Ефекти на рентгеновите лъчи върху хората. Какво представляват рентгеновите лъчи - свойства и приложения на радиацията

Рентгенови лъчи, невидима радиация, способна да проникне, макар и в различна степен, във всички вещества. Това е електромагнитно излъчване с дължина на вълната около 10-8 cm.

Подобно на видимата светлина, рентгеновите лъчи причиняват почерняване на фотографския филм. Това свойство е от голямо значение за медицината, индустрията и научно изследване. Преминавайки през изследвания обект и след това попадайки върху филма, рентгеновото лъчение изобразява вътрешната му структура върху него. Тъй като проникващата сила на рентгеновите лъчи е различна за различни материали, части от обекта, които са по-малко прозрачни за него, дават по-ярки зони на снимката от тези, през които излъчването прониква добре. По този начин костните тъкани са по-малко прозрачни за рентгенови лъчи, отколкото тъканите, които изграждат кожата и вътрешните органи. Следователно на рентгеновата снимка костите ще бъдат обозначени като по-светли зони и мястото на фрактурата, което е по-прозрачно за радиация, може да бъде открито доста лесно. Рентгеновите изображения се използват и в стоматологията за откриване на кариеси и абсцеси в корените на зъбите, както и в индустрията за откриване на пукнатини в отливки, пластмаси и гуми.

Рентгеновите лъчи се използват в химията за анализ на съединения и във физиката за изследване на структурата на кристалите. Рентгенов лъч, преминаващ през химично съединение, причинява характерно вторично излъчване, спектроскопският анализ на което позволява на химика да определи състава на съединението. При падане върху кристално вещество, рентгенов лъч се разсейва от атомите на кристала, давайки ясен, правилен модел на петна и ивици върху фотографска плоча, което дава възможност да се установи вътрешната структура на кристала.

Използването на рентгенови лъчи при лечението на рак се основава на факта, че убива раковите клетки. Въпреки това, той може да има нежелан ефект върху нормалните клетки. Ето защо трябва да се внимава с това използване на рентгенови лъчи.

Получаване на рентгенови лъчи

Рентгеновото лъчение възниква, когато електроните, движещи се с висока скорост, взаимодействат с материята. Когато електроните се сблъскат с атоми на което и да е вещество, те бързо губят кинетичната си енергия. В този случай по-голямата част от него се превръща в топлина, а малка част, обикновено по-малко от 1%, се превръща в енергия на рентгенови лъчи. Тази енергия се освобождава под формата на кванти - частици, наречени фотони, които имат енергия, но имат нулева маса на покой. Рентгеновите фотони се различават по своята енергия, която е обратно пропорционална на дължината на вълната им. С обичайния метод за получаване на рентгенови лъчи се получава широк диапазон от дължини на вълните, който се нарича рентгенов спектър.

Рентгенови тръби. За да се получи рентгеново лъчение, дължащо се на взаимодействието на електрони с материята, е необходимо да има източник на електрони, средства за ускоряването им до високи скорости и мишена, способна да издържи на бомбардиране с електрони и да произвежда рентгеново лъчение на необходимата интензивност. Устройството, което има всичко това, се нарича рентгенова тръба. Ранните изследователи са използвали "дълбоко вакуумни" тръби като днешните разрядни тръби. Вакуумът в тях не беше много висок.

Разрядните тръби съдържат малко количество газ и когато се приложи голяма потенциална разлика към електродите на тръбата, атомите на газа се превръщат в положителни и отрицателни йони. Положителните се движат към отрицателния електрод (катод) и, падайки върху него, избиват електрони от него, а те от своя страна се движат към положителния електрод (анод) и, бомбардирайки го, създават поток от рентгенови фотони .

В съвременната рентгенова тръба, разработена от Кулидж (фиг. 11), източникът на електрони е волфрамов катод, нагрят до висока температура.

Ориз. единадесет.

Електроните се ускоряват до високи скорости от високата потенциална разлика между анода (или антикатода) и катода. Тъй като електроните трябва да достигнат до анода, без да се сблъскват с атоми, е необходим много висок вакуум, за което тръбата трябва да бъде добре вакуумирана. Това също така намалява вероятността от йонизация на останалите газови атоми и свързаните странични токове.

Когато е бомбардиран с електрони, волфрамовият антикатод излъчва характерни рентгенови лъчи. Напречното сечение на рентгеновия лъч е по-малко от действително облъчената площ. 1 - електронен лъч; 2 - катод с фокусиращ електрод; 3 - стъклена обвивка (тръба); 4 - волфрамова мишена (антикатод); 5 - катодна нишка; 6 - действително облъчена площ; 7 - ефективно фокусно място; 8 - меден анод; 9 - прозорец; 10 - разпръснати рентгенови лъчи.

Електроните са фокусирани върху анода чрез специално оформен електрод, обграждащ катода. Този електрод се нарича фокусиращ електрод и заедно с катода образува "електронния прожектор" на тръбата. Анодът, подложен на бомбардиране с електрони, трябва да бъде направен от огнеупорен материал, тъй като по-голямата част от кинетичната енергия на бомбардиращите електрони се превръща в топлина. Освен това е желателно анодът да бъде направен от материал с висок атомен номер, т.к добивът на рентгенови лъчи се увеличава с увеличаване на атомния номер. За аноден материал най-често се избира волфрам, чийто атомен номер е 74. Конструкцията на рентгеновите тръби може да бъде различна в зависимост от условията на приложение и изискванията.

Откритието и заслугата в изучаването на основните свойства на рентгеновите лъчи с право принадлежи на немския учен Вилхелм Конрад Рентген. Откритите от него невероятни свойства на рентгеновите лъчи веднага получиха огромен отзвук в научния свят. Въпреки че тогава, през далечната 1895 г., ученият трудно може да си представи каква полза, а понякога и вреда, могат да донесат рентгеновите лъчи.

Нека разберем в тази статия как този вид радиация влияе на човешкото здраве.

Какво е рентгеново лъчение

Първият въпрос, който интересуваше изследователя, беше какво е рентгеново лъчение? Редица експерименти позволиха да се провери, че това е електромагнитно излъчване с дължина на вълната 10 -8 cm, което заема междинно положение между ултравиолетовото и гама лъчението.

Прилагане на рентгенови лъчи

Всички тези аспекти на разрушителното въздействие на мистериозните рентгенови лъчи изобщо не изключват изненадващо обширните аспекти на тяхното приложение. Къде се използват рентгенови лъчи?

Изучаване на структурата на молекулите и кристалите.
Рентгеново откриване на дефекти (в индустрията, откриване на дефекти в продукти).
Методи на медицинско изследване и терапия.

Най-важните приложения на рентгеновите лъчи станаха възможни поради много късите дължини на вълните на целия диапазон на тези вълни и техните уникални свойства.

Тъй като се интересуваме от въздействието на рентгеновите лъчи върху хората, които се сблъскват с тях само по време на медицински преглед или лечение, тогава ще разгледаме само тази област на приложение на рентгеновите лъчи.

Използването на рентгенови лъчи в медицината

Въпреки специалното значение на своето откритие, Рентген не извади патент за използването му, което го прави безценен подарък за цялото човечество. Още през Първата световна война започват да се използват рентгенови апарати, което дава възможност за бързо и точно диагностициране на ранените. Сега можем да различим две основни области на приложение на рентгеновите лъчи в медицината:

рентгенова диагностика;
рентгенова терапия.

Рентгенова диагностика

Рентгеновата диагностика се използва в различни варианти:

Нека да разгледаме разликата между тези методи.

Всички тези диагностични методи се основават на способността на рентгеновите лъчи да осветяват филма и на тяхната различна пропускливост за тъканите и костния скелет.

Рентгенова терапия

Способността на рентгеновите лъчи да оказват биологичен ефект върху тъканите се използва в медицината за лечение на тумори. Йонизиращият ефект на това лъчение се проявява най-активно в ефекта върху бързо делящите се клетки, които са клетките на злокачествените тумори.

Въпреки това, вие също трябва да сте наясно с странични ефектикоито неизбежно съпътстват лъчетерапията. Факт е, че бързо делящите се клетки също са хемопоетични, ендокринни, имунни системи. Отрицателното въздействие върху тях поражда признаци на лъчева болест.

Ефектът на рентгеновата радиация върху хората

Малко след забележителното откритие на рентгеновите лъчи беше открито, че рентгеновите лъчи имат ефект върху хората.

Тези данни са получени при експерименти върху опитни животни, но генетиците предполагат, че подобни ефекти могат да се отнасят и за човешкото тяло.

Изследването на ефектите от облъчването с рентгенови лъчи доведе до разработването на международни стандарти за приемливи дози радиация.

Дози рентгеново лъчение в рентгеновата диагностика

След посещението на рентгеновия кабинет много пациенти се притесняват - как ще се отрази на здравето им получената доза радиация?

Дозата на общото облъчване на тялото зависи от естеството на процедурата. За удобство ще сравним получената доза с естествената експозиция, която придружава човек през целия му живот.

Рентгенова снимка: гръден кош - получената доза радиация е еквивалентна на 10 дни фоново облъчване; горна част на стомаха и тънките черва - 3 години.
Компютърна томография на органи коремна кухинаи таза, както и цялото тяло - 3г.
Мамография - 3 месеца.
Рентгенографията на крайниците е практически безвредна.
По отношение на денталните рентгенови лъчи дозата на радиация е минимална, тъй като пациентът е изложен на тесен лъч рентгенови лъчи с кратка продължителност на облъчване.

Тези дози радиация отговарят на приемливите стандарти, но ако пациентът се чувства тревожен преди рентгеновата снимка, той има право да поиска специална защитна престилка.

Излагане на рентгенови лъчи на бременни жени

Всеки човек трябва да се подложи на многократно рентгеново изследване. Но има правило - този диагностичен метод не може да се предписва на бременни жени. Развиващият се ембрион е изключително уязвим. Рентгеновите лъчи могат да причинят хромозомни аномалии и в резултат на това раждане на деца с малформации. Най-уязвима в това отношение е гестационната възраст до 16 седмици. Освен това най-опасното за бъдещото бебе е рентгеновата снимка на гръбначния стълб, таза и коремната област.

Знаейки за вредното въздействие на рентгеновите лъчи върху бременността, лекарите избягват да го използват по всякакъв възможен начин през този решаващ период от живота на жената.

Има обаче странични източници на рентгенови лъчи:

електронни микроскопи;
цветни телевизионни кинескопи и др.

Бъдещите майки трябва да са наясно с опасността, която крият от тях.

За кърмещите майки лъчедиагностиката не е опасна.

Какво да правя след рентгенова снимка

За да се избегнат дори минималните ефекти от излагането на рентгенови лъчи, могат да се предприемат няколко прости стъпки:

след рентгенова снимка изпийте чаша мляко - премахва малки дози радиация;
много удобно да вземете чаша сухо вино или гроздов сок;
известно време след процедурата е полезно да се увеличи делът на храни с високо съдържание на йод (морски дарове).

Но не са необходими медицински процедури или специални мерки за отстраняване на радиацията след рентгенова снимка!

Въпреки несъмнено сериозните последици от излагането на рентгенови лъчи, не бива да се надценява тяхната опасност по време на медицински прегледи - те се извършват само в определени области на тялото и много бързо. Ползите от тях многократно надвишават риска от тази процедура за човешкото тяло.

ЛЕКЦИЯ

РЕНГЕНОВО ЛЪЧЕНИЕ

Природата на рентгеновите лъчи

Рентгеново лъчение на спирачно лъчение, неговите спектрални свойства.

Характерно рентгеново лъчение (за преглед).

Взаимодействие на рентгеновото лъчение с материята.

Физическа основа за използването на рентгеновите лъчи в медицината.

Рентгеновите лъчи (X - лъчи) са открити от К. Рентген, който през 1895 г. става първият Нобелов лауреат по физика.

Природата на рентгеновите лъчи

рентгеново лъчение - електромагнитни вълни с дължина от 80 до 10 -5 nm. Дълговълновото рентгеново лъчение се покрива от късовълново UV лъчение, а късовълновото – от дълговълново  лъчение.

Рентгеновите лъчи се произвеждат в рентгенови тръби. Фиг. 1.

K - катод

1 - електронен лъч

2 - Рентгеново лъчение

Ориз. 1. Устройство с рентгенова тръба.

Тръбата представлява стъклена колба (с евентуално висок вакуум: налягането в нея е около 10–6 mm Hg) с два електрода: анод А и катод К, към които се прилага високо напрежение U (няколко хиляди волта). Катодът е източник на електрони (поради феномена на термионна емисия). Анодът е метален прът, който има наклонена повърхност, за да насочи полученото рентгеново лъчение под ъгъл спрямо оста на тръбата. Изработен е от материал с висока топлопроводимост, за да отстрани топлината, генерирана по време на електронно бомбардиране. На скосения край има плоча, изработена от огнеупорен метал (например волфрам).

Силното нагряване на анода се дължи на факта, че основният брой електрони в катодния лъч, ударил анода, изпитват многобройни сблъсъци с атомите на веществото и им предават голямо количество енергия.

Под действието на високо напрежение електроните, излъчвани от нишката с горещ катод, се ускоряват до високи енергии. Кинетичната енергия на електрона е равна на mv 2 /2. Тя е равна на енергията, която придобива при движение в електростатичното поле на тръбата:

mv 2 /2 = eU(1)

където m, e са масата и заряда на електрона, U е ускорителното напрежение.

Процесите, водещи до появата на спирачно рентгеново лъчение, се дължат на интензивното забавяне на електроните в анодния материал от електростатичното поле на атомното ядро и атомните електрони.

Механизмът на произход може да бъде представен по следния начин. Движещите се електрони са някакъв вид ток, който образува свое собствено магнитно поле. Електронно забавяне - намаляване на силата на тока и съответно промяна в индукцията магнитно поле, което ще предизвика появата на променливо електрическо поле, т.е. появата на електромагнитна вълна.

По този начин, когато заредена частица лети в материята, тя се забавя, губи своята енергия и скорост и излъчва електромагнитни вълни.

Спектрални свойства на рентгеновото спирачно лъчение .

Така че, в случай на забавяне на електрони в анодния материал, спирачно излъчване.

Спектърът на спирачното лъчение е непрекъснат. Причината за това е следната.

Когато електроните се забавят, всеки от тях има част от енергията, използвана за нагряване на анода (E 1 = Q), другата част за създаване на рентгенов фотон (E 2 = hv), в противен случай, eU = hv + В. Съотношението между тези части е произволно.

По този начин непрекъснатият спектър на рентгеновото спирачно лъчение се образува поради забавянето на много електрони, всеки от които излъчва един рентгенов квант hv (h) със строго определена стойност. Стойността на този квант различни за различните електрони.Зависимост на рентгеновия енергиен поток от дължината на вълната , т.е. рентгеновият спектър е показан на фиг.2.

Фиг.2. Спектър на спирачно лъчение: а) при различни напрежения U в тръбата; б) при различни температури Т на катода.

Късовълновото (твърдо) лъчение има по-голяма проникваща способност от дълговълновото (меко) излъчване. Меката радиация се поглъща по-силно от материята.

От страната на късите дължини на вълната, спектърът завършва рязко при определена дължина на вълната  m i n . Такова спирачно лъчение с къса вълна възниква, когато енергията, придобита от електрон в ускоряващо поле, се преобразува напълно в енергия на фотон (Q = 0):

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

 min (nm) = 1,23/UkV

Спектралният състав на лъчението зависи от напрежението на рентгеновата тръба, като с увеличаване на напрежението стойността на  m i n се измества към къси дължини на вълната (фиг. 2а).

Когато температурата T на нажежаемостта на катода се промени, електронната емисия се увеличава. Следователно токът I в тръбата се увеличава, но спектралният състав на излъчването не се променя (фиг. 2b).

Енергийният поток Ф  на спирачното лъчение е право пропорционален на квадрата на напрежението U между анода и катода, силата на тока I в тръбата и атомния номер Z на анодното вещество:

Ф = kZU 2 I. (3)

където k \u003d 10 -9 W / (V 2 A).

Характерни рентгенови лъчи (за запознаване).

Увеличаването на напрежението върху рентгеновата тръба води до факта, че на фона на непрекъснат спектър се появява линия, която съответства на характерното рентгеново лъчение. Това излъчване е специфично за материала на анода.

Механизмът на възникването му е следният. При високо напрежение ускорените електрони (с висока енергия) проникват дълбоко в атома и избиват електроните от вътрешните му слоеве. Електроните от горните нива преминават към свободни места, в резултат на което се излъчват фотони с характерно излъчване.

Спектрите на характеристичното рентгеново лъчение се различават от оптичните спектри.

- Еднообразие.

Еднородността на характеристичните спектри се дължи на факта, че вътрешните електронни слоеве на различните атоми са еднакви и се различават само енергийно поради силовото действие от ядрата, което нараства с увеличаване на елементния брой. Следователно, характерните спектри се изместват към по-високи честоти с увеличаване на ядрен заряд. Това беше експериментално потвърдено от служител на Roentgen - Мозли, който измерва честотите на преход на рентгенови лъчи за 33 елемента. Те създадоха закона.

ЗАКОН НА МОЗЛИ – корен квадратен от честотата на характеристичното излъчване е линейна функция на порядковия номер на елемента:

= A  (Z - B), (4)

където v е честотата на спектралната линия, Z е атомният номер на излъчващия елемент. A, B са константи.

Значението на закона на Мозли се състои във факта, че тази зависимост може да се използва за точно определяне на атомния номер на изследвания елемент от измерената честота на рентгеновата линия. Това изигра голяма роля при разположението на елементите в периодичната таблица.

Независимост от химично съединение.

Характерните рентгенови спектри на атома не зависят от химичното съединение, в което влиза атомът на елемента. Например, рентгеновият спектър на кислороден атом е еднакъв за O 2, H 2 O, докато оптичните спектри на тези съединения се различават. Тази характеристика на рентгеновия спектър на атома е в основата на името " характерно излъчване".

Взаимодействие на рентгеновото лъчение с материята

Въздействието на рентгеновите лъчения върху обектите се определя от първичните процеси на рентгеново взаимодействие. фотон с електрониатоми и молекули на материята.

Рентгеново лъчение в материята абсорбираили се разсейва. В този случай могат да възникнат различни процеси, които се определят от съотношението на енергията на рентгеновия фотон hv и йонизационната енергия Аu (йонизационната енергия Аu е енергията, необходима за отстраняване на вътрешните електрони от атома или молекулата).

а) Кохерентно разсейване(разсейване на дълговълнова радиация) възниква, когато релацията

За фотоните поради взаимодействие с електрони се променя само посоката на движение (фиг. 3а), но енергията hv и дължината на вълната не се променят (следователно това разсейване се нарича съгласуван). Тъй като енергиите на фотон и атом не се променят, кохерентното разсейване не засяга биологичните обекти, но при създаване на защита срещу рентгеново лъчение трябва да се вземе предвид възможността за промяна на първичната посока на лъча.

б) фотоелектричен ефектсе случва, когато

В този случай могат да се реализират два случая.

Фотонът се абсорбира, електронът се отделя от атома (фиг. 3б). Настъпва йонизация. Отделеният електрон придобива кинетична енергия: E k \u003d hv - A и. Ако кинетичната енергия е голяма, тогава електронът може да йонизира съседни атоми чрез сблъсък, образувайки нови. вториелектрони.

Фотонът се абсорбира, но енергията му не е достатъчна, за да отдели електрона и възбуждане на атом или молекула(фиг. 3в). Това често води до последващо излъчване на фотон във видимата радиационна област (рентгенова луминесценция), а в тъканите - до активиране на молекули и фотохимични реакции. Фотоелектричният ефект възниква главно върху електроните на вътрешните обвивки на атоми с високо Z.

v) Некохерентно разсейване(Ефектът на Комптън, 1922) възниква, когато енергията на фотоните е много по-голяма от енергията на йонизация

В този случай електронът се отделя от атома (такива електрони се наричат откатни електрони), придобива някаква кинетична енергия E k, енергията на самия фотон намалява (фиг. 4г):

hv=hv" + A и + E k. (5)

Полученото излъчване с променена честота (дължина) се нарича втори, той се разпръсква във всички посоки.

Електроните на откат, ако имат достатъчна кинетична енергия, могат да йонизират съседни атоми чрез сблъсък. Така в резултат на некохерентно разсейване се образува вторично разсеяно рентгеново лъчение и атомите на веществото се йонизират.

Тези (a, b, c) процеси могат да причинят редица последващи. Например (фиг. 3d), ако по време на фотоелектричния ефект електроните се отделят от атома върху вътрешните обвивки, тогава на тяхно място могат да преминат електрони от по-високи нива, което е придружено от вторично характерно рентгеново лъчение на това вещество. Фотоните на вторичната радиация, взаимодействащи с електрони на съседни атоми, могат от своя страна да причинят вторични явления.

кохерентно разсейване

ъъъ енергията и дължината на вълната остават непроменени

фотоелектричен ефект

фотонът се абсорбира, е - отделя се от атома - йонизация

hv \u003d A и + E до

атом А се възбужда при поглъщане на фотон, R е рентгенова луминесценция

некохерентно разсейване

hv \u003d hv "+ A и + E до

вторични процеси във фотоелектричния ефект

Ориз. 3 Механизми на взаимодействие на рентгеновите лъчи с материята

Физическа основа за използването на рентгеновите лъчи в медицината

Когато рентгеновите лъчи попаднат върху тяло, те се отразяват леко от повърхността му, но основно преминават дълбоко, докато частично се абсорбират и разсейват, и частично преминават.

Законът за отслабването.

Рентгеновият поток се отслабва в материята съгласно закона:

F \u003d F 0 e -   x (6)

където  е линейно коефициент на затихване,което по същество зависи от плътността на веществото. Той е равен на сбора от три члена, съответстващи на кохерентно разсейване  1, некохерентно  2 и фотоелектричен ефект  3:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

Приносът на всеки член се определя от енергията на фотона. По-долу са дадени съотношенията на тези процеси за меките тъкани (вода).

Енергия, keV	фотоелектричен ефект	Комптън - ефект

наслади се масов коефициент на затихване,което не зависи от плътността на веществото :

m = /. (осем)

Коефициентът на затихване на масата зависи от енергията на фотона и от атомния номер на поглъщащото вещество:

 m = k 3 Z 3 . (9)

Коефициентите на затихване на масата на костите и меките тъкани (вода) са различни:  m кост /  m вода = 68.

Ако по пътя на рентгеновите лъчи се постави нехомогенно тяло и пред него се постави флуоресцентен екран, то това тяло, поглъщайки и отслабвайки излъчването, образува сянка върху екрана. По естеството на тази сянка може да се съди за формата, плътността, структурата и в много случаи естеството на телата. Тези. значителна разлика в поглъщането на рентгеново лъчение от различни тъкани ви позволява да видите изображението на вътрешните органи в проекцията на сянка.

Ако изследваният орган и околните тъкани еднакво отслабват рентгеновите лъчи, тогава се използват контрастни вещества. Така например, напълвайки стомаха и червата с кашеста маса от бариев сулфат (BaSO 4 ), може да се види тяхното изображение на сянка (съотношението на коефициентите на затихване е 354).

Използване в медицината.

В медицината за диагностика се използва рентгеново лъчение с фотонна енергия от 60 до 100-120 keV, а за терапия 150-200 keV.

Рентгенова диагностика – Разпознаване на заболявания чрез просветляване на тялото с рентгенови лъчи.

Рентгеновата диагностика се използва в различни варианти, които са дадени по-долу.

С флуороскопиярентгеновата тръба се намира зад пациента. Пред него има флуоресцентен екран. На екрана има сянка (положително) изображение. Във всеки отделен случай се избира подходящата твърдост на излъчването, така че да преминава меки тъкани, но се усвоява достатъчно от плътните. В противен случай се получава еднаква сянка. На екрана сърцето, ребрата се виждат тъмни, белите дробове са светли.

Когато рентгенографияобектът се поставя върху касета, която съдържа филм със специална фотографска емулсия. Рентгеновата тръба се поставя върху обекта. Получената рентгенова снимка дава отрицателен образ, т.е. обратното за разлика от картината, наблюдавана по време на трансилюминация. При този метод има по-голяма яснота на изображението, отколкото в (1), следователно се наблюдават детайли, които е трудно да се видят при просветление.

Обещаващ вариант този методе рентгенова томографияи "машинна версия" - компютър томография.

3. С флуороскопия,Върху чувствителен филм с малък формат изображението от големия екран е фиксирано. Когато се гледат, снимките се разглеждат на специална лупа.

Рентгенова терапия- използването на рентгенови лъчи за унищожаване на злокачествени тумори.

Биологичният ефект на радиацията е да наруши жизнената дейност, особено бързо размножаващите се клетки.

КОМПЮТЪРНА ТОМОГРАФИЯ (КТ)

Методът на рентгеновата компютърна томография се основава на реконструкция на изображение на определен участък от тялото на пациента чрез регистриране на голям брой рентгенови проекции на този участък, направени под различни ъгли. Информацията от сензорите, които регистрират тези проекции, влиза в компютъра, който според специална програма изчисляваразпределение стегнатразмер на извадкатав изследваната секция и го извежда на екрана на дисплея. Полученото по този начин изображение на участъка от тялото на пациента се характеризира с отлична яснота и високо информационно съдържание. Програмата ви позволява да нараства контраст на изображението v десетки и дори стотици пъти. Това разширява диагностичните възможности на метода.

Видеооператори (апарати с цифрова обработка на рентгенови изображения) в съвременната стоматология.

В стоматологията рентгеновото изследване е основният диагностичен метод. Въпреки това, редица традиционни организационни и технически характеристики на рентгеновата диагностика я правят неудобна както за пациента, така и за денталните клиники. Това е на първо място необходимостта пациентът да влезе в контакт с йонизиращо лъчение, което често създава значително радиационно натоварване на тялото, също така е необходимостта от фотопроцес и следователно необходимостта от фотореактиви, в т.ч. токсични такива. Това е най-накрая обемист архив, тежки папки и пликове с рентгенови филми.

Освен това, сегашното ниво на развитие на стоматологията прави недостатъчна субективната оценка на рентгеновите снимки от човешкото око. Както се оказа, от разнообразието от нюанси на сивото, съдържащи се в рентгеновото изображение, окото възприема само 64.

Очевидно е, че за получаване на ясен и детайлен образ на твърдите тъкани на дентоалвеоларната система с минимално излагане на радиация са необходими други решения. Търсенето доведе до създаването на така наречените радиографски системи, видеооператори - цифрови радиографски системи.

Без технически подробности принципът на работа на такива системи е следният. Рентгеновото лъчение навлиза през обекта не върху фоточувствителен филм, а върху специален интраорален сензор (специална електронна матрица). Съответният сигнал от матрицата се предава на дигитализиращо устройство (аналогово-цифров преобразувател, ADC), което го преобразува в цифрова форма и е свързано към компютъра. Специален софтуер изгражда рентгеново изображение на екрана на компютъра и ви позволява да го обработите, да го запишете на твърд или гъвкав носител за съхранение (твърд диск, флопи дискове), да го отпечатате като картина като файл.

В цифрова система рентгеновото изображение е колекция от точки с различни цифрови стойности на сивата скала. Оптимизацията на информационния дисплей, осигурена от програмата, позволява да се получи оптимален кадър по отношение на яркостта и контраста при относително ниска доза радиация.

В съвременните системи, създадени например от Trophy (Франция) или Schick (САЩ), при оформянето на рамката се използват 4096 нюанса на сивото, времето на експозиция зависи от обекта на изследване и средно е стотни - десети от второ, намаляване на излагането на радиация по отношение на филма - до 90% за интраоралните системи, до 70% за панорамните видеооператори.

Когато обработват изображения, видеооператорите позволяват:

Вземете положителни и отрицателни изображения, изображения с фалшиви цветове, релефни изображения.

Увеличете контраста и увеличете зоната на интерес в изображението.

Оценява промените в плътността на зъбните тъкани и костни структури, контролира равномерността на запълване на канала.

В ендодонтията определете дължината на канала с всяка кривина, а в хирургията изберете размера на импланта с точност до 0,1 мм.

Уникалната система за детектор на кариес с елементи на изкуствен интелект по време на анализа на изображението ви позволява да откриете кариес в етапа на петна, коренов кариес и скрит кариес.

"F" във формула (3) се отнася до целия диапазон на излъчените дължини на вълната и често се нарича "интегрален енергиен поток".

През 1895 г. немският физик В. Рентген открива нов, непознат досега вид електромагнитно лъчение, което е наречено рентгеново в чест на своя откривател. В. Рентген става автор на своето откритие на 50-годишна възраст, заемайки поста ректор на университета във Вюрцбург и има репутация на един от най-добрите експериментатори на своето време. Един от първите, които намериха техническо приложениеОткритието на Рентген от американеца Едисон. Той създава удобен демонстрационен апарат и още през май 1896 г. организира рентгенова изложба в Ню Йорк, където посетителите могат да разгледат собствена ръкана светещ екран. След като асистентът на Едисън умира от тежките изгаряния, които получава от постоянни демонстрации, изобретателят спира по-нататъшните експерименти с рентгенови лъчи.

Рентгеновото лъчение започва да се използва в медицината поради високата си проникваща способност. Първоначално рентгеновите лъчи са били използвани за изследване на костни фрактури и локализиране на чужди тела в човешкото тяло. В момента има няколко метода, базирани на рентгенови лъчи. Но тези методи имат своите недостатъци: радиацията може да причини дълбоко увреждане на кожата. Появяващите се язви често се превръщат в рак. В много случаи трябваше да се ампутират пръсти или ръце. Флуороскопия(синоним на транслуценция) е един от основните методи за рентгеново изследване, който се състои в получаване на планарен положителен образ на изследвания обект върху полупрозрачен (флуоресцентен) екран. По време на флуороскопията обектът е между полупрозрачен екран и рентгенова тръба. На съвременните рентгенови полупрозрачни екрани изображението се появява в момента на включване на рентгеновата тръба и изчезва веднага след изключване. Флуороскопията дава възможност да се изследва функцията на орган - сърдечна пулсация, дихателни движения на ребрата, белите дробове, диафрагмата, перисталтика на органите храносмилателен тракти т.н. Флуороскопията се използва при лечение на заболявания на стомаха, стомашно-чревния тракт, дванадесетопръстника, заболявания на черния дроб, жлъчния мехур и жлъчните пътища. В същото време медицинската сонда и манипулаторите се вкарват без увреждане на тъканите, а действията по време на операцията се контролират чрез флуороскопия и се виждат на монитора.
рентгенография -метод на рентгенова диагностика с регистриране на фиксирано изображение върху фоточувствителен материал - спец. фотографско фолио (рентгенов филм) или фотографска хартия с последваща обработка на снимки; При цифровата радиография изображението се фиксира в паметта на компютъра. Извършва се на апарати за рентгенова диагностика – стационарни, монтирани в специално оборудвани рентгенови кабинети, или мобилни и преносими – до леглото на пациента или в операционната. На рентгеновите снимки елементите на структурите на различни органи се показват много по-ясно, отколкото на флуоресцентен екран. Правят се рентгенови лъчи за откриване и предотвратяване различни заболявания, основната му цел е да помогне на лекари от различни специалности правилно и бързо да поставят диагноза. Рентгеновото изображение улавя състоянието на орган или тъкан само по време на експозицията. Въпреки това, една единствена рентгенова снимка улавя само анатомични промени в определен момент, тя дава статиката на процеса; чрез серия от рентгенови снимки, направени на определени интервали, е възможно да се изследва динамиката на процеса, тоест функционалните промени. томография.Думата томография може да се преведе от гръцки като срез изображение.Това означава, че целта на томографията е да се получи слоесто изображение на вътрешната структура на обекта на изследване. Компютърната томография се характеризира с висока разделителна способност, която позволява да се разграничат фините промени в меките тъкани. CT позволява да се открият такива патологични процеси, които не могат да бъдат открити с други методи. В допълнение, използването на КТ дава възможност да се намали дозата на рентгеново лъчение, получена от пациентите по време на диагностичния процес.
Флуорография- диагностичен метод, който ви позволява да получите изображение на органи и тъкани, е разработен в края на 20-ти век, година след като са били открити рентгенови лъчи. На снимките се виждат склероза, фиброза, чужди тела, неоплазми, възпаления с развита степен, наличие на газове и инфилтрати в кухините, абсцеси, кисти и т.н. Най-често се извършва рентгенова снимка на гръдния кош, която позволява да се открие туберкулоза, злокачествен тумор в белите дробове или гръдния кош и други патологии.
Рентгенова терапия- то съвременен метод, с помощта на които се извършва лечението на определени патологии на ставите. Основните направления на лечение на ортопедични заболявания по този метод са: Хронични. Възпалителни процеси на ставите (артрит, полиартрит); Дегенеративни (остеоартрит, остеохондроза, деформираща спондилоза). Целта на лъчетерапиятае инхибиране на жизнената активност на клетките на патологично променени тъкани или тяхното пълно унищожаване. При нетуморни заболявания рентгеновата терапия е насочена към потискане на възпалителната реакция, инхибиране на пролиферативните процеси, намаляване на чувствителността към болка и секреторната активност на жлезите. Трябва да се има предвид, че половите жлези са най-чувствителни към рентгенови лъчи, хемопоетични органи, левкоцити, клетки на злокачествени тумори. Дозата на облъчване във всеки случай се определя индивидуално.

За откриването на рентгеновите лъчи Рентген е удостоен с първата Нобелова награда по физика през 1901 г. и Нобеловият комитет подчертава практическото значение на неговото откритие.
По този начин, рентгеновите лъчи са невидимо електромагнитно излъчване с дължина на вълната 105 - 102 nm. Рентгеновите лъчи могат да проникнат в някои материали, които са непрозрачни за видимата светлина. Те се излъчват при забавяне на бързи електрони в материята (непрекъснат спектър) и при преходи на електрони от външните електронни обвивки на атома към вътрешните (линеен спектър). Източници на рентгеново лъчение са: рентгенова тръба, някои радиоактивни изотопи, ускорители и акумулатори на електрони (синхротронно лъчение). Приемници - филмови, луминесцентни екрани, детектори за ядрени лъчения. Рентгеновите лъчи се използват в рентгенов дифракционен анализ, медицина, откриване на дефекти, рентгенов спектрален анализ и др.

РЕНГЕНОВО ЛЪЧЕНИЕ

рентгеново лъчение заема областта на електромагнитния спектър между гама и ултравиолетовото лъчение и е електромагнитно лъчение с дължина на вълната от 10 -14 до 10 -7 м. Използва се рентгеново лъчение с дължина на вълната от 5 x 10 -12 до 2,5 x 10 -10 в медицината m, тоест 0,05 - 2,5 ангстрьома, а всъщност за рентгенова диагностика - 0,1 ангстрьома. Радиацията е поток от кванти (фотони), разпространяващ се по права линия със скоростта на светлината (300 000 km/s). Тези кванти нямат електрически заряд. Масата на кванта е незначителна част от атомната единица за маса.

Квантова енергияизмерени в джаули (J), но на практика често използват извънсистемна единица "електронен волт" (eV) . Един електрон волт е енергията, която един електрон придобива, когато преминава през потенциална разлика от 1 волт в електрическо поле. 1 eV \u003d 1,6 10 ~ 19 J. Производните са килоелектронен волт (keV), равен на хиляда eV, и мегаелектронен волт (MeV), равен на милион eV.

Рентгеновите лъчи се получават с помощта на рентгенови тръби, линейни ускорители и бетатрони. В рентгенова тръба разликата в потенциала между катода и целевия анод (десетки киловолта) ускорява електроните, бомбардиращи анода. Рентгеновите лъчи се получават, когато бързите електрони се забавят електрическо полеатоми на анодното вещество (тормозно лъчение) или при пренареждане на вътрешните обвивки на атомите (характерно излъчване ) . Характерни рентгенови лъчи има дискретен характер и възниква, когато електроните на атомите на анодното вещество преминават от едно енергийно ниво на друго под въздействието на външни електрони или радиационни кванти. Рентгенова снимка на спирачно лъчение има непрекъснат спектър в зависимост от анодното напрежение на рентгеновата тръба. При забавяне в анодния материал електроните изразходват по-голямата част от енергията си за нагряване на анода (99%) и само малка част (1%) се превръща в енергия на рентгенови лъчи. В рентгеновата диагностика най-често се използва спирачно лъчение.

Основните свойства на рентгеновите лъчи са характерни за всички електромагнитни лъчения, но има някои особености. Рентгеновите лъчи имат следните свойства:

- невидимост - чувствителните клетки на човешката ретина не реагират на рентгенови лъчи, тъй като дължината на вълната им е хиляди пъти по-малка от тази на видимата светлина;

- праволинейно разпространение - лъчите се пречупват, поляризират (разпространяват се в определена равнина) и се дифрагират, подобно на видимата светлина. Показателят на пречупване се различава много малко от единицата;

- проникваща сила - проникват без значителна абсорбция през значителни слоеве от вещество, което е непрозрачно за видимата светлина. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-голяма е проникващата сила на рентгеновите лъчи;

- абсорбираща способност - имат способността да се абсорбират от тъканите на тялото, това е в основата на цялата рентгенова диагностика. Капацитетът на абсорбция зависи от специфично теглотъкани (колкото повече, толкова по-голяма е абсорбцията); върху дебелината на обекта; върху твърдостта на радиацията;

- фотографско действие - разлагат сребърни халогенидни съединения, включително тези, намиращи се във фотографски емулсии, което прави възможно получаването на рентгенови лъчи;

- луминесцентен ефект - предизвикват луминесценция на редица химични съединения (люминофори), това е в основата на техниката за предаване на рентгенови лъчи. Интензитетът на сиянието зависи от структурата на флуоресцентното вещество, неговото количество и разстояние от източника на рентгенови лъчи. Люминофорите се използват не само за получаване на изображение на изследваните обекти на флуороскопски екран, но и в радиографията, където позволяват увеличаване на радиационното облъчване на радиографски филм в касета поради използването на усилващи екрани, чийто повърхностен слой е направен от флуоресцентни вещества;

- йонизиращо действие - имат способността да предизвикват разпадане на неутрални атоми в положително и отрицателно заредени частици, дозиметрията се основава на това. Ефектът от йонизацията на всяка среда е образуването на положителни и отрицателни йони в нея, както и свободни електрони от неутрални атоми и молекули на веществото. Йонизацията на въздуха в рентгеновата зала по време на работа на рентгеновата тръба води до повишаване на електрическата проводимост на въздуха, увеличаване на статичните електрически заряди върху предметите на шкафа. За да се елиминира такова нежелано влияние от тях в рентгенови кабинети, принудително захранваща и смукателна вентилация;

- биологично действие - оказват въздействие върху биологични обекти, в повечето случаи това въздействие е вредно;

- закон на обратния квадрат - за точков източник на рентгеново лъчение, интензитетът намалява пропорционално на квадрата на разстоянието до източника.