Promieniowanie rentgenowskie i jego zastosowanie w medycynie. Skala oscylacji elektromagnetycznych. Co charakteryzuje ten rodzaj promieniowania
Wysoka zdolność penetracji - zdolność penetracji niektórych mediów. Promienie rentgenowskie najlepiej przenikają przez media gazowe (tkanka płucna), ale słabo przenikają przez substancje o dużej gęstości elektronowej i dużej masie atomowej (kości u ludzi).
Fluorescencja - blask. W tym przypadku energia promieni rentgenowskich zamieniana jest na energię światła widzialnego. Obecnie zasada fluorescencji leży u podstaw urządzenia ekranów wzmacniających przeznaczonych do dodatkowego oświetlenia kliszy rentgenowskiej. Pozwala to zmniejszyć obciążenie promieniowaniem ciała badanego pacjenta.
Fotochemiczny - zdolność do wywoływania różnych reakcji chemicznych.
Zdolność jonizacyjna - pod wpływem promieni rentgenowskich zachodzi jonizacja atomów (rozkład obojętnych cząsteczek na jony dodatnie i ujemne, które tworzą parę jonową.
Biologiczne - uszkodzenie komórek. W większości wynika to z jonizacji struktur o znaczeniu biologicznym (DNA, RNA, cząsteczek białek, aminokwasów, wody). Pozytywne działanie biologiczne - przeciwnowotworowe, przeciwzapalne.
Urządzenie z rurą wiązki
Promienie rentgenowskie są wytwarzane w lampie rentgenowskiej. Lampa rentgenowska to szklany pojemnik, w którym znajduje się próżnia. Są 2 elektrody - katoda i anoda. Katoda jest cienką spiralą wolframową. Anoda w starych lampach była ciężkim miedzianym prętem ze ściętą powierzchnią skierowaną w stronę katody. Na ukośnej powierzchni anody przylutowano płytę z metalu ogniotrwałego - lustro anody (anoda jest bardzo gorąca podczas pracy). Na środku lustra jest ognisko lampy rentgenowskiej To tutaj powstają promienie rentgenowskie. Im mniejsza wartość ostrości, tym wyraźniejsze są kontury fotografowanego obiektu. Za małe ogniskowanie uważa się 1x1 mm, a nawet mniej.
W nowoczesnych aparatach rentgenowskich elektrody są wykonane z metali ogniotrwałych. Zazwyczaj stosuje się lampy z obrotową anodą. Podczas pracy anoda jest obracana przez specjalne urządzenie, a elektrony wylatujące z katody wpadają w ognisko optyczne. Dzięki obrotowi anody, pozycja ogniska optycznego zmienia się cały czas, dzięki czemu takie tuby są trwalsze i nie zużywają się przez długi czas.
Jak uzyskuje się prześwietlenia? Najpierw nagrzewa się włókno katodowe. Aby to zrobić, za pomocą transformatora obniżającego napięcie na lampie zmniejsza się z 220 do 12-15V. Włókno katodowe nagrzewa się, znajdujące się w nim elektrony zaczynają poruszać się szybciej, część elektronów wychodzi poza włókno i wokół niego tworzy się chmura wolnych elektronów. Następnie włączany jest prąd wysokiego napięcia, który uzyskuje się za pomocą transformatora podwyższającego. W diagnostycznych aparatach rentgenowskich stosowany jest prąd o wysokim napięciu od 40 do 125 KV (1KV=1000V). Im wyższe napięcie na lampie, tym krótsza długość fali. Po włączeniu wysokiego napięcia na biegunach lampy uzyskuje się dużą różnicę potencjałów, elektrony „odrywają się” od katody i pędzą do anody z dużą prędkością (lampa jest najprostszym akceleratorem cząstek naładowanych). Dzięki specjalnym urządzeniom elektrony nie rozpraszają się na boki, lecz wpadają w prawie jeden punkt anody - ognisko (ognisko) i są wyhamowywane w polu elektrycznym atomów anody. Gdy elektrony zwalniają, powstają fale elektromagnetyczne, tj. Promienie rentgenowskie. Dzięki specjalnemu urządzeniu (w starych lampach - skos anody) promienie rentgenowskie kierowane są do pacjenta w postaci rozbieżnej wiązki promieni, „stożka”.
Obrazowanie rentgenowskie
Film rentgenowski jest strukturą warstwową, warstwa główna to kompozycja poliestrowa o grubości do 175 mikronów, pokryta emulsją fotograficzną (jodek i bromek srebra, żelatyna).
Wywoływanie filmu - przywrócono srebro (przez które przeszły promienie - zaczernienie obszaru filmu, gdzie zalegały - jaśniejsze obszary)
Fixer - wypłukiwanie bromku srebra z miejsc, przez które przeszły promienie i nie zalegały.
Urządzenie nowoczesnej sali radiologicznej
1. Sama sala RTG, w której znajduje się aparat i badani są pacjenci. Powierzchnia gabinetu RTG musi wynosić co najmniej 50 m2
2. Pomieszczenie kontrolne, w którym znajduje się panel kontrolny, za pomocą którego asystent laboratorium rentgenowskiego kontroluje całą pracę aparatu.
3. Laboratorium fotograficzne, w którym kasety są ładowane filmem, obrazy są wywoływane i utrwalane, są myte i suszone. Nowoczesną metodą obróbki zdjęć medycznych klisz RTG jest zastosowanie procesorów typu roller. Oprócz niewątpliwej wygody w pracy, procesory zapewniają wysoką stabilność procesu obróbki zdjęć. Czas pełnego cyklu od momentu wprowadzenia folii do maszyny obróbczej do otrzymania suchego zdjęcia rentgenowskiego („od suchego do suchego”) nie przekracza kilku minut.
4. Gabinet lekarski, w którym radiolog analizuje i opisuje wykonane zdjęcia rentgenowskie.
Metody ochrony dla personel medyczny oraz dla pacjentów z promieniowaniem rentgenowskim
3 główne metody ochrony: ochrona przez ekranowanie, odległość i czas.
1 Ochrona tarczy:
Promienie rentgenowskie są umieszczane na drodze specjalnych urządzeń wykonanych z materiałów dobrze pochłaniających promieniowanie rentgenowskie. Może to być ołów, beton, beton barytowy itp. Ściany, podłoga, sufit w pracowniach RTG są zabezpieczone, wykonane z materiałów, które nie przepuszczają promieni do sąsiednich pomieszczeń. Drzwi zabezpieczone są materiałem ołowianym. Okna obserwacyjne pomiędzy pracownią rentgenowską a sterownią wykonane są ze szkła ołowiowego. Lampa RTG umieszczona jest w specjalnej osłonie ochronnej, która nie przepuszcza promieni RTG, a promienie kierowane są na pacjenta przez specjalne „okno”. Do okna przymocowana jest rurka, która ogranicza wielkość wiązki rentgenowskiej. Ponadto na wyjściu promieni z tuby zainstalowana jest membrana aparatu rentgenowskiego. Składa się z 2 par płytek prostopadłych do siebie. Płyty te można przesuwać i rozsuwać jak zasłony. W ten sposób można zwiększyć lub zmniejszyć pole napromieniowania. Im większe pole napromieniowania, tym większa szkoda otwór jest ważnym elementem ochrony, zwłaszcza u dzieci. Ponadto sam lekarz jest mniej napromieniany. A jakość zdjęć będzie lepsza. Innym przykładem ochrony przez ekranowanie są te części ciała badanego, które są ten moment nie podlega fotografowaniu, musi być pokryty arkuszami gumy ołowiowej. Są też fartuchy, spódnice, rękawiczki wykonane ze specjalnego materiału ochronnego.
2 Ochrona przez czas:
Pacjent powinien być napromieniany podczas badania rentgenowskiego przez jak najkrótszy czas (pośpiesz się, ale nie ze szkodą dla diagnozy). W tym sensie obrazy dają mniejsze obciążenie promieniowaniem niż transiluminacja, ponieważ. na zdjęciach używane są bardzo długie czasy otwarcia migawki (czas). Ochrona czasu jest głównym sposobem ochrony zarówno pacjenta, jak i samego radiologa. Lekarz badając pacjentów, ceteris paribus, stara się wybrać metodę badawczą, która zajmuje mniej czasu, ale nie ze szkodą dla diagnozy. W tym sensie fluoroskopia jest bardziej szkodliwa, ale niestety często nie można obejść się bez fluoroskopii. Tak więc w badaniu przełyku, żołądka, jelit stosuje się obie metody. Wybierając metodę badawczą kierujemy się zasadą, że korzyści z badań powinny być większe niż szkody. Niekiedy w obawie przed zrobieniem dodatkowego zdjęcia pojawiają się błędy w diagnozie, niewłaściwie przepisane leczenie, co czasami kosztuje życie pacjenta. Trzeba pamiętać o niebezpieczeństwach promieniowania, ale nie należy się go bać, jest gorzej dla pacjenta.
3 Odległość ochronna:
Zgodnie z kwadratowym prawem światła, oświetlenie danej powierzchni jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości od źródła światła do oświetlanej powierzchni. W odniesieniu do badania RTG oznacza to, że dawka promieniowania jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości ogniska lampy RTG od pacjenta (ogniskowa). Przy 2-krotnym wzroście ogniskowej dawka promieniowania zmniejsza się 4-krotnie, przy 3-krotnym wzroście ogniskowej dawka promieniowania zmniejsza się 9-krotnie.
Ogniskowa mniejsza niż 35 cm nie jest dozwolona dla fluoroskopii.Odległość od ścian do aparatu rentgenowskiego musi wynosić co najmniej 2 m, w przeciwnym razie powstają promienie wtórne, które powstają, gdy pierwotna wiązka promieni uderza w otaczające przedmioty ( ściany itp.). Z tego samego powodu dodatkowe meble nie są dozwolone w pomieszczeniach rentgenowskich. Czasami, podczas badania ciężko chorych pacjentów, chirurgicznych i oddziały terapeutyczne pomaga pacjentowi stać za ekranem dla przezierności i stać obok pacjenta podczas badania, wspierać go. W drodze wyjątku jest to dopuszczalne. Ale radiolog musi dopilnować, aby pielęgniarki i pielęgniarki pomagające chorym założyły fartuch ochronny i rękawiczki i jeśli to możliwe, nie stały blisko pacjenta (ochrona na odległość). Jeżeli na salę rentgenowską przyszło kilku pacjentów, to są wzywani do sali zabiegowej przez 1 osobę, tj. W badaniu powinna znajdować się tylko jedna osoba na raz.
Fizyczne podstawy radiografii i fluorografii. Ich wady i zalety. Przewaga technologii cyfrowej nad filmem.
Zasady radiografii
W przypadku radiografii diagnostycznej wskazane jest wykonanie zdjęć w co najmniej dwóch projekcjach. Wynika to z faktu, że radiogram jest płaskim obrazem trójwymiarowego obiektu. W rezultacie lokalizację wykrytego ogniska patologicznego można ustalić tylko za pomocą 2 projekcji.
Technika obrazowania
Jakość otrzymanego prześwietlenie określony przez 3 główne parametry. Napięcie przyłożone do lampy rentgenowskiej, natężenie prądu i czas pracy lampy. W zależności od badanych formacji anatomicznych oraz danych dotyczących masy i wielkości pacjenta, parametry te mogą się znacznie różnić. Istnieją średnie wartości dla różne narządy i tkanek, ale należy wziąć pod uwagę, że rzeczywiste wartości będą się różnić w zależności od urządzenia, na którym wykonywane jest badanie i pacjenta, który jest prześwietlany. Dla każdego urządzenia zestawiana jest indywidualna tabela wartości. Wartości te nie są bezwzględne i są dostosowywane w miarę postępu badania. Jakość wykonywanych zdjęć w dużej mierze zależy od umiejętności radiologa do odpowiedniego dostosowania tabeli średnich wartości do konkretnego pacjenta.
Nagrywanie obrazu
Najczęstszym sposobem rejestrowania obrazu rentgenowskiego jest utrwalenie go na kliszy czułej na promieniowanie rentgenowskie, a następnie wywołanie go. Obecnie istnieją również systemy zapewniające cyfrową rejestrację danych. Ze względu na wysoki koszt i złożoność produkcji ten rodzaj sprzętu jest nieco gorszy od sprzętu analogowego pod względem rozpowszechnienia.
Film rentgenowski umieszcza się w specjalnych urządzeniach - kasetach (mówią - kaseta jest załadowana). Kaseta chroni film przed światłem widzialnym; ten ostatni, podobnie jak promieniowanie rentgenowskie, ma zdolność redukcji metalicznego srebra z AgBr. Kasety wykonane są z materiału, który nie przepuszcza światła, ale przepuszcza promieniowanie rentgenowskie. Wewnątrz kasety są ekrany wzmacniające, film leży między nimi; podczas robienia zdjęcia na film padają nie tylko same promienie rentgenowskie, ale także światło z ekranów (ekrany są pokryte solą fluorescencyjną, dzięki czemu świecą i wzmacniają działanie promieni rentgenowskich). Pozwala to 10-krotnie zmniejszyć obciążenie pacjenta promieniowaniem.
Podczas robienia zdjęcia promienie rentgenowskie kierowane są na środek fotografowanego obiektu (centrowanie). Po nakręceniu w laboratorium fotograficznym film jest wywoływany w specjalnych chemikaliach i utrwalany (utrwalony). Faktem jest, że w tych częściach filmu, które nie zostały trafione promieniami rentgenowskimi podczas strzelania lub było ich niewiele, srebro nie zostało przywrócone, a jeśli film nie zostanie umieszczony w roztworze utrwalacza (utrwalacza), to kiedy badając film, srebro zostaje przywrócone pod wpływem światła widzialnego.Sveta. Cały film stanie się czarny i żaden obraz nie będzie widoczny. Podczas utrwalania (utrwalania) niezredukowany AgBr z folii trafia do roztworu utrwalacza, więc w utrwalaczu jest dużo srebra, a roztwory te nie są wylewane, ale poddawane centrom rentgenowskim.
w nowoczesny sposób obróbka zdjęć medycznych filmów rentgenowskich to zastosowanie procesorów typu roller. Oprócz niewątpliwej wygody w pracy, procesory zapewniają wysoką stabilność procesu obróbki zdjęć. Czas pełnego cyklu od momentu wprowadzenia folii do maszyny obróbczej do otrzymania suchego zdjęcia rentgenowskiego („od suchego do suchego”) nie przekracza kilku minut.
Promienie rentgenowskie to obraz wykonany w czerni i bieli - negatyw. Czarny - obszary z niska gęstość(płuca, pęcherzyk gazu w żołądku. Biały - o dużej gęstości (kości).
Fluorografia- Istotą FOG jest to, że wraz z nią obraz skrzynia najpierw uzyskuje się na ekranie fluorescencyjnym, a następnie wykonuje się zdjęcie nie samego pacjenta, ale jego obrazu na ekranie.
Fluorografia daje zmniejszony obraz obiektu. Istnieją techniki małych ramek (np. 24×24 mm lub 35×35 mm) i dużych ramek (np. 70×70 mm lub 100×100 mm). Ten ostatni pod względem możliwości diagnostycznych zbliża się do radiografii. FOG jest używany do badanie profilaktyczne populacja(wykryto ukryte choroby, takie jak rak i gruźlica).
Opracowano zarówno stacjonarne, jak i mobilne urządzenia fluorograficzne.
Obecnie fluorografia filmowa jest stopniowo zastępowana cyfrową. Metody cyfrowe pozwalają uprościć pracę z obrazem (obraz może być wyświetlany na ekranie monitora, drukowany, przesyłany przez sieć, przechowywany w medycznej bazie danych itp.), zmniejszają narażenie pacjenta na promieniowanie i obniżają koszty materiały dodatkowe (film, wywoływacz do filmów).
Istnieją dwie popularne metody fluorografii cyfrowej. Pierwsza technika, podobnie jak konwencjonalna fluorografia, wykorzystuje fotografowanie obrazu na ekranie fluorescencyjnym, zamiast kliszy rentgenowskiej stosuje się tylko matrycę CCD. Druga technika polega na skanowaniu poprzecznym klatki piersiowej warstwa po warstwie wiązką promieni rentgenowskich w kształcie wachlarza z wykrywaniem transmitowanego promieniowania przez detektor liniowy (podobny do konwencjonalnego skanera dokumentów papierowych, w którym detektor liniowy porusza się wzdłuż arkusza z papieru). Druga metoda pozwala na zastosowanie znacznie niższych dawek promieniowania. Pewną wadą drugiej metody jest dłuższy czas uzyskania obrazu.
Charakterystyka porównawcza obciążenia dawką w różnych badaniach.
Konwencjonalny fluorogram klatki piersiowej zapewnia pacjentowi średnią indywidualną dawkę promieniowania 0,5 milisiwerta (mSv) na zabieg (fluorogram cyfrowy - 0,05 mSv), natomiast zdjęcie rtg - 0,3 mSv na zabieg (radiografia cyfrowa - 0,03 mSv) oraz tomografia komputerowa klatki piersiowej - 11 mSv na zabieg. Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego nie powoduje narażenia na promieniowanie
Korzyści z radiografii
Szeroka dostępność metody i łatwość prowadzenia badań.
Większość badań nie wymaga specjalnego przygotowania pacjenta.
Stosunkowo niski koszt badań.
Obrazy mogą być wykorzystane do konsultacji z innym specjalistą lub w innej placówce (w przeciwieństwie do obrazów USG, gdzie konieczne jest powtórne badanie, ponieważ uzyskiwane obrazy są zależne od operatora).
Obraz statyczny – złożoność oceny funkcji organizmu.
Dostępność promieniowanie jonizujące zdolny do zapewnienia szkodliwy efekt na pacjenta.
Informatywność klasycznej radiografii jest znacznie niższa niż takich nowoczesnych metod obrazowania medycznego, jak CT, MRI itp. Zwykłe obrazy rentgenowskie odzwierciedlają warstwowanie projekcji złożonych struktur anatomicznych, czyli ich sumaryczny cień rentgenowski, w przeciwieństwie do warstwowe serie obrazów uzyskane nowoczesnymi metodami tomograficznymi.
Bez użycia środków kontrastowych radiografia nie jest wystarczająco informacyjna, aby analizować zmiany w tkankach miękkich, które różnią się nieznacznie gęstością (na przykład podczas badania narządów Jama brzuszna).
Fizyczne podstawy rentgenoskopii. Wady i zalety metody
W nowoczesne warunki zastosowanie ekranu fluorescencyjnego nie jest uzasadnione ze względu na jego niską jasność, co powoduje konieczność prowadzenia badań w dobrze zaciemnionym pomieszczeniu i po długiej adaptacji badacza do ciemności (10-15 minut) rozróżnienie słabo intensywność obrazu.
Obecnie w konstrukcji wzmacniaczy obrazu rentgenowskiego wykorzystywane są ekrany fluorescencyjne, które zwiększają jasność (poświatę) obrazu pierwotnego około 5000 razy. Za pomocą przetwornika elektronowo-optycznego obraz pojawia się na ekranie monitora, co znacznie poprawia jakość diagnostyki, nie wymaga zaciemnienia gabinetu RTG.
Zalety fluoroskopii
Główną przewagą nad radiografią jest fakt badania w czasie rzeczywistym. Pozwala to ocenić nie tylko strukturę narządu, ale także jego przemieszczenie, kurczliwość lub rozciągliwość, przejście środka kontrastowego i pełność. Metoda pozwala również na szybką ocenę lokalizacji niektórych zmian, ze względu na rotację badanego obiektu podczas transiluminacji (badanie wielorzutowe).
Fluoroskopia pozwala kontrolować wykonanie niektórych zabiegów instrumentalnych - umieszczenie cewnika, angioplastykę (patrz angiografia), fistulografia.
Powstałe obrazy można umieścić na zwykłej płycie CD lub w pamięci sieciowej.
Wraz z pojawieniem się technologii cyfrowych zniknęły 3 główne wady związane z tradycyjną fluoroskopią:
Stosunkowo wysoka dawka promieniowanie w porównaniu do radiografii - nowoczesne urządzenia niskodawkowe pozostawiły tę wadę w przeszłości. Zastosowanie trybów skanowania pulsacyjnego dodatkowo zmniejsza obciążenie dawki nawet o 90%.
Niska rozdzielczość przestrzenna - na nowoczesnych urządzeniach cyfrowych rozdzielczość w trybie skopiowania jest tylko nieznacznie gorsza od rozdzielczości w trybie radiograficznym. W tym przypadku umiejętność obserwacji stanu funkcjonalnego ma decydujące znaczenie. poszczególne organy(serce, płuca, żołądek, jelita) „w dynamice”.
Brak możliwości dokumentowania badań – technologie obrazowania cyfrowego umożliwiają zapisywanie materiałów badawczych zarówno poklatkowych, jak i sekwencji wideo.
Fluoroskopia jest wykonywana głównie w diagnostyce rentgenowskiej chorób narządów wewnętrznych zlokalizowanych w jamie brzusznej i jamy klatki piersiowej, zgodnie z planem, który radiolog opracowuje przed rozpoczęciem badania. Czasami do rozpoznawania stosuje się tak zwaną fluoroskopię przeglądową urazy pourazowe kości, aby wyjaśnić obszar do prześwietlenia.
Kontrastowe badanie fluoroskopowe
Sztuczny kontrast znacznie rozszerza możliwości badania rentgenowskiego narządów i układów, w których gęstość tkanek jest w przybliżeniu taka sama (na przykład jama brzuszna, której narządy przepuszczają promieniowanie rentgenowskie w przybliżeniu w tym samym stopniu, a zatem mają niski kontrast). Osiąga się to poprzez wprowadzenie do światła żołądka lub jelit wodnej zawiesiny siarczanu baru, która nie rozpuszcza się w sokach trawiennych, nie jest wchłaniana przez żołądek lub jelita i jest naturalnie wydalana w postaci całkowicie niezmienionej. Główną zaletą zawiesiny barowej jest to, że przechodząc przez przełyk, żołądek i jelita powleka je ściany wewnętrzne i daje na ekranie lub filmie pełny obraz charakteru wzniesień, zagłębień i innych cech ich błony śluzowej. Badanie wewnętrznego odciążenia przełyku, żołądka i jelit przyczynia się do rozpoznania wielu chorób tych narządów. Przy ciaśniejszym wypełnieniu możliwe jest określenie kształtu, wielkości, położenia i funkcji badanego narządu.
Mammografia – podstawy metody, wskazania. Przewaga mammografii cyfrowej nad filmem.
Mammografia- rozdział diagnostyka medyczna, zajmująca się badaniami nieinwazyjnymigruczoł sutkowy, głównie żeński, który przeprowadza się w celu:
1. badanie profilaktyczne (przesiewowe) zdrowych kobiet w celu wykrycia wczesnych, niewyczuwalnych postaci raka piersi;
2. diagnostyka różnicowa między rakiem a łagodnym rozrostem dyshormonalnym (FAM) piersi;
3. ocena wzrostu guza pierwotnego (pojedyncze lub wieloośrodkowe ogniska nowotworowe);
4.Dynamiczne ambulatoryjne monitorowanie stanu gruczołów sutkowych po zabiegu.
W praktyka medyczna wprowadził takie metody radiodiagnostyka rak piersi: mammografia, badania USG, tomografia komputerowa, rezonans magnetyczny, dopplerografia kolorowa i mocowa, biopsja stereotaktyczna pod kontrolą mammografii, termografia.
Mammografia rentgenowska
Obecnie na świecie w zdecydowanej większości przypadków do diagnozowania raka piersi u kobiet (BC) stosuje się mammografię projekcyjną rentgenowską, filmową (analogową) lub cyfrową.
Zabieg trwa nie dłużej niż 10 minut. Do strzału klatka piersiowa powinna być umocowana między dwiema deskami i lekko ściśnięta. Zdjęcie jest robione w dwóch projekcjach, dzięki czemu można dokładnie określić lokalizację nowotworu, jeśli zostanie znaleziony. Ponieważ symetria jest jednym z czynników diagnostycznych, zawsze należy badać obie piersi.
Mammografia MRI
Skargi na cofanie się lub wybrzuszenie jakiejkolwiek części gruczołu
Wypływ z brodawki zmieniającej jej kształt
Bolesność gruczołu sutkowego, jego obrzęk, zmiana rozmiaru
W ramach profilaktycznej metody przesiewowej mammografia jest zalecana wszystkim kobietom w wieku 40 lat i starszym lub kobietom z grupy ryzyka.
Łagodne guzy piersi (zwłaszcza gruczolakowłókniak)
Procesy zapalne (mastitis)
Mastopatia
Guzy narządów płciowych
Choroby gruczołów dokrewnych (tarczyca, trzustka)
Bezpłodność
Otyłość
Historia operacji piersi
Przewaga mammografii cyfrowej nad filmem:
Zmniejszenie obciążeń dawek podczas badań rentgenowskich;
Poprawa efektywności badań, pozwalająca na identyfikację wcześniej niedostępnych procesy patologiczne(możliwość cyfrowej komputerowej obróbki obrazu);
Możliwości wykorzystania sieci telekomunikacyjnych do przesyłania obrazów w celu zdalnej konsultacji;
Osiąganie efektu ekonomicznego podczas badań masowych.
Odkrycie i zasługa w badaniu podstawowych właściwości promieni rentgenowskich słusznie należy do niemieckiego naukowca Wilhelma Conrada Roentgena. Niesamowite właściwości Odkryte przez niego promienie rentgenowskie natychmiast spotkały się z ogromnym odzewem w świecie naukowym. Chociaż wtedy, w 1895 roku, naukowiec nie mógł sobie wyobrazić, jakie korzyści, a czasem szkody, mogą przynieść promienie rentgenowskie.
Dowiedzmy się w tym artykule, jak ten rodzaj promieniowania wpływa na zdrowie człowieka.
Co to jest promieniowanie rentgenowskie
Pierwsze pytanie, które zainteresowało badacza, brzmiało: czym jest promieniowanie rentgenowskie? Szereg eksperymentów pozwoliło to zweryfikować promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali 10 -8 cm, zajmując pośrednią pozycję między promieniowaniem ultrafioletowym i gamma.
Zastosowanie promieni rentgenowskich
Wszystkie te aspekty destrukcyjnego działania tajemniczych promieni rentgenowskich wcale nie wykluczają zaskakująco rozległych aspektów ich zastosowania. Gdzie używa się promieni rentgenowskich?
- Badanie budowy cząsteczek i kryształów.
- Defektoskopia rentgenowska (w przemyśle wykrywanie wad produktów).
- Metody badania medyczne i terapii.
Najważniejsze zastosowania promieni rentgenowskich stały się możliwe dzięki bardzo krótkim długościom fal w całym zakresie tych fal i ich unikalnym właściwościom.
Ponieważ interesuje nas wpływ promieni rentgenowskich na osoby, które spotykają się z nimi tylko podczas badania lekarskiego lub leczenia, rozważymy tylko ten obszar zastosowania promieni rentgenowskich.
Zastosowanie promieni rentgenowskich w medycynie
Pomimo szczególnego znaczenia swojego odkrycia, Roentgen nie wykupił patentu na jego użycie, co czyni go nieocenionym darem dla całej ludzkości. Już w I wojnie światowej zaczęto używać aparatów rentgenowskich, które umożliwiły szybkie i dokładne diagnozowanie rannych. Teraz możemy wyróżnić dwa główne obszary zastosowania promieni rentgenowskich w medycynie:
- Diagnostyka rentgenowska;
- terapia rentgenowska.
Diagnostyka rentgenowska
Diagnostyka rentgenowska stosowana jest w różnych opcjach:
Przyjrzyjmy się różnicy między tymi metodami.
Wszystkie te metody diagnostyczne opierają się na zdolności promieniowania rentgenowskiego do naświetlania filmu oraz na ich różnej przepuszczalności dla tkanek i szkieletu kostnego.
Terapia rentgenowska
Zdolność promieni rentgenowskich do wywierania biologicznego wpływu na tkanki jest wykorzystywana w medycynie do leczenia nowotworów. Działanie jonizujące tego promieniowania najaktywniej przejawia się w oddziaływaniu na szybko dzielące się komórki, które są komórkami nowotworów złośliwych.
Należy jednak mieć świadomość skutków ubocznych, które nieuchronnie towarzyszą radioterapii. Faktem jest, że komórki układu krwiotwórczego, hormonalnego i odpornościowego również szybko się dzielą. Negatywny wpływ na nie powoduje pojawienie się objawów choroby popromiennej.
Wpływ promieniowania rentgenowskiego na ludzi
Krótko po niezwykłym odkryciu promieni rentgenowskich odkryto, że promienie rentgenowskie mają wpływ na ludzi.
Dane te zostały uzyskane w eksperymentach na zwierzętach doświadczalnych, jednak genetycy sugerują, że podobne efekty mogą dotyczyć organizmu ludzkiego.
Badanie skutków ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie doprowadziło do opracowania międzynarodowych standardów dotyczących: dopuszczalne dawki naświetlanie.
Dawki promieniowania rentgenowskiego w diagnostyce rentgenowskiej
Po wizycie w gabinecie rentgenowskim wielu pacjentów martwi się – jak otrzymana dawka promieniowania wpłynie na ich zdrowie?
Dawka ogólnego napromieniania organizmu zależy od charakteru zabiegu. Dla wygody porównamy otrzymaną dawkę z naturalną ekspozycją, która towarzyszy osobie przez całe życie.
- RTG: klatka piersiowa - otrzymana dawka promieniowania odpowiada 10 dniom ekspozycji w tle; górna część brzucha i jelito cienkie- 3 lata.
- Tomografia komputerowa jamy brzusznej i miednicy oraz całego ciała - 3 lata.
- Mammografia - 3 miesiące.
- Radiografia kończyn jest praktycznie nieszkodliwa.
- W przypadku zdjęć rentgenowskich zębów dawka promieniowania jest minimalna, ponieważ pacjent jest narażony na wąską wiązkę promieniowania rentgenowskiego o krótkim czasie trwania promieniowania.
Te dawki promieniowania spełniają akceptowalne normy, ale jeśli pacjent odczuwa niepokój przed prześwietleniem, ma prawo poprosić o specjalny fartuch ochronny.
Ekspozycja promieni rentgenowskich na kobiety w ciąży
Każda osoba musi wielokrotnie przechodzić badanie rentgenowskie. Ale jest zasada - tej metody diagnostycznej nie można przepisać kobietom w ciąży. Rozwijający się zarodek jest niezwykle wrażliwy. Promienie rentgenowskie mogą powodować nieprawidłowości chromosomowe, aw rezultacie narodziny dzieci z wadami rozwojowymi. Najbardziej wrażliwy pod tym względem jest wiek ciążowy do 16 tygodni. Ponadto najbardziej niebezpieczne dla przyszłego dziecka jest prześwietlenie kręgosłupa, okolic miednicy i brzucha.
Wiedząc o zgubny wpływ Promieniowanie rentgenowskie w ciąży, lekarze pod każdym względem unikają jego stosowania w tym kluczowym okresie w życiu kobiety.
Istnieją jednak boczne źródła promieni rentgenowskich:
- mikroskopy elektronowe;
- kineskopy do telewizorów kolorowych itp.
Przyszłe matki powinny zdawać sobie sprawę z niebezpieczeństwa, jakie stwarzają.
Dla matek karmiących radiodiagnostyka nie jest niebezpieczna.
Co robić po zdjęciu rentgenowskim
Aby uniknąć nawet minimalnych skutków ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie, można podjąć kilka prostych kroków:
- po prześwietleniu wypij szklankę mleka - usuwa małe dawki promieniowania;
- bardzo przydatne przy kieliszku wytrawnego wina lub soku winogronowego;
- jakiś czas po zabiegu warto zwiększyć proporcje produktów, przy czym wysoka zawartość jod (owoce morza).
Ale żaden procedury lecznicze lub specjalne środki do usuwania promieniowania po prześwietleniu nie są wymagane!
Pomimo niezaprzeczalnie poważnych konsekwencji narażenia na promieniowanie rentgenowskie, nie należy przeceniać ich niebezpieczeństwa, gdy badania lekarskie- są przeprowadzane tylko na określonych partiach ciała i bardzo szybko. Korzyści z nich wielokrotnie przewyższają ryzyko tego zabiegu dla organizmu ludzkiego.
Za twórcę radiografii i odkrywcę kluczowych cech promieni rentgenowskich można słusznie uznać niemieckiego naukowca Wilhelma Conrada Roentgena.
Wtedy, w 1895 roku, nawet nie podejrzewał zakresu zastosowania i popularności odkrytego przez niego promieniowania rentgenowskiego, chociaż już wtedy wywołały one szeroki rezonans w świecie nauki.
Jest mało prawdopodobne, aby wynalazca mógł odgadnąć, jakie korzyści lub szkody przyniesie owoc jego działalności. Ale dzisiaj postaramy się dowiedzieć, jaki wpływ na organizm ludzki ma ten rodzaj promieniowania.
- Promieniowanie rentgenowskie ma ogromną siłę przenikania, ale zależy od długości fali i gęstości naświetlanego materiału;
- pod wpływem promieniowania niektóre obiekty zaczynają świecić;
- promieniowanie rentgenowskie wpływa na żywe istoty;
- dzięki promieniom rentgenowskim zaczynają zachodzić pewne reakcje biochemiczne;
- Wiązka promieniowania rentgenowskiego może pobierać elektrony z niektórych atomów iw ten sposób je jonizować.
Nawet sam wynalazca był przede wszystkim zainteresowany pytaniem, jakie dokładnie są promienie, które odkrył.
Po przeprowadzeniu serii badań eksperymentalnych naukowiec odkrył, że promienie rentgenowskie to fale pośrednie między promieniowaniem ultrafioletowym a gamma, których długość wynosi 10 -8 cm.
Wymienione powyżej właściwości wiązki promieniowania rentgenowskiego mają właściwości niszczące, ale nie uniemożliwia to ich wykorzystania do celów użytkowych.
Więc gdzie w nowoczesny świat czy możesz użyć promieni rentgenowskich?
- Mogą służyć do badania właściwości wielu cząsteczek i formacji krystalicznych.
- Do wykrywania wad, czyli sprawdzania części i urządzeń przemysłowych pod kątem wad.
- W branży medycznej i badaniach terapeutycznych.
Dzięki małym długościom całego zakresu tych fal i ich unikalnym właściwościom stało się to możliwe niezbędna aplikacja promieniowanie odkryte przez Wilhelma Roentgena.
Ponieważ temat naszego artykułu ogranicza się do wpływu promieni rentgenowskich na organizm ludzki, który spotyka się z nimi tylko podczas wizyty w szpitalu, rozważymy tylko tę gałąź aplikacji.
Naukowiec, który wynalazł promienie rentgenowskie, uczynił je nieocenionym darem dla całej populacji Ziemi, ponieważ nie opatentował swojego potomstwa do dalszego użytku.
Od I wojny światowej przenośne aparaty rentgenowskie uratowały setki rannych. Obecnie promieniowanie rentgenowskie ma dwa główne zastosowania:
- Diagnoza z nim.
Diagnostyka rentgenowska stosowana jest w różnych opcjach:
- RTG lub transiluminacja;
- zdjęcie rentgenowskie lub zdjęcie;
- badanie fluorograficzne;
- tomografia za pomocą promieni rentgenowskich.
Teraz musimy zrozumieć, jak te metody różnią się od siebie:
- Pierwsza metoda zakłada, że obiekt znajduje się pomiędzy specjalnym ekranem o właściwościach fluorescencyjnych a lampą rentgenowską. Lekarz na podstawie indywidualnych cech dobiera wymaganą siłę promieni i otrzymuje na ekranie obraz kości i narządów wewnętrznych.
- W drugiej metodzie pacjent umieszczany jest na specjalnej kliszy RTG w kasecie. W takim przypadku sprzęt jest umieszczony nad osobą. Ta technika pozwala uzyskać obraz w negatywie, ale z drobniejszymi szczegółami niż w przypadku fluoroskopii.
- Badania masowe populacji pod kątem chorób płuc pozwalają na fluorografię. W czasie zabiegu obraz przenoszony jest z dużego monitora na specjalny film.
- Tomografia pozwala uzyskać obrazy narządów wewnętrznych w kilku przekrojach. Wykonywana jest cała seria zdjęć, zwanych dalej tomogramem.
- Jeśli połączysz pomoc komputera z poprzednią metodą, wyspecjalizowane programy stworzą kompletny obraz wykonany za pomocą skanera rentgenowskiego.
Wszystkie te metody diagnozowania problemów zdrowotnych opierają się na: unikalna nieruchomość Promienie rentgenowskie oświetlają kliszę fotograficzną. Jednocześnie inna jest zdolność przenikania obojętnych i innych tkanek naszego ciała, co widać na zdjęciu.
Po odkryciu innej właściwości promieni rentgenowskich, która wpływa na tkanki z biologicznego punktu widzenia, ta cecha jest szeroko stosowany w leczeniu nowotworów.
Komórki, zwłaszcza złośliwe, dzielą się bardzo szybko, a jonizujące właściwości promieniowania korzystnie wpływają na terapię terapeutyczną i spowalniają wzrost guza.
Ale drugą stroną medalu jest negatywny wpływ promieni rentgenowskich na komórki układu krwiotwórczego, hormonalnego i odpornościowego, które również szybko się dzielą. W rezultacie negatywny wpływ Rentgen manifestuje chorobę popromienną.
Wpływ promieni rentgenowskich na organizm człowieka
Dosłownie natychmiast po tak głośnym otwarciu w świat nauki, okazało się, że promieniowanie rentgenowskie może wpływać na ludzkie ciało:
- W trakcie badań nad właściwościami promieni rentgenowskich okazało się, że mogą one powodować poparzenia skóra. Bardzo podobny do termicznego. Jednak głębokość zmiany była znacznie większa niż w przypadku urazów domowych i goiły się gorzej. Wielu naukowców zajmujących się tymi podstępnymi promieniowaniem straciło palce.
- Metodą prób i błędów stwierdzono, że jeśli skrócisz czas i winorośl na wyposażenie, można uniknąć oparzeń. Później zaczęto stosować ekrany ołowiowe i zdalną metodę napromieniania pacjentów.
- Długofalowa perspektywa szkodliwości promieni pokazuje, że zmiany w składzie krwi po naświetlaniu prowadzą do białaczki i wczesnego starzenia.
- Stopień nasilenia wpływu promieni rentgenowskich na organizm ludzki zależy bezpośrednio od napromieniowanego narządu. Tak więc w przypadku prześwietleń miednicy małej może wystąpić niepłodność, a przy diagnozie narządów krwiotwórczych - choroby krwi.
- Nawet najmniejsze ekspozycje, ale przez długi czas, mogą prowadzić do zmian na poziomie genetycznym.
Oczywiście wszystkie badania były prowadzone na zwierzętach, ale naukowcy udowodnili, że zmiany patologiczne będą dotyczyć także ludzi.
WAŻNY! Na podstawie uzyskanych danych opracowano jednolite na całym świecie standardy ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie.
Dawki promieni rentgenowskich do diagnozy
Zapewne każdy, kto opuszcza gabinet lekarski po prześwietleniu, zastanawia się, jak ta procedura wpłynie na ich przyszłe zdrowie?
Narażenie na promieniowanie w przyrodzie również istnieje i spotykamy się z nim codziennie. Aby łatwiej zrozumieć, jak promieniowanie rentgenowskie wpływa na nasz organizm, porównujemy tę procedurę z otrzymanym promieniowaniem naturalnym:
- na zdjęciu rentgenowskim klatki piersiowej osoba otrzymuje dawkę promieniowania odpowiadającą 10 dniom ekspozycji w tle, a żołądek lub jelita - 3 lata;
- tomogram na komputerze jamy brzusznej lub całego ciała - odpowiednik 3 lat naświetlania;
- badanie na RTG klatki piersiowej - 3 miesiące;
- kończyny są napromieniane, praktycznie bez szkody dla zdrowia;
- RTG stomatologiczne ze względu na precyzyjny kierunek wiązki i minimalny czas ekspozycji również nie jest niebezpieczne.
WAŻNY! Pomimo tego, że podane dane, bez względu na to, jak przerażające mogą brzmieć, spełniają międzynarodowe wymagania. Pacjent ma jednak pełne prawo zapytać dodatkowe środki ochrona w przypadku silnego strachu o ich dobre samopoczucie.
Wszyscy mamy do czynienia z badaniem rentgenowskim i niejednokrotnie. Jednak jedną kategorią osób poza zalecanymi procedurami są kobiety w ciąży.
Faktem jest, że promieniowanie rentgenowskie niezwykle wpływa na zdrowie nienarodzonego dziecka. Fale te mogą powodować wady rozwojowe wewnątrzmaciczne w wyniku wpływu na chromosomy.
WAŻNY! Bardzo niebezpieczny okres na prześwietlenia to ciąża do 16 tygodnia. W tym okresie najbardziej narażone są okolice miednicy, brzucha i kręgów dziecka.
Wiedząc o tej negatywnej właściwości promieni rentgenowskich, lekarze na całym świecie starają się unikać przepisywania go kobietom w ciąży.
Istnieją jednak inne źródła promieniowania, z którymi może spotkać się kobieta w ciąży:
- mikroskopy zasilane energią elektryczną;
- kolorowe monitory telewizyjne.
Ci, którzy przygotowują się do zostania matką, muszą zdawać sobie sprawę z niebezpieczeństwa, które ich czeka. W okresie laktacji zdjęcia rentgenowskie nie stanowią zagrożenia dla ciała karmiącej i dziecka.
A co po prześwietleniu?
Nawet najmniejsze skutki ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie można zminimalizować, stosując się do kilku prostych zaleceń:
- pić mleko bezpośrednio po zabiegu. Jak wiecie, jest w stanie usunąć promieniowanie;
- wytrawne białe wino lub sok winogronowy mają takie same właściwości;
- na początku pożądane jest spożywanie większej ilości pokarmów zawierających jod.
WAŻNY! Nie uciekaj się do żadnych procedur medycznych ani nie używaj metody medyczne po wizycie w gabinecie rentgenowskim.
Cokolwiek negatywne właściwości mimo wszystko odkryte promienie rentgenowskie nie przynoszą korzyści z ich stosowania znacznie przewyższają szkody. W placówkach medycznych zabieg transiluminacji przeprowadza się szybko i przy minimalnych dawkach.
ogromna rola w nowoczesna medycyna odtwarza promienie rentgenowskie, historia odkrycia promieni rentgenowskich sięga XIX wieku.
Promienie rentgenowskie to fale elektromagnetyczne, które powstają przy udziale elektronów. Przy silnym przyspieszeniu naładowanych cząstek powstają sztuczne promienie rentgenowskie. Przechodzi przez specjalny sprzęt:
- akceleratory cząstek.
Historia odkryć
Promienie te zostały wynalezione w 1895 roku przez niemieckiego naukowca Roentgena: podczas pracy z lampą katodową odkrył efekt fluorescencji cyjanku baru i platyny. Potem był opis takich promieni i ich niesamowita umiejętność przenikają przez tkanki ciała. Promienie zaczęto nazywać promieniami rentgenowskimi (promieniem rentgenowskim). Później w Rosji zaczęto nazywać je rentgenem.
Promienie rentgenowskie są w stanie przenikać nawet przez ściany. Więc Rentgen zdał sobie sprawę, co zrobił… największe odkrycie w medycynie. Od tego czasu zaczęły powstawać odrębne działy w nauce, takie jak radiologia i radiologia.
Promienie są w stanie przenikać do tkanek miękkich, ale są opóźnione, ich długość zależy od przeszkody twardej powierzchni. tkanki miękkie w Ludzkie ciało jest skóra, a twarde są kości. W 1901 naukowiec otrzymał Nagrodę Nobla.
Jednak jeszcze przed odkryciem Wilhelma Conrada Roentgena podobny temat interesowali również inni naukowcy. W 1853 roku francuski fizyk Antoine-Philiber Mason badał wyładowanie wysokiego napięcia między elektrodami w szklanej rurce. Zawarty w nim gaz pod niskim ciśnieniem zaczął emitować czerwonawą poświatę. Wypompowanie nadmiaru gazu z rurki doprowadziło do rozpadu żarzenia na złożoną sekwencję poszczególnych warstw świetlnych, których odcień zależał od ilości gazu.
W 1878 William Crookes ( angielski fizyk) sugerował, że fluorescencja powstaje w wyniku oddziaływania promieni na szklaną powierzchnię tuby. Ale wszystkie te badania nie zostały nigdzie opublikowane, więc Roentgen nie wiedział o takich odkryciach. Po opublikowaniu swoich odkryć w 1895 roku w czasopiśmie naukowym, w którym naukowiec napisał, że wszystkie ciała są przezroczyste dla tych promieni, choć do bardzo różne stopnie, inni naukowcy zainteresowali się podobnymi eksperymentami. Potwierdzili wynalezienie rentgena i rozpoczęto dalszy rozwój i ulepszanie promieni rentgenowskich.
Sam Wilhelm Roentgen opublikował jeszcze dwa Praca naukowa na temat prześwietleń w latach 1896 i 1897, po czym podjął inną działalność. W ten sposób wynalazło kilku naukowców, ale to Roentgen opublikował prace naukowe na ten temat.
Zasady obrazowania
O cechach tego promieniowania decyduje sam charakter ich wyglądu. Promieniowanie powstaje z powodu fali elektromagnetycznej. Jego główne właściwości to:
- Odbicie. Jeśli fala uderzy w powierzchnię prostopadle, nie zostanie odbita. W niektórych sytuacjach diament ma właściwość odbicia.
- Zdolność do penetracji tkanek. Ponadto promienie mogą przechodzić przez nieprzezroczyste powierzchnie materiałów, takich jak drewno, papier i tym podobne.
- chłonność. Absorpcja zależy od gęstości materiału: im gęstszy, tym więcej promieni rentgenowskich go pochłania.
- Niektóre substancje fluoryzują, to znaczy świecą. Gdy tylko promieniowanie ustanie, znika również blask. Jeśli trwa po ustaniu działania promieni, efekt ten nazywa się fosforescencją.
- Promienie rentgenowskie mogą oświetlać kliszę fotograficzną, a także widzialne światło.
- Jeśli wiązka przeszła przez powietrze, w atmosferze zachodzi jonizacja. Stan ten nazywany jest przewodnictwem elektrycznym i jest określany za pomocą dozymetru, który ustala szybkość dawki promieniowania.
Promieniowanie - szkoda i korzyść
Kiedy dokonano odkrycia, fizyk Roentgen nie mógł sobie nawet wyobrazić, jak niebezpieczny był jego wynalazek. W dawnych czasach wszystkie urządzenia, które wytwarzały promieniowanie, były dalekie od doskonałości i skończyły na: duże dawki emitowane promienie. Ludzie nie rozumieli niebezpieczeństw takiego promieniowania. Chociaż niektórzy naukowcy nawet wtedy przedstawiali wersje dotyczące niebezpieczeństw związanych z promieniowaniem rentgenowskim.
Promienie rentgenowskie, wnikając w tkanki, mają na nie biologiczny wpływ. Jednostką miary dawki promieniowania jest rentgen na godzinę. Główny wpływ ma na jonizujące atomy znajdujące się wewnątrz tkanek. Promienie te działają bezpośrednio na strukturę DNA żywej komórki. Konsekwencje niekontrolowanego promieniowania obejmują:
- mutacja komórkowa;
- pojawienie się guzów;
- oparzenia popromienne;
- choroba popromienna.
Przeciwwskazania do wykonania Badania rentgenowskie:
- chory w poważny stan.
- okres ciąży z powodu negatywny wpływ do owoców.
- Pacjenci z krwawieniem lub otwartą odmą opłucnową.
Jak działają promienie rentgenowskie i gdzie są używane
- W medycynie. Diagnostyka rentgenowska jest stosowana do przeźroczystych żywych tkanek w celu zidentyfikowania pewnych zaburzeń w ciele. Terapia promieniami rentgenowskimi jest wykonywana w celu wyeliminowania formacji nowotworowych.
- W nauce. Ujawniono strukturę substancji i charakter promieni rentgenowskich. Zagadnieniami tymi zajmują się takie nauki jak chemia, biochemia, krystalografia.
- W przemyśle. Do wykrywania naruszeń w produktach metalowych.
- Dla bezpieczeństwa ludności. Wiązki rentgenowskie są instalowane na lotniskach i innych miejscach publicznych w celu skanowania bagażu.
Zastosowanie medyczne promieniowanie rentgenowskie. Promienie rentgenowskie są szeroko stosowane w medycynie i stomatologii do następujących celów:
- Do diagnozowania chorób.
- Do monitorowania procesów metabolicznych.
- Do leczenia wielu chorób.
Wykorzystanie promieni rentgenowskich do celów medycznych
Oprócz wykrywania złamań kości szeroko stosowane są zdjęcia rentgenowskie w celów leczniczych. Specjalistyczna aplikacja RTG ma na celu osiągnięcie następujących celów:
- Do zniszczenia Komórki nowotworowe.
- Aby zmniejszyć rozmiar guza.
- Aby zmniejszyć ból.
Na przykład radioaktywny jod, stosowany w chorobach endokrynologicznych, jest aktywnie wykorzystywany w nowotworach. Tarczyca, pomagając w ten sposób wielu ludziom się tego pozbyć straszna choroba. Obecnie, aby zdiagnozować złożone choroby, do komputerów podłączone są promienie rentgenowskie, w wyniku czego istnieją najnowsze metody badania, takie jak komputerowa tomografia osiowa.
Taki skan zapewnia lekarzom kolorowe obrazy przedstawiające narządy wewnętrzne osoby. Do wykrycia pracy narządów wewnętrznych wystarczy niewielka dawka promieniowania. Również szerokie zastosowanie Promienie rentgenowskie znaleziono również w fizjoterapii.
Podstawowe właściwości promieni rentgenowskich
- zdolność przenikania. Wszystkie korpusy są przeźroczyste dla promieni rentgenowskich, a stopień przezroczystości zależy od grubości korpusu. To właśnie dzięki tej właściwości wiązka zaczęła być wykorzystywana w medycynie do wykrywania funkcjonowania narządów, obecności złamań i ciała obce w ciele.
- Są w stanie wywołać poświatę niektórych przedmiotów. Na przykład, jeśli na tekturę nałożymy bar i platynę, to po przejściu przez wiązkę skanowania będzie ona świecić na zielono-żółto. Jeśli umieścisz rękę między lampą rentgenowską a ekranem, światło wniknie bardziej w kość niż w tkankę, dzięki czemu ekran będzie najjaśniejszy kość i muskularny mniej jasny.
- Akcja na filmie. Promienie rentgenowskie mogą, podobnie jak światło, przyciemniać kliszę, co umożliwia sfotografowanie strony cienia, która jest uzyskiwana podczas badania obiektów za pomocą promieni rentgenowskich.
- Promienie rentgenowskie mogą jonizować gazy. Umożliwia to nie tylko odnalezienie promieni, ale także ujawnienie ich intensywności poprzez pomiar prądu jonizacji w gazie.
- Mają biochemiczny wpływ na organizm żywych istot. Dzięki tej właściwości promienie rentgenowskie znalazły szerokie zastosowanie w medycynie: mogą leczyć jedno i drugie choroby skórne i choroby narządów wewnętrznych. W takim przypadku wybierz odpowiednia dawka promieniowanie i czas trwania promieni. Długotrwałe i nadmierne stosowanie takiej kuracji jest bardzo szkodliwe i szkodliwe dla organizmu.
Konsekwencją zastosowania promieni rentgenowskich było uratowanie wielu istnień ludzkich. Rentgen pomaga nie tylko w odpowiednim czasie zdiagnozować chorobę, metody leczenia za pomocą radioterapii łagodzą pacjentów z różnymi patologiami, od nadczynności tarczycy po złośliwe nowotwory tkanki kostnej.
WYKŁAD
PROMIENIOWANIE RTG
Natura promieni rentgenowskich
Rentgen Bremsstrahlung, jego właściwości spektralne.
Charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie (do wglądu).
Oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego z materią.
Fizyczne podstawy wykorzystania promieni rentgenowskich w medycynie.
Promienie rentgenowskie (promienie rentgenowskie) odkrył K. Roentgen, który w 1895 roku został pierwszym laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.
Natura promieni rentgenowskich
promieniowanie rentgenowskie - fale elektromagnetyczne o długości od 80 do 10 -5 nm. Promieniowanie długofalowe rentgenowskie jest objęte krótkofalowym promieniowaniem UV, a krótkofalowe promieniowaniem długofalowym .
Promienie rentgenowskie są wytwarzane w lampach rentgenowskich. rys.1.
K - katoda
1 - wiązka elektronów
2 - Promieniowanie rentgenowskie
Ryż. 1. Aparat rentgenowski.
Rura jest szklaną kolbą (o możliwie wysokiej próżni: ciśnienie w niej wynosi około 10–6 mm Hg) z dwiema elektrodami: anodą A i katodą K, do których przykładane jest wysokie napięcie U (kilka tysięcy woltów). Katoda jest źródłem elektronów (ze względu na zjawisko emisji termojonowej). Anoda to metalowy pręt o nachylonej powierzchni w celu skierowania powstałego promieniowania rentgenowskiego pod kątem do osi lampy. Wykonany jest z materiału silnie przewodzącego ciepło, który usuwa ciepło generowane podczas bombardowania elektronami. Na ukośnym końcu znajduje się płyta wykonana z metalu ogniotrwałego (na przykład wolframu).
Silne nagrzewanie anody wynika z faktu, że główna liczba elektronów w wiązce katodowej, po uderzeniu w anodę, doświadcza licznych zderzeń z atomami substancji i przekazuje im dużą ilość energii.
Pod działaniem wysokiego napięcia elektrony emitowane przez żarnik z gorącą katodą są przyspieszane do wysokich energii. Energia kinetyczna elektronu jest równa mv 2 /2. Jest równa energii, którą uzyskuje, poruszając się w polu elektrostatycznym lampy:
śr 2 /2 = UE(1)
gdzie m, e to masa i ładunek elektronu, U to napięcie przyspieszające.
Procesy prowadzące do pojawienia się promieni rentgenowskich są spowodowane intensywnym hamowaniem elektronów w materiale anodowym przez pole elektrostatyczne jądra atomowego i elektronów atomowych.
Mechanizm pochodzenia można przedstawić w następujący sposób. Poruszające się elektrony to pewien rodzaj prądu, który tworzy własne pole magnetyczne. Spowolnienie elektronów to spadek natężenia prądu i odpowiednio zmiana indukcji pola magnetycznego, co spowoduje pojawienie się przemiennego pola elektrycznego, tj. pojawienie się fali elektromagnetycznej.
Tak więc, kiedy naładowana cząstka wlatuje w materię, zwalnia, traci energię i prędkość oraz emituje fale elektromagnetyczne.
Właściwości spektralne promieni rentgenowskich bremsstrahlung .
Tak więc w przypadku spowolnienia elektronów w materiale anodowym, promieniowanie bremsstrahlung.
Widmo bremsstrahlung jest ciągłe. Powód tego jest następujący.
Kiedy elektrony zwalniają, każdy z nich ma część energii użytej do ogrzania anody (E 1 \u003d Q), druga część do wytworzenia fotonu rentgenowskiego (E 2 \u003d hv), w przeciwnym razie eU \u003d hv + Q. Stosunek między tymi częściami jest losowy.
W ten sposób ciągłe widmo promieniowania rentgenowskiego powstaje w wyniku spowolnienia wielu elektronów, z których każdy emituje jeden kwant promieniowania rentgenowskiego hv (h) o ściśle określonej wartości. Wartość tego kwantu różne dla różnych elektronów. Zależność strumienia energii promieniowania rentgenowskiego od długości fali , tj. widmo rentgenowskie pokazano na rys.2.
Rys.2. Widmo Bremsstrahlung: a) przy różnych napięciach U w rurze; b) w różnych temperaturach T katody.
Promieniowanie krótkofalowe (twarde) ma większą siłę przenikania niż promieniowanie długofalowe (miękkie). Promieniowanie miękkie jest silniej pochłaniane przez materię.
Od strony krótkich długości fal widmo kończy się nagle przy pewnej długości fali m i n . Takie krótkofalowe bremsstrahlung występuje, gdy energia pobierana przez elektron w przyspieszającym polu jest całkowicie przekształcana w energię fotonu (Q = 0):
eU = hv max = hc/ min , min = hc/(eU), (2)
min (nm) = 1,23/UkV
Skład widmowy promieniowania zależy od napięcia na lampie rentgenowskiej, wraz ze wzrostem napięcia wartość m in przesuwa się w kierunku fal krótkich (rys. 2a).
Gdy zmienia się temperatura T żarzenia katody, wzrasta emisja elektronów. W konsekwencji prąd I w rurze wzrasta, ale skład spektralny promieniowania nie zmienia się (rys. 2b).
Strumień energii Ф bremsstrahlung jest wprost proporcjonalny do kwadratu napięcia U między anodą a katodą, natężenia prądu I w rurze i liczby atomowej Z substancji anodowej:
Ф = kZU 2 I. (3)
gdzie k \u003d 10 -9 W / (V 2 A).
Charakterystyczne promienie rentgenowskie (do zapoznania się).
Zwiększenie napięcia na lampie rentgenowskiej prowadzi do tego, że na tle widma ciągłego pojawia się linia, która odpowiada charakterystycznemu promieniowaniu rentgenowskiemu. To promieniowanie jest specyficzne dla materiału anodowego.
Mechanizm jego występowania jest następujący. Przy wysokim napięciu przyspieszone elektrony (z świetna energia) wnikają głęboko w atom i wybijają elektrony z jego wewnętrznych warstw. Elektrony z wyższych poziomów przechodzą do wolnych miejsc, w wyniku czego emitowane są fotony o charakterystycznym promieniowaniu.
Widma charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego różnią się od widm optycznych.
- Jednolitość.
Jednorodność charakterystycznych widm wynika z faktu, że wewnętrzne warstwy elektronowe różnych atomów są takie same i różnią się tylko energetycznie dzięki działaniu siły od jąder, która wzrasta wraz ze wzrostem liczby pierwiastków. Dlatego charakterystyczne widma przesuwają się w kierunku wyższych częstotliwości wraz ze wzrostem ładunku jądrowego. Zostało to eksperymentalnie potwierdzone przez pracownika Rentgena - Moseley, który zmierzył częstotliwości przejścia promieniowania rentgenowskiego dla 33 pierwiastków. Stworzyli prawo.
PRAWO MOJŻESZOWEGO – pierwiastek kwadratowy częstotliwości promieniowania charakterystycznego jest funkcją liniową liczby porządkowej elementu:
= A (Z - B), (4)
gdzie v jest częstotliwością linii widmowej, Z jest liczbą atomową elementu emitującego. A, B są stałymi.
Znaczenie prawa Moseleya polega na tym, że tę zależność można wykorzystać do dokładnego określenia liczby atomowej badanego pierwiastka na podstawie zmierzonej częstotliwości linii rentgenowskiej. Odegrało to dużą rolę w rozmieszczeniu pierwiastków w układzie okresowym.
Niezależność od związek chemiczny.
Charakterystyczne widma rentgenowskie atomu nie zależą od związku chemicznego, w który wchodzi atom pierwiastka. Na przykład widmo rentgenowskie atomu tlenu jest takie samo dla O 2, H 2 O, podczas gdy widma optyczne tych związków różnią się. Ta cecha widma rentgenowskiego atomu była podstawą nazwy „ charakterystyczne promieniowanie".
Oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego z materią
Wpływ promieniowania rentgenowskiego na obiekty jest determinowany przez pierwotne procesy oddziaływania promieniowania rentgenowskiego. foton z elektronami atomy i cząsteczki materii.
Promieniowanie rentgenowskie w materii zaabsorbowany lub rozprasza się. W tym przypadku mogą zachodzić różne procesy, które są determinowane stosunkiem energii fotonu rentgenowskiego hv do energii jonizacji Аu (energia jonizacji Аu to energia potrzebna do usunięcia elektronów wewnętrznych z atomu lub cząsteczki).
a) Spójne rozpraszanie(rozpraszanie promieniowania długofalowego) występuje, gdy relacja
Dla fotonów, na skutek oddziaływania z elektronami, zmienia się tylko kierunek ruchu (rys. 3a), ale energia hv i długość fali nie zmieniają się (dlatego rozpraszanie to nazywa się zgodny). Ponieważ energie fotonu i atomu się nie zmieniają, rozpraszanie koherentne nie wpływa na obiekty biologiczne, ale tworząc ochronę przed promieniowaniem rentgenowskim należy brać pod uwagę możliwość zmiany pierwotnego kierunku wiązki.
b) efekt fotoelektryczny dzieje się, gdy
W takim przypadku można zrealizować dwa przypadki.
Foton zostaje zaabsorbowany, elektron odrywa się od atomu (rys. 3b). Następuje jonizacja. Odłączony elektron uzyskuje energię kinetyczną: E k \u003d hv - A i. Jeśli energia kinetyczna jest duża, elektron może zjonizować sąsiednie atomy w wyniku zderzenia, tworząc nowe. wtórny elektrony.
Foton jest pochłaniany, ale jego energia nie wystarcza do oderwania elektronu i wzbudzenie atomu lub cząsteczki(rys. 3c). Prowadzi to często do późniejszej emisji fotonu w obszarze promieniowania widzialnego (luminescencja rentgenowska), a w tkankach do aktywacji cząsteczek i reakcji fotochemicznych. Efekt fotoelektryczny występuje głównie na elektronach wewnętrznych powłok atomów o wysokim Z.
w) Rozproszenie niespójne(efekt Comptona, 1922) występuje, gdy energia fotonu jest znacznie większa niż energia jonizacji
W tym przypadku elektron jest oderwany od atomu (takie elektrony są nazywane odrzut elektronów), uzyskuje pewną energię kinetyczną E k, energia samego fotonu maleje (ryc. 4d):
hv=hv” + A i + E k. (5)
Powstające promieniowanie o zmienionej częstotliwości (długości) nazywa się wtórny, rozprasza się we wszystkich kierunkach.
Elektrony odrzutowe, jeśli mają wystarczającą energię kinetyczną, mogą jonizować sąsiednie atomy w wyniku zderzenia. Tak więc w wyniku niespójnego rozpraszania powstaje wtórne rozproszone promieniowanie rentgenowskie, a atomy substancji ulegają jonizacji.
Te (a, b, c) procesy mogą powodować szereg kolejnych. Na przykład (ryc. 3d), jeśli podczas efektu fotoelektrycznego elektrony są odłączane od atomu na wewnętrznych powłokach, to elektrony z więcej wysokie poziomy, której towarzyszy wtórna charakterystyczna emisja promieniowania rentgenowskiego danej substancji. Fotony promieniowania wtórnego, oddziałując z elektronami sąsiednich atomów, mogą z kolei powodować zjawiska wtórne.
spójne rozpraszanie
uh 
energia i długość fali pozostają bez zmian
efekt fotoelektryczny
foton jest zaabsorbowany, e - oderwany od atomu - jonizacja
hv \u003d A i + E do
atom A jest wzbudzany po absorpcji fotonu, R jest luminescencją rentgenowską
niespójne rozpraszanie
hv \u003d hv „+ A i + E do
procesy wtórne w efekcie fotoelektrycznym
Ryż. 3 Mechanizmy oddziaływania promieniowania rentgenowskiego z materią
Fizyczne podstawy wykorzystania promieni rentgenowskich w medycynie
Kiedy promieniowanie rentgenowskie pada na ciało, jest ono lekko odbijane od jego powierzchni, ale głównie przechodzi w głąb, podczas gdy jest częściowo pochłaniane i rozpraszane, a częściowo przechodzi.
Prawo osłabienia.
Strumień rentgenowski jest tłumiony w materii zgodnie z prawem:
F \u003d F 0 e - x (6)
gdzie jest liniowe współczynnik tłumienia, co zasadniczo zależy od gęstości substancji. Jest równa sumie trzech wyrazów odpowiadających rozproszeniu koherentnemu 1, niespójnemu 2 i efektowi fotoelektrycznemu 3:
= 1 + 2 + 3 . (7)
Wkład każdego członu jest określony przez energię fotonów. Poniżej znajdują się proporcje tych procesów dla tkanek miękkich (woda).
|
Energia, keV |
efekt fotoelektryczny |
Compton - efekt |
smacznego współczynnik tłumienia masy, która nie zależy od gęstości substancji :
m = /. (osiem)
Współczynnik tłumienia masy zależy od energii fotonu i liczby atomowej substancji pochłaniającej:
m = k 3 Z 3 . (9)
Współczynniki tłumienia masy kości i tkanki miękkiej (woda) są różne: m kości / m wody = 68.
Jeżeli na drodze promieniowania rentgenowskiego znajduje się ciało niejednorodne, a przed nim ekran fluorescencyjny, to ciało to, pochłaniając i tłumiąc promieniowanie, tworzy na ekranie cień. Z natury tego cienia można ocenić kształt, gęstość, strukturę, aw wielu przypadkach naturę ciał. Tych. znaczna różnica w absorpcji promieniowania rentgenowskiego przez różne tkanki pozwala zobaczyć obraz narządów wewnętrznych w rzucie cienia.
Jeśli badany narząd i otaczające tkanki w równym stopniu tłumią promieniowanie rentgenowskie, stosuje się środki kontrastowe. Na przykład wypełniając żołądek i jelita papkowatą masą siarczanu baru (BaSO 4 ), widać ich obraz cienia (stosunek współczynników tłumienia wynosi 354).
Zastosowanie w medycynie.
W medycynie do diagnostyki stosuje się promieniowanie rentgenowskie o energii fotonów od 60 do 100-120 keV, a do terapii 150-200 keV.
Diagnostyka rentgenowska – Rozpoznawanie chorób poprzez naświetlanie ciała promieniami rentgenowskimi.
Diagnostyka rentgenowska jest wykorzystywana w różnych opcjach, które podano poniżej.
Z fluoroskopią lampa rentgenowska znajduje się za pacjentem. Przed nim znajduje się ekran fluorescencyjny. Na ekranie pojawia się cień (pozytywny) obraz. W każdym indywidualnym przypadku dobierana jest odpowiednia twardość promieniowania, aby przeszło ono przez tkanki miękkie, ale było wystarczająco pochłaniane przez gęste. W przeciwnym razie uzyskuje się jednolity cień. Na ekranie serce, żebra są ciemne, a płuca jasne.
Kiedy radiografia obiekt umieszczony jest na kasecie, w której znajduje się film ze specjalną emulsją fotograficzną. Lampa rentgenowska jest umieszczana nad obiektem. Otrzymany radiogram daje obraz negatywowy, tj. przeciwieństwo w przeciwieństwie do obrazu obserwowanego podczas transiluminacji. W tej metodzie obraz jest wyraźniejszy niż w (1), w związku z czym obserwowane są szczegóły, które są trudne do zauważenia w świetle przechodzącym.
Obiecującym wariantem tej metody jest rentgen tomografia oraz „wersja maszynowa” - komputer tomografia.
3. Z fluoroskopią, Na czułym filmie małoformatowym obraz z dużego ekranu jest utrwalony. Oglądane zdjęcia są oglądane na specjalnej lupie.
Terapia rentgenowska- wykorzystanie promieni rentgenowskich do niszczenia nowotworów złośliwych.
Biologicznym efektem promieniowania jest zakłócenie aktywności życiowej, zwłaszcza szybko namnażających się komórek.
TOMOGRAFIA KOMPUTEROWA (CT)
Metoda rentgenowskiej tomografii komputerowej polega na rekonstrukcji obrazu określonego odcinka ciała pacjenta poprzez rejestrację dużej liczby rzutów rentgenowskich tego odcinka, wykonanych pod różnymi kątami. Informacje z czujników rejestrujących te projekcje trafiają do komputera, który zgodnie ze specjalnym programem oblicza dystrybucja ciasnowielkość próbki w badanej części i wyświetla ją na ekranie wyświetlacza. Uzyskany w ten sposób obraz wycinka ciała pacjenta charakteryzuje się doskonałą wyrazistością i wysoką zawartością informacji. Program pozwala zwiększać kontrast obrazu w dziesiątki, a nawet setki razy. Rozszerza to możliwości diagnostyczne metody.
Filmowcy (urządzenia z cyfrową obróbką zdjęć RTG) we współczesnej stomatologii.
W stomatologii główną metodą diagnostyczną jest badanie rentgenowskie. Jednak szereg tradycyjnych cech organizacyjnych i technicznych diagnostyki rentgenowskiej sprawia, że nie jest ona do końca wygodna zarówno dla pacjenta, jak i dla gabinetów stomatologicznych. To przede wszystkim konieczność kontaktu pacjenta z promieniowaniem jonizującym, które często powoduje znaczne obciążenie radiacyjne organizmu, to również potrzeba fotoprocesu, a w konsekwencji potrzeba fotoodczynników, w tym m.in. toksyczne. To wreszcie obszerne archiwum, ciężkie teczki i koperty z kliszami rentgenowskimi.
Ponadto obecny poziom rozwoju stomatologii sprawia, że subiektywna ocena radiogramów przez oko ludzkie jest niewystarczająca. Jak się okazało, z różnorodności odcieni szarości zawartych na zdjęciu rentgenowskim oko dostrzega tylko 64.
Oczywiście, aby uzyskać wyraźny i szczegółowy obraz twardych tkanek układu zębodołowego przy minimalnej ekspozycji na promieniowanie, potrzebne są inne rozwiązania. Poszukiwania doprowadziły do powstania tzw. systemów radiografii, kamerzyści – systemów radiografii cyfrowej.
Bez szczegółów technicznych zasada działania takich systemów jest następująca. Promieniowanie rentgenowskie przechodzi przez obiekt nie na błonie światłoczułej, ale na specjalnym czujniku wewnątrzustnym (specjalna matryca elektroniczna). Odpowiedni sygnał z matrycy jest przesyłany do urządzenia digitalizującego (przetwornika analogowo-cyfrowego, ADC), który przetwarza go na postać cyfrową i jest podłączony do komputera. Specjalne oprogramowanie buduje obraz rentgenowski na ekranie komputera i pozwala na jego obróbkę, zapisanie na twardym lub elastycznym nośniku danych (dysk twardy, dyskietki), wydrukowanie go jako obrazka jako pliku.
W systemie cyfrowym obraz rentgenowski to zbiór punktów o różnych wartościach cyfrowej skali szarości. Zapewniona przez program optymalizacja wyświetlania informacji umożliwia uzyskanie optymalnego kadru pod względem jasności i kontrastu przy stosunkowo niskiej dawce promieniowania.
W nowoczesnych systemach, stworzonych na przykład przez Trophy (Francja) lub Schick (USA), przy formowaniu ramy stosuje się 4096 odcieni szarości, czas ekspozycji zależy od przedmiotu badań i średnio wynosi setne - dziesiąte części po drugie, zmniejszenie narażenia na promieniowanie w stosunku do filmu - do 90% dla systemów wewnątrzustnych, do 70% dla filmowców panoramicznych.
Podczas przetwarzania obrazów filmowcy zezwalają na:
Uzyskaj obrazy pozytywne i negatywne, obrazy w fałszywych kolorach, obrazy wytłoczone.
Zwiększ kontrast i powiększ obszar zainteresowania obrazu.
Oceniaj zmiany gęstości tkanek zęba i struktur kostnych, kontroluj równomierność wypełnienia kanałów.
W endodoncji określić długość kanału o dowolnej krzywiźnie, a w chirurgii dobrać rozmiar implantu z dokładnością do 0,1 mm.
Unikalny system wykrywania próchnicy z elementami sztucznej inteligencji podczas analizy obrazu pozwala na wykrycie próchnicy na etapie plam, próchnicy korzeni oraz próchnicy ukrytej.
„F” we wzorze (3) odnosi się do całego zakresu promieniowanych długości fal i jest często określany jako „całkowity strumień energii”.