Реферат
Тема: "Рентгенологічний метод дослідження в променевій діагностиці"
Вступ
Рентгенівське випромінювання – сукупність гальмівного та характеристичного електромагнітних випромінювань хвильової природи, діапазон енергій яких становить від 1 до 1000 кілоелектрон-вольт (кеВ). Рентгенівське випромінювання займає ділянку електромагнітного спектру між гамма і ультрафіолетовими випромінюваннями і являє собою потік квантів (фотонів), що розповсюджуються прямолінійно із швидкістю світла (300 000 тис. км/с). Ці кванти не мають електричного заряду. Рентгенівське випромінювання виникає при гальмуванні швидких електронів в електричному полі ядер атомів речовини (гальмівне випромінювання) або при переміщенні електрону із внутрішньої орбіти, місце якого займає електрон із зовнішньої орбіти (характеристичне випромінювання). Гальмівне випромінювання має безперервний спектр. Характеристичне випромінювання має незначну енергію і поглинається склом колби рентгенівської трубки і тому в медичних дослідженнях не використовується.
Під дією високої напруги на розжареній спіралі катода електрони прискорюються і стикаючись з поверхнею анода гальмуються в електричному полі ядер атомів. Кінетична енергія електронів при цьому перетворюється в енергію рентгенівського випромінювання (1–3%) та теплову енергію.
Рентгенівське випромінювання має наступні властивості:
1) Велика проникна здатність
2) Прямолінійне розповсюдження від анода зі швидкістю світла.
3) Поглинальна та розсіювальна здатність.
4) Поляризація.
5) Викликає світіння ряду хімічних сполук (люмінофорів). На цій властивості базується рентгеноскопія – методика рентгенівського просвічування.
6) Фотохімічна дія. Рентгенівське випромінювання здатне дисоціювати галоїдні сполуки срібла, що входять до складу фотоемульсій. Це дозволяє одержувати рентгенівські знімки.
7) Іонізаційна здатність. Рентгенівське випромінювання викликає розпад нейтральних атомів на позитивно та негативно заряджені частки.
8) Біологічна дія. Рентгенівське випромінювання має здатність викликати зміни в живих організмах.
Проникна здатність рентгенівського випромінювання залежить від довжини хвилі та енергії його квантів. Довжина хвилі рентгенівського випромінювання коливається від 2 до 0, 006 нм. Залежно від енергії рентгенівське випромінювання на практиці називають жорстким та
Ступінь поглинання і ослаблення рентгенівського випромінювання різними середовищами тим значніший, чим більший порядковий номер елементів, які входять до складу речовини, її товщина та щільність розташування в ній м’яким. Чим менша довжина хвилі, тим жорсткіше випромінювання, тим більша його проникна здатність та навпаки. Прямолінійне розповсюдження променів призводить до проекційного збільшення обєкту дослідження.
Під час проходження через різні середовища відбувається поглинання і розсіювання рентгенівського випромінювання. Поглинання відбувається тоді, коли рентгенівський квант, відриваючи електрон від атома речовини, повністю передає йому свою енергію (електрон, що звільнився зі сфери притягання атома, називається фотоелектроном, а саме явище – фотоефектом, іонізує середовище. Місце вибитого електрона займає електрон із більш віддаленої від ядра орбіти. Це перегрупування електронів атома може супроводжуватись утворенням вторинного характеристичного рентгенівського, ультрафіолетового, видимого або інфрачервоного випромінювання.
Ступінь поглинання і послаблення рентгенівського випромінювання різними середовищами тим значніший, чим більший порядковий номер елементів, які входять до складу речовини, її товщина та щільність розташування в ній атомів. Організм людини складається з неоднорідних тканин (кістки, м’язи, повітроносні органи та інші) з різним ступенем поглинання рентгенівського випромінювання. Цим зумовлене його застосування для одержання диференційованого зображення внутрішньої структури органів і тканин, яке ґрунтується на інтерпретації різних за інтенсивністю тіней.
Розсіювання рентгенівського випромінювання відбувається внаслідок зіткнення з атомами речовини і відхилення від напрямку основного пучка. Коли випромінювання м’яке (енергія квантів невелика), відбувається пружний удар, під час якого квант м’якого рентгенівського випромінювання стикається з електроном внутрішньої орбіти атома, а енергія його недостатня, щоб підняти цей електрон на поверхню атома, тому рентгенівське випромінювання відхиляється вбік, не змінюючи довжини хвилі. В обох випадках спостерігається класичне розсіювання
Зіткнення квантів м якого випромінювання з електронами атомів може привести до зміни напрямку руху без втрати енергії. Це так зване класичне розсіювання.
Якщо м’яке рентгенівське випромінювання стикається з вільним електроном або електроном внутрішньої орбіти атома, то відбувається непружний удар, внаслідок якого квант випромінювання передає свою енергію електрону (електрон віддачі) та закінчує своє існування, а електрон переміщується на більш високий енергетичний рівень або вибивається за межі атома. Такий електрон зветься фотоелектроном, а це явище фотоефектом. а сам у вигляді кванта розсіювання перетворюється у випромінювання з більшою довжиною хвилі та відхиляється вбік від початкового напрямку руху. Те саме відбувається і тоді, коли квант із більшою енергією (жорстке випромінювання) стикається з електроном на внутрішній орбіті атома, вибиває його за межі атома, передає йому частину енергії, а сам у вигляді фотону розсіювання з більшою довжиною хвилі відхиляється. При цьому виникає явище Компотна. Останнє відбувається лише тоді, коли енергія кванта приблизно в 10000 разів перевищує енергію зв’язку електрона в атомі. Електрони віддачі, що відриваються від цього атома, викликають збудження та іонізацію інших атомів і молекул середовища. Сам рентгенівський квант втрачає частину енергії, передану електрону, і, відповідно, збільшується довжина хвилі. Під час взаємодії рентгенівського випромінювання з речовиною одна частина енергії витрачається у вигляді випромінювання (енергія розсіювання), а друга передається електронам середовища, де поглинається (енергія поглинання). Кінетична енергія електронів під час взаємодії з атомами середовища викликає різноманітні ефекти: часткове відновлення кристалів броміду срібла фоточутливої емульсії, флуоресценцію, іонізацію, хімічні реакції, біологічну дію
Рентгенівське випромінювання здатне викликати флюоресценцію. Ця властивість дозволяє нам отримати зображення на флюоресцюючому екрані або посилити дію на фотоплівку завдяки світінню посилюючих екранів
У склад фоточутливої емульсії рентгенівської плівки входить бромід срібла, який при своїй активації під дією рентгенівського випромінювання сприяє появі прихованого зображення, яке проявляється при хімічній обробці плівки.
Рентгенівське випромінювання здатне викликати значні зміни в живому організмі, які відбуваються внаслідок іонізації і збудження атомів з наступним їх розпадом.
Рентгенівські апарати будь-якої конструкції мають слідуючий склад:
1. Генератор рентгенівського випромінювання – рентгенівська трубка.
2. Електричні прилади, що живлять рентгенівську трубку.
3. Сприймаючі пристрої, що сприймають рентгенівське випромінювання
(флуоресціюючий екран, рентгенівська плівка).
4. Пульт керування, штативи, на яких укріплюється рентгенівська трубка.
Основною частиною рентгенівського апарата є рентгенівська трубка. Це двохелектродний електронно-вакуумний пристрій для одержання, прискорення та гальмування електронів. Рентгенівська трубка має вигляд скляного балона, на полюсах якого впаяно два електроди – катод і анод. Катод має спіраль розжарювання і фокусуючий пристрій для формування потоку електронів. Анодом є масивний мідний стержень, який на кінці скошений під кутом 450 або 700 для забезпечення напрямку поширення рентгенівського випромінювання, що тут утворюється. У центрі скошеної поверхні стержня вмонтовано тонку вольфрамову пластинку (дзеркало анода), на якій гальмуються електрони і утворюється рентгенівське випромінювання. Відстань між катодом і анодом не перевищує 1–2 см. У трубці створюють глибокий вакуум.
Якщо по нитці розжарювання пропускати електричний струм у кілька амперів напругою 4–15 В, то вона розжарюється подібно до електричної лампочки, і виникає термоелектронна емісія (випускання електронів) у вигляді електронної хмарки. В разі підведення через підвищуючий трансформатор до електродів трубки струму високої напруги (в діагностичних апаратах від 35–40 до 145 кВ) електрони прямують до анода зі зростаючою швидкістю (до 200 000 км/с) і, стикаючись з речовиною анода, різко гальмують. При цьому близько 1% їхньої енергії перетворюється в рентгенівське випромінювання, а решта – в теплоту, яка нагріває стержень анода і весь випромінювач.
Змінюючи ступінь розжарювання спіралі катода, можна збільшувати або зменшувати кількість електронів, що при цьому утворюються, а, отже, і дозу рентгенівського випромінювання. Підвищення напруги на полюсах трубки призводить до зростання швидкості електронів, які викликають утворення рентгенівського випромінювання зі збільшеною енергію фотонів (жорсткістю) та інтенсивністю випромінювання (енергією випромінювання, що попадає на одиницю площі поверхні за одиницю часу),
Щоб запобігти розплавленню анода теплотою, яка утворюється під час гальмування електронів, передбачена система його охолодження повітрям або трансформаторним маслом.
Чіткість рентгенівського зображення збільшується зі зменшенням величини електричного і оптичного фокусів рентгенівської трубки. Це супроводжується зменшенням потужності трубки.
Плівка розміщується в касеті між двома флюоресцюючими екранами, які називають посилюючими екранами. Ці екрани ефективно поглинають рентгенівські фотони (фотоелектричне поглинання). В процесі поглинання випускаються фотони світла, які є головною причиною затемнення плівки. Реакція екранів на рентгенівське випромінення лінійна: визначене збільшення дози випромінювання супроводжується відповідним зростанням інтенсивності випускаємого світла.