Рентгенова дължина. Какво характеризира този тип радиация. Радиация - вреда и полза

Откритието и заслугите в изследването на основните свойства на рентгеновите лъчи по право принадлежат на немския учен Вилхелм Конрад Рентген. Удивителните свойства на рентгеновите лъчи, открити от него, веднага получиха огромен отзвук в научния свят. Въпреки че тогава, през 1895 г., ученият едва ли можеше да си представи каква полза, а понякога и вреда, могат да донесат рентгеновите лъчи.

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

Какво е рентгеново лъчение

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

Приложение на рентгенови лъчи

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

Изследване на структурата на молекулите и кристалите.
Рентгеново откриване на дефекти (в промишлеността, откриване на дефекти в продукти).
Методи за медицински изследвания и терапия.

Най-важните приложения на рентгеновите лъчи са станали възможни благодарение на много късите дължини на вълните в целия диапазон от тези вълни и техните уникални свойства.

Тъй като се интересуваме от въздействието на рентгеновото лъчение върху хора, които се сблъскват с него 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 особеното значение на своето откритие, Рьонтген не е издал патент за използването му, което го прави безценен дар за цялото човечество. Още през Първата световна война започват да се използват рентгенови апарати, които позволяват бързо и точно диагностициране на ранените. Сега можем да разграничим 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 филм и на тяхната различна пропускливост към тъканите и костния скелет.

Рентгенова терапия

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

Трябва обаче да сте наясно и със страничните ефекти, които неизбежно съпътстват лъчетерапията. Факт е, че клетките на хематопоетичната, ендокринната и имунната система също се делят бързо. Отрицателното въздействие върху тях поражда признаци на лъчева болест.

Ефектът на рентгеновото лъчение върху хората

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

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

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

Дози рентгеново лъчение в рентгеновата диагностика

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

Дозата на общото облъчване на тялото зависи от характера на процедурата. За удобство ще сравним получената доза с естественото облъчване, което съпътства човек през целия му живот.

Рентгенография: гръден кош - получената доза радиация е еквивалентна на 10 дни фоново облъчване; горната част на стомаха и тънките черва - 3 години.
Компютърна томография на коремна кухина и таз, както и на цяло тяло - 3 години.
Мамография - 3 месеца.
Рентгенографията на крайниците е практически безвредна.
По отношение на денталните рентгенови лъчи дозата на облъчване е минимална, тъй като пациентът е изложен на тесен сноп рентгенови лъчи с кратка продължителност на облъчване.

Тези дози облъчване отговарят на допустимите стандарти, но ако пациентът се чувства тревожен преди рентгеновото изследване, той има право да поиска специална защитна престилка.

Излагане на рентгенови лъчи на бременни жени

Всеки човек трябва многократно да се подлага на 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 раждането на деца с малформации. Най-уязвима в това отношение е гестационната възраст до 16 седмици. Освен това най-опасно за бъдещото бебе е рентгеновото изследване на гръбначния стълб, тазовата и коремната област.

Знаейки за пагубния ефект на рентгеновите лъчи върху бременността, лекарите избягват да го използват по всякакъв възможен начин в този важен 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 представляват те.

За кърмещите майки радиодиагностиката не е опасна.

Какво да правите след рентгенова снимка

За да избегнете дори минималните ефекти от излагането на рентгенови лъчи, можете да предприемете няколко прости стъпки:

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

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

Въпреки несъмнено сериозните последици от излагането на рентгенови лъчи, не трябва 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.

Рентгенови лъчи, невидимо лъчение, способно да прониква, макар и в различна степен, през всички вещества. Това е електромагнитно лъчение 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 научните изследвания. Преминавайки през изследвания обект и след това падайки върху филма, рентгеновото лъчение изобразява вътрешната му структура върху него. Тъй като проникващата способност на рентгеновото лъчение е различна за различните материали, части от обекта, които са по-малко прозрачни за него, дават по-светли области на снимката от тези, през които лъчението прониква добре. По този начин костните тъкани са по-малко прозрачни за рентгенови лъчи от тъканите, които изграждат кожата и вътрешните органи. Поради това на рентгеновата снимка костите ще бъдат обозначени като по-светли зони и мястото на фрактурата, което е по-прозрачно за радиация, може да бъде доста лесно открито. 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 химическо съединение, предизвиква характерно вторично лъчение, чийто спектроскопски анализ позволява на химика да определи състава на съединението. При падане върху кристално вещество, рентгеновият лъч се разпръсква от атомите на кристала, давайки ясен, правилен модел на петна и ивици върху фотографска плака, което позволява да се установи вътрешната структура на кристала.

Използването на рентгенови лъчи при лечение на рак се основава на факта, че те убиват раковите клетки. Въпреки това, той може да има и нежелан ефект върху нормалните клетки. Следователно трябва да се подхожда изключително внимателно при тази употреба 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 нея се превръща в топлина, а малка част, обикновено под 1%, се превръща в рентгенова енергия. 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 тяхната дължина на вълната. При 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 цел, способна да издържи на електронно бомбардиране и да произвежда рентгеново лъчение на необходимата интензивност. Устройството, което има всичко това, се нарича рентгенова тръба. Ранните изследователи са използвали тръби с "дълбок вакуум", като днешните газоразрядни тръби. Вакуумът в тях не беше много висок.

Разрядните тръби съдържат малко количество газ и когато към електродите на тръбата се приложи голяма потенциална разлика, газовите атоми 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 придвижват към положителния електрод (анод) и, бомбардирайки го, създават поток от рентгенови фотони .

В съвременната рентгенова тръба, разработена от Coolidge (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 анода без да се сблъскват с атоми, е необходим много висок вакуум, за който тръбата трябва да бъде добре вакуумирана. Това също 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 действителната облъчена площ. 1 - електронен лъч; 2 - катод с фокусиращ електрод; 3 - стъклена обвивка (тръба); 4 - волфрамова цел (антикатод); 5 - катодна нишка; 6 - действително облъчена площ; 7 - ефективно фокусно петно; 8 - меден анод; 9 - прозорец; 10 - разсеяни рентгенови лъчи.

Електроните се фокусират върху анода от специално оформен електрод, обграждащ катода. Този електрод се нарича фокусиращ електрод и заедно с катода образува "електронния прожектор" на тръбата. Анодът, подложен на електронно бомбардиране, 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, тъй като добивът на рентгенови лъчи се увеличава с увеличаване на атомния номер. За аноден материал най-често се избира волфрам, чийто атомен номер е 74. Дизайнът на рентгеновите тръби може да бъде различен в зависимост от условията и изискванията на приложение.

Рентгеновите лъчи са открити случайно през 1895 г. от известния немски физик Вилхелм Рентген. Той изучава катодни лъчи в газоразрядна тръба с ниско налягане с високо напрежение между електродите. Въпреки че тръбата беше в черна кутия, Рентген забеляза, че флуоресцентен екран, който се намираше наблизо, свети всеки път, когато тръбата работеше. Оказа се, че тръбата е източник на радиация, която може да проникне през хартия, дърво, стъкло и дори алуминиева плоча с дебелина половин сантиметър.

Рентгенът установи, че газоразрядната тръба е източник на нов вид невидимо лъчение с висока проникваща способност. Ученият не можа да определи дали това лъчение е поток от частици или вълни и реши да го нарече рентгенови лъчи. По-късно те бяха наречени рентгенови лъчи.

Вече е известно, че рентгеновите лъчи са форма на електромагнитно лъчение с по-къса дължина на вълната от ултравиолетовите електромагнитни вълни. Дължината на вълната на рентгеновите лъчи варира от 70 nmдо 10 -5 nm. Колкото по-къса е дължината на вълната на рентгеновите лъчи, толкова по-голяма е енергията на техните фотони и толкова по-голяма е проникващата способност. Рентгенови лъчи с относително голяма дължина на вълната (повече от 10 nm), са наречени мека. Дължина на вълната 1 - 10 nmхарактеризира жилаврентгенови лъчи. Имат голяма проникваща способност.

Получаване на рентгенови лъчи

Рентгеновите лъчи се получават, когато бързи електрони или катодни лъчи се сблъскат със стените или анода на разрядна тръба с ниско налягане. Модерната рентгенова тръба е вакуумиран стъклен контейнер с разположени в него катод и анод. Потенциалната разлика между катода и анода (антикатода) достига няколкостотин киловолта. Катодът е волфрамова нишка, нагрявана от електрически ток. Това води до емисия на електрони от катода в резултат на термоелектронна емисия. Електроните се ускоряват от електрическо поле в рентгенова тръба. Тъй като в тръбата има много малък брой газови молекули, електроните практически не губят енергията си по пътя си към анода. Те достигат до анода с много висока скорост.

Рентгеновите лъчи винаги се произвеждат, когато високоскоростните електрони се забавят от материала на анода. По-голямата част от енергията на електроните се разсейва като топлина. Следователно анодът трябва да бъде изкуствено охладен. Анодът в рентгеновата тръба трябва да бъде направен от метал с висока точка на топене, като волфрам.

Част от енергията, която не се разсейва под формата на топлина, се преобразува в енергия от електромагнитни вълни (рентгенови лъчи). Така рентгеновите лъчи са резултат от електронно бомбардиране на материала на анода. Има два вида рентгенови лъчи: спирачно и характеристично.

Рентген на спирачното лъчение

Bremsstrahlung възниква, когато електроните, движещи се с висока скорост, се забавят от електрическите полета на анодните атоми. Условията на забавяне на отделните електрони не са еднакви. В резултат на това различни части от тяхната кинетична енергия преминават в енергията на рентгеновите лъчи.

Спектърът на спирачното лъчение не зависи от естеството на материала на анода. Както знаете, енергията на рентгеновите фотони определя тяхната честота и дължина на вълната. Следователно спирачното рентгеново лъчение не е монохроматично. Характеризира се с разнообразие от дължини на вълните, които могат да бъдат представени непрекъснат (непрекъснат) спектър.

Рентгеновите лъчи не могат да имат енергия, по-голяма от кинетичната енергия на електроните, които ги образуват. Най-късата дължина на вълната на рентгеновите лъчи съответства на максималната кинетична енергия на забавящите се електрони. Колкото по-голяма е потенциалната разлика в рентгеновата тръба, толкова по-малки дължини на вълните на рентгеновите лъчи могат да бъдат получени.

Характерни рентгенови лъчи

Характерното рентгеново излъчване не е непрекъснато, а линеен спектър. Този вид излъчване възниква, когато бърз електрон, достигайки анода, навлиза във вътрешните орбитали на атомите и избива един от техните електрони. В резултат на това се появява свободно пространство, което може да бъде запълнено от друг електрон, слизащ от една от горните атомни орбитали. Този преход на електрон от по-високо към по-ниско енергийно ниво предизвиква рентгенови лъчи с определена дискретна дължина на вълната. Следователно, характерното рентгеново лъчение има линеен спектър. Честотата на характерните линии на излъчване зависи изцяло от структурата на електронните орбитали на анодните атоми.

Спектралните линии на характерното излъчване на различни химични елементи имат еднаква форма, тъй като структурата на вътрешните им електронни орбити е идентична. Но тяхната дължина на вълната и честота се дължат на енергийните разлики между вътрешните орбитали на тежките и леките атоми.

Честотата на линиите на характерния рентгенов спектър се променя в съответствие с атомния номер на метала и се определя от уравнението на Моузли: v 1/2 = А(З Б), където З- атомен номер на химичен елемент, Аи б- константи.

Първични физични механизми на взаимодействие на рентгеновите лъчи с материята

Първичното взаимодействие между рентгеновите лъчи и материята се характеризира с три механизма:

1. Кохерентно разсейване. Тази форма на взаимодействие възниква, когато рентгеновите фотони имат по-малка енергия от енергията на свързване на електроните към ядрото на атома. В този случай енергията на фотона не е достатъчна, за да освободи електрони от атомите на материята. Фотонът не се поглъща от атома, а променя посоката на разпространение. В този случай дължината на вълната на рентгеновото лъчение остава непроменена.

2. Фотоелектричен ефект (фотоелектричен ефект). Когато рентгенов фотон достигне атом на материята, той може да избие един от електроните. Това се случва, когато енергията на фотона надвишава енергията на свързване на електрона с ядрото. В този случай фотонът се абсорбира и електронът се освобождава от атома. Ако фотон носи повече енергия, отколкото е необходимо за освобождаване на електрон, той ще прехвърли останалата енергия на освободения електрон под формата на кинетична енергия. Това явление, наречено фотоелектричен ефект, възниква, когато се абсорбират рентгенови лъчи с относително ниска енергия.

Атом, който губи един от своите електрони, става положителен йон. Животът на свободните електрони е много кратък. Те се абсорбират от неутрални атоми, които се превръщат в отрицателни йони. Резултатът от фотоелектричния ефект е интензивна йонизация на материята.

Ако енергията на рентгеновия фотон е по-малка от йонизационната енергия на атомите, тогава атомите преминават във възбудено състояние, но не се йонизират.

3. Некохерентно разсейване (ефект на Комптън). Този ефект е открит от американския физик Комптън. Това се случва, когато дадено вещество абсорбира рентгенови лъчи с малка дължина на вълната. Фотонната енергия на такива рентгенови лъчи винаги е по-голяма от йонизационната енергия на атомите на веществото. Ефектът на Комптън е резултат от взаимодействието на високоенергиен рентгенов фотон с един от електроните във външната обвивка на атома, който има относително слаба връзка с атомното ядро.

Високоенергиен фотон предава част от енергията си на електрона. Възбуденият електрон се освобождава от атома. Останалата част от енергията на оригиналния фотон се излъчва като рентгенов фотон с по-голяма дължина на вълната под някакъв ъгъл спрямо посоката на първичния фотон. Вторичен фотон може да йонизира друг атом и т.н. Тези промени в посоката и дължината на вълната на рентгеновите лъчи са известни като ефект на Комптън.

Някои ефекти от взаимодействието на рентгеновите лъчи с материята

Както бе споменато по-горе, рентгеновите лъчи са в състояние да възбуждат атомите и молекулите на материята. Това може да причини флуоресценция на определени вещества (напр. цинков сулфат). Ако паралелен лъч рентгенови лъчи е насочен към непрозрачни обекти, тогава лъчите могат да се наблюдават да преминават през обекта чрез поставяне на екран, покрит с флуоресцентно вещество.

Флуоресцентният екран може да бъде заменен с фотолента. Рентгеновите лъчи имат същия ефект върху фотографската емулсия като светлината. И двата метода се използват в практическата медицина.

Друг важен ефект на рентгеновите лъчи е тяхната йонизираща способност. Това зависи от тяхната дължина на вълната и енергия. Този ефект осигурява метод за измерване на интензитета на рентгеновите лъчи. Когато рентгеновите лъчи преминават през йонизационната камера, се генерира електрически ток, чиято големина е пропорционална на интензитета на рентгеновите лъчи.

Поглъщане на рентгенови лъчи от веществото

Когато рентгеновите лъчи преминават през материята, тяхната енергия намалява поради поглъщане и разсейване. Отслабването на интензитета на паралелен лъч рентгенови лъчи, преминаващ през вещество, се определя от закона на Бугер: I = I0 e -μd, където аз 0- начален интензитет на рентгеновото лъчение; азе интензитетът на рентгеновите лъчи, преминаващи през слоя материя, д-дебелина на абсорбиращия слой , μ - линеен коефициент на затихване. Тя е равна на сумата от две количества: T- линеен коефициент на поглъщане и σ - коефициент на линейно разсейване: μ = τ+ σ

При експерименти беше установено, че линейният коефициент на поглъщане зависи от атомния номер на веществото и дължината на вълната на рентгеновите лъчи:

τ = kρZ 3 λ 3, където к- коефициент на пряка пропорционалност, ρ - плътността на веществото, Зе атомният номер на елемента, λ е дължината на вълната на рентгеновите лъчи.

Зависимостта от Z е много важна от практическа гледна точка. Например, коефициентът на абсорбция на костите, които са съставени от калциев фосфат, е почти 150 пъти по-висок от коефициента на абсорбция на меките тъкани ( З=20 за калций и З=15 за фосфор). Когато рентгеновите лъчи преминават през човешкото тяло, костите се открояват ясно на фона на мускулите, съединителната тъкан и др.

Известно е, че храносмилателните органи имат същия коефициент на усвояване като другите меки тъкани. Но сянката на хранопровода, стомаха и червата може да се различи, ако пациентът погълне контрастно средство - бариев сулфат ( Z= 56 за барий). Бариевият сулфат е много непрозрачен за рентгенови лъчи и често се използва за рентгенови изследвания на стомашно-чревния тракт. Определени непрозрачни смеси се инжектират в кръвта, за да се изследва състоянието на кръвоносните съдове, бъбреците и други подобни. В този случай като контрастен агент се използва йод, чийто атомен номер е 53.

Зависимост на поглъщането на рентгеновите лъчи от Зсъщо се използва за защита срещу възможните вредни ефекти на рентгеновите лъчи. За целта се използва олово, стойността Зза което е 82.

Използването на рентгенови лъчи в медицината

Причината за използването на рентгеновите лъчи в диагностиката е тяхната висока проникваща способност, една от основните Рентгенови свойства. В ранните дни на откриването рентгеновите лъчи са били използвани главно за изследване на костни фрактури и локализиране на чужди тела (като куршуми) в човешкото тяло. В момента се използват няколко диагностични метода с помощта на рентгенови лъчи (рентгенова диагностика).

Флуороскопия . Рентгеновият апарат се състои от източник на рентгенови лъчи (рентгенова тръба) и флуоресцентен екран. След като рентгеновите лъчи преминат през тялото на пациента, лекарят наблюдава изображение в сянка на пациента. Между екрана и очите на лекаря трябва да се постави оловен прозорец, за да се предпази лекарят от вредното въздействие на рентгеновите лъчи. Този метод позволява да се изследва функционалното състояние на някои органи. Например, лекарят може директно да наблюдава движенията на белите дробове, преминаването на контрастно вещество през стомашно-чревния тракт. Недостатъците на този метод са недостатъчно контрастните изображения и относително високите дози радиация, получени от пациента по време на процедурата.

Флуорография . Този метод се състои в заснемане на снимка на част от тялото на пациента. Те се използват, като правило, за предварително изследване на състоянието на вътрешните органи на пациенти, използващи ниски дози рентгенови лъчи.

Рентгенография. (рентгенография). Това е метод на изследване с помощта на рентгенови лъчи, по време на който изображението се записва върху фотолента. Снимките обикновено се правят в две перпендикулярни равнини. Този метод има някои предимства. Рентгеновите снимки съдържат повече детайли от изображение на флуоресцентен екран и следователно са по-информативни. Те могат да бъдат запазени за по-нататъшен анализ. Общата доза радиация е по-малка от тази, използвана при флуороскопия.

Компютърна рентгенова томография . Компютърният аксиален томограф е най-модерното рентгеново диагностично устройство, което ви позволява да получите ясен образ на всяка част от човешкото тяло, включително меките тъкани на органите.

Първото поколение скенери за компютърна томография (CT) включва специална рентгенова тръба, която е прикрепена към цилиндрична рамка. Тънък лъч рентгенови лъчи се насочва към пациента. Два рентгенови детектора са прикрепени към противоположната страна на рамката. Пациентът е в центъра на рамката, която може да се върти на 180 0 около тялото му.

Рентгеновият лъч преминава през неподвижен обект. Детекторите получават и записват стойностите на абсорбция на различни тъкани. Записите се правят 160 пъти, докато рентгеновата тръба се движи линейно по протежение на сканираната равнина. След това рамката се завърта с 1 0 и процедурата се повтаря. Записът продължава, докато рамката се завърти на 180 0 . Всеки детектор записва 28800 кадъра (180x160) по време на изследването. Информацията се обработва от компютър, като чрез специална компютърна програма се формира изображение на избрания слой.

Второто поколение CT използва множество рентгенови лъчи и до 30 рентгенови детектора. Това дава възможност за ускоряване на процеса на изследване до 18 секунди.

Третото поколение CT използва нов принцип. Широк, ветрилообразен рентгенов лъч обхваща изследвания обект, а рентгеновото лъчение, преминало през тялото, се записва от няколкостотин детектора. Времето, необходимо за изследване, се намалява до 5-6 секунди.

КТ има много предимства пред по-ранните рентгенови диагностични методи. Характеризира се с висока разделителна способност, която дава възможност да се разграничат фините промени в меките тъкани. КТ позволява да се открият такива патологични процеси, които не могат да бъдат открити с други методи. В допълнение, използването на CT позволява да се намали дозата рентгеново лъчение, получено от пациентите по време на диагностичния процес.

Съвременната медицина използва много лекари за диагностика и лечение. Някои от тях са използвани сравнително наскоро, докато други се практикуват повече от дузина или дори стотици години. Освен това преди сто и десет години Уилям Конрад Рьонтген открива невероятните рентгенови лъчи, което предизвиква значителен резонанс в научния и медицинския свят. И сега лекарите по цялата планета ги използват в своята практика. Темата на днешния ни разговор ще бъде рентгеновите лъчи в медицината, ще обсъдим тяхното приложение малко по-подробно.

Рентгеновите лъчи са една от разновидностите на електромагнитното излъчване. Те се характеризират със значителни проникващи качества, които зависят от дължината на вълната на излъчване, както и от плътността и дебелината на облъчваните материали. В допълнение, рентгеновите лъчи могат да предизвикат светене на редица вещества, да повлияят на живите организми, да йонизират атоми, а също така да катализират някои фотохимични реакции.

Използването на рентгенови лъчи в медицината

Към днешна дата свойствата на рентгеновите лъчи им позволяват да бъдат широко използвани в рентгеновата диагностика и рентгеновата терапия.

рентгенова диагностика

Рентгеновата диагностика се използва при извършване на:

Рентген (предаване);
- рентгенография (снимка);
- флуорография;
- Рентгенова и компютърна томография.

Флуороскопия

За да проведе такова изследване, пациентът трябва да се постави между рентгеновата тръба и специален флуоресцентен екран. Специалист рентгенолог избира необходимата твърдост на рентгеновите лъчи, получавайки на екрана картина на вътрешните органи, както и ребрата.

Рентгенография

За това изследване пациентът се поставя върху касета, съдържаща специален филм. Рентгеновият апарат се поставя директно над обекта. В резултат на това на филма се появява негативно изображение на вътрешните органи, което съдържа редица фини детайли, по-подробни, отколкото при флуороскопско изследване.

Флуорография

Това изследване се провежда по време на масови медицински прегледи на населението, включително за откриване на туберкулоза. В същото време картина от голям екран се проектира върху специален филм.

Томография

При провеждане на томография компютърните лъчи помагат да се получат изображения на органи на няколко места наведнъж: в специално подбрани напречни участъци от тъкан. Тази серия от рентгенови лъчи се нарича томограма.

Компютърна томограма

Такова изследване ви позволява да регистрирате части от човешкото тяло с помощта на рентгенов скенер. След като данните се въвеждат в компютъра, се получава една снимка в напречно сечение.

Всеки от изброените диагностични методи се основава на свойствата на рентгеновия лъч да осветява филма, както и на факта, че човешките тъкани и костен скелет се различават по различна пропускливост за тяхното въздействие.

Рентгенова терапия

За лечение на туморни образувания се използва способността на рентгеновите лъчи да въздействат върху тъканите по специален начин. В същото време йонизиращите качества на това лъчение са особено активно забележими, когато са изложени на клетки, които са способни на бързо делене. Именно тези качества отличават клетките на злокачествените онкологични образувания.

Заслужава обаче да се отбележи, че рентгеновата терапия може да причини много сериозни странични ефекти. Такова въздействие агресивно засяга състоянието на хемопоетичната, ендокринната и имунната системи, чиито клетки също се делят много бързо. Агресивното въздействие върху тях може да предизвика признаци на лъчева болест.

Ефектът на рентгеновото лъчение върху хората

По време на изследването на рентгеновите лъчи лекарите установиха, че те могат да доведат до промени в кожата, които наподобяват слънчево изгаряне, но са придружени от по-дълбоко увреждане на кожата. Такива язви лекуват много дълго време. Учените са установили, че подобни лезии могат да бъдат избегнати чрез намаляване на времето и дозата на радиация, както и чрез използване на специални екраниращи и методи за дистанционно управление.

Агресивното въздействие на рентгеновите лъчи може да се прояви и в дългосрочен план: временни или трайни промени в състава на кръвта, податливост към левкемия и ранно стареене.

Ефектът на рентгеновите лъчи върху човек зависи от много фактори: от това кой орган е облъчен и колко дълго. Облъчването на хемопоетичните органи може да доведе до заболявания на кръвта, а излагането на гениталиите може да доведе до безплодие.

Провеждането на системно облъчване е изпълнено с развитието на генетични промени в тялото.

Реалната вреда на рентгеновите лъчи в рентгеновата диагностика

По време на прегледа лекарите използват минимално възможно количество рентгенови лъчи. Всички дози радиация отговарят на определени приемливи стандарти и не могат да навредят на човек. Рентгеновата диагностика представлява значителна опасност само за лекарите, които я извършват. И тогава съвременните методи за защита помагат да се намали агресията на лъчите до минимум.

Най-безопасните методи за радиодиагностика включват рентгенография на крайниците, както и рентгенови лъчи на зъбите. На следващо място в тази класация е мамографията, следвана от компютърната томография, а след нея е рентгенографията.

За да може използването на рентгенови лъчи в медицината да донесе само полза на човек, е необходимо да се провеждат изследвания с тяхна помощ само според показанията.

Съвременната медицинска диагностика и лечение на определени заболявания не може да се представи без устройства, които използват свойствата на рентгеновите лъчи. Откриването на рентгеновите лъчи се случи преди повече от 100 години, но дори и сега продължава работата по създаването на нови методи и апарати за минимизиране на отрицателния ефект на радиацията върху човешкото тяло.

Кой и как е открил рентгеновите лъчи

При естествени условия потокът от рентгенови лъчи е рядък и се излъчва само от определени радиоактивни изотопи. Рентгеновите лъчи или рентгеновите лъчи са открити едва през 1895 г. от немския учен Вилхелм Рьонтген. Това откритие стана случайно, по време на експеримент за изследване на поведението на светлинните лъчи при условия, близки до вакуума. Експериментът включваше катодна газоразрядна тръба с понижено налягане и флуоресцентен екран, който всеки път започваше да свети в момента, в който тръбата започваше да действа.

Заинтригуван от странния ефект, Рьонтген провежда серия от изследвания, показващи, че полученото лъчение, невидимо за окото, може да проникне през различни препятствия: хартия, дърво, стъкло, някои метали и дори през човешкото тяло. Въпреки липсата на разбиране за самата природа на случващото се, дали подобно явление е причинено от генерирането на поток от непознати частици или вълни, беше отбелязана следната закономерност - радиацията лесно преминава през меките тъкани на тялото и много по-трудно чрез твърди живи тъкани и неживи вещества.

Рентген не е първият, който изучава този феномен. В средата на 19 век французинът Антоан Мейсън и англичанинът Уилям Крукс изследват подобни възможности. Рентген обаче е първият, който изобретява катодната тръба и индикатор, който може да се използва в медицината. Той е първият, който публикува научен труд, който му носи титлата на първия Нобелов лауреат сред физиците.

През 1901 г. започва плодотворно сътрудничество между тримата учени, които стават бащи-основатели на радиологията и радиологията.

Рентгенови свойства

Рентгеновите лъчи са неразделна част от общия спектър на електромагнитното излъчване. Дължината на вълната е между гама и ултравиолетовите лъчи. Рентгеновите лъчи имат всички обичайни вълнови свойства:

дифракция;
пречупване;
намеса;
скорост на разпространение (тя е равна на светлината).

За изкуствено генериране на рентгенов поток се използват специални устройства - рентгенови тръби. Рентгеновото лъчение възниква от контакта на бързи волфрамови електрони с вещества, изпаряващи се от горещ анод. На фона на взаимодействието възникват електромагнитни вълни с малка дължина, които са в спектъра от 100 до 0,01 nm и в енергийния диапазон 100-0,1 MeV. Ако дължината на вълната на лъчите е по-малка от 0,2 nm - това е твърдо излъчване, ако дължината на вълната е по-голяма от определената стойност, те се наричат меки рентгенови лъчи.

Показателно е, че кинетичната енергия, произтичаща от контакта на електроните и анодното вещество, се превръща 99% в топлинна енергия и само 1% е рентгенова енергия.

Рентгеново лъчение - спирачно и характеристично

Рентгеновото лъчение е суперпозиция на два вида лъчи - спирачно и характеристично. Те се генерират в слушалката едновременно. Следователно рентгеновото облъчване и характеристиката на всяка конкретна рентгенова тръба - спектърът на нейното излъчване, зависи от тези показатели и представлява тяхна суперпозиция.

Bremsstrahlung или непрекъснатите рентгенови лъчи са резултат от забавяне на електрони, изпаряващи се от волфрамова нишка.

Характеристичните или линейни рентгенови лъчи се образуват в момента на пренареждане на атомите на веществото на анода на рентгеновата тръба. Дължината на вълната на характеристичните лъчи зависи пряко от атомния номер на химическия елемент, използван за направата на анода на тръбата.

Изброените свойства на рентгеновите лъчи им позволяват да се използват на практика:

невидими за обикновеното око;
висока проникваща способност през живи тъкани и неживи материали, които не пропускат видима светлина;
йонизиращ ефект върху молекулярните структури.

Принципи на рентгеновото изображение

Свойството на рентгеновите лъчи, на което се базира изобразяването, е способността или да се разлагат, или да предизвикват светене на някои вещества.

Рентгеновото облъчване предизвиква флуоресцентно сияние в кадмиевите и цинковите сулфиди - зелено, а в калциевия волфрамат - синьо. Това свойство се използва в техниката на медицинска рентгенова трансилюминация и също така увеличава функционалността на рентгеновите екрани.

Фотохимичният ефект на рентгеновите лъчи върху светлочувствителните сребърнохалогенни материали (осветяване) дава възможност за извършване на диагностика - правене на рентгенови изображения. Това свойство се използва и при измерване на количеството на общата доза, която лаборантите получават в рентгенови кабинети. Носимите дозиметри имат специални чувствителни ленти и индикатори. Йонизиращият ефект на рентгеновото лъчение дава възможност да се определят качествените характеристики на получените рентгенови лъчи.

Еднократно излагане на конвенционални рентгенови лъчи увеличава риска от рак само с 0,001%.

Области, където се използват рентгенови лъчи

Използването на рентгенови лъчи е приемливо в следните отрасли:

Безопасност. Стационарни и преносими устройства за откриване на опасни и забранени предмети на летища, митници или на многолюдни места.
Химическа промишленост, металургия, археология, архитектура, строителство, реставрация - за откриване на дефекти и извършване на химичен анализ на веществата.
Астрономия. Помага за наблюдение на космически тела и явления с помощта на рентгенови телескопи.
военна индустрия. За разработването на лазерни оръжия.

Основното приложение на рентгеновите лъчи е в областта на медицината. Днес секцията по медицинска радиология включва: лъчева диагностика, лъчелечение (рентгенова терапия), радиохирургия. Медицинските университети произвеждат високоспециализирани специалисти – рентгенолози.

Рентгенова радиация - вреда и полза, въздействие върху тялото

Високата проникваща способност и йонизиращият ефект на рентгеновите лъчи могат да причинят промяна в структурата на ДНК на клетката, поради което са опасни за хората. Вредата от рентгеновото лъчение е правопропорционална на получената доза радиация. Различните органи реагират на облъчване в различна степен. Най-податливите включват:

костен мозък и костна тъкан;
леща на окото;
щитовидната жлеза;
млечни и полови жлези;
белодробна тъкан.

Неконтролираното използване на рентгеново лъчение може да причини обратими и необратими патологии.

Последици от облъчването с рентгенови лъчи:

увреждане на костния мозък и появата на патологии на хемопоетичната система - еритроцитопения, тромбоцитопения, левкемия;
увреждане на лещата с последващо развитие на катаракта;
клетъчни мутации, които са наследени;
развитие на онкологични заболявания;
получаване на радиационни изгаряния;
развитие на лъчева болест.

важно! За разлика от радиоактивните вещества, рентгеновите лъчи не се натрупват в тъканите на тялото, което означава, че няма нужда от отстраняване на рентгеновите лъчи от тялото. Вредното действие на рентгеновите лъчи приключва с изключване на медицинското изделие.

Използването на рентгенови лъчи в медицината е допустимо не само за диагностични (травматология, стоматология), но и за терапевтични цели:

от рентгенови лъчи в малки дози се стимулира метаболизма в живите клетки и тъкани;
определени ограничаващи дози се използват за лечение на онкологични и доброкачествени новообразувания.

Методи за диагностициране на патологии с помощта на рентгенови лъчи

Радиодиагностиката включва следните методи:

Флуороскопията е изследване, при което се получава изображение на флуоресцентен екран в реално време. Наред с класическото изобразяване на част от тялото в реално време, днес съществуват рентгенови телевизионни трансилюминационни технологии - изображението се прехвърля от флуоресцентен екран на телевизионен монитор, разположен в друга стая. Разработени са няколко цифрови метода за обработка на полученото изображение, последвано от прехвърлянето му от екрана на хартия.
Флуорографията е най-евтиният метод за изследване на гръдните органи, който се състои в направата на малка снимка с размери 7x7 см. Въпреки възможността за грешка, това е единственият начин за провеждане на масов годишен преглед на населението. Методът не е опасен и не изисква изтегляне на получената доза облъчване от организма.
Рентгенография - получаване на обобщено изображение върху филм или хартия за изясняване на формата на органа, неговото положение или тон. Може да се използва за оценка на перисталтиката и състоянието на лигавиците. Ако има избор, тогава сред съвременните рентгенови устройства не трябва да се дава предпочитание нито на цифрови устройства, където потокът на рентгеновите лъчи може да бъде по-висок от този на старите устройства, а на нискодозови рентгенови устройства с директен плосък полупроводникови детектори. Те ви позволяват да намалите натоварването на тялото с 4 пъти.
Компютърната рентгенова томография е техника, която използва рентгенови лъчи за получаване на необходимия брой изображения на участъци от избран орган. Сред многото разновидности на модерни CT устройства, CT скенери с ниска доза и висока разделителна способност се използват за серия от повтарящи се изследвания.

Лъчетерапия

Рентгеновата терапия се отнася до местните методи на лечение. Най-често методът се използва за унищожаване на ракови клетки. Тъй като ефектът от експозицията е сравним с хирургично отстраняване, този метод на лечение често се нарича радиохирургия.

Днес рентгеновото лечение се извършва по следните начини:

Външно (протонна терапия) - лъчевият лъч навлиза в тялото на пациента отвън.
Вътрешна (брахитерапия) - използването на радиоактивни капсули чрез имплантирането им в тялото, като се поставят по-близо до раковия тумор. Недостатъкът на този метод на лечение е, че докато капсулата не бъде извадена от тялото, пациентът трябва да бъде изолиран.

Тези методи са щадящи и използването им в някои случаи е за предпочитане пред химиотерапията. Такава популярност се дължи на факта, че лъчите не се натрупват и не изискват отстраняване от тялото, те имат селективен ефект, без да засягат други клетки и тъкани.

Безопасна скорост на рентгеново излагане

Този показател за нормата на допустимата годишна експозиция има свое име - генетично значима еквивалентна доза (GED). Няма ясни количествени стойности за този показател.

Този показател зависи от възрастта и желанието на пациента да има деца в бъдеще.
Зависи от това кои органи са изследвани или лекувани.
GZD се влияе от нивото на естествения радиоактивен фон на района, в който живее човек.

Днес са в сила следните средни GZD стандарти:

нивото на облъчване от всички източници, с изключение на медицинските, и без отчитане на естествения радиационен фон - 167 mRem годишно;
нормата за годишен медицински преглед е не повече от 100 mRem годишно;
общата безопасна стойност е 392 mRem на година.

Рентгеновото лъчение не изисква отделяне от тялото и е опасно само при интензивно и продължително излагане. Съвременното медицинско оборудване използва нискоенергийно лъчение с кратка продължителност, така че използването му се счита за относително безвредно.