ActionTeaser.ru - тизерная реклама

**Природа и свойства рентгеновского излучения ,взаимодействие его с веществом Образование и основные особенности рентгеновского изображения

Рентгеновское излучение -это вид  электромагнитных колебаний ,возникающих  при резком  торможении  ускоренных  электронов  в момент их  столкновения  с атомами  вещества  анода  рентгеновской трубки  либо при перестройке  электронных  оболочек  атомов  По своей физической сущности  рентгеновы лучи  ничем не отличаются  от других видов  электромагнитных  колебаний  (от лучей  видимого  света ,инфракрасных ,радиоволн ,ультрафиолетовых  и др) Различие  лишь в длине волны  Для спектра  рентгеновских  лучей она равна 3х10 в минус 3 степени -1,5нм

Рентгеновское  излучение  генерируется  в рентгеновской трубке ,которая представляет собой  устройство ,состоящее из стеклянного  баллона  и двух  электродов  Внутри баллона высокий вакуум Нить накала  катода  разогревается ,в результате  он испускает  электроны ,образующие  электронное облачко  Под воздействием  высокого  напряжения  электроны устремляются  к аноду  При столкновении  электронов  с анодом в результате  резкого торможения  происходит  превращение  кинетической  энергии  электронов  в тепловую  энергию и энергию  рентгеновского  излучения  Этот вид излучения называется  тормозным Интенсивность  рентгеновского  излучения пропорциональна  силе тока ,квадрату  напряжения  на трубке и атомному номеру  вещества  анода

Меняя  накал  катода ,можно легко  регулировать  интенсивность рентгеновского  излучения  Если увеличить  анодный ток ,проходящий  через трубку ,вдвое ,то интенсивность  рентгеновского  излучения  увеличится  также вдвое  Если же  увеличить  вдвое напряжение на трубке ,то интенсивность  излучения возрастет в 4 раза  Однако при этом  изменится  не только количество ,но и качество  рентгеновских  лучей ,которое характеризуется  энергией  излучения

Энергия  выражается в джоулях и электрон-вольтах С увеличением  высокого  напряжения  возрастает  энергия  излучения и уменьшается  длина волны  рентгеновских лучей  Коротковолновое  излучение  принято  называть  жестким Оно обладает большей  проникающей  способностью ,чем длинноволновое —мягкое


Помимо  тормозного  рентгеновского  излучения  известно так называемое  характеристическое  излучение Оно образуется вследствие того ,что ускоренные  электроны  проникают в глубь атомов  вещества анода  и выбивают  электроны  из внутренних слоев Освободившиеся  места  занимают  электроны верхних уровней  При этом атом  испускает  фотоны  характеристического  рентгеновского  излучения ,названного  так в связи с тем ,что оно характеризует  вещество  анода В отличие от тормозного  излучения ,имеющего  непрерывный спектр ,характеристическое имеет  линейчатый (дискретный)  спектр

Применение  рентгеновских  лучей  в медицине  для диагностики и лечения  основано  на их способности:

-проникать  через различные вещества ,не пропускающие видимого  света;

-вызывать  флюоресценцию -свечение  некоторых  химических веществ  На этом основано  просвечивание;

-оказывать  фотохимическое  воздействие :разлагать  галоидные  соединения  серебра (вызывать  почернение  фотослоя), что лежит  в основе  рентгенографии ;

-вызывать физиологические  и патологические ( в зависимости от дозы )изменения  в облученных  органах  и тканях-биологическое  действие , на котором  основано  их лечебное применение ;

-передавать  энергию  окружающей среде,вызывая  ионизацию

Между  ионизационным  эффектом  и дозой  существует количественная  зависимость ,что позволяет ,оценивая  с помощью специальных  приборов  степень ионизации ,определять  количество  и качество  излучения ,то есть  осуществлять дозиметрию

При взаимодействии  рентгеновских лучей  с веществом  происходит  поглощение  энергии ,вызывающее  ионизацию  или  возбуждение  Механизм  взаимодействия  рентгеновских  лучей  с веществом  зависит  главным  образом  от их энергии Различают  три основных  вида  передачи  энергии  веществу:

1 При фотоэлектрическом  эффекте энергия  падающего кванта  полностью  расходуется  на выбивание  орбитального электрона встречного  атома  и придание  ему кинетической энергии  В результате  выбитый  электрон  (фотоэлектрон )в процессе  движения  вызывает  ионизацию  других атомов Фотоэффект  наблюдается  при сравнительно  низких  энергиях излучения -10-60 кэВ (рис)

2 Комптоновское рассеяние -выбитому  электрону  передается  не вся энергия  кванта,а лишь  часть ее  Остаток в виде кванта  более низкой  энергии также  может  участвовать в актах  ионизации  Комптоновское  рассеивание  возникает при более высоких  уровнях  энергии -100-200 кэВ и более(рис)



3Образование  пар наблюдается  при взаимодействии  излучений  высоких  энергией (выше 1,2 мэВ) с ядрами  тяжелых атомов  ,при этом  образуется  пара частиц :электрон- позитрон  Последние  аннигилируют ,образуя  2 новых  кванта ,суммарная  энергия  которых  равна исходной  (рис)

Кроме  этих трех  видов взаимодействия  ,связанных  с передачей  энергии ,может быть  взаимодействие  без передачи энергии  Это классическое или упругое  рассеяние ,когда энергия квантов  небольшая (60-100 кэВ)и фотон  просто отклоняется  от первоначального  направления  ,не изменяя своей энергии (рис)

Рентгеновское  изображение  формируется  на рентгенографической  пленке  ,экране  рентгеновского  аппарата  ,выходном экране  ЭОП  или на экране  рентгенотелевизионного  устройства и, по существу ,представляет  собой  сложное  сочетание множества  теней ,отличающихся  между собой  величиной  ,формой ,структурой  Оно отличается  от обычного  оптического или фотографического  Рентгеновское  изображение  воспроизводит внутреннюю  структуру  исследуемого  тела  Это связано с неравномерным  поглощением  излучения  различными тканями  Как известно ,поглощение  рентгеновских  лучей  ,помимо  их энергии  ,определяется  атомным  составом  ,плотностью  и толщиной  объекта  Чем тяжелее  в ткани  химические элементы ,больше их плотность  и толщина  слоя ,тем интенсивнее  поглощается  излучение  И ,наоборот,  ткани, состоящие из элементов  с низким  атомным  номером ,обычно  имеют небольшую  плотность  и в меньшей  степени  поглощают  рентгеновские лучи

Установлено ,что если  относительный  коэффициент  поглощения  рентгеновского  излучения  водой  принять  за единицу ,то для воздуха  он составит  0,01 ,для жировой ткани -0,5, углекислого кальция -15 ,фосфорнокислого  кальция -22 Другими словами ,в наибольшей  степени рентгеновские  лучи поглощаются  костями  ,в значительно  меньшей  степени-мягкими  тканями (особенно  жировой )и меньше  всего тканями ,содержащими  воздух

Неравномерное  поглощение  рентгеновского   излучения в тканях  исследуемой  области  обусловливает  формирование в пространстве  за объектом  неоднородного  пучка  рентгеновских лучей  По существу  этот пучок  содержит  в себе невидимое глазом  изображение  Воздействуя  на экран  или пленку этот пучок   создает  рентгеновское  изображение  Таким образом ,очевидно,  что в основе  образования  рентгеновского  изображения лежит  неодинаковое  поглощение  рентгеновских лучей  в исследуемых органах  и тканях  Это так  называемый адсорбционный  закон  рентгеновской  дифференциации Сущность  его заключается  в том ,что любой  объект (любая  анатомическая  структура )на снимке  или на экране  может обусловить  появление  отдельной  тени только в том  случае  ,если  будет отличаться  от окружающих  его  объектов  по атомному  составу ,плотности  и толщине

Рентгеновское  изображение  может быть  позитивным и негативным На просвечивающем  экране  наиболее  светлыми ,яркими  являются  участки  ,соответствующие  прозрачным структурам ,то есть  структурам  ,имеющим  небольшую  плотность  и толщину,-легочная ткань,воздушные  полости ,череп,кишечник,  содержащий газ ,жировая ткань Наоборот, структуры ,интенсивно  поглощающие  рентгеновские  излучение,-кости ,обызвествления ,массивные  образования ,-создают на экране  затемнения  На рентгенограммах  соотношение  затемнения  и просветления  носит обратный  характер Такое изображение  называют  негативным  Во избежание путаницы  при описании  снимков  исходят  из соотношений ,характерных  для рентгеноскопии

На своем пути  каждый луч  ,проходящий  через объект ,пересекает  множество  точек ,каждая из которых  в той или иной  степени  поглощает  энергию  При этом суммарное  ослабление  не зависит  от пространственного  расположения  отдельных  поглощающих  точек(рис) То есть рентгеновское изображение  является  плоскостным  и суммационным Плоскостной и суммационный  характер  изображения  может обусловить  не только  суммацию (рис) но и как бы вычитание (субтракцию)  теней  Действительно ,если на  пути рентгеновских  лучей  имеются  участки  уплотнения  и участки  разрежения  ,то повышенное  их поглощение  в первом случае компенсируется  пониженным  во втором(рис)

Поэтому  при исследовании в одной проекции  не всегда удается отличить  истинное  уплотнение  или разрежение  от суммации  или субтракции  теней  Отсюда  вытекает  очень  важное правило :для получения  дифференцированного  изображения  всех структур  исследуемой  области нужно  стремиться  делать  снимки ,как минимум ,в двух проекциях  или  вращать  больного  при просвечивании

Как известно ,рентгеновское  излучение  распространяется от места своего  образования (фокус анода)  в виде  расходящегося  пучка (конуса)  ,что приводит  к увеличению  изображения  Степень проекционного  увеличения зависит  от пространственных  взаимоотношений  между рентгеновской трубкой ,объектом  и приемником  изображения  Чем  меньше  расстояние  фокус-объект  и чем  больше расстояние  объект-приемник ,тем значительней  выражено  увеличение   изображения (рис) Следовательно  ,в тех случаях ,когда необходимо ,чтобы размеры  рентгеновского  изображения  были близки  к истинным ,следует  максимально  приблизить исследуемый объект  к кассете  или экрану  и удалить  трубку  на  максимально  возможное  расстояние (2-2,5 м) —телерентгенография Здесь надо  помнить ,что интенсивность  излучения  меняется  обратно  пропорционально  квадрату  расстояния

Несмотря  на то ,что рентгеновское  изображение  в принципе  всегда  является  увеличенным ,при определенных  условиях  наблюдается  проекционное  уменьшение исследуемого объекта  Обычно  такое  уменьшение  касается  линейных ,продолговатых  структур ,если они  не параллельны  плоскости приемника (не перпендикулярны  центральному  пучку  рентгеновского  излучения )(рис) Разные  участки  объекта в зависимости  от его  ориентации  могут быть  в различной степени  увеличены ,что приводит  к искажению  формы  объекта  Так шаровидные  тела  приобретают  форму овала ,продолговатые -форму трапеции (рис) С целью  преодоления  подобных  искажений  в каждом  конкретном  случае  стремятся  добиться  оптимальных  взаимоотношений  между исследуемым  объектом ,приемником  и центральным  лучом Для этого  объект  устанавливают  параллельно  пленке  и через  его центральный  отдел  перпендикулярно  пленке  направляют  центральный луч  Если по каким-либо  причинам  не представляется  возможным  придать  объекту  правильное  положение ,то нормальные  условия  съемки  достигаются путем соответствующего  изменения  положения  трубки  и кассеты с пленкой (рис)

12 13

Перспектива  рентгеновского  изображения  существенно  отличается  от обычной перспективы  Обычное  зрительное  восприятие  трехмерных  предметов  на плоскости  ,их рельефа  достигается  благодаря тому, что отдаленные  предметы  имеют  меньшие размеры  ,чем более близкие ,и частично  или полностью  перекрываются  более близкими Кроме того  ,восприятия  объемности  способствует  наличие  при боковом  освещении  светотеней  Всего этого  нет на рентгенограмме  На рентгенограмме  или на экране  детали  изображения ,отстоящие  дальше  от приемника  ,всегда  имеют  большие  размеры  и менее  четкие  контуры  Кроме того ,на рентгенограмме  задние участки  исследуемого  объекта  не заслоняются  передними  и интенсивность  их отображения  зависит от степени  поглощения  рентгеновского  излучения  Причем  градация  интенсивности  теней  не имеет   ничего общего  с распределением  светотеней  при обычном  восприятии  Поэтому в процессе  изучения рентгеновского  изображения  представление  объемности  может  быть получено  лишь  при одновременном  анализе  нескольких  снимков ,выполненных  в различных  проекциях

11Рисунок Основные  виды взаимодействия  лучей  с веществом :а)фотоэффект;б-комптон-эффект ;в-образование пар;г-упругое  рассеяние

 

 

 

 

 

 

 

 

Other Posts

Комментарии

No Комментарии

Leave a reply

Тизерная сеть GlobalTeaser