Аппарат для рентгена – что скрывается за рентгеновскими лучами?
Рентгенографией называют процедуру обследования структур внутренних органов, которое производится с использованием рентгеновского излучения. Оно может быть двух видов – рентгеноскопия, когда наблюдение ведется в реальном времени, и рентгенография, при которой происходит запечатление изображения на чувствительных материалах (специальная пленка или бумага). Несмотря на кажущееся различие, принцип их действия очень схож, нужно лишь знать, как работает рентген и как он устроен внутри. Данный аппарат состоит из двух основных блоков оборудования. Один из них отвечает за визуализацию картинки, а другой – за ее запись или отображение.
Рентгеновские лучи занимают область, находящуюся в электромагнитном спектре между гамма- и ультрафиолетовыми волнами. Они представляет собой потоки квантов (или фотонов), которые распространяются в пространстве со скоростью света. Они не несут на себе никакого заряда. Их энергия измеряется в джоулях, а масса частиц ничтожно мала, даже по сравнению с массами атомов.
Галоидные соединения серебра, которые находятся в фотоэмульсиях, разлагаются под действием рентгеновских лучей. На этом принципе базируется устройство воспринимающего оборудования.
Появление рентгеновских лучей происходит в результате торможения быстрых электронов внутри аппарата об электрические поля других атомов.
Такое излучение называется тормозным. Существует характеристическая форма излучения. Она появляется при перестановках на внутренних оболочках атомов. От напряжения, которое подается на анодную трубку, зависит непрерывный спектр тормозного излучения.
Источник невидимых лучей
Рентгеновская трубка — это устройство, которое состоит из вакуумного стеклянного сосуда, в противоположные концы которого впаяны катод и анод, сделанные в форме спирали из вольфрама. При ее нагревании вокруг создается высокая концентрация свободных электронов. При подаче тока высокого напряжения, которое прикладывается к рентгеновской трубке, частицы приобретают большое ускорение и фокусируются вокруг анода. Он вращается со скоростью около 10 тысяч оборотов в минуту, чтобы поток не фокусировался в одной точке, и не вызывал перегрева, от которого устройство может расплавиться.
Поэтому рентгеновский аппарат относят к тормозным излучателям. Существуют и другие виды ионизирующего излучения, однако, их применение в медицине ограничено, так как они более вредны и опасны, а оборудование для их использования слишком дорогое и громоздкое.
Например, к ним относится аппарат ускорения частиц. Принцип его действия основан на том, что при движении частиц в вакуумной камере под действием сверхмощных магнитных или электрических полей происходит их ускорение и выброс энергии. Такое оборудование применяется для лучевой терапии, и, реже, для радионуклидной диагностики. Конечно, это лишь упрощенное описание строения аппарата, но именно такой принцип строения лежит в основе всей рентгеновской диагностики.
Механизмы, необходимые для нормального функционирования кабинета лучевой диагностики
Современный аппарат — это куда более сложное техническое устройство, включающее в себя элементы электроники, телеавтоматики, компьютерной техники и средств защиты.
Кроме этого, аппарат должен быть оснащен питающим устройством достаточной мощности, которое преобразовывает переменный ток городских сетей в ток высокого напряжения, рентгеноэкспонометр и оборудование, принимающее излучение.
Также, важной составной частью является аппарат для коллимации рентгеновского пучка. Он обеспечивает его фокусировку и позволяет управлять им, просвечивая именно нужные места. Плюс, это уменьшает рассеивание рентгеновского излучения, и, как следствие, снижает уровень облучения пациента и персонала.
Дополнительной составной частью аппаратов является стол-штатив, на котором размещают больного в процессе обследования. Устройство для рентгенографии может быть оснащено усиливающими экранами, содержащими люминофор, который светится под действием рентгеновских лучей, усиливая тем самым их фотохимическое действие. Благодаря этому удается снизить экспозиционное время, а значит и лучевую нагрузку. Плюс, это увеличивает четкость и резкость получаемого изображения. Виды люминофоров бывают разные, наиболее распространены такие виды:
- Мелкозернистый.
- Крупнозернистый.
Оборудование с мелкозернистым люминофором имеет меньшую отражающую способность, но это компенсируется высоким пространственным разрешением. Они используются в остеологии, где нет необходимости радикально уменьшать экспозицию.
Второй тип усилителей также называют скоростными, из-за того, что они имеют высокий уровень светоотражения и меньшее разрешение. Их используют в тех случаях, когда нужно снять быстродвижущиеся объекты, такие как сердце, крупные сосуды, а также, если аппарат предназначен для рентгена детей.
Компьютерная техника, применяемая для улучшения качества изображений
В последнее время началось применение аппаратов с компьютерными системами обработки и хранения изображений. Выделяют такие варианты строения воспринимающего элемента:
- Электронно-оптическая.
- Сканирующая цифровая.
- Люминесцентная цифровая.
- Селеновая цифровая запись.
В первом случае изображение, сфокусированное в телевизионной камере, поступает на аналоговый цифровой преобразователь после усиления. При сканировании объекта принцип еще проще. Через него пропускают пучок лучей, последовательно сканируя его. Те из них, которые прошли через вещество, попадают на датчик и обсчитываются компьютером, который преобразует сигнал в компьютерное изображение.
Высокую точность дают люминесцентные установки. Они записывают излучение на специальную пластинку, которая хранит данные в течение нескольких минут. Затем производится ее лазерное сканирование и оцифровка результатов.
Наиболее многообещающими являются системы, основанные на использовании селена. При прохождении через него, энергия фотонов преобразовывается в свободные электроны.
Стоит отметить, что все эти методы значительно снижают время экспозиции и лучевую нагрузку на пациента. Также с их помощью можно добиться более резких и четких изображений, которые можно без труда увеличивать и рассматривать по частям.
После этого изображение сохраняется на цифровых носителях, и заносится в базу данных компьютерной системы.
Неоспоримым преимуществом компьютерных систем является то, что при их использовании можно сразу просмотреть изображение, не ожидая его проявки. Также один файл можно копировать и передавать бесконечное количество раз, и распечатывать в разных местах. Это облегчает оперирование данными и их передачу между врачами и медицинскими учреждениями.
Другие виды устройств, работающих по этому принципу
Было разработано оборудование с узкой специализацией, использующееся для выполнения нетривиальных задач. Поэтому классификация делит все виды рентгеновских установок на такие виды:
- Устройства общего назначения (универсальные).
- Специальные установки.
Если с помощью первых можно проводить обследование всех частей тела, то вторые предназначены для осмотра конкретных органов и систем, например, для:
- Неврологических исследований.
- Урологической диагностики.
- Стоматологические аппараты.
- Устройства для проведения ангиографии.
- Для проведения маммографии.
- Оборудование для массовых исследований (флюорографы).
В отдельную категорию выделяют подвид аппаратов, предназначенных для обследования детей.
Существует целая ветка приборов, которые применяют для наблюдения за состоянием внутренних органов в реальном времени. Такой вид исследований называется рентгеноскопией.
Изначально для отображения картинки использовался специальный экран, покрытый специальными химикатами, которые светились под действием падающих на них лучей, пропорционально их количеству и энергии. Свечение было довольно слабым, и поэтому раньше процедуру проводили в темных помещениях.
Кроме того, такой вид осмотра приводил к куда большей радиационной нагрузке на больного.
Поэтому со временем был разработан рентгенотелевизионный усилитель. Он представляет из себя герметичную систему, на противоположных концах которой расположены флюоресцирующий и катодно-люминисцентный экраны. А между ними – электрическое поле. Слабое изображение, которое возникает на первом, преобразовывается в поток электронов, воспринимаемых вторым экраном, и выводится в компьютерную систему.
Загрузка...
