Röntgenikiirguse pikkus. Mis iseloomustab seda tüüpi kiirgust. Kiirgus – kahju ja kasu

Röntgenikiirguse põhiomaduste uurimise avastus ja teened kuuluvad õigustatult saksa teadlasele Wilhelm Conrad Roentgenile. Tema avastatud röntgenikiirte hämmastavad omadused said teadusmaailmas kohe tohutu vastukaja. Kuigi siis, aastal 1895, ei osanud teadlane isegi ette kujutada, millist kasu ja mõnikord ka kahju võib röntgenikiirgus tuua.

Sellest artiklist uurime, kuidas seda tüüpi kiirgus inimeste tervist mõjutab.

Mis on röntgenikiirgus

Esimene küsimus, mis teadlast huvitas, oli, mis on röntgenikiirgus? Mitmed katsed võimaldasid veenduda, et tegemist on 10–8 cm lainepikkusega elektromagnetkiirgusega, mis asub ultraviolett- ja gammakiirguse vahel.

Röntgenikiirguse rakendamine

Kõik need salapäraste röntgenikiirte hävitava mõju aspektid ei välista nende rakendamise üllatavalt ulatuslikke aspekte. Kus kasutatakse röntgenikiirgust?

1. Molekulide ja kristallide struktuuri uurimine.
2. Röntgenvigade tuvastamine (tööstuses, toodete defektide tuvastamine).
3. Meditsiiniliste uuringute ja ravi meetodid.

Röntgenikiirguse olulisemad rakendused on saanud võimalikuks tänu nende lainete kogu ulatuse väga lühikestele lainepikkustele ja nende ainulaadsetele omadustele.

Kuna meid huvitab röntgenikiirguse mõju inimestele, kes nendega kokku puutuvad ainult arstliku läbivaatuse või ravi ajal, siis käsitleme ainult seda röntgenikiirte rakendusvaldkonda.

Röntgenikiirguse kasutamine meditsiinis

Vaatamata oma avastuse erilisele tähtsusele ei võtnud Roentgen selle kasutamiseks patenti, muutes selle hindamatuks kingituseks kogu inimkonnale. Juba Esimeses maailmasõjas hakati kasutama röntgeniseadmeid, mis võimaldasid haavatuid kiiresti ja täpselt diagnoosida. Nüüd saame eristada kahte peamist röntgenikiirte kasutusvaldkonda meditsiinis:

• röntgendiagnostika;
• röntgenteraapia.

Röntgendiagnostika

Röntgendiagnostikat kasutatakse mitmel viisil:

Vaatame nende meetodite erinevust.

Kõik need diagnostikameetodid põhinevad röntgenikiirte võimel valgustada filmi ning nende erineval läbilaskvusel kudedele ja luuskeletile.

Röntgenteraapia

Röntgenikiirguse võimet avaldada bioloogilist mõju kudedele kasutatakse meditsiinis kasvajate raviks. Selle kiirguse ioniseeriv toime avaldub kõige aktiivsemalt toimes kiiresti jagunevatele rakkudele, mis on pahaloomuliste kasvajate rakud.

Siiski peaksite olema teadlik kõrvalmõjudest, mis kiiritusraviga paratamatult kaasnevad. Fakt on see, et vereloome-, endokriin- ja immuunsüsteemi rakud jagunevad samuti kiiresti. Negatiivne mõju neile põhjustab kiiritushaiguse tunnuseid.

Röntgenikiirguse mõju inimesele

Vahetult pärast tähelepanuväärset röntgenikiirte avastamist avastati, et röntgenikiirtel on inimestele mõju.

Need andmed saadi katseloomadega tehtud katsetes, kuid geneetikud viitavad sellele, et sarnased mõjud võivad kehtida ka inimkehale.

Röntgenkiirguse mõjude uurimine on viinud vastuvõetavate kiirgusdooside rahvusvaheliste standardite väljatöötamiseni.

Röntgenikiirguse doosid röntgendiagnostikas

Paljud patsiendid on pärast röntgenikabineti külastamist mures – kuidas mõjutab saadud kiirgusdoos nende tervist?

Keha üldise kiiritamise annus sõltub protseduuri iseloomust. Mugavuse huvides võrdleme saadud annust loomuliku kokkupuutega, mis saadab inimest kogu tema elu jooksul.

1. Röntgenipilt: rindkere – saadud kiirgusdoos võrdub 10-päevase taustkiirgusega; ülemine mao ja peensool - 3 aastat.
2. Kõhuõõne ja vaagna, aga ka kogu keha kompuutertomograafia - 3 aastat.
3. Mammograafia - 3 kuud.
4. Jäsemete radiograafia on praktiliselt kahjutu.
5. Hambaröntgenikiirguse puhul on kiirgusdoos minimaalne, kuna patsient puutub kokku kitsa kiirituskiirgusega lühikese kiirgusega.

Need kiirgusdoosid vastavad vastuvõetavatele normidele, kuid kui patsient tunneb enne röntgenipilti ärevust, on tal õigus nõuda spetsiaalset kaitsepõlle.

Röntgenikiirgus rasedatele naistele

Iga inimene peab korduvalt läbima röntgenuuringu. Kuid on reegel - seda diagnostilist meetodit ei saa rasedatele naistele määrata. Arenev embrüo on äärmiselt haavatav. Röntgenikiirgus võib põhjustada kromosoomianomaaliaid ja selle tulemusena väärarengutega laste sündi. Sellega seoses on kõige haavatavam rasedusaeg kuni 16 nädalat. Veelgi enam, tulevase lapse jaoks on kõige ohtlikum lülisamba, vaagna ja kõhu piirkondade röntgenuuring.

Teades röntgenikiirte kahjulikku mõju rasedusele, väldivad arstid selle kasutamist igal võimalikul viisil sellel naise elu olulisel perioodil.

Siiski on röntgenikiirguse kõrvalallikaid:

• elektronmikroskoobid;
• värviteleri kineskoobid jne.

Lapseootel emad peaksid olema teadlikud nendest tulenevast ohust.

Imetavatele emadele ei ole radiodiagnostika ohtlik.

Mida teha pärast röntgenuuringut

Röntgenkiirgusega kokkupuute isegi minimaalsete mõjude vältimiseks võib järgida mõningaid lihtsaid samme:

• pärast röntgenikiirgust jooge klaas piima - see eemaldab väikesed kiirgusdoosid;
• väga mugav võtta klaasi kuiva veini või viinamarjamahla;
• mõnda aega pärast protseduuri on kasulik suurendada suure joodisisaldusega toiduainete (mereannid) osakaalu.

Kuid pärast röntgenikiirgust kiirguse eemaldamiseks pole vaja mingeid meditsiinilisi protseduure ega erimeetmeid!

Vaatamata röntgenikiirgusega kokkupuute kahtlemata tõsistele tagajärgedele ei tohiks arstliku läbivaatuse käigus nende ohtu üle hinnata - need viiakse läbi ainult teatud kehapiirkondades ja väga kiiresti. Nendest saadav kasu ületab mitu korda selle protseduuri riski inimkehale.

Röntgenikiirgus, nähtamatu kiirgus, mis on võimeline läbima, kuigi erineval määral, kõiki aineid. See on elektromagnetkiirgus, mille lainepikkus on umbes 10-8 cm.

Nagu nähtav valgus, põhjustab röntgenikiirgus fotofilmi mustaks muutumist. See omadus on meditsiini, tööstuse ja teadusuuringute jaoks väga oluline. Uuritavat objekti läbides ja seejärel filmile langedes kujutab röntgenkiirgus sellel oma sisemist struktuuri. Kuna röntgenikiirguse läbitungimisvõime on erinevate materjalide puhul erinev, annavad sellele vähem läbipaistvad objekti osad fotol heledamad alad kui need, millest kiirgus hästi läbi tungib. Seega on luukoed röntgenikiirgusele vähem läbipaistvad kui naha ja siseorganite kuded. Seetõttu on röntgenpildil näha luud heledamate piirkondadena ja kiirgusele läbipaistvam murdekoht on üsna hõlpsasti tuvastatav. Röntgenpilti kasutatakse ka hambaravis kaariese ja abstsesside tuvastamiseks hambajuurtes, samuti tööstuses valude, plastide ja kummide pragude tuvastamiseks.

Röntgenikiirgust kasutatakse keemias ühendite analüüsimiseks ja füüsikas kristallide struktuuri uurimiseks. Keemilist ühendit läbiv röntgenikiir põhjustab iseloomuliku sekundaarse kiirguse, mille spektroskoopiline analüüs võimaldab keemikul määrata ühendi koostist. Kristallilisele ainele langedes hajub röntgenikiir kristalli aatomite poolt, andes fotoplaadile selge korrapärase laikude ja triipude mustri, mis võimaldab kindlaks teha kristalli sisestruktuuri.

Röntgenikiirguse kasutamine vähiravis põhineb sellel, et see tapab vähirakke. Siiski võib see avaldada soovimatut mõju normaalsetele rakkudele. Seetõttu tuleb röntgenikiirguse kasutamisel olla äärmise ettevaatusega.

Röntgenikiirguse saamine

Röntgenkiirgus tekib siis, kui suurel kiirusel liikuvad elektronid suhtlevad ainega. Kui elektronid põrkuvad mis tahes aine aatomitega, kaotavad nad kiiresti oma kineetilise energia. Sel juhul muundatakse suurem osa sellest soojuseks ja väike osa, tavaliselt alla 1%, muundatakse röntgenienergiaks. See energia vabaneb kvantidena – osakestena, mida nimetatakse footoniteks, millel on energiat, kuid mille puhkemass on null. Röntgenfootonid erinevad oma energia poolest, mis on pöördvõrdeline nende lainepikkusega. Tavalise röntgenikiirguse saamise meetodiga saadakse lai lainepikkuste vahemik, mida nimetatakse röntgenikiirguse spektriks.

Röntgentorud. Röntgenkiirguse saamiseks elektronide interaktsioonist ainega on vaja elektronide allikat, vahendeid nende kiirendamiseks suurele kiirusele ja sihtmärki, mis on võimeline taluma elektronide pommitamist ja tekitama röntgenikiirgust. soovitud intensiivsus. Seadet, millel on see kõik, nimetatakse röntgenitoruks. Varased uurijad kasutasid "sügava vaakum" torusid, nagu tänapäevased tühjendustorud. Vaakum neis ei olnud väga suur.

Tühjendustorud sisaldavad väikeses koguses gaasi ja kui toru elektroodidele rakendatakse suurt potentsiaalide erinevust, muutuvad gaasiaatomid positiivseteks ja negatiivseteks ioonideks. Positiivsed liiguvad negatiivse elektroodi (katoodi) poole ja sellele kukkudes löövad sealt elektronid välja ning need omakorda liiguvad positiivse elektroodi (anoodi) poole ning tekitavad seda pommitades röntgenfootonite voo. .

Kaasaegses Coolidge’i välja töötatud röntgentorus (joonis 11) on elektronide allikaks kõrge temperatuurini kuumutatud volframkatood.

Riis. üksteist.

Anoodi (või antikatoodi) ja katoodi vahelise suure potentsiaalide erinevuse tõttu kiirendab elektronid suure kiiruseni. Kuna elektronid peavad jõudma anoodile ilma aatomitega kokku põrkamata, on vaja väga suurt vaakumit, mille jaoks tuleb toru hästi evakueerida. See vähendab ka ülejäänud gaasiaatomite ioniseerumise tõenäosust ja sellega seotud külgvoolusid.

Elektronidega pommitades kiirgab volframi antikatood iseloomulikke röntgenikiirgusid. Röntgenikiirguse ristlõige on väiksem kui tegelik kiiritatud ala. 1 - elektronkiir; 2 - katood fokusseeriva elektroodiga; 3 - klaaskest (toru); 4 - volframi sihtmärk (antikatood); 5 - katoodniit; 6 - tegelikult kiiritatud ala; 7 - efektiivne fookuspunkt; 8 - vase anood; 9 - aken; 10 - hajutatud röntgenikiirgus.

Elektronid fokusseeritakse anoodile katoodi ümbritseva spetsiaalse kujuga elektroodi abil. Seda elektroodi nimetatakse teravustamiselektroodiks ja see moodustab koos katoodiga toru "elektroonilise prožektori". Elektronidega pommitav anood peab olema valmistatud tulekindlast materjalist, kuna suurem osa pommitavate elektronide kineetilisest energiast muundatakse soojuseks. Lisaks on soovitav, et anood oleks valmistatud suure aatomarvuga materjalist, kuna röntgenikiirgus suureneb koos aatomarvu suurenemisega. Kõige sagedamini valitakse anoodimaterjaliks volfram, mille aatomnumber on 74. Röntgentorude konstruktsioon võib olenevalt kasutustingimustest ja nõuetest olla erinev.

Röntgenikiirgus avastas 1895. aastal kogemata kuulus saksa füüsik Wilhelm Roentgen. Ta uuris katoodkiiri madala rõhuga gaaslahendustorus, mille elektroodide vahel oli kõrge pinge. Hoolimata sellest, et toru oli mustas kastis, märkas Roentgen, et juhuslikult läheduses asuv fluorestsentsekraan helendab iga kord, kui toru oli töökorras. Toru osutus kiirgusallikaks, mis võib tungida läbi paberi, puidu, klaasi ja isegi poole sentimeetri paksuse alumiiniumplaadi.

Röntgenikiirgus tuvastas, et gaaslahendustoru on uut tüüpi suure läbitungimisvõimega nähtamatu kiirguse allikas. Teadlane ei suutnud kindlaks teha, kas see kiirgus oli osakeste või lainete voog, ja ta otsustas anda sellele nime röntgenkiired. Hiljem hakati neid kutsuma röntgenikiirguseks.

Nüüdseks on teada, et röntgenikiirgus on elektromagnetilise kiirguse vorm, mille lainepikkus on lühem kui ultraviolettkiirguse elektromagnetlainetel. Röntgenikiirguse lainepikkus on vahemikus 70 nm kuni 10-5 nm. Mida lühem on röntgenikiirte lainepikkus, seda suurem on nende footonite energia ja seda suurem on läbitungimisvõime. Suhteliselt pika lainepikkusega röntgenikiirgus (üle 10 nm), kutsutakse pehme. Lainepikkus 1-10 nm iseloomustab karm röntgenikiirgus. Neil on suur läbitungiv jõud.

Röntgenikiirguse saamine

Röntgenikiirgus tekib siis, kui kiired elektronid ehk katoodkiired põrkuvad madalrõhulahendustoru seinte või anoodiga. Kaasaegne röntgentoru on evakueeritud klaasanum, mille sees asub katood ja anood. Katoodi ja anoodi (antikatoodi) potentsiaalide erinevus ulatub mitmesaja kilovoltini. Katood on elektrivooluga kuumutatud volframniit. See toob kaasa elektronide emissiooni katoodi poolt termilise emissiooni tulemusena. Elektrone kiirendab röntgentoru elektriväli. Kuna torus on väga vähe gaasimolekule, siis elektronid praktiliselt ei kaota oma energiat teel anoodile. Nad jõuavad anoodini väga suure kiirusega.

Röntgenikiirgus tekib alati, kui anoodimaterjal aeglustab kiireid elektrone. Suurem osa elektronide energiast hajub soojusena. Seetõttu tuleb anood kunstlikult jahutada. Röntgentoru anood peab olema valmistatud kõrge sulamistemperatuuriga metallist, näiteks volframist.

Osa energiast, mis soojuse kujul ei haju, muundatakse elektromagnetlainete energiaks (röntgenikiirgus). Seega on röntgenikiirgus anoodimaterjali elektronpommitamise tulemus. Röntgenikiirgust on kahte tüüpi: bremsstrahlung ja iseloomulikud.

Bremsstrahlung röntgen

Bremsstrahlung tekib siis, kui suurel kiirusel liikuvaid elektrone aeglustavad anoodiaatomite elektriväljad. Üksikute elektronide aeglustustingimused ei ole samad. Selle tulemusena lähevad nende kineetilise energia erinevad osad röntgenikiirguse energiaks.

Bremsstrahlungi spekter ei sõltu anoodimaterjali olemusest. Nagu teate, määrab röntgenfootonite energia nende sageduse ja lainepikkuse. Seetõttu ei ole bremsstrahlung-röntgenikiirgus ühevärviline. Seda iseloomustavad erinevad lainepikkused, mida saab esitada pidev (pidev) spekter.

Röntgenikiirguse energia ei saa olla suurem kui neid moodustavate elektronide kineetiline energia. Lühim röntgenikiirguse lainepikkus vastab aeglustavate elektronide maksimaalsele kineetilisele energiale. Mida suurem on röntgentoru potentsiaalide erinevus, seda väiksemad on röntgenikiirguse lainepikkused.

Iseloomulikud röntgenikiirgused

Iseloomulik röntgenkiirgus ei ole pidev, vaid joonspekter. Seda tüüpi kiirgus tekib siis, kui kiire elektron siseneb anoodile jõudes aatomite siseorbitaalidele ja lööb välja ühe nende elektronidest. Selle tulemusena tekib vaba ruum, mille saab täita mõnelt ülemiselt aatomiorbitaalilt laskuva teise elektroniga. See elektroni üleminek kõrgemalt energiatasemelt madalamale põhjustab teatud diskreetse lainepikkusega röntgenikiirgust. Seetõttu on iseloomulik röntgenikiirgus joonspekter. Iseloomulike kiirgusjoonte sagedus sõltub täielikult anoodiaatomite elektronorbitaalide struktuurist.

Erinevate keemiliste elementide iseloomuliku kiirguse spektrijooned on ühesuguse kujuga, kuna nende sisemiste elektronide orbiitide struktuur on identne. Kuid nende lainepikkus ja sagedus on tingitud raskete ja kergete aatomite sisemiste orbitaalide energiaerinevusest.

Iseloomuliku röntgenispektri joonte sagedus muutub vastavalt metalli aatomnumbrile ja määratakse Moseley võrrandiga: v 1/2 = A(Z-B), kus Z- keemilise elemendi aatomnumber, A ja B- konstandid.

Röntgenikiirguse ja aine interaktsiooni peamised füüsikalised mehhanismid

Röntgenikiirguse ja aine vahelist esmast koostoimet iseloomustavad kolm mehhanismi:

1. Koherentne hajumine. Selline interaktsiooni vorm tekib siis, kui röntgeni footonitel on vähem energiat kui elektronide sidumisenergial aatomi tuumaga. Sel juhul ei piisa footoni energiast elektronide vabastamiseks aine aatomitest. Footon ei neeldu aatomis, vaid muudab levimissuunda. Sellisel juhul jääb röntgenikiirguse lainepikkus muutumatuks.

2. Fotoelektriline efekt (fotoelektriline efekt). Kui röntgenfooton jõuab aine aatomini, võib see ühe elektronidest välja lüüa. See juhtub siis, kui footoni energia ületab elektroni sidumisenergia tuumaga. Sel juhul footon neeldub ja elektron vabaneb aatomist. Kui footon kannab endas rohkem energiat, kui on vaja elektroni vabastamiseks, kannab ta ülejäänud energia vabanenud elektronile kineetilise energia kujul. See nähtus, mida nimetatakse fotoelektriliseks efektiks, ilmneb suhteliselt madala energiatarbega röntgenikiirguse neeldumisel.

Aatom, mis kaotab ühe oma elektronidest, muutub positiivseks iooniks. Vabade elektronide eluiga on väga lühike. Neid neelavad neutraalsed aatomid, mis muutuvad negatiivseteks ioonideks. Fotoelektrilise efekti tulemuseks on aine intensiivne ionisatsioon.

Kui röntgenfootoni energia on väiksem kui aatomite ionisatsioonienergia, siis aatomid lähevad ergastatud olekusse, kuid ei ioniseerita.

3. Ebaühtlane hajumine (Comptoni efekt). Selle efekti avastas Ameerika füüsik Compton. See tekib siis, kui aine neelab väikese lainepikkusega röntgenikiirgust. Selliste röntgenikiirte footonienergia on alati suurem kui aine aatomite ionisatsioonienergia. Comptoni efekt on suure energiaga röntgenfootoni interaktsiooni tulemus ühe aatomi väliskesta elektroniga, millel on aatomituumaga suhteliselt nõrk side.

Suure energiaga footon kannab osa oma energiast elektronile. Ergastatud elektron vabaneb aatomist. Ülejäänud osa algse footoni energiast kiirgatakse primaarse footoni suuna suhtes mingi nurga all pikema lainepikkusega röntgenfootonina. Sekundaarne footon võib ioniseerida teise aatomi jne. Neid muutusi röntgenkiirte suunas ja lainepikkuses nimetatakse Comptoni efektiks.

Röntgenikiirguse ja aine vastasmõju mõned mõjud

Nagu eespool mainitud, on röntgenikiirgus võimeline ergastama aine aatomeid ja molekule. See võib põhjustada teatud ainete (nt tsinksulfaadi) fluorestsentsi. Kui paralleelne röntgenikiir on suunatud läbipaistmatutele objektidele, saab kiirte läbimist objektist jälgida, asetades fluorestseeruva ainega kaetud ekraani.

Fluorestsentsekraani saab asendada fotofilmiga. Röntgenikiirgus avaldab fotograafilisele emulsioonile sama mõju kui valgusel. Mõlemat meetodit kasutatakse praktilises meditsiinis.

Teine oluline röntgenikiirguse mõju on nende ioniseerimisvõime. See sõltub nende lainepikkusest ja energiast. See efekt annab meetodi röntgenikiirguse intensiivsuse mõõtmiseks. Kui röntgenkiirgus läbib ionisatsioonikambrit, tekib elektrivool, mille suurus on võrdeline röntgenikiirte intensiivsusega.

Röntgenikiirguse neeldumine aine poolt

Kui röntgenkiired läbivad ainet, väheneb nende energia neeldumise ja hajumise tõttu. Aine läbiva paralleelse röntgenkiirte intensiivsuse nõrgenemine määratakse Bougueri seadusega: I = I0 e -μd, kus ma 0- röntgenkiirguse esialgne intensiivsus; I on ainekihti läbivate röntgenikiirte intensiivsus, d- imava kihi paksus , μ - lineaarne sumbumiskoefitsient. See on võrdne kahe suuruse summaga: t- lineaarne neeldumistegur ja σ - lineaarne hajustegur: μ = τ+ σ

Katsetes leiti, et lineaarne neeldumistegur sõltub aine aatomarvust ja röntgenikiirte lainepikkusest:

τ = kρZ 3 λ 3, kus k- otsese proportsionaalsuse koefitsient, ρ - aine tihedus, Z on elemendi aatomnumber, λ on röntgenikiirguse lainepikkus.

Sõltuvus Z-st on praktilisest seisukohast väga oluline. Näiteks kaltsiumfosfaadist koosnevate luude neeldumistegur on peaaegu 150 korda kõrgem kui pehmete kudede neeldumistegur ( Z=20 kaltsiumi ja Z=15 fosfori puhul). Kui röntgenikiirgus inimkeha läbib, paistavad luud lihaste, sidekoe jms taustal selgelt esile.

On teada, et seedeorganitel on sama neeldumistegur kui teistel pehmetel kudedel. Kuid söögitoru, mao ja soolte varju saab eristada, kui patsient neelab kontrastainet - baariumsulfaati ( Z= 56 baariumi jaoks). Baariumsulfaat on röntgenikiirgusele väga läbipaistmatu ja seda kasutatakse sageli seedetrakti röntgenuuringuteks. Teatud läbipaistmatud segud süstitakse vereringesse, et uurida veresoonte, neerude ja muu taolise seisundit. Sel juhul kasutatakse kontrastainena joodi, mille aatomnumber on 53.

Röntgenikiirguse neeldumise sõltuvus Z kasutatakse ka kaitseks röntgenikiirguse võimalike kahjulike mõjude eest. Sel eesmärgil kasutatakse pliid, väärtust Z mille eest on 82.

Röntgenikiirguse kasutamine meditsiinis

Röntgenikiirguse kasutamise põhjuseks diagnostikas oli nende kõrge läbitungimisvõime, üks peamisi Röntgenikiirguse omadused. Avastamise algusaegadel kasutati röntgenikiirgust peamiselt luumurdude uurimiseks ja võõrkehade (näiteks kuulide) asukoha määramiseks inimkehas. Praegu kasutatakse röntgenikiirguse (röntgendiagnostika) abil mitmeid diagnostilisi meetodeid.

Fluoroskoopia . Röntgeniseade koosneb röntgenikiirgusallikast (röntgentoru) ja fluorestsentsekraanist. Pärast röntgenikiirguse läbimist patsiendi keha jälgib arst patsiendi varjupilti. Ekraani ja arsti silmade vahele tuleks paigaldada pliiaken, et kaitsta arsti röntgenikiirguse kahjulike mõjude eest. See meetod võimaldab uurida mõne elundi funktsionaalset seisundit. Näiteks saab arst vahetult jälgida kopsude liikumist, kontrastaine läbimist seedetraktist. Selle meetodi miinuseks on ebapiisav kontrastne pilt ja suhteliselt suured kiirgusdoosid, mida patsient saab protseduuri ajal.

Fluorograafia . See meetod seisneb patsiendi kehaosa pildistamises. Neid kasutatakse reeglina patsientide siseorganite seisundi eeluuringuks, kasutades väikeseid röntgenikiirguse annuseid.

Radiograafia. (röntgenikiirgus). See on röntgenikiirgust kasutav uurimismeetod, mille käigus pilt salvestatakse fotofilmile. Fotod tehakse tavaliselt kahel risti asetseval tasapinnal. Sellel meetodil on mõned eelised. Röntgenfotod sisaldavad rohkem detaile kui fluorestsentsekraanil olev pilt ja seetõttu on need informatiivsemad. Neid saab edasiseks analüüsiks salvestada. Kogu kiirgusdoos on väiksem kui fluoroskoopias kasutatav.

Arvutiröntgentomograafia . Arvutiaksiaaltomograafia skanner on moodsaim röntgendiagnostika seade, mis võimaldab saada selge pildi mis tahes inimese kehaosast, sealhulgas elundite pehmetest kudedest.

Esimese põlvkonna kompuutertomograafia (CT) skannerid sisaldavad spetsiaalset röntgentoru, mis on kinnitatud silindrilise raami külge. Patsiendile suunatakse õhuke röntgenikiir. Raami vastasküljele on kinnitatud kaks röntgendetektorit. Patsient on kaadri keskel, mis saab 180 0 ümber keha pöörata.

Röntgenikiir läbib liikumatut objekti. Detektorid võtavad vastu ja salvestavad erinevate kudede neeldumisväärtusi. Salvestusi tehakse 160 korda, samal ajal kui röntgentoru liigub piki skaneeritud tasapinda lineaarselt. Seejärel pööratakse raami 1 0 võrra ja protseduuri korratakse. Salvestamine jätkub, kuni kaader pöörleb 180 0 . Iga detektor salvestab uuringu jooksul 28800 kaadrit (180x160). Infot töötleb arvuti ning valitud kihist moodustatakse spetsiaalse arvutiprogrammi abil pilt.

Teise põlvkonna CT kasutab mitut röntgenkiirt ja kuni 30 röntgendetektorit. See võimaldab kiirendada uurimisprotsessi kuni 18 sekundini.

Kolmanda põlvkonna CT kasutab uut põhimõtet. Lai ventilaatorikujuline röntgenikiir katab uuritavat objekti ning keha läbinud röntgenkiirgust salvestavad mitusada detektorit. Uurimiseks kuluv aeg väheneb 5-6 sekundini.

CT-l on varasemate röntgendiagnostika meetoditega võrreldes palju eeliseid. Seda iseloomustab kõrge eraldusvõime, mis võimaldab eristada peeneid muutusi pehmetes kudedes. CT võimaldab tuvastada selliseid patoloogilisi protsesse, mida ei saa tuvastada muude meetoditega. Lisaks võimaldab CT kasutamine vähendada diagnostilise protsessi käigus patsientidele saadavat röntgenikiirguse annust.

Kaasaegne meditsiin kasutab diagnoosimiseks ja raviks palju arste. Mõnda neist on kasutatud suhteliselt hiljuti, teistega aga juba üle tosina või isegi sadu aastaid. Samuti avastas William Conrad Roentgen sada kümme aastat tagasi hämmastavad röntgenikiired, mis tekitasid teadus- ja meditsiinimaailmas märkimisväärset vastukaja. Ja nüüd kasutavad arstid üle kogu planeedi neid oma praktikas. Meie tänase vestluse teemaks on röntgenikiirgus meditsiinis, nende rakendamist käsitleme veidi lähemalt.

Röntgenikiirgus on üks elektromagnetilise kiirguse liike. Neid iseloomustavad märkimisväärsed läbitungimisomadused, mis sõltuvad kiirguse lainepikkusest, samuti kiiritatud materjalide tihedusest ja paksusest. Lisaks võib röntgenikiirgus põhjustada mitmete ainete sära, mõjutada elusorganisme, ioniseerida aatomeid ja katalüüsida ka mõningaid fotokeemilisi reaktsioone.

Röntgenikiirguse kasutamine meditsiinis

Praeguseks võimaldavad röntgenikiirte omadused neid laialdaselt kasutada röntgendiagnostikas ja röntgenteraapias.

Röntgendiagnostika

Röntgendiagnostikat kasutatakse järgmistel juhtudel:

röntgenikiirgus (ülekanne);
- radiograafia (pilt);
- fluorograafia;
- Röntgen- ja kompuutertomograafia.

Fluoroskoopia

Sellise uuringu läbiviimiseks peab patsient positsioneerima röntgentoru ja spetsiaalse fluorestsentsekraani vahele. Spetsialiseerunud radioloog valib röntgenikiirte vajaliku kõvaduse, saades ekraanile pildi siseorganitest, aga ka ribidest.

Radiograafia

Selle uuringu jaoks asetatakse patsient spetsiaalset kilet sisaldavale kassetile. Röntgeniaparaat asetatakse otse objekti kohale. Selle tulemusena ilmub mitmeid peeneid detaile sisaldavale kilele siseorganite negatiivne kujutis, mis on detailsem kui fluoroskoopilise uuringu käigus.

Fluorograafia

See uuring viiakse läbi elanikkonna massiliste tervisekontrollide käigus, sealhulgas tuberkuloosi avastamiseks. Samal ajal projitseeritakse pilt suurelt ekraanilt spetsiaalsele filmile.

Tomograafia

Tomograafia läbiviimisel aitavad arvutikiired saada elundite kujutisi korraga mitmes kohas: spetsiaalselt valitud koe põikilõikudes. Seda röntgenikiirte seeriat nimetatakse tomogrammiks.

Kompuutertomogramm

Selline uuring võimaldab registreerida röntgenskanneri abil inimkeha osi. Pärast andmete sisestamist arvutisse, saades ühe pildi ristlõikes.

Kõik loetletud diagnostikameetodid põhinevad röntgenkiirte omadustel filmi valgustamiseks, samuti asjaolul, et inimkuded ja luustik erinevad oma mõjude erineva läbilaskvuse poolest.

Röntgenteraapia

Röntgenikiirguse võimet kudesid erilisel viisil mõjutada kasutatakse kasvajamoodustiste raviks. Samal ajal on selle kiirguse ioniseerivad omadused eriti aktiivselt märgatavad, kui see puutub kokku rakkudega, mis on võimelised kiiresti jagunema. Just need omadused eristavad pahaloomuliste onkoloogiliste moodustiste rakke.

Siiski väärib märkimist, et röntgenteraapia võib põhjustada palju tõsiseid kõrvaltoimeid. Selline mõju mõjutab agressiivselt vereloome-, endokriin- ja immuunsüsteemi seisundit, mille rakud jagunevad samuti väga kiiresti. Agressiivne mõju neile võib põhjustada kiiritushaiguse tunnuseid.

Röntgenikiirguse mõju inimesele

Röntgenikiirgust uurides leidsid arstid, et need võivad põhjustada naha muutusi, mis meenutavad päikesepõletust, kuid millega kaasnevad sügavamad nahakahjustused. Sellised haavandid paranevad väga pikka aega. Teadlased on leidnud, et selliseid kahjustusi saab vältida kiiritusaja ja -doosi vähendamise ning spetsiaalsete varjestus- ja kaugjuhtimismeetodite kasutamisega.

Röntgenikiirguse agressiivne mõju võib avalduda ka pikemas perspektiivis: ajutised või püsivad muutused vere koostises, vastuvõtlikkus leukeemiale ja varane vananemine.

Röntgenikiirguse mõju inimesele sõltub paljudest teguritest: sellest, millist elundit kiiritatakse ja kui kaua. Vereloomeorganite kiiritamine võib põhjustada verehaigusi ja kokkupuude suguelunditega võib põhjustada viljatust.

Süstemaatilise kiiritamise läbiviimine on täis geneetiliste muutuste arengut kehas.

Röntgenikiirguse tegelik kahju röntgendiagnostikas

Uurimise ajal kasutavad arstid minimaalset võimalikku röntgenikiirgust. Kõik kiirgusdoosid vastavad teatud vastuvõetavatele standarditele ega saa inimest kahjustada. Röntgendiagnostika kujutab endast märkimisväärset ohtu ainult seda teostavatele arstidele. Ja siis aitavad kaasaegsed kaitsemeetodid vähendada kiirte agressiivsust miinimumini.

Kõige ohutumad radiodiagnostika meetodid hõlmavad jäsemete radiograafiat, samuti hammaste röntgenikiirgust. Selle reitingu järgmisel kohal on mammograafia, millele järgneb kompuutertomograafia ja pärast seda on radiograafia.

Selleks, et röntgenikiirguse kasutamine meditsiinis tooks inimesele ainult kasu, on vaja nende abiga uuringuid läbi viia ainult vastavalt näidustustele.

Teatud haiguste kaasaegset meditsiinilist diagnostikat ja ravi ei saa ette kujutada ilma röntgenikiirte omadusi kasutavate seadmeteta. Röntgenikiirgus avastati enam kui 100 aastat tagasi, kuid praegugi jätkub töö uute meetodite ja seadmete loomisel, et minimeerida kiirguse negatiivset mõju inimkehale.

Kes ja kuidas avastas röntgenikiirguse

Looduslikes tingimustes on röntgenikiirgus haruldane ja seda kiirgavad ainult teatud radioaktiivsed isotoobid. Röntgeni- ehk röntgenikiirgus avastas alles 1895. aastal Saksa teadlane Wilhelm Röntgen. See avastus juhtus juhuslikult eksperimendi käigus, mille käigus uuriti valguskiirte käitumist vaakumile lähenevates tingimustes. Katse hõlmas vähendatud rõhuga katoodgaaslahendustoru ja fluorestseeruvat ekraani, mis hakkas iga kord helendama sel hetkel, kui toru hakkas tegutsema.

Kummalise efekti vastu huvi tundes viis Roentgen läbi rea uuringuid, mis näitasid, et tekkiv silmale nähtamatu kiirgus suudab läbida erinevaid takistusi: paberit, puitu, klaasi, mõningaid metalle ja isegi läbi inimkeha. Hoolimata sellest, et ei mõisteta toimuva olemust, kas sellise nähtuse põhjustab tundmatute osakeste või lainete voo teke, täheldati järgmist mustrit - kiirgus läbib kergesti keha pehmeid kudesid ja palju raskem läbi tahkete eluskudede ja elutute ainete.

Roentgen polnud esimene, kes seda nähtust uuris. 19. sajandi keskel uurisid sarnaseid võimalusi prantslane Antoine Mason ja inglane William Crookes. Kuid just Roentgen leiutas esmakordselt katoodtoru ja indikaatori, mida saaks kasutada meditsiinis. Ta avaldas esimesena teadusliku töö, mis tõi talle füüsikute seas esimese Nobeli preemia laureaadi tiitli.

1901. aastal algas viljakas koostöö kolme teadlase vahel, kellest said radioloogia ja radioloogia rajajad.

Röntgenikiirguse omadused

Röntgenikiirgus on elektromagnetilise kiirguse üldise spektri lahutamatu osa. Lainepikkus jääb gamma- ja ultraviolettkiirte vahele. Röntgenikiirgusel on kõik tavalised laineomadused:

• difraktsioon;
• murdumine;
• sekkumine;
• levimiskiirus (see võrdub valgusega).

Röntgenikiirguse voo kunstlikuks genereerimiseks kasutatakse spetsiaalseid seadmeid - röntgenitorusid. Röntgenkiirgus tekib kiirete volframelektronide kokkupuutel kuumalt anoodilt aurustuvate ainetega. Interaktsiooni taustal tekivad lühikese pikkusega elektromagnetlained, mis on spektris 100–0,01 nm ja energiavahemikus 100–0,1 MeV. Kui kiirte lainepikkus on väiksem kui 0,2 nm - see on kõva kiirgus, kui lainepikkus on määratud väärtusest suurem, nimetatakse neid pehmeteks röntgenikiirgusteks.

On märkimisväärne, et elektronide ja anoodaine kokkupuutel tekkiv kineetiline energia muundub 99% ulatuses soojusenergiaks ja ainult 1% on röntgenikiirgus.

Röntgenkiirgus - bremsstrahlung ja iseloomulik

Röntgenkiirgus on kahte tüüpi kiirte superpositsioon - bremsstrahlung ja iseloomulikud. Need genereeritakse telefonitorus üheaegselt. Seetõttu sõltub röntgenkiirgus ja iga konkreetse röntgenitoru omadus - selle kiirguse spekter - nendest indikaatoritest ja esindab nende superpositsiooni.

Bremsstrahlung ehk pidev röntgenikiirgus on volframfilamendist aurustuvate elektronide aeglustumise tulemus.

Iseloomulik ehk joonröntgenikiirgus moodustub röntgentoru anoodi aine aatomite ümberpaigutamise hetkel. Iseloomulike kiirte lainepikkus sõltub otseselt toru anoodi valmistamiseks kasutatud keemilise elemendi aatomnumbrist.

Röntgenikiirguse loetletud omadused võimaldavad neid praktikas kasutada:

• tavasilmale nähtamatu;
• kõrge läbitungimisvõime eluskudede ja elutute materjalide kaudu, mis ei lase läbi nähtavat valgust;
• ioniseeriv toime molekulaarstruktuuridele.

Röntgenpildistamise põhimõtted

Röntgenikiirguse omadus, millel pildistamine põhineb, on võime kas laguneda või panna mõned ained hõõguma.

Röntgenkiirgus põhjustab kaadmium- ja tsinksulfiidides fluorestseeruvat sära – roheline ning kaltsiumvolframaadi – sinine. Seda omadust kasutatakse meditsiinilise röntgenkiirguse läbivalgustamise tehnikas ja see suurendab ka röntgeniekraanide funktsionaalsust.

Röntgenikiirguse fotokeemiline toime valgustundlikele hõbehalogeniidmaterjalidele (valgustus) võimaldab teha diagnostikat – teha röntgenipilte. Seda omadust kasutatakse ka kogudoosi suuruse mõõtmisel, mille laborandid saavad röntgeniruumides. Kantavatel dosimeetritel on spetsiaalsed tundlikud lindid ja indikaatorid. Röntgenkiirguse ioniseeriv toime võimaldab määrata saadud röntgenikiirte kvalitatiivseid omadusi.

Ühekordne kokkupuude tavapärase röntgenikiirgusega suurendab vähiriski vaid 0,001%.

Piirkonnad, kus kasutatakse röntgenikiirgust

Röntgenikiirguse kasutamine on vastuvõetav järgmistes tööstusharudes:

1. Ohutus. Fikseeritud ja kaasaskantavad seadmed ohtlike ja keelatud esemete tuvastamiseks lennujaamades, tollis või rahvarohketes kohtades.
2. Keemiatööstus, metallurgia, arheoloogia, arhitektuur, ehitus, restaureerimistööd - defektide tuvastamiseks ja ainete keemilise analüüsi läbiviimiseks.
3. Astronoomia. See aitab röntgenteleskoopide abil vaadelda kosmilisi kehasid ja nähtusi.
4. sõjatööstus. Laserrelvade arendamiseks.

Röntgenikiirguse peamine rakendusala on meditsiinivaldkond. Tänapäeval kuuluvad meditsiiniradioloogia sektsiooni: radiodiagnostika, kiiritusravi (röntgenravi), radiokirurgia. Meditsiiniülikoolid toodavad kõrgelt spetsialiseerunud spetsialiste - radiolooge.

Röntgenkiirgus – kahju ja kasu, mõju organismile

Röntgenikiirguse suur läbitungimisvõime ja ioniseeriv toime võib põhjustada muutusi raku DNA struktuuris, mistõttu on see inimesele ohtlik. Röntgenkiirguse kahjustus on otseselt võrdeline saadud kiirgusdoosiga. Erinevad elundid reageerivad kiiritamisele erineval määral. Kõige vastuvõtlikumad on järgmised:

• luuüdi ja luukoe;
• silma lääts;
• kilpnääre;
• piima- ja sugunäärmed;
• kopsukude.

Röntgenikiirguse kontrollimatu kasutamine võib põhjustada pöörduvaid ja pöördumatuid patoloogiaid.

Röntgenkiirgusega kokkupuute tagajärjed:

• luuüdi kahjustus ja hematopoeetilise süsteemi patoloogiate esinemine - erütrotsütopeenia, trombotsütopeenia, leukeemia;
• läätse kahjustused koos järgneva katarakti arenguga;
• rakulised mutatsioonid, mis on päritud;
• onkoloogiliste haiguste areng;
• kiirituspõletuste saamine;
• kiiritushaiguse areng.

Tähtis! Erinevalt radioaktiivsetest ainetest ei kogune röntgenikiirgus keha kudedesse, mistõttu puudub vajadus röntgenikiirgust organismist eemaldada. Röntgenikiirguse kahjulik mõju lõpeb meditsiiniseadme väljalülitamisega.

Röntgenikiirguse kasutamine meditsiinis on lubatud mitte ainult diagnostikaks (traumatoloogia, hambaravi), vaid ka terapeutilistel eesmärkidel:

• väikestes annustes tehtud röntgenikiirgusest stimuleeritakse ainevahetust elusrakkudes ja kudedes;
• onkoloogiliste ja healoomuliste kasvajate raviks kasutatakse teatud piiravaid doose.

Patoloogiate diagnoosimise meetodid röntgenikiirguse abil

Radiodiagnostika hõlmab järgmisi meetodeid:

1. Fluoroskoopia on uuring, mille käigus saadakse pilt fluorestsentsekraanil reaalajas. Koos kehaosa klassikalise reaalajas pildistamisega on tänapäeval olemas ka röntgentelevisiooni transilluminatsiooni tehnoloogiad – pilt kantakse fluorestseeruvalt ekraanilt üle teises ruumis asuvale telerimonitorile. Saadud pildi töötlemiseks on välja töötatud mitmeid digitaalseid meetodeid, millele järgneb selle ülekandmine ekraanilt paberile.
2. Fluorograafia on odavaim meetod rindkere organite uurimiseks, mis seisneb väikese 7x7 cm suuruse pildi tegemises.Hoolimata eksimisvõimalusest on see ainus võimalus teha iga-aastast rahvastiku massilist uuringut. Meetod ei ole ohtlik ega nõua saadud kiirgusdoosi kehast väljavõtmist.
3. Radiograafia - kokkuvõtliku pildi saamine filmile või paberile, et selgitada elundi kuju, asendit või tooni. Võib kasutada peristaltika ja limaskestade seisundi hindamiseks. Kui on valida, siis kaasaegsetest röntgeniseadmetest ei tohiks eelistada digitaalseid seadmeid, kus röntgeni voog võib olla suurem kui vanadel seadmetel, vaid väikese doosiga röntgeniseadmeid, millel on otsene tasapind. pooljuhtdetektorid. Need võimaldavad teil vähendada keha koormust 4 korda.
4. Röntgentomograafia on meetod, mis kasutab röntgenikiirgust, et saada vajalik arv pilte valitud elundi lõikudest. Paljude kaasaegsete CT-seadmete hulgas kasutatakse korduvate uuringute jaoks väikese annusega kõrge eraldusvõimega CT-skannereid.

Radioteraapia

Röntgenravi viitab kohalikele ravimeetoditele. Kõige sagedamini kasutatakse meetodit vähirakkude hävitamiseks. Kuna kokkupuute mõju on võrreldav kirurgilise eemaldamisega, nimetatakse seda ravimeetodit sageli radiokirurgiaks.

Tänapäeval toimub röntgenravi järgmistel viisidel:

1. Väline (prootonteraapia) - kiirguskiir siseneb patsiendi kehasse väljastpoolt.
2. Sisemine (brahhüteraapia) - radioaktiivsete kapslite kasutamine, implanteerides need kehasse, paigutades vähi kasvajale lähemale. Selle ravimeetodi puuduseks on see, et kuni kapsli kehast eemaldamiseni tuleb patsient isoleerida.

Need meetodid on õrnad ja nende kasutamine on mõnel juhul eelistatavam kui keemiaravi. Selline populaarsus on tingitud asjaolust, et kiired ei kogune ega vaja kehast eemaldamist, neil on selektiivne toime, mõjutamata teisi rakke ja kudesid.

Ohutu röntgenkiirguse määr

Sellel lubatud aastase kokkupuute normi indikaatoril on oma nimi - geneetiliselt oluline ekvivalentdoos (GED). Sellel indikaatoril pole selgeid kvantitatiivseid väärtusi.

1. See näitaja sõltub patsiendi vanusest ja soovist tulevikus lapsi saada.
2. See sõltub sellest, milliseid elundeid uuriti või raviti.
3. GZD-d mõjutab inimese elukoha piirkonna loodusliku radioaktiivse fooni tase.

Tänapäeval kehtivad järgmised keskmised GZD standardid:

• kokkupuute tase kõigist allikatest, välja arvatud meditsiinilised, ja võtmata arvesse looduslikku kiirgusfooni - 167 mRem aastas;
• iga-aastase tervisekontrolli norm ei ole suurem kui 100 mRem aastas;
• kogu ohutu väärtus on 392 mRem aastas.

Röntgenkiirgus ei vaja organismist väljutamist ning on ohtlik ainult intensiivse ja pikaajalise kokkupuute korral. Kaasaegsed meditsiiniseadmed kasutavad lühiajalist madala energiaga kiirgust, mistõttu nende kasutamist peetakse suhteliselt kahjutuks.