощак содержит небольшое количество слизи. Форма желудка в виде крючка, размеры средние, контуры ровные. Складки слизистой оболочки обычного калибра и расположения. Перистальтика средней глубины, видна на всём протяжении. Эвакуация свободная, порционная. Луковица двенадцатиперстной кишки треугольной формы, контуры её ровные, дуга кишки не развёрнута, зазубренность контуров равномерная, обусловлена обычными складками слизистой оболочки.

Заключение: патологических изменений в пищеводе и желудке не выявлено.

Рис. 1.13. Пациентка Б., 49 лет. ЭРХПГ. Два конкремента в дистальном отделе общего жёлчно- го протока с его обтурацией

Протокол? 5

Пациентка Б., 49 лет. Эндоскопическая ретроградная холангио-панкреатография (ЭРХПГ) (рис. 1.13).

Обнаружено расширение общего жёлчного протока до 2 см, в его дистальном отделе на расстоянии 1 см и 2 см от фатерова соска визуализируются два просветления округлой формы с чёткими ровными контурами, диаметром до 0,5 см. Поступления контраста в двенадцатиперстную кишку не отмечается. Выявлено расширение также правого и левого печёночных жёлчных протоков.

Заключение: два конкремента в дистальном отделе общего жёлчного протока с его обтурацией.

Протокол? 6

Пациентка Г., 34 года (рис. 1.14).

Обзорная урограмма (рис. 1.14 а). В правой половине брюшной полости на уровне нижней половины L IV на расстоянии 2 см от него обнаруживается затемнение известковой плотности округлой формы, диаметром 0,5 см, подозрительное на конкремент в мочеточнике.

Экскреторная урограмма на 5, 15 и 25 минутах (рис. 1.14 б). Обе почки обычного расположения, формы и размеров. Подтверждается конкремент в средней трети правого мочеточника. Чашечно-лоханочная система справа выглядит умеренно расширенной, мочеточник не визуализируется. Слева обнаруживается удвоение почки и мочеточника до уровня средней трети, диаметр мочеточника до 0,2 см. Мочевой пузырь обычных размеров, контрастирование его равномерное, по верхнему контуру - полусферическое вдавление за счёт матки.

Заключение: рентгеноконтрастный конкремент средней трети правого мочеточника с частичной обтурацией, умеренный вторичный гидронефроз. Удвоение левой почки и частичное удвоение левого мочеточника без нарушения функции. Давление матки на мочевой пузырь.

Рис. 1.14. Пациентка Г., 34 года. Рентгенологические методы исследования. Камень средней трети правого мочеточника:

а - обзорная урограмма. Конкремент на уровне L IV (в мочеточнике?); б - экскреторная урограмма на 25 мин. Подтверждение камня в средней трети правого мочеточника

Протокол? 7

Пациентка С., 47 лет (рис. 1.15).

Экскреторная урограмма на 5, 15 (рис. 1.15 а) и 25 мин. Левая почка увеличена до 28,0x10,5 см, её чашечно-лоханочная система оттеснена вверх объёмным образованием нижнего полюса, чашки умеренно расширены, шейки чашек удлинены, форниксы смазаны. Проксимальный отдел левого мочеточника смещён вверх и медиально. Правая почка и мочеточник не изменены. Мочевой пузырь обычного расположения, размеров и формы. В малом тазу видны множественные мелкие обызвествлённые тени по ходу сосудов (флеболиты).

Заключение: объёмное образование нижнего полюса левой почки (киста?) с оттеснением чашечно-лоханочной системы и мочеточника, вторичный пиелонефрит.

Рис. 1.15. Пациентка С., 47 лет. Рентгенологические методы исследования. Киста нижнего полюса левой почки: а - экскреторная урограмма на 15 минуте. Объёмное образование в нижнем полюсе левой почки с оттеснением чашечно-лоханочной системы левой почки вверх и мочеточника медиально. Вторичный пиелонефрит; б - кистография левой почки. Контрастом заполнена полость кисты, диаметром до 20 см в нижнем полюсе почки; в - ангиография левой почки. Оттеснение сосудов левой почки вверх кистой нижнего полюса почки, патологических сосудов не обнаружено, что свидетельствует об объёмном образовании доброкачественного характера

Кистография левой почки (рис. 1.15 б). После пункции объёмного образования нижнего полюса левой почки и эвакуации жидкости, контрастом равномерно заполнена полость кисты, диаметром до 20 см.

Ангиография левой почки (рис. 1.15 в). Оттеснение сосудов левой почки вверх кистой нижнего полюса почки, патологических сосудов не обнаружено.

Заключение: киста нижнего полюса левой почки.

Протокол? 8

Пациентка А., 76 лет. Флебограммы левого бедра в прямой (рис. 1.16) и боковой проекциях.

Проходимость поверхностных и глубоких вен голени сохранена, ход и диаметр сосудов не изменён, в просвете сосудов патологических образований не выявлено.

Заключение: патологических изменений в венах бедра не выявлено.

Рис. 1.16. Пациентка А., 76 лет. Флебография бедра. Глубокие и поверхностные вены обычного количества, расположения и диаметра

Основная

Глыбочко П.В., Кочанов С.В., Приезжева В.Н. Лучевая диагностика и лучевая терапия: Учебник. - М.: Эксмо, 2005. - Т. 1. - 240 с.

Линденбратен Л.Д.,Наумов Л.Б. Медицинская рентгенология: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1984. - 384 с.

Медицинская радиология и рентгенология (основы лучевой диагностики и лучевой терапии): Учебник. - М.: Медицина, 1993. - 560 с.

Линденбратен Л.Д., Королюк И.П. Медицинская радиология (основы лучевой диагностики и лучевой терапии): Учебник. - М.: Медицина,

Приезжева В.Н., Юдина Т.В., Кочанов С.В. и др. Практические занятия по медицинской рентгенологии: Учебно-методическое пособие. - Саратов: Изд-во СГМУ, 1990. - 48 с.

Приезжева В.Н., Кочанов С.В. Тестовая программа курса лучевой диагностики. - Саратов: Изд-во СГМУ, 1996. - 33 с.

Приезжева В.Н, Глыбочко П.В., Кочанов С.В., Илясова Е.Б. Основы рентгенологии: Учебно-методическое пособие для преподавателей медицинских вузов. - Саратов: Изд-во СГМУ, 2003. - 77 с.

Дополнительная

Дедов И.И., Беленков Ю.Н., Беличенко О.И., Мельниченко Т.А. Магнитно-резонансная томография в диагностике заболеваний гипоталамо-гипофизарной системы и надпочечников. - М.: Медицина, 1997. - 159 с.

Кишковский А.Н., Тютин Л.А. Медицинская рентгенотехника. - М.: Медицина, 1983. - 309 с.

Кочанов С.В., Приезжева В.Н., Рябинин К.Б., Илясова Е.Б. Физикотехнические основы рентгенологии: Учебно-методическое пособие. - Саратов: Изд-во СГМУ, 1992. - 117 с.

Мамонтов В.В., Шибаев С.Ф. Методика и техника электрорентгенографии. - Л.: Медицина, 1981. - 206 с.

Пиццутиелло Р., Куллиан Дж. Введение в медицинскую рентгенографию. - Нью-Йорк, Рочестер, компания Истман Кодак, отделение мед. науки, 1996. - 222 с.

Позмогов А.И., Терновой С.К., Бабий Я.С., Лепихин Н.М. Томография грудной клетки. - Киев: Здоров"е, 1992. - 287 с.

Приезжева В.Н., Кочанов С.В. Внимание: радиация. - Саратов: изд. Саратовского университета, 1997. - 38 с.

Соколов Ю.Н., Розенштраух Я.С. Бронхография: Руководство для врачей. - М.: Медгиз, 1958. - 86 с.

Юбилейная книга Nicer 1995 года. Общее руководство по радиологии. - Швеция-М.: СПАС, 1996. - Т. 1. - 668 с.

Природа рентгеновских лучей аналогична природе радиоволн, видимого света, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей. Различие этих видов лучистой энергии состоит только в условиях их получения и в их свойствах.Рентгеновское излучение – это вид электромагнитных колебаний, возникающих при резком торможении ускоренных электронов в момент их столкновения с атомами вещества анода рентгеновской трубки. Так как рентгеновские лучи возникают при бомбардировке твердой поверхности потоком быстрых электронов, то для их получения необходимо устройство, которое бы обеспечивало получение свободных электронов, ускорение этих электронов, резкое торможение ускоренных электронов препятствием из твердого вещества.Таким устройством является электронная рентгеновская трубка, которая была предложена в 1913 г. Кулиджем и целиком заменила используемые ранее ионные трубки, в которых электронный поток получали путем бомбардировки «холодного катода» положительными ионами, находящимися в трубке.

Рентгеновский излучатель, или трубка, представляет собой электровакуумный прибор, преобразующий электрическую энергию в энергию рентгеновского излучения. Любая рентгеновская трубка состоит из стеклянного баллона с высокой степенью разряжения (до 7-10 мм рт. ст.), в котором расположены 2 электрода – катод и анод. Катод рентгеновского излучателя представляет собой вольфрамовую спираль линейной формы, накаливающуюся током низкого напряжения. По числу нитей катода все трубки делятся на двухфокусные и однофокусные.

Анод может быть выполнен в виде массивного медного стержня со скошенной рабочей поверхностью, в которую вмонтирована пластина (зеркало) из тугоплавкого металла. Чаще всего это вольфрам, реже тантал или иридий. Данный вид анода называется «неподвижным». Стремление увеличить мощность рентгеновской трубки, сохранив или даже уменьшив величину оптического фокуса, привело к созданию трубок с вращающимся анодом. Анод в этом случае имеет вид вольфрамового диска диаметром 80-100 мм, толщиной 4–5 мм. Катод смещен таким образом, что электронный луч ударяет о скошенный край анодного диска, вращающегося со скоростью 3000–9000 об/мин. Ротор двигателя, вращающего анод, укреплен на подшипниках, впаянных в колбу трубки, а статор расположен вне колбы – в кожухе трубки. В трубках с подвижным анодом электронный луч соприкасается с подвижной поверхностью большой площади. Рентгеновская трубка обязательно заключается в стальной защитный кожух, заполненный минеральным маслом и имеющий выходное отверстие для рабочего пучка, закрытое пластиковой пробкой. По концам кожуха расположены цилиндрические гнезда для подсоединения высоковольтных проводов.

Нить накала катода разогревается и испускает электронное облачко. Ускорение излученных катодом электронов происходит в электрическом поле, образующемся в результате высокого напряжения, созданного между катодом и анодом; в результате электроны устремляются к аноду. Резкое торможение электронов происходит автоматически, так как свободные электроны, испускаемые катодом, после ускорения в электрическом поле попадают на анод трубки. При столкновении электронов с анодом в результате резкого торможения происходит превращение кинетической энергии электронов в тепловую энергию и энергию рентгеновского излучения.

60. Спектр рентгеновского излучения. Применение рентгеновских аппаратов в медицине.
РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ - спектры испускания (эмиссионные Р. с.) и поглощения (абсорбционные Р. с.) рентгеновского излучения . В зависимости от механизма возбуждения рентг. излучения , от излучающей системы Р. с. могут быть непрерывными или линейчатыми. Линейчатый Р. с. испускают атомы и ионы после ионизации их внутр. оболочек при последующем заполнении образовавшихся вакансий; такой Р. е. наз. характеристическим, т. к. однозначно характеризует излучаемый атом. Непрерывным является тормозной Р. с.,спектр синхротронного излучения или ондуляторного излучения в рентг. диапазоне. Чаще всего исследуют Р. с. твёрдых тел, возбуждаемые рентгеновской трубкой . Большой интерес представляет изучение Р. с. многозарядных ионов и плазмы . Для получения и исследования Р. с. применяют спектрометры 2 типов: спектрометры с диспергирующим элементом - кристаллом-анализатором или дифракц . решёткой (т. н. волновая дисперсия) и спектрометры на основе пропорц. детектора и амплитудного анализатора импульсов

Рентгенография применяется для диагностики: Рентгенологическое исследование (далее РИ) органов позволяет уточнить форму данных органов, их положение, тонус, перистальтику, состояние рельефа слизистой оболочки.

РИ желудка и двенадцатиперстной кишки (дуоденография) важно для распознавания гастрита, язвенных поражений и опухолей.

РИ желчного пузыря (холецистография) и желчевыводящих путей (холеграфия) проводят для оценки контуров, размеров, просвета внутри- и внепеченочных желчных протоков, наличие или отсутствие конкрементов, уточняют концентрационную и сократительную функции желчного пузыря.

РИ толстой кишки (ирригоскопия) применяется для распознавания опухолей, полипов, дивертикулов и кишечной непроходимости.

60. Рентгеновское излучение - электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10−2 до 103 Å (от 10−12 до 10−7 м).

При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов. Кроме обычных приборов, которые дают двумерную проекцию исследуемого объекта, существуют компьютерные томографы, которые позволяют получать объёмное изображение внутренних органов.

Рентгенотерапия - раздел лучевой терапии, охватывающий теорию и практику лечебного применения рентгеновских лучей. Рентгенотерапию проводят преимущественно при поверхностно расположенных опухолях и при некоторых других заболеваниях, в том числе заболеваниях кожи

Рентгеновская компьютерная томография (РКТ)- томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения. 1ый РКТ был разработан группой английских инженеров под руководством Хаунсфильда, и 1ые результаты были получены в 1973.

Точечный источник и приемник рентг. изл-ия расположены друг против друга. Рентг.изл-ия при распространение через ткани меняет свой спектральный состав.

Применение не подвижного блока детектора дает возможность сократить время сканирования до 1 сек. Обследование дорогое.

62. Когерентное(КЛАССИЧЕСКОЕ) рассеяние - рассеяние длинноволнового рентгеновского излучения происходит в основном без изменения длины волны. Возникает, если энергия фотона меньше энергии ионизации: hν

Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского изл-ия и атома не изменяется, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия. Но при создание защиты от рентгеновского изл-ия следует учитывать возможность изменения направления первичного пучка. Этот вид взаимодействия имеет значение для рентгеноструктурного анализа.

Некогерентное рассеяние – рассеяние рентгеновского изл-ия с изменением длинны волны, а само явление наз-ся эффект Комптона. Возникает если энергия фотона рентгеновского изл-ия больше энергии связи электрона в атоме(энергии ионизации): hν>AИ

Это явление обусловлено тем, что при взаимодействии с атомом энергия hν фотона расходится на образования нового рассеянного фотона рентгеновского изл-ия с энергией hν’ , на отрыв электрона от атома (энергия ионизации AИ) и сообщение электрону кинетической энергии ЕК.: hν=hν’+ AИ +ЕК

Фотоэффекты. При фотоэффекте рентгеновские изл-ия поглощаются атомом, в результате чего выделяются электроны из глубоких оболочек атома. Если энергия фотона не достаточно для ионизации, то фотоэффект может проявляться в возбуждении атомов без вылетов электрона.

Радиоактивность – самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц. Хар-ый признак - самопроизвольность(спонтанность) этого процесса. Различают естественную и искусственную радиоактивность.

Естест-ая радиоакт-ть встречается у неустойчивых ядер, сущ-ет в природных условиях. Иск-ая образована в результате различных ядерных реакций. Принципиального различия м/у ними нет, им присущи общие закономерности.

Альфа-распад состоит в самопроизвольном превращении одного ядра в другое ядро с испусканием α-частицы(ядро атома гелия 2Не)

ZAX --> A-4Z-2 Y+42 α

Бета-распад заключается во внутриядерном взаимном превращении нейтрона и протона. Различают три вида β-распада.

1. электронный, или β- -распад проявляется в вылете из ядра β--частицы(электрона). Энергия

β--частиц принимают всевозможные значения от0 до Emax , спектр энергии сплошной.

Схема β--распада с учетом правил смещения

ZAX à Z+1 AY + -10β + v ̃

v ̃ – антинейтрино

примером может быть превращение трития в гелий. При β--распаде электрон образуется вследствие внутриядерного превращения нейтрона в протон

2. позитронный, или β+-распад. Схема β+-распада

ZAX à Z - 1 AY + +10β +v

v – нейтрино. Пример превращение рубидия в криптон. При β+-распаде позитрон образуется вследствие внутриядерного превращение протона в нейтрон.

3. электронный, или е-захват. Схема: ZA X+ -10β à Z-1AY+ν. Пример превращение бериллия в литий. Этот вид радиоактивности заключается в захвате ядер одного из внутренних электронов атома, в результате чего протон ядра превращается в нейтрон.

При β-распаде возможно возникновение ϒ-излечения (§26.2)

Закон радиактивного распада: N=N0e-λt

λ- постоянная распада

N-обще ечисло радиоактивных ядер

N0- НАЧАЛЬНОЕ ЧИСЛО РАДИОАКТИВНЫХ ЯДЕР

На практике вместо постоянного распада используют период полураспада Т – это время, в течении которого распадается половина радиоактивных ядер. Это понтие пременимо к достаточно большому числу ядер. Связь между Т и λ: Т≈0,69/λ

Активность А – скорость распада

[A]=беккерель(Бк)= кюри(Ки)= резерфорд(Рд)

1Ки=3,7*1010Бк=3,7*1010 с –

1Рд=106Бк=106с – (§27.2)

64. ионизирующие изл-ие – потоки частиц и электромагнитных квантов, взаимодействие которых со средой приводит к ионизации ее атомов и молекул. Ионизирующими изл-ем явл-ся рентгеновские излучения и ϒ-изл-ия, потоки α-частиц, электронов, позитронов, протонов и нейтронов.

Наличие ионизирующего излучения, способно оказать вредное воздействие на исследуемый организм. Ионизирующее излучение, воздействуя на живой организм, вызывает в нем цепочку обратимых и необратимых изменений, которые приводят к тем или иным биологическим последствиям, зависящим от величины воздействия и условий облучения.

Рентгенология - раздел радиологии, изучающий воздействие на организм животных и человека рентгеновского излучения, возникающие от этого заболевания, их лечение и профилактику, а также методы диагностики различных патологий при помощи рентгеновских лучей (рентгенодиагностика). В состав типового рентгенодиагностического аппарата входит питающее устройство (трансформаторы), высоковольтный выпрямитель, преобразующий переменный ток электрической сети в постоянный, пульт управления, штатив и рентгеновская трубка.

Рентгеновские лучи - это вид электромагнитных колебаний, которые образуются в рентгеновской трубке при резком торможении ускоренных электронов в момент их столкновения с атомами вещества анода. В настоящее время общепризнанной считается точка зрения, что рентгеновские лучи по своей физической природе являются одним из видов лучистой энергии, спектр которых включает также радиоволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи и гамма-лучи радиоактивных элементов. Рентгеновское излучение можно характеризовать как совокупность его наименьших частиц - квантов или фотонов.

Рис. 1 - передвижной рентгеновский аппарат:

A - рентгеновская трубка;
Б - питающее устройство;
В - регулируемый штатив.

Рис. 2 - пульт управления рентгеновским аппаратом (механический - слева и электронный - справа):

A - панель для регулирования экспозиции и жёсткости;
Б - кнопка подачи высокого напряжения.

Рис. 3 - блок-схема типичного рентгенаппарата

1 - сеть;
2 - автотрансформатор;
3 - повышающий трансформатор;
4 - рентгеновская трубка;
5 - анод;
6 - катод;
7 - понижающий трансформатор.

Механизм образования рентгеновского излучения

Рентгеновские лучи образуются в момент столкновения потока ускоренных электронов с веществом анода. При взаимодействии электронов с мишенью 99% их кинетической энергии превращается в тепловую энергию и только 1% - в рентгеновское излучение.

Рентгеновская трубка состоит из стеклянного баллона, в который впаяны 2 электрода: катод и анод. Из стеклянного баллона выкачен воздух: движение электронов от катода к аноду возможно лишь в условиях относительного вакуума (10 -7 –10 -8 мм. рт. ст.). На катоде имеется нить накала, являющаяся плотно скрученной вольфрамовой спиралью. При подаче электрического тока на нить накала происходит электронная эмиссия, при которой электроны отделяются от спирали и образуют рядом с катодом электронное облачко. Это облачко концентрируется у фокусирующей чашечки катода, задающей направление движения электронов. Чашечка - небольшое углубление в катоде. Анод, в свою очередь, содержит вольфрамовую металлическую пластину, на которую фокусируются электроны, - это и есть место образования рентгеновских лучей.

Рис. 4 - устройство рентгеновской трубки:

А - катод;
Б - анод;
В - вольфрамовая нить накала;
Г - фокусирующая чашечка катода;
Д - поток ускоренных электронов;
Е - вольфрамовая мишень;
Ж - стеклянная колба;
З - окно из бериллия;
И - образованные рентгеновские лучи;
К - алюминиевый фильтр.

К электронной трубке подключены 2 трансформатора: понижающий и повышающий. Понижающий трансформатор раскаляет вольфрамовую спираль низким напряжением (5-15 вольт), в результате чего возникает электронная эмиссия. Повышающий, или высоковольтный, трансформатор подходит непосредственно к катоду и аноду, на которые подаётся напряжение 20–140 киловольт. Оба трансформатора помещаются в высоковольтный блок рентгеновского аппарата, который наполнен трансформаторным маслом, обеспечивающим охлаждение трансформаторов и их надёжную изоляцию.

После того как при помощи понижающего трансформатора образовалось электронное облачко, включается повышающий трансформатор, и на оба полюса электрической цепи подаётся высоковольтное напряжение: положительный импульс - на анод, и отрицательный - на катод. Отрицательно заряженные электроны отталкиваются от отрицательно заряженного катода и стремятся к положительно заряженному аноду - за счёт такой разности потенциалов достигается высокая скорость движения - 100 тыс. км/с. С этой скоростью электроны бомбардируют вольфрамовую пластину анода, замыкая электрическую цепь, в результате чего возникает рентгеновское излучение и тепловая энергия.

Рентгеновское излучение подразделяется на тормозное и характеристическое. Тормозное излучение возникает из-за резкого замедления скорости электронов, испускаемых вольфрамовой спиралью. Характеристическое излучение возникает в момент перестройки электронных оболочек атомов. Оба этих вида образуются в рентгеновской трубке в момент столкновения ускоренных электронов с атомами вещества анода. Спектр излучения рентгеновской трубки представляет собой наложение тормозного и характеристического рентгеновских излучений.

Рис. 5 - принцип образования тормозного рентгеновского излучения.
Рис. 6 - принцип образования характеристического рентгеновского излучения.

Основные свойства рентгеновского излучения

1. Рентгеновские лучи невидимы для визуального восприятия.
2. Рентгеновское излучение обладает большой проникающей способностью сквозь органы и ткани живого организма, а также плотные структуры неживой природы, не пропускающие лучи видимого света.
3. Рентгеновские лучи вызывают свечение некоторых химических соединений, называемое флюоресценцией.

• Сульфиды цинка и кадмия флюоресцируют жёлто-зелёным цветом,
• Кристаллы вольфрамата кальция - фиолетово-голубым.

Рентгеновские лучи обладают фотохимическим действием: разлагают соединения серебра с галогенами и вызывают почернение фотографических слоёв, формируя изображение на рентгеновском снимке.

Рентгеновские лучи передают свою энергию атомам и молекулам окружающей среды, через которую они проходят, проявляя ионизирующее действие.

Рентгеновское излучение оказывает выраженное биологическое действие в облучённых органах и тканях: в небольших дозах стимулирует обмен веществ, в больших - может привести к развитию лучевых поражений, а также острой лучевой болезни. Биологическое свойство позволяет примененять рентгеновское излучение для лечения опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваний.

Шкала электромагнитных колебаний

Рентгеновские лучи имеют определённую длину волны и частоту колебаний. Длина волны (λ) и частота колебаний (ν) связаны соотношением: λ ν = c, где c - скорость света, округлённо равная 300 000 км в секунду. Энергия рентгеновских лучей определяется формулой E = h ν, где h - постоянная Планка, универсальная постоянная, равная 6,626 10 -34 Дж⋅с. Длина волны лучей (λ) связана с их энергией (E) соотношением: λ = 12,4 / E.

Рентгеновское излучение отличается от других видов электромагнитных колебаний длиной волны (см. таблицу) и энергией кванта. Чем короче длина волны, тем выше её частота, энергия и проникающая способность. Длина волны рентгеновского излучения находится в интервале

. Изменяя длину волны рентгеновского излучения, можно регулировать его проникающую способность. Рентгеновские лучи имеют очень малую длину волны, но большую частоту колебаний, поэтому невидимы человеческим глазом. Благодаря огромной энергии кванты обладают большой проникающей способностью, что является одним из главных свойств, обеспечивающих использование рентгеновского излучения в медицине и других науках.

Характеристики рентгеновского излучения

Интенсивность - количественная характеристика рентгеновского излучения, которая выражается количеством лучей, испускаемых трубкой в единицу времени. Интенсивность рентгеновского излучения измеряется в миллиамперах. Сравнивая её с интенсивностью видимого света от обычной лампы накаливания, можно провести аналогию: так, лампа на 20 Ватт будет светить с одной интенсивностью, или силой, а лампа на 200 Ватт - с другой, при этом качество самого света (его спектр) является одинаковым. Интенсивность рентгеновского излучения, по сути, это его количество. Каждый электрон создаёт на аноде один или несколько квантов излучения, следовательно, количество рентгеновских лучей при экспонировании объекта регулируется путём изменения количества электронов, стремящихся к аноду, и количества взаимодействий электронов с атомами вольфрамовой мишени, что можно осуществить двумя путями:

1. Изменяя степень накала спирали катода при помощи понижающего трансформатора (количество электронов, образующихся при эмиссии, будет зависеть от того, насколько сильно раскалена вольфрамовая спираль, а количество квантов излучения будет зависеть от количества электронов);
2. Изменяя величину высокого напряжения, подводимого повышающим трансформатором к полюсам трубки - кадоду и аноду (чем выше напряжение подаётся на полюса трубки, тем большую кинетическую энергию получают электроны, которые за счёт своей энергии могут взаимодействовать с несколькими атомами вещества анода поочерёдно - см. рис. 5 ; электроны с низкой энергией смогут вступить в меньшее число взаимодействий).

Интенсивность рентгеновского излучения (анодный ток), помноженная на выдержку (время работы трубки), соответствует экспозиции рентгеновского излучения, которая измеряется в мАс (миллиамперах в секунду). Экспозиция - это параметр, который, также как и интенсивность, характеризует количество лучей, испускаемых рентгеновской трубкой. Разница состоит лишь в том, что экспозиция учитывает ещё и время работы трубки (так, например, если трубка работает 0,01 сек., то количество лучей будет одним, а если 0,02 сек, то количество лучей будет другим - в два раза больше). Экспозиция излучения устанавливается рентгенологом на контрольной панели рентгеновского аппарата в зависимости от вида исследования, размеров исследуемого объекта и диагностической задачи.

Жёсткость - качественная характеристика рентгеновского излучения. Измеряется величиной высокого напряжения на трубке - в киловольтах. Определяет проникающую способность рентгеновских лучей. Регулируется величиной высокого напряжения, подводимого к рентгеновской трубке повышающим трансформатором. Чем выше разность потенциалов создаётся на электродах трубки, тем с большей силой электроны отталкиваются от катода и устремляются к аноду и тем сильнее их столкновение с анодом. Чем сильнее их столкновение, тем короче длина волны у возникающего рентгеновского излучения и выше проникающая способность данной волны (или жёсткость излучения, которая, так же как и интенсивность, регулируется на контрольной панели параметром напряжением на трубке - киловольтажем).

Рис. 7 - Зависимость длины волны от энергии волны:

λ - длина волны;
E - энергия волны

• Чем выше кинетическая энергия движущихся электронов, тем сильнее их удар об анод и меньше длина волны образующегося рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение с большой длиной волны и малой проникающей способностью называется «мягким», с малой длиной волны и высокой проникающей способностью - «жёстким».

Рис. 8 - Соотношение напряжения на рентгеновской трубке и длины волны образующегося рентгеновского излучения:

• Чем выше напряжение подаётся на полюса трубки, тем сильнее на них возникает разность потенциалов, следовательно, кинетическая энергия движущихся электронов будет выше. Напряжение на трубке определяет скорость движения электронов и силу их столкновения с веществом анода, следовательно, напряжение определяет длину волны возникающего рентгеновского излучения.

Классификация рентгеновских трубок

1. По назначению
1. Диагностические
2. Терапевтические
3. Для структурного анализа
4. Для просвечивания
2. По конструкции
1. По фокусности

• Однофокусные (на катоде одна спираль, а на аноде одно фокусное пятно)
• Двухфокусные (на катоде две спирали разного размера, а на аноде два фокусных пятна)

1. По типу анода

• Стационарный (неподвижный)
• Вращающийся

Рентгеновские лучи применяются не только в рентгенодиагностических целях, но также и в терапевтических. Как было отмечено выше, способноcть рентгеновского излучения подавлять рост опухолевых клеток позволяет использовать его в лучевой терапии онкологических заболеваний. Помимо медицинской области применения, рентгеновское излучение нашло широкое применение в инженерно-технической сфере, материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии: так, например, возможно выявление структурных дефектов в различных изделиях (рельсах, сварочных швах и пр.) с помощью рентгеновского излучения. Вид такого исследования называется дефектоскопией. А в аэропортах, на вокзалах и других местах массового скопления людей активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы для просвечивания ручной клади и багажа в целях безопасности.

В зависимости от типа анода, рентгеновские трубки различаются по конструкции. В силу того, что 99% кинетической энергии электронов переходит в тепловую энергию, во время работы трубки происходит значительное нагревание анода - чувствительная вольфрамовая мишень часто сгорает. Охлаждение анода осуществляется в современных рентгеновских трубках при помощи его вращения. Вращающийся анод имеет форму диска, который распределяет тепло по всей своей поверхности равномерно, препятствуя локальному перегреву вольфрамовой мишени.

Конструкция рентгеновских трубок различается также по фокусности. Фокусное пятно - участок анода, на котором происходит генерирование рабочего пучка рентгеновского излучения. Подразделяется на реальное фокусное пятно и эффективное фокусное пятно (рис. 12 ). Из-за того, что анод расположен под углом, эффективное фокусное пятно меньше, чем реальное. Различные размеры фокусного пятна используются в зависимости от величины области снимка. Чем больше область снимка, тем шире должно быть фокусное пятно, чтобы покрыть всю площадь снимка. Однако меньшее фокусное пятно формирует лучшую чёткость изображения. Поэтому при производстве небольших снимков используется короткая нить накала и электроны направляются на небольшую область мишени анода, создавая меньшее фокусное пятно.

Рис. 9 - рентгеновская трубка со стационарным анодом.
Рис. 10 - рентгеновская трубка с вращающимся анодом.
Рис. 11 - устройство рентгеновской трубки с вращающимся анодом.
Рис. 12 - схема образования реального и эффективного фокусного пятна.

Природа рентгеновских лучей

Рентген определил, что газоразрядная трубка является источником нового вида невидимого излучения, обладающего большой проникающей способностью.… Теперь известно, что X-лучи - вид электромагнитного излучения, имеющего…

Получение рентгеновского излучения

Рентгеновские лучи возникают всегда, когда движущиеся с высокой скоростью электроны тормозятся материалом анода. Большая часть энергии электронов… Часть энергии, не рассеивающая в форме тепла, превращается в энергию…

Тормозное рентгеновское излучение

Спектр тормозного рентгеновского излучения не зависит от природы вещества анода. Как известно, энергия фотонов рентгеновских лучей определяет их… Рентгеновские лучи не могут иметь энергию большую, чем кинетическая энергия…

Характеристическое рентгеновское излучение

Линии спектра характеристического излучения разных химических элементов имеют одинаковый вид, поскольку структура их внутренних электронных… Частота линий спектра характеристического рентгеновского излучения изменяется…

Первичные физические механизмы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом

1. Когерентное рассеяние. Эта форма взаимодействия происходит, когда фотоны рентгеновских лучей имеют меньшую энергию, чем энергия связи электронов… 2. Фотоэлектрический эффект (фотоэффект). Когда фотон рентгеновского излучения… Атом, который теряет один из своих электронов, становится положительным ионом. Продолжительность существования…

Некоторые эффекты взаимодействия рентгеновского излучения с веществом

Флуоресцентный экран можно заменить фотографической пленкой. Рентгеновские лучи оказывают на фотографическую эмульсию такое же действие, как и свет.… Другим важным эффектом рентгеновского излучения является их ионизирующая…

Поглощение рентгеновского излучения веществом

В экспериментах обнаружено, что линейный коэффициент поглощения зависит от атомного номера вещества и длины волны рентгеновских лучей: τ = kρZ3λ3, где k - коэффициент прямой пропорциональности,… Зависимость от Z очень важна с практической точки зрения. Например, коэффициент поглощения костей, которые состоят из…

Применение рентгеновского излучения в медицине

Рентгеноскопия. Рентгеновский прибор состоит из источника рентгеновских лучей (рентгеновской трубки) и флуоресцирующего экрана. После прохождения… Флюорография. Этот метод состоит в получении фотографии с изображением части… Рентгенография. (Радиография рентгеновских лучей). Это метод исследования с помощью рентгеновских лучей, в ходе…

Атомное ядро

Каждое ядро характеризуется атомным числом (номером заряда) Z и массовым номером A. Z равно количеству протонов и общему числу нуклонов в атомном… В атомном ядре действуют три вида сил: (1) Прочные ядерные силы притяжения,… В природе существует свыше 100 изотопов естественного происхождения и около 300 искусственно созданных радиоактивных…

Радиоактивность

Вскоре было обнаружено, что урановое излучение образовано тремя компонентами: α-, β- и γ-лучами. Резерфорд и Содди показали, что… α-распад. Этот тип распада обычно наблюдается в тяжелых неустойчивых… При α - распаде дочернее ядро может переходить в возбужденное состояние. Электроны занимают более высокие…

Активность. Закон ядерного распада

Активность - показатель дезинтеграции радиоактивных элементов, или показатель уменьшения количества радиоактивных ядер в процессе их распада.… Ядерный распад является вероятностным процессом. Невозможно точно предсказать,… Знак минус указывает на то, что N0 уменьшается, и dN отрицательно. Константа λ зависит от типа ядер и называется…

Ионизирующие излучения

Все виды ионизирующих излучений могут быть подразделены на два типа: (1) атомное излучение:α -частицы, β-частицы (электроны и позитроны),… Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом α - частицы покидают… Поскольку α-частица намного больше, чем электрон, она практически не отклоняется при столкновениях, и ее путь…

Нейтроны

Обнаружение и измерение излучений

Если аргон находится в молекулярном состоянии, между анодом и катодом электрический ток не проходит. Под действием излучений происходит ионизация… Есть также другие типы счетчиков излучения, например - сцинтилляционный… Вспышки света считают с помощью фотоэлектрического множителя чувствительного устройства. Фотоны видимого света, входя…

Дозиметрия излучений

Поглощенная доза излучения - это энергия ионизирующего излучения, поглощенная единицей массы поглощающего вещества. Поглощенная доза определяется… Эффект ионизации вещества излучением зависит не только от величины поглощенной… Экспозиционная доза – это общее количество радиоактивного излучения, достигающего вещества. Эта доза не зависит от…

Вредное действие излучения

Большие дозы ионизирующего излучения вызывают характерные повреждения в организме человека или животных и приводят к возникновению лучевой… Патогенез лучевой болезни изучен в деталях. Главным образом, первичным… Такие ионы воды неустойчивы и быстро распадаются, образуя свободные радикалы (водород и гидроксил). H20- → H +…

Хроническое действие небольших доз излучения

Естественный фон излучения зависит также от концентрации радионуклидов в почве и скалах (U, Th, Ra и т.п.) Средняя доза излучения от естественных… Средняя доза излучения США от космических лучей и всех внешних радионуклидов… К естественному радиоактивному фону добавляется излучение искусственного происхождения, доза которого почти равна…

Излучение в медицине

Медицинская радиология является разделом медицинской науки, в котором используются излучения в диагностике и лечении болезней. Несмотря на риск, использование ионизирующих излучений в медицинских исследованиях, диагностике и терапии неоценимо. Радионуклиды, используемые в медицинской радиологии, получают в реакторах и акселераторах.

Радионуклиды в медицинских исследованиях

Радиоактивность этих следящих устройств делает возможным проследить их магистрали и метаболизм очень точно качественно и количественно. Активный и…

Радионуклиды в диагностике

Введение радиоактивных следящих устройств позволяет изучать скорость поглощения и выведения определенных веществ сердцем, почками, печенью, мозгом,… Сканирование щитовидной железы проводят с помощью следящего устройства… Для формирования изображения гамма-лучей при сканировании различных органов необходимо устройство, обнаруживающее…

Терапевтическая радиология

Наиболее часто излучение применяют для лечения раковых пациентов совместно с хирургическим вмешательством и лечением противораковыми препаратами.…

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Формула гріна. Поверхневий інтеграл i роду; обчислити його. Криволінійний інтеграл 2 роду; обчислення. Теорема про рівність нулеві криволінійного інтеграла 2 роду по простому замкненому контуру
Формула гріна.. формула гріна встановлює зв язок між подвійним інтегралом і криволінійним інтегралом роду..

Рентгеновские лучи
Следом идет ультрафиолет, который специалисты делят на A B- и C-ультрафиолет. Самый длинноволновой из них (ультрафиолет A) получил «прописку» в.. Рентгеновские же лучи не образуются непосредственно в результате ядерных.. Если оно получено первым способом, то такое излучение называется характеристическим. В медицинской практике такое..

Рассеяние рентгеновских лучей на молекулах фуллерена
Существенно, что координата может быть не только декартовой, но и углом и т.д. Существует множество разновидностей периодического движения. Например, таковым является равномерное движение материальной точки по.. Важным типом периодических движений являются колебания, в которых материальная точка за период T дважды проходит..

Рентгеновские лучи: история открытия и применения
Затем на собрании Вюрцбургского физико-медицинского общества 28 декабря 1895 года ректор Вюрцбургского университета 50-летний Вольфганг К. Рентген.. Лучи проходили не только через бумагу, но и через книгу, деревянный ящик и.. Они давали теневые изображения различных предметов в деревянной и бумажной упаковке и, что произвело наиболее сильное..

Наблюдения за изменениями в природе и ведение календарей природы в младших классах вспомогательной школы
Особую роль в курсе природоведения играет ведение календаря природы, который преподносится в наглядной и доступной форме, так как он позволяет.. У умственно отсталых детей особенно страдает мышление и такие его операции как.. Главная цель обучения во вспомогательной школе - коррекция нарушенных функций.

Исследование природы индивидуальных различий методом близнецов
Для экспериментального исследования этого вопроса необходимо предварительно решить, действие каких факторов и в каких поведенческих параметрах можно.. Кроме того, в первой понятий оказывается неправомерно суженной - до только.. Если первое - мировоззрение, нравственные и этические ценности, сумма знаний и т. п зависит от социальных воздействий..

Оценка экологического состояния природы своей местности и прогнозирование возможного его изменения
Острошицкий городок В 24-х километрах от Минска, по дороге на Логойск, на берегу небольшой лесной речушки Усяжа раскинулось древнее поселение, в.. Поскольку он не ограничивался только оборонительными функциями, а служил.. Часть помещений деревянного дворца имела расписные стены, в комнатах были красивые печи, обложенные плиткой зеленого..

Направление и формы международного сотрудничества в области охраны природы
Оно стало более интенсивным как по линии прямого политического сотрудничества государств, так и по линии экономического, культурного и.. Это проявилось в том, что в многочисленных международно-правовых актах.. Международное сотрудничество Российской Федерации в области охраны окружающей среды развивается в рамках международных..

Вода в природе и жизни человека
Даже о капле воды написано множество страниц.А ученые по сей день, как и сотни лет назад, не могут дать точного ответа на, казалось бы, несложный.. Ты наполняешь нас невыразимой радостью… Ты – самое большое богатство на свете.. Вспомните ключевые понятия: круговорот воды, водоснабжение, сброс сточных вод. Задание II. Какие водоемы относятся к..

Правовая природа статуса арбитражных управляющих в законодательстве о несостоятельности и проблема правосубъектности юридических лиц
Объем правомочий арбитражного управляющего, а также цель его деятельности зависит от конкретной процедуры банкротства. Согласно Федеральному закону.. Правовое положение временного управляющего Процедура наблюдения - новелла в.. Таким образом, существующая ныне процедура наблюдения время призвана преодолеть вышеназванные проблемы: в рамках этой..

0.053

ЛЕКЦИЯ

РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

2. Тормозное рентгеновское излучение, его спектральные свойства.

3. Характеристическое рентгеновское излучение (для ознакомления).

4. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.

5.Физические основы использования рентгеновского излучения в медицине.

Рентгеновское излучение (X – лучи) открыты К. Рентгеном который в 1895 г. стал первым Нобелевским лауреатом по физике.

1. Природа рентгеновского излучения

Рентгеновское излучение – электромагнитные волны с длинной от 80 до 10 –5 нм. Длинноволновое рентгеновское излучение перекрывается коротковолновым УФ излучением, коротковолновое – длинноволновым g -излучением.

Рентгеновское излучение получают в рентгеновских трубках. рис.1.

К – катод

1 – пучок электронов

2 –рентгеновское излучение

Рис. 1. Устройство рентгеновской трубки.

Трубка представляет собой стеклянную колбу (с возможно высоким вакуумом: давление в ней порядка 10 –6 мм.рт.ст.) с двумя электродами: анодом А и катодом К, к которым приложено высокое напряжение U (несколько тысяч вольт). Катод является источником электронов (за счет явления термоэлектронной эмиссии). Анод – металлический стержень, имеет наклонную поверхность для того, чтобы направлять возникающее рентгеновское излучение под углом к оси трубки. Он изготовляется из хорошо теплопроводящего материала для отвода теплоты, образующейся при бомбардировке электронов. На скошенном торце имеется пластинка из тугоплавкого металла (например, вольфрама).

Сильный разогрев анода обусловлен тем, что основное количество электронов в катодном пучке, попав на анод, испытывает многочисленные столкновения с атомами вещества и передает им большую энергию.

Под действием высокого напряжения электроны, испущенные раскаленной нитью катода, ускоряются до больших энергий. Кинетическая энергия электрона равна mv 2 /2. Она равна энергии, которую он приобретает, двигаясь в электростатическом поле трубки:

mv 2 /2 = eU (1)

где m , e – масса и заряд электрона, U – ускоряющее напряжение.

Процессы приводящие к возникновению тормозного рентгеновского излучения обусловлены интенсивным торможением электронов в веществе анода электростатическим полем атомного ядра и атомарных электронов.

Механизм возникновения можно представить следующим образом. Движущиеся электроны – это некоторый ток, образующий свое магнитное поле. Замедление электронов – снижение силы тока и, соответственно, изменение индукции магнитного поля, которое вызовет возникновение переменного электрического поля, т.е. появление электромагнитной волны.

Таким образом, когда заряженная частица влетает в вещество, она тормозится, теряет свою энергию и скорость и излучает электромагнитные волны.

2. Спектральные свойства тормозного рентгеновского излучения .

Итак, в случае торможения электрона в веществе анода возникает тормозное рентгеновское излучение.

Спектр тормозного рентгеновского излучения является сплошным . Причина этого в следующем.

При торможении электронов у каждого из них часть энергии идет на нагрев анода (Е 1 = Q ), другая часть на создание фотона рентгеновского излучения (Е 2 = hv ), иначе, eU = hv + Q . Соотношение между этими частями случайное.

Таким образом, непрерывный спектр тормозного рентгеновского излучения образуется благодаря торможению множества электронов, каждый из которых испускает один квант рентгеновского излучения hv (h ) строго определенной величины. Величина этого кванта различна для разных электронов. Зависимость потока энергии рентгеновского излучения от длины волны l , т.е. спектр рентгеновского излучения представлен на рис.2.

Рис.2. Спектр тормозного рентгеновского излучения: а) при различном напряжении U в трубке; б) при различной температуре Т катода.

Коротковолновое (жесткое) излучение обладает большей проникающей способностью, чем длинноволновое (мягкое). Мягкое излучение сильнее поглощается веществом.

Со стороны коротких длин волн спектр резко обрывается на определенной длине волны l m i n . Такое коротковолновое тормозное излучение возникает тогда, когда энергия, приобретенная электроном в ускоряющем поле, полностью переходит в энергию фотона (Q = 0):

eU = hv max = hc/ l min , l min = hc/(eU), (2)

l min (нм) = 1,23/ U кВ

Спектральный состав излучения зависит от величины напряжения на рентгеновской трубке, с увеличением напряжения значение l m i n смещается в сторону коротких длин волн (рис. 2 a ).

При изменении температуры Т накала катода возрастает эмиссия электронов. Следовательно, увеличивается ток I в трубке, но спектральный состав излучения не изменяется (рис. 2б).

Поток энергии Ф * тормозного излучения прямо пропорционален квадрату напряжения U между анодом и катодом, силе тока I в трубке и атомному номеру Z вещества анода:

Ф = kZU 2 I . (3)

где k = 10 –9 Вт/(В 2 А).

3. Характеристическое рентгеновское излучение (для ознакомления).

Увеличение напряжения на рентгеновской трубке приводит к тому, что на фоне сплошного спектра появляется линейчатый, который соответствует характеристическому рентгеновскому излучению. Это излучение специфично для материала анода.

Механизм его возникновения таков. При большом напряжении ускоренные электроны (с большой энергией) проникают в глубь атома и выбивают из его внутренних слоев электроны. На свободные места переходят электроны с верхних уровней, в результате чего высвечиваются фотоны характеристического излучения.

Спектры характеристического рентгеновского излучения отличаются от оптических спектров.

– Однотипность.

Однотипностьхарактеристических спектров обусловлена тем, что внутренние электронные слои у разных атомов одинаковы и отличаются только энергетически из–за силового воздействия со стороны ядер, которое увеличивается с возрастанием порядкового номера элемента. Поэтому характеристические спектры сдвигаются в сторону больших частот с увеличением заряда ядра. Опытно это было подтверждено сотрудником Рентгена – Мозли , который измерил частоты рентгеновских переходов для 33 элементов. Им был установлен закон.

ЗАКОН МОЗЛИ – корень квадратный из частоты характеристического излучения есть линейная функция порядкового номера элемента:

A × (Z – В ), (4)

где v – частота спектральной линии, Z – атомный номер испускающего элемента. А, В – константы.

Важность закона Мозли заключается в том, что по этой зависимости можно по измеренной частоте рентгеновской линии точно узнать атомный номер исследуемого элемента. Это сыграло большую роль в размещении элементов в периодической системе.

– Независимость от химического соединения.

Характеристические рентгеновские спектры атома не зависят от химического соединения, в которое входит атом элемента. Например, рентгеновский спектр атома кислорода одинаков для О 2, Н 2 О, в то время как оптические спектры этих соединений отличаются. Эта особенность рентгеновского спектра атома послужила основанием для названия "характеристическое излучение ".

4. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом

Воздействие рентгеновского излучения на объекты определяется первичными процессами взаимодействия рентгеновского фотона с электронами атомов и молекул вещества.

Рентгеновское излучение в веществе поглощается или рассеивается . При этом могут происходить различные процессы, которые определяются соотношением энергии рентгеновского фотона hv и энергии ионизации А и (энергия ионизации А и – энергия, необходимая для удаления внутренних электронов за пределы атома или молекулы).

а) Когерентное рассеяние (рассеяние длинноволнового излучения) происходит тогда, когда выполняется соотношение

hv < А и.

У фотонов вследствие взаимодействия с электронами изменяется только направление движения (рис.3а), но энергия hv и длина волны не меняются (поэтому это рассеяние называется когерентным ). Так как энергия фотона и атома не изменяются, то когерентное рассеяние не влияет на биологические объекты, но при создании защиты от рентгеновского излучения следует учитывать возможность изменения первичного направления пучка.

б) Фотоэффект происходит тогда, когда

hv ³ А и .

При этом могут быть реализованы два случая.

1. Фотон поглощается, электрон отрывается от атома (рис. 3б). Происходит ионизация. Оторвавшийся электрон приобретает кинетическую энергию: E к = hv – A и . Если кинетическая энергия велика, то электрон может ионизировать соседние атомы путем соударения, образуя новые вторичные электроны.

2. Фотон поглощается, но его энергии не достаточно для отрыва электрона, и может происходить возбуждение атома или молекулы (рис.3в). Это часто приводит к последующему излучению фотона в области видимого излучения (рентгенолюминесценция), а в тканях – к активации молекул и фотохимическим реакциям. Фотоэффект происходит, в основном, на электронах внутренних оболочек атомов с высоким Z .

в) Некогерентное рассеяние (эффект Комптона, 1922 г.) происходит тогда, когда энергия фотона намного больше энергии ионизации

hv » А и.

При этом электрон отрывается от атома (такие электроны называются электронами отдачи ), приобретает некоторую кинетическую энергию E к , энергия самого фотона уменьшается (рис. 4г):

hv = hv " + А и + Е к. (5)

Образующееся таким образом излучение с измененной частотой (длиной) называется вторичным , оно рассеивается по всем направлениям.

Электроны отдачи, если они имеют достаточную кинетическую энергию, могут ионизировать соседние атомы путем соударения. Таким образом, в результате некогерентного рассеяния образуется вторичное рассеянное рентгеновское излучение и происходит ионизация атомов вещества.

Указанные (а,б,в) процессы могут вызвать рад последующих. Например (рис. 3д), если при фотоэффекте происходит отрыв от атома электронов на внутренних оболочках, то на их место могут переходить электроны с более высоких уровней, что сопровождается вторичным характеристическим рентгеновским излучением данного вещества. Фотоны вторичного излучения, взаимодействуя с электронами соседних атомов, могут, в свою очередь, вызывать вторичные явления.

когерентное рассеяние

hv < А И

энергия и длина волны остаются неизменными

фотоэффект

hv ³ А и

фотон поглощается, е – отрывается от атома – ионизация

hv = А и + Е к

атом А возбуждается при поглощении фотона, R – рентгенолюминесценция

некогерентное рассеяние

hv » А и

hv = hv "+А и +Е к

вторичные процессы при фотоэффекте

Рис. 3 Механизмы взаимодействие рентгеновского излучения с веществом

Физические основы использования рентгеновского излучения в медицине

При падении рентгеновского излучения на тело оно незначительно отражается от его поверхности, а в основном проходит вглубь, при этом частично поглощается и рассеивается, частично проходит насквозь.

Закон ослабления.

Поток рентгеновского излучения ослабляется в веществе по закону:

Ф = Ф 0 е – m × х (6)

где m – линейный коэффициент ослабления, который существенно зависит от плотности вещества. Он равен сумме трех слагаемых, соответствующих когерентному рассеянию m 1, некогерентному m 2 и фотоэффекту m 3 :

m = m 1 + m 2 + m 3 . (7)

Вклад каждого слагаемого определяется энергией фотона. Ниже приведены соотношения этих процессов для мягких тканей (воды).

Энергия, кэВ	Фотоэффект	Комптон - эффект
	100 %

Пользуются массовым коэффициентом ослабления, который не зависит от плотности вещества r :

m m = m / r . (8)

Массовый коэффициент ослабления зависит от энергии фотона и от атомного номера вещества – поглотителя:

m m = k l 3 Z 3 . (9)

Массовые коэффициенты ослабления кости и мягкой ткани (воды) отличаются: m m кости / m m воды = 68.

Если на пути рентгеновских лучей поместить неоднородное тело и перед ним поставить флуоресцирующий экран, то это тело, поглощая и ослабляя излучение, образует на экране тень. По характеру этой тени можно судить о форме, плотности, структуре, а во многих случаях и о природе тел. Т.е. существенное различие поглощения рентгеновского излучения разными тканями позволяет в теневой проекции видеть изображение внутренних органов.

Если исследуемый орган и окружающие ткани одинаково ослабляют рентгеновское излучение, то применяют контрастные вещества. Так, например, наполнив желудок и кишечник кашеобразной массой сульфата бария (BaS 0 4), можно видеть их теневое изображение (соотношение коэффициентов ослабления равно 354).

Использование в медицине.

В медицине используется рентгеновское излучение с энергией фотонов от 60 до 100-120 кэВ при диагностике и 150-200 кэВ при терапии.

Рентгенодиагностика – распознавание заболеваний при помощи просвечивания тела рентгеновским излучением.

Рентгенодиагностику используют в различных вариантах, которые приведены ниже.

1. При рентгеноскопии рентгеновская трубка расположена позади пациента. Перед ним располагается флуоресцирующий экран. На экране наблюдается теневое (позитивное) изображение. В каждом отдельном случае подбирается соответствующая жесткость излучения, так чтобы оно проходило через мягкие ткани, но достаточно поглощалось плотными. В противном случае получается однородная тень. На экране сердце, ребра видны темными, легкие – светлыми.

2. При рентгенографии объект помещается на кассете, в которую вложена пленка со специальной фотоэмульсией. Рентгеновская трубка располагается над объектом. Получаемая рентгенограмма дает негативное изображение, т.е. обратное по контрасту с картиной, наблюдаемой при просвечивании. В данном методе имеет место большая четкость изображения, чем в (1), поэтому наблюдаются детали, которые трудно рассмотреть при просвечивании.

Перспективным вариантом данного метода является рентгеновская томография и "машинный вариант" – компьютерная томография.

3. При флюорографии, на чувствительной малоформатной пленке фиксируется изображение с большого экрана. При рассматривании снимки рассматриваются на специальном увеличителе.

Рентгенотерапия – использование рентгеновского излучения для уничтожения злокачественных образований.

Биологическое действие излучения заключается в нарушении жизнедеятельности, особенно быстро размножающихся клеток.

КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ (КТ)

Метод рентгеновской компьютерной томографии основан на реконструкции изображения оп ределенного сечения тела пациента путем регистрации большого количества рентгеновских проекций этого сечения, выполненных под разными углами. Информация от датчиков, регистрирующих эти проекции, поступает в компьютер, который по специальному программе вычисляет распределение плотно сти образца в исследуемом сечении и отображает его на экране дисплея. Полученное таким образом изображение сечения тела пациента характеризуется прекрасной четкостью и высокой информативностью. Программа позволяет при необходимости увеличить контраст изображения в десятки и даже сотни раз. Это расширяет диагностические возможности метода.

Видеографы (аппараты с цифровой обработкой рентгеновского изображения) в современной стоматологии.

В стоматологии именно рентгенологическое исследование является основным диагностическим методом. Однако ряд традиционных организационно–технических особенностей рентгенодиагностики делают ее не вполне комфортной как для пациента, так и для стоматологических клиник. Это, прежде всего, необходимость контакта пациента с ионизирующим излучением, создающим часто значительнуюлучевую нагрузку на организм, это также необходимость фотопроцесса, а следовательно, необходимость фотореактивов, в том числе токсичных. Это, наконец, громоздкий архив, тяжелые папки и конверты с рентгеновскими пленками.

Кроме того, современный уровень развития стоматологии делает недостаточной субъективную оценку рентгенограмм человеческим глазом. Как оказалось, из многообразия оттенков серого тона, содержащегося в рентгеновском изображении, глаз воспринимает только 64.

Очевидно, что для получения четкого и подробного изображения твердых тканей зубо–челюстной системы при минимальной лучевой нагрузке нужны иные решения. Поиск привел к созданию, так называемых, радиографических систем, видеографов – систем цифровой рентгенографии.

Без технических подробностей принцип действия таких систем состоит в следующем. Рентгеновское излучение поступает через объект не на фоточувствительную пленку, а на специальный внутриоральный датчик (специальную электронную матрицу). Соответствующий сигнал от матрицы передается на преобразующее его в цифровую форму оцифровывающее устройство (аналого-цифровой преобразователь, АЦП), связанное с компьютером. Специальное программное обеспечение строит на экране компьютера рентгеновское изображение и позволяет обработать его, сохранять на жестком или гибком носителе информации (винчестере, дискетах), в виде файла распечатывать его как картинку.

В цифровой системе рентгеновское изображение представляет собой совокупность точек, имеющих различные цифровые значения градации серого тона. Предусмотренная программой оптимизация отображения информации дает возможность получить оптимальный по яркости и контрастности кадр при относительно малой дозе облучения.

В современных системах, созданными, например, фирмами Trophy (Франция) или Schick (США) при формировании кадра используется 4096 оттенков серого, время экспозиции зависит от объекта исследования и, в среднем, составляет сотые – десятые доли секунды, снижение лучевой нагрузки по отношению к пленке – до 90 % для внутриоральных систем, до 70 % для панорамных видеографов.

При обработке изображений видеографы позволяют:

1. Получать позитивные и негативные изображения, изображения в псевдоцвете, рельефные изображения.

2. Повышать контраст и увеличивать интересующий фрагмент изображения.

3. Оценивать изменение плотности зубных тканей и костных структур, контролировать однородность заполнения каналов.

4. В эндодонтии определять длину канала любой кривизны, а в хирургии подбирать размер имплантата с точностью 0,1 мм.

5. Уникальная система Caries detector с элементами искусственного интеллекта при анализе снимка позволяет обнаружить кариес в стадии пятна, кариес корня и скрытый кариес.

* «Ф» в формуле (3) относится ко всему интервалу излучаемых длин волн и часто называется «Интегральный поток энергии».