Рентгеновская аппаратура

1 2 3

10²

10-3

10-6 10-7

10-9

10-12

Рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны (поток квантов, фотонов), которые в общеволновом спектре расположены между ультрафиолетовыми лучами и γ-лучами. Они отличаются от радиоволн, инфракрасного излучения, видимого света и ультрафиолетового излучения меньшей длиной волны (рис. 3). Длина волны рентгеновских лучей (λ) составляет от 10 нм до 0,005 нм (10^-9-10^-12 м).

Радиоволны

Инфракрасное излучение

Оптическое излучение

излучение

Рентгеновское излучение

γ-излучение

Рис. 3. Положение рентгеновского излучения в общем спектре электромагнитных излучений.

Поскольку рентгеновские лучи являются электромагнитными волнами, помимо длины волны, они могут быть описаны частотой и энергией, которые несет каждый квант (фотон). Фотоны рентгеновского излучения имеют энергию от 100 эВ до 250 кэВ, что соответствует излучению с частотой от 3х10¹⁶ Гц до 6х10¹⁹ Гц. Скорость распространения рентгеновских лучей равна скорости света – 300 000 км/с.

Основными свойствами рентгеновских лучей являются:

1) высокая проникающая способность;

2) поглощение и рассеивание;

3) прямолинейность распространения – рентгеновское изображение всегда точно повторяет форму исследуемого объекта;

4) способность вызывать флюоресценцию (свечение) при прохождении через некоторые вещества – эти вещества называются

люминофорами и они используются при проведении рентгеноскопии и флюорографии;

5) фотохимическое действие – как и видимый свет рентгеновские лучи, попадая на фотографическую эмульсию, способны воздействовать на нее, вызывая химическую реакцию восстановления серебра – на этом основана регистрация изображения на фоточувствительных материалах;

6) ионизация веществ – способность вызывать распад нейтральных атомов на положительные и отрицательные ионы;

7) биологическое действие – связано с ионизирующим действием рентгеновских лучей на ткани организма, этим определяется нежелательное, отрицательное воздействие на пациента, врача-рентгенолога и рентгенлаборанта;

8) невосприимчивость органами чувств – в этом заключается скрытая опасность, поскольку человек не чувствует момента воздействия рентгеновского излучения (как и любого другого излучения).

Любая рентгенодиагностическая система состоит из трех основных компонентов: рентгеновской трубки, объекта исследования (пациента) и приемника рентгеновского изображения (рис. 4).

Рентгеновская трубка представляет собой вакуумную стеклянную колбу, в которую впаяны с двух противоположных концов два электрода – анод и катод. Катод представляет собой тонкую спираль, анод – диск со скошенной поверхностью в месте попадания на него электронами (рис. 4).

Получение рентгеновских лучей можно разделить на следующие этапы (рис. 4):

1) термоэлектронная эмиссия на спирали катода – происходит при включении тока низкого напряжения (цепь U_1, напряжение всего лишь 6-

14 вольт), при этом нить катода нагревается и вокруг него образуются свободные электроны или «электронное облако»;

X-ray

U₁

U₂

Рис. 4. Схема устройства рентгеновской трубки, где К – катод, А – анод, U₁ - цепь низкого U₂ – цепь высокого напряжения, стрелка сплошная - движения электронов от катода к аноду, стрелки прерывистые - рентгеновские лучи.

2) подача на электроды тока высокого напряжения (цепь U₂, напряжение десятки и сотни киловольт) – в этот момент свободные электроны устремляются к аноду и с большой силой ударяются о его поверхность и происходит их торможение, при этом кинетическая энергия этих электронов преобразуется большей частью в тепловое излучение (более 95%); для того, чтобы предохранить анод от перегревания (расплавления), он вращается с большой скоростью;

3) получение пучка рентгеновских лучей - лишь несколько процентов от всего количества энергии, образовавшейся вследствие торможения электронов об анод, преобразуется в рентгеновское излучение.

Длина волны полученных рентгеновских лучей зависит от скорости электронов – чем больше скорость, тем длина волны меньше, при этом проникающая способность лучей будет увеличиваться. Если изменять напряжение трансформатора, можно регулировать скорость электронов и получать либо сильно проникающие коротковолновые лучи (их называют еще жесткими), либо слабо проникающие длинноволновые (мягкие).

Рентгеновское излучение, полученное при торможении электронов на поверхности анода, называется тормозным или первичным.

Существует еще другой вид рентгеновского излучения –

характеристическое или вторичное. Характеристическое излучение

возникает в результате изменений во внутренних электронных слоях атомов. В целях диагностики характеристическое излучение не используется, во- первых – данное излучение находится в диапазоне «мягкого» рентгеновского излучения, во-вторых – его нельзя изменять, а в рентгенодиагностике необходимо в каждом конкретном случае задавать определенные параметры рентгеновским лучам в зависимости от задач исследования.

При взаимодействии рентгеновского излучения и объекта исследования (пациента) излучение изменяется качественно и количественно. Как уже было сказано, проникающая способность рентгеновских лучей определяется, прежде всего, энергией квантов или длиной волны (жесткое и мягкое излучение). Степень поглощения рентгеновских лучей тканями различна и зависит от показателей плотности и атомного веса элементов, составляющих объект. Чем больше плотность и атомный вес вещества, из которого состоит исследуемый объект (орган), тем больше поглощаются (т.е.

«задерживаются») рентгеновские лучи. В теле человека имеются органы и ткани различной плотности, такие как кости, мягкие ткани, легкие и др., что и объясняет различное поглощение рентгеновских лучей. Кроме того, степень поглощения лучей также определяется и объемом (толщиной) органа (т.е. проходимым расстоянием в тканях рентгеновских лучей).

В качестве приемника рентгеновского изображения используются:

– флюоресцентный экран;

– рентгеновская пленка;

– специальные детекторы – цифровые электронные панели (при цифровой рентгенографии).

Среди методов рентгенологического исследования выделяют основные

(общие) и специальные (вспомогательные).

Лучевые методы исследования.