Duljina rendgenske snimke. Ono što karakterizira ovu vrstu zračenja. Zračenje - šteta i korist

Otkriće i zasluga u proučavanju osnovnih svojstava X-zraka s pravom pripada njemačkom znanstveniku Wilhelmu Conradu Roentgenu. Nevjerojatna svojstva X-zraka koje je otkrio odmah su dobila veliki odjek u znanstvenom svijetu. Iako je tada, davne 1895. godine, znanstvenik teško mogao zamisliti kakvu korist, a ponekad i štetu, mogu donijeti X-zrake.

Kako ova vrsta zračenja utječe na ljudsko zdravlje saznajmo u ovom članku.

Što je rendgensko zračenje

Prvo pitanje koje je zanimalo istraživača bilo je što je rendgensko zračenje? Niz eksperimenata omogućio je provjeru da se radi o elektromagnetskom zračenju s valnom duljinom od 10 -8 cm, koje zauzima srednji položaj između ultraljubičastog i gama zračenja.

Primjena X-zraka

Svi ti aspekti razornog djelovanja tajanstvenih X-zraka uopće ne isključuju iznenađujuće široke aspekte njihove primjene. Gdje se koristi X-zrake?

1. Proučavanje strukture molekula i kristala.
2. Rentgenska detekcija grešaka (u industriji detekcija grešaka na proizvodima).
3. Metode medicinskog istraživanja i terapije.

Najvažnije primjene X-zraka postale su moguće zahvaljujući vrlo kratkim valnim duljinama cijelog raspona ovih valova i njihovim jedinstvenim svojstvima.

Budući da nas zanima utjecaj rendgenskog zračenja na ljude koji se s njim susreću samo tijekom liječničkog pregleda ili liječenja, tada ćemo razmotriti samo ovo područje primjene rendgenskih zraka.

Primjena rendgenskih zraka u medicini

Unatoč posebnom značaju svog otkrića, Roentgen nije patentirao njegovu upotrebu, što ga čini neprocjenjivim darom za cijelo čovječanstvo. Već u Prvom svjetskom ratu počeli su se koristiti rendgenski uređaji koji su omogućili brzu i točnu dijagnostiku ranjenika. Sada možemo razlikovati dva glavna područja primjene X-zraka u medicini:

• rendgenska dijagnostika;
• rentgenska terapija.

rendgenska dijagnostika

Rentgenska dijagnostika se koristi u različitim opcijama:

Pogledajmo razliku između ovih metoda.

Sve ove dijagnostičke metode temelje se na sposobnosti rendgenskog zračenja da osvijetli film i na njihovoj različitoj propusnosti za tkiva i koštani skelet.

Terapija X-zrakama

Sposobnost rendgenskih zraka da imaju biološki učinak na tkiva koristi se u medicini za liječenje tumora. Ionizirajuće djelovanje ovog zračenja najaktivnije se očituje u djelovanju na stanice koje se brzo dijele, a to su stanice malignih tumora.

Međutim, trebali biste također biti svjesni nuspojava koje neizbježno prate radioterapiju. Činjenica je da se stanice hematopoetskog, endokrinog i imunološkog sustava također brzo dijele. Negativan utjecaj na njih izaziva znakove radijacijske bolesti.

Učinak X-zračenja na čovjeka

Ubrzo nakon izvanrednog otkrića X-zraka, otkriveno je da X-zrake imaju učinak na ljude.

Ovi su podaci dobiveni pokusima na pokusnim životinjama, no genetičari sugeriraju da bi se slični učinci mogli odnositi i na ljudsko tijelo.

Proučavanje učinaka izloženosti X-zrakama dovelo je do razvoja međunarodnih standarda za prihvatljive doze zračenja.

Doze rendgenskog zračenja u rendgenskoj dijagnostici

Nakon posjete rendgenskoj sobi, mnogi pacijenti su zabrinuti - kako će primljena doza zračenja utjecati na njihovo zdravlje?

Doza općeg zračenja tijela ovisi o prirodi zahvata. Radi praktičnosti, usporedit ćemo primljenu dozu s prirodnom izloženošću, koja prati osobu tijekom cijelog života.

1. RTG: prsa - primljena doza zračenja je ekvivalentna 10 dana pozadinskog izlaganja; gornji dio želuca i tanko crijevo - 3 godine.
2. Kompjuterizirana tomografija trbušne šupljine i zdjelice, kao i cijelog tijela - 3 godine.
3. Mamografija - 3 mjeseca.
4. Radiografija ekstremiteta je praktički bezopasna.
5. Što se tiče rendgenskog snimanja zuba, doza zračenja je minimalna, budući da je pacijent izložen uskom snopu rendgenskih zraka s kratkim trajanjem zračenja.

Ove doze zračenja zadovoljavaju prihvatljive standarde, ali ako pacijent prije rendgenskog snimanja osjeća tjeskobu, ima pravo tražiti posebnu zaštitnu pregaču.

Izlaganje trudnica X-zrakama

Svaka osoba mora više puta biti podvrgnuta rendgenskom pregledu. Ali postoji pravilo - ova dijagnostička metoda ne može se propisati trudnicama. Embrij u razvoju izuzetno je ranjiv. X-zrake mogu uzrokovati kromosomske abnormalnosti i, kao posljedicu, rađanje djece s malformacijama. Najosjetljivija u tom pogledu je gestacijska dob do 16 tjedana. Štoviše, najopasniji za buduću bebu je rendgenski snimak kralježnice, zdjelice i trbušne regije.

Znajući za štetan učinak rendgenskog zračenja na trudnoću, liječnici ga na sve moguće načine izbjegavaju koristiti u ovom ključnom razdoblju u životu žene.

Međutim, postoje sporedni izvori X-zraka:

• elektronski mikroskopi;
• televizijski kineskopi u boji itd.

Buduće majke trebaju biti svjesne opasnosti koju predstavljaju.

Za dojilje radiodijagnostika nije opasna.

Što učiniti nakon rendgenske snimke

Kako biste izbjegli čak i minimalne učinke izlaganja X-zrakama, možete poduzeti neke jednostavne korake:

• nakon rendgenske snimke popijte čašu mlijeka - uklanja male doze zračenja;
• vrlo zgodno uzimanje čaše suhog vina ili soka od grožđa;
• neko vrijeme nakon postupka, korisno je povećati udio hrane s visokim sadržajem joda (plodovi mora).

No, za uklanjanje zračenja nakon rendgenske snimke nisu potrebni nikakvi medicinski zahvati niti posebne mjere!

Unatoč nedvojbeno ozbiljnim posljedicama izlaganja X-zrakama, ne treba precjenjivati ​​njihovu opasnost tijekom liječničkih pregleda - oni se provode samo na određenim dijelovima tijela i to vrlo brzo. Njihova korist mnogo puta premašuje rizik od ovog postupka za ljudsko tijelo.

X-zrake, nevidljivo zračenje koje može prodrijeti, iako u različitim stupnjevima, kroz sve tvari. To je elektromagnetsko zračenje valne duljine oko 10-8 cm.

Poput vidljivog svjetla, X-zrake uzrokuju crnjenje fotografskog filma. Ovo svojstvo je od velike važnosti za medicinu, industriju i znanstvena istraživanja. Prolazeći kroz predmet koji se proučava, a zatim pada na film, rendgensko zračenje na njemu prikazuje njegovu unutarnju strukturu. Budući da je prodorna moć rendgenskog zračenja različita za različite materijale, dijelovi predmeta koji su mu manje prozirni daju svjetlija područja na fotografiji od onih kroz koje zračenje dobro prodire. Stoga su koštana tkiva manje prozirna za rendgenske zrake nego tkiva koja čine kožu i unutarnje organe. Stoga će se na rendgenskom snimku kosti označiti kao svjetlije površine, a mjesto prijeloma koje je prozirnije za zračenje može se vrlo lako otkriti. Rentgensko snimanje također se koristi u stomatologiji za otkrivanje karijesa i apscesa u korijenu zuba, kao iu industriji za otkrivanje pukotina u odljevcima, plastici i gumi.

X-zrake se koriste u kemiji za analizu spojeva, au fizici za proučavanje strukture kristala. X-zraka koja prolazi kroz kemijski spoj uzrokuje karakteristično sekundarno zračenje, čija spektroskopska analiza omogućuje kemičaru da odredi sastav spoja. Kada pada na kristalnu tvar, rendgenska zraka se raspršuje na atomima kristala, dajući jasan, pravilan uzorak mrlja i pruga na fotografskoj ploči, što omogućuje utvrđivanje unutarnje strukture kristala.

Korištenje X-zraka u liječenju raka temelji se na činjenici da ono ubija stanice raka. Međutim, može imati i nepoželjan učinak na normalne stanice. Stoga je pri ovoj uporabi X-zraka potreban krajnji oprez.

Uzimanje rendgenskih zraka

X-zračenje nastaje kada elektroni koji se kreću velikim brzinama djeluju u interakciji s materijom. Kada se elektroni sudare s atomima bilo koje tvari, brzo gube svoju kinetičku energiju. U ovom slučaju, većina se pretvara u toplinu, a mali dio, obično manji od 1%, pretvara se u energiju X-zraka. Ta se energija oslobađa u obliku kvanta - čestica zvanih fotoni koje imaju energiju, ali nemaju masu mirovanja nula. Fotoni X zraka razlikuju se po energiji koja je obrnuto proporcionalna njihovoj valnoj duljini. Uobičajenim načinom dobivanja X-zraka dobiva se širok raspon valnih duljina koji se naziva spektrom X-zraka.

X-zrake cijevi. Da bi se dobilo rendgensko zračenje zbog interakcije elektrona s materijom, potrebno je imati izvor elektrona, sredstva za njihovo ubrzanje do velikih brzina i metu koja može izdržati bombardiranje elektronima i proizvoditi rendgensko zračenje od potrebnog intenziteta. Uređaj koji ima sve to zove se rendgenska cijev. Rani istraživači koristili su cijevi "dubokog vakuuma" kao što su današnje cijevi za pražnjenje. Vakuum u njima nije bio jako visok.

Cijevi za pražnjenje sadrže malu količinu plina, a kada se na elektrode cijevi dovede velika razlika potencijala, atomi plina pretvaraju se u pozitivne i negativne ione. Pozitivni se kreću prema negativnoj elektrodi (katodi) i, padajući na nju, izbacuju elektrone iz nje, a oni se pak kreću prema pozitivnoj elektrodi (anodi) i, bombardirajući je, stvaraju struju rendgenskih fotona. .

U modernoj rendgenskoj cijevi koju je razvio Coolidge (slika 11), izvor elektrona je volframova katoda zagrijana na visoku temperaturu.

Riža. jedanaest.

Elektroni se ubrzavaju do velikih brzina zbog velike razlike potencijala između anode (ili antikatode) i katode. Budući da elektroni moraju doći do anode bez sudara s atomima, potreban je vrlo visok vakuum, za što cijev mora biti dobro ispražnjena. Ovo također smanjuje vjerojatnost ionizacije preostalih atoma plina i pridruženih bočnih struja.

Kada je bombardirana elektronima, volframova antikatoda emitira karakteristične x-zrake. Poprečni presjek snopa rendgenskih zraka manji je od stvarnog ozračenog područja. 1 - elektronski snop; 2 - katoda s elektrodom za fokusiranje; 3 - staklena ljuska (cijev); 4 - volframova meta (antikatoda); 5 - katodna nit; 6 - stvarno ozračeno područje; 7 - efektivna žarišna točka; 8 - bakrena anoda; 9 - prozor; 10 - raspršene rendgenske zrake.

Elektroni se fokusiraju na anodu posebno oblikovanom elektrodom koja okružuje katodu. Ta se elektroda naziva elektroda za fokusiranje i zajedno s katodom čini "elektronički reflektor" cijevi. Anoda podvrgnuta bombardiranju elektronima mora biti izrađena od vatrostalnog materijala, jer se većina kinetičke energije elektrona koji bombardiraju pretvara u toplinu. Osim toga, poželjno je da anoda bude izrađena od materijala s visokim atomskim brojem, jer prinos rendgenskih zraka raste s povećanjem atomskog broja. Kao anodni materijal najčešće se bira volfram čiji je atomski broj 74. Dizajn rendgenskih cijevi može biti različit ovisno o uvjetima i zahtjevima primjene.

X-zrake je slučajno otkrio 1895. poznati njemački fizičar Wilhelm Roentgen. Proučavao je katodne zrake u niskotlačnoj cijevi s plinskim izbojem s visokim naponom između elektroda. Unatoč činjenici da je cijev bila u crnoj kutiji, Roentgen je primijetio da fluorescentni ekran, koji se slučajno nalazio u blizini, svijetli svaki put kada je cijev bila u pogonu. Ispostavilo se da je cijev izvor zračenja koje može prodrijeti kroz papir, drvo, staklo, pa čak i kroz aluminijsku ploču debljine pola centimetra.

Rendgenski je utvrđeno da je plinskoizvodna cijev izvor nove vrste nevidljivog zračenja velike prodorne moći. Znanstvenik nije mogao utvrditi je li to zračenje struja čestica ili valova, te ga je odlučio nazvati X-zrake. Kasnije su ih nazvali X-zrake.

Danas je poznato da su rendgenske zrake oblik elektromagnetskog zračenja kraće valne duljine od ultraljubičastih elektromagnetskih valova. Valna duljina rendgenskih zraka kreće se od 70 nm do 10 -5 nm. Što je kraća valna duljina X-zraka, to je veća energija njihovih fotona i veća je moć prodora. X-zrake s relativno velikom valnom duljinom (više od 10 nm), se zovu mekan. Valna duljina 1 - 10 nm karakterizira tvrd X-zrake. Imaju veliku moć prodora.

Uzimanje rendgenskih zraka

X-zrake nastaju kada se brzi elektroni ili katodne zrake sudare sa stijenkama ili anodom niskotlačne cijevi za pražnjenje. Moderna rendgenska cijev je staklena posuda s vakuumom u kojoj se nalaze katoda i anoda. Razlika potencijala između katode i anode (antikatode) doseže nekoliko stotina kilovolta. Katoda je volframova nit zagrijavana električnom strujom. To dovodi do emisije elektrona s katode kao rezultat termionske emisije. Elektroni se ubrzavaju električnim poljem u rendgenskoj cijevi. Budući da se u cijevi nalazi vrlo mali broj molekula plina, elektroni praktički ne gube energiju na putu do anode. Do anode stižu vrlo velikom brzinom.

X-zrake se uvijek proizvode kada elektrone velike brzine usporava materijal anode. Većina energije elektrona rasipa se kao toplina. Stoga se anoda mora umjetno hladiti. Anoda u rendgenskoj cijevi mora biti izrađena od metala koji ima visoko talište, poput volframa.

Dio energije koji se ne rasprši u obliku topline pretvara se u energiju elektromagnetskih valova (X-zrake). Dakle, X-zrake su rezultat bombardiranja materijala anode elektronima. Postoje dvije vrste X-zraka: kočno zračenje i karakteristično.

Rendgen kočnog zračenja

Kočno zračenje nastaje kada elektrone koji se kreću velikom brzinom usporavaju električna polja anodnih atoma. Uvjeti usporavanja pojedinih elektrona nisu isti. Kao rezultat toga, različiti dijelovi njihove kinetičke energije prelaze u energiju X-zraka.

Spektar kočnog zračenja je neovisan o prirodi materijala anode. Kao što znate, energija fotona X-zraka određuje njihovu frekvenciju i valnu duljinu. Stoga kočno zračenje X-zrake nisu monokromatske. Karakterizira ga niz valnih duljina koje se mogu prikazati kontinuirani (kontinuirani) spektar.

X-zrake ne mogu imati energiju veću od kinetičke energije elektrona koji ih tvore. Najkraća valna duljina X zraka odgovara maksimalnoj kinetičkoj energiji elektrona koji usporavaju. Što je veća razlika potencijala u rendgenskoj cijevi, to se mogu dobiti manje valne duljine rendgenskih zraka.

Karakteristične X-zrake

Karakteristično rendgensko zračenje nije kontinuirano, već linijski spektar. Ova vrsta zračenja nastaje kada brzi elektron, kad stigne do anode, uđe u unutarnje orbitale atoma i izbaci jedan od njihovih elektrona. Kao rezultat toga, pojavljuje se slobodan prostor, koji se može ispuniti drugim elektronom koji se spušta s jedne od gornjih atomskih orbitala. Taj prijelaz elektrona s više na nižu energetsku razinu uzrokuje rendgenske zrake određene diskretne valne duljine. Stoga karakteristično rendgensko zračenje ima linijski spektar. Frekvencija karakterističnih linija zračenja u potpunosti ovisi o strukturi elektronskih orbitala atoma anode.

Spektralne linije karakterističnog zračenja različitih kemijskih elemenata imaju isti oblik, jer je struktura njihovih unutarnjih elektronskih orbita identična. Ali njihova valna duljina i frekvencija posljedica su energetskih razlika između unutarnjih orbitala teških i lakih atoma.

Frekvencija linija karakterističnog spektra X-zraka mijenja se u skladu s atomskim brojem metala i određena je Moseleyevom jednadžbom: v 1/2 = A(Z-B), gdje Z- atomski broj kemijskog elementa, A i B- konstante.

Primarni fizikalni mehanizmi interakcije X-zraka s materijom

Primarnu interakciju između X-zraka i materije karakteriziraju tri mehanizma:

1. Koherentno raspršenje. Ovaj oblik interakcije događa se kada fotoni X-zraka imaju manju energiju od energije vezanja elektrona na jezgru atoma. U tom slučaju energija fotona nije dovoljna za oslobađanje elektrona iz atoma tvari. Foton ne apsorbira atom, već mijenja smjer širenja. U tom slučaju valna duljina rendgenskog zračenja ostaje nepromijenjena.

2. Fotoelektrični efekt (fotoelektrični efekt). Kada foton X-zraka dosegne atom materije, može izbaciti jedan od elektrona. To se događa kada energija fotona premašuje energiju vezanja elektrona s jezgrom. U tom slučaju foton se apsorbira, a elektron se oslobađa iz atoma. Ako foton nosi više energije nego što je potrebno za oslobađanje elektrona, prenijet će preostalu energiju oslobođenom elektronu u obliku kinetičke energije. Ovaj fenomen, nazvan fotoelektrični efekt, događa se kada se apsorbiraju X-zrake relativno niske energije.

Atom koji izgubi jedan od svojih elektrona postaje pozitivan ion. Životni vijek slobodnih elektrona je vrlo kratak. Apsorbiraju ih neutralni atomi, koji se pretvaraju u negativne ione. Rezultat fotoelektričnog efekta je intenzivna ionizacija tvari.

Ako je energija fotona X-zraka manja od energije ionizacije atoma, tada atomi prelaze u pobuđeno stanje, ali nisu ionizirani.

3. Nekoherentno raspršenje (Comptonov efekt). Taj je učinak otkrio američki fizičar Compton. Nastaje kada tvar apsorbira X-zrake male valne duljine. Energija fotona takvih X-zraka uvijek je veća od energije ionizacije atoma tvari. Comptonov učinak rezultat je interakcije fotona X-zraka visoke energije s jednim od elektrona u vanjskoj ljusci atoma, koji ima relativno slabu vezu s atomskom jezgrom.

Foton visoke energije prenosi dio svoje energije na elektron. Pobuđeni elektron se oslobađa iz atoma. Ostatak energije originalnog fotona emitira se kao foton X-zraka veće valne duljine pod nekim kutom u odnosu na smjer primarnog fotona. Sekundarni foton može ionizirati drugi atom, i tako dalje. Ove promjene u smjeru i valnoj duljini X-zraka poznate su kao Comptonov efekt.

Neki učinci interakcije X-zraka s materijom

Kao što je gore spomenuto, X-zrake mogu pobuditi atome i molekule materije. To može uzrokovati fluorescenciju određenih tvari (npr. cink sulfat). Ako se paralelni snop x-zraka usmjeri na neprozirne objekte, tada se zrake mogu promatrati kako prolaze kroz objekt postavljanjem zaslona obloženog fluorescentnom tvari.

Fluorescentni ekran može se zamijeniti fotografskim filmom. X-zrake imaju isti učinak na fotografsku emulziju kao i svjetlost. Obje metode se koriste u praktičnoj medicini.

Drugi važan učinak X-zraka je njihova ionizirajuća sposobnost. Ovisi o njihovoj valnoj duljini i energiji. Ovaj učinak daje metodu za mjerenje intenziteta X-zraka. Kada X-zrake prolaze kroz ionizacijsku komoru, stvara se električna struja čija je veličina proporcionalna intenzitetu X-zraka.

Apsorpcija X-zraka u tvari

Kada X-zrake prolaze kroz tvar, njihova energija se smanjuje zbog apsorpcije i raspršenja. Slabljenje intenziteta paralelnog snopa X-zraka koji prolazi kroz tvar određeno je Bouguerovim zakonom: I = I0 e -μd, gdje ja 0- početni intenzitet rendgenskog zračenja; ja je intenzitet rendgenskih zraka koje prolaze kroz sloj materije, d- debljina upijajućeg sloja , μ - linearni koeficijent prigušenja. Jednak je zbroju dviju veličina: t- linearni koeficijent apsorpcije i σ - linearni koeficijent raspršenja: μ = τ+ σ

U eksperimentima je utvrđeno da linearni koeficijent apsorpcije ovisi o atomskom broju tvari i valnoj duljini X-zraka:

τ = kρZ 3 λ 3, gdje k- koeficijent izravne proporcionalnosti, ρ - gustoća tvari, Z je atomski broj elementa, λ je valna duljina X-zraka.

Ovisnost o Z vrlo je važna s praktičnog gledišta. Na primjer, koeficijent apsorpcije kostiju, koje se sastoje od kalcijevog fosfata, gotovo je 150 puta veći od koeficijenta apsorpcije mekih tkiva ( Z=20 za kalcij i Z=15 za fosfor). Kada X-zrake prolaze kroz ljudsko tijelo, kosti se jasno ističu na pozadini mišića, vezivnog tkiva itd.

Poznato je da probavni organi imaju isti koeficijent apsorpcije kao i ostala meka tkiva. Ali sjena jednjaka, želuca i crijeva može se razlikovati ako pacijent proguta kontrastno sredstvo - barijev sulfat ( Z= 56 za barij). Barijev sulfat je vrlo neproziran za rendgenske zrake i često se koristi za rendgenska ispitivanja gastrointestinalnog trakta. Određene neprozirne smjese ubrizgavaju se u krvotok kako bi se ispitalo stanje krvnih žila, bubrega i slično. U ovom slučaju kao kontrastno sredstvo koristi se jod čiji je atomski broj 53.

Ovisnost apsorpcije rendgenskih zraka o Z također se koristi za zaštitu od mogućih štetnih učinaka x-zraka. U tu svrhu koristi se olovo, vrijednost Z za koje je 82.

Primjena rendgenskih zraka u medicini

Razlog za korištenje X-zraka u dijagnostici bila je njihova velika prodorna moć, jedan od glavnih Svojstva X-zraka. U ranim danima otkrića, X-zrake su se uglavnom koristile za ispitivanje prijeloma kostiju i lociranje stranih tijela (kao što su meci) u ljudskom tijelu. Trenutno se koristi nekoliko dijagnostičkih metoda pomoću X-zraka (rendgenska dijagnostika).

Fluoroskopija . Rendgenski uređaj sastoji se od izvora rendgenskog zračenja (rendgenske cijevi) i fluorescentnog zaslona. Nakon što X-zrake prođu kroz tijelo pacijenta, liječnik promatra sliku u sjeni pacijenta. Između ekrana i liječnikovih očiju treba postaviti olovni prozor kako bi se liječnik zaštitio od štetnog djelovanja rendgenskih zraka. Ova metoda omogućuje proučavanje funkcionalnog stanja nekih organa. Na primjer, liječnik može izravno promatrati pokrete pluća, prolaz kontrastnog sredstva kroz gastrointestinalni trakt. Nedostaci ove metode su nedovoljno kontrastne slike i relativno visoke doze zračenja koje pacijent prima tijekom zahvata.

Fluorografija . Ova metoda se sastoji u fotografiranju dijela tijela pacijenta. Koriste se, u pravilu, za preliminarno proučavanje stanja unutarnjih organa pacijenata koji koriste niske doze rendgenskih zraka.

Radiografija. (rendgenska radiografija). Ovo je metoda istraživanja pomoću rendgenskih zraka, tijekom koje se slika snima na fotografskom filmu. Fotografije se obično snimaju u dvije okomite ravnine. Ova metoda ima neke prednosti. X-zrake sadrže više detalja od slike na fluorescentnom ekranu, pa su stoga informativnije. Mogu se spremiti za daljnju analizu. Ukupna doza zračenja manja je od one koja se koristi u fluoroskopiji.

Kompjuterizirana rendgenska tomografija . Kompjuterizirani aksijalni tomograf je najmoderniji rendgenski dijagnostički uređaj koji vam omogućuje da dobijete jasnu sliku bilo kojeg dijela ljudskog tijela, uključujući meka tkiva organa.

Prva generacija skenera za kompjutoriziranu tomografiju (CT) uključuje posebnu rendgensku cijev koja je pričvršćena na cilindrični okvir. Tanak snop rendgenskih zraka usmjeren je na pacijenta. Dva detektora rendgenskih zraka pričvršćena su na suprotnu stranu okvira. Pacijent se nalazi u središtu okvira koji se može okretati za 180 0 oko njegova tijela.

X-zraka prolazi kroz nepokretni objekt. Detektori primaju i bilježe vrijednosti apsorpcije različitih tkiva. Snimke se rade 160 puta dok se rendgenska cijev linearno pomiče duž skenirane ravnine. Zatim se okvir zakrene za 1 0 i postupak se ponovi. Snimanje se nastavlja sve dok se okvir ne okrene za 180 0 . Svaki detektor snima 28800 okvira (180x160) tijekom studije. Informacije se obrađuju računalom, a pomoću posebnog računalnog programa formira se slika odabranog sloja.

Druga generacija CT-a koristi više zraka X-zraka i do 30 detektora X-zraka. Time je moguće ubrzati proces istraživanja do 18 sekundi.

Treća generacija CT-a koristi novi princip. Široki snop rendgenskih zraka u obliku lepeze pokriva predmet koji se proučava, a rendgensko zračenje koje je prošlo kroz tijelo bilježi nekoliko stotina detektora. Vrijeme potrebno za istraživanje smanjeno je na 5-6 sekundi.

CT ima mnoge prednosti u odnosu na ranije rendgenske dijagnostičke metode. Karakterizira ga visoka rezolucija, koja omogućuje razlikovanje suptilnih promjena na mekim tkivima. CT omogućuje otkrivanje takvih patoloških procesa koji se ne mogu otkriti drugim metodama. Osim toga, primjena CT-a omogućuje smanjenje doze rendgenskog zračenja koju pacijenti primaju tijekom dijagnostičkog procesa.

Moderna medicina koristi mnoge liječnike za dijagnostiku i terapiju. Neki od njih korišteni su relativno nedavno, dok se drugi prakticiraju više od desetak ili čak stotina godina. Također, prije sto deset godina William Conrad Roentgen otkrio je nevjerojatne X-zrake, što je izazvalo značajan odjek u znanstvenom i medicinskom svijetu. I sada ih liječnici diljem planeta koriste u svojoj praksi. Tema našeg današnjeg razgovora bit će X-zrake u medicini, o njihovoj primjeni razgovarat ćemo malo detaljnije.

X-zrake su jedna od vrsta elektromagnetskog zračenja. Karakteriziraju ih značajna svojstva prodora, koja ovise o valnoj duljini zračenja, kao io gustoći i debljini ozračenih materijala. Osim toga, X-zrake mogu izazvati sjaj niza tvari, utjecati na žive organizme, ionizirati atome, a također katalizirati neke fotokemijske reakcije.

Primjena X-zraka u medicini

Do danas, svojstva x-zraka omogućuju im široku primjenu u rendgenskoj dijagnostici i terapiji x-zrakama.

rendgenska dijagnostika

Rentgenska dijagnostika koristi se pri provođenju:

X-zraka (prijenos);
- radiografija (slika);
- fluorografija;
- RTG i kompjutorizirana tomografija.

Fluoroskopija

Za provođenje takve studije, pacijent se mora postaviti između rendgenske cijevi i posebnog fluorescentnog zaslona. Specijalist radiolog odabire potrebnu tvrdoću rendgenske snimke, primajući na ekranu sliku unutarnjih organa, kao i rebara.

Radiografija

Za ovu studiju, pacijent se stavlja na kasetu koja sadrži poseban film. Rentgenski uređaj postavlja se neposredno iznad objekta. Kao rezultat toga, na filmu se pojavljuje negativna slika unutarnjih organa koja sadrži niz finih detalja, detaljnijih nego kod fluoroskopskog pregleda.

Fluorografija

Ova se studija provodi tijekom masovnih medicinskih pregleda stanovništva, uključujući i za otkrivanje tuberkuloze. Istodobno se slika s velikog platna projicira na poseban film.

Tomografija

Prilikom provođenja tomografije, računalne zrake pomažu u dobivanju slika organa na nekoliko mjesta odjednom: u posebno odabranim poprečnim presjecima tkiva. Ova serija rendgenskih snimaka naziva se tomogram.

Računalni tomogram

Takva studija omogućuje vam registraciju dijelova ljudskog tijela pomoću rendgenskog skenera. Nakon što se podaci unesu u računalo, dobiva se jedna slika u presjeku.

Svaka od navedenih dijagnostičkih metoda temelji se na svojstvu rendgenske zrake da osvjetljava film, kao i na činjenici da se ljudska tkiva i koštani kostur razlikuju po različitoj propusnosti za njihovo djelovanje.

Terapija X-zrakama

Sposobnost X-zraka da utječe na tkiva na poseban način koristi se za liječenje tumorskih formacija. Istodobno, ionizirajuća svojstva ovog zračenja posebno su vidljiva kada su izložene stanicama koje su sposobne za brzu diobu. Upravo te kvalitete razlikuju stanice malignih onkoloških formacija.

Međutim, vrijedi napomenuti da terapija X-zrakama može uzrokovati mnogo ozbiljnih nuspojava. Takav utjecaj agresivno utječe na stanje hematopoetskog, endokrinog i imunološkog sustava, čije se stanice također vrlo brzo dijele. Agresivni utjecaj na njih može uzrokovati znakove radijacijske bolesti.

Učinak X-zračenja na čovjeka

Tijekom proučavanja rendgenskih zraka liječnici su otkrili da one mogu dovesti do promjena na koži koje nalikuju opeklinama od sunca, ali su praćene dubljim oštećenjem kože. Takvi čirevi liječe jako dugo. Znanstvenici su otkrili da se takve lezije mogu izbjeći smanjenjem vremena i doze zračenja, kao i uporabom posebnih metoda zaštite i daljinskog upravljanja.

Agresivni utjecaj X-zraka može se očitovati i dugoročno: privremene ili trajne promjene u sastavu krvi, sklonost leukemiji i rano starenje.

Učinak rendgenskih zraka na čovjeka ovisi o mnogim čimbenicima: o tome koji se organ zrači i koliko dugo. Zračenje hematopoetskih organa može dovesti do bolesti krvi, a izlaganje spolnih organa može dovesti do neplodnosti.

Provođenje sustavnog zračenja prepuno je razvoja genetskih promjena u tijelu.

Prava šteta rendgenskih zraka u rendgenskoj dijagnostici

Tijekom pregleda liječnici koriste minimalnu moguću količinu rendgenskih zraka. Sve doze zračenja zadovoljavaju određene prihvatljive standarde i ne mogu naštetiti osobi. Rentgenska dijagnostika predstavlja značajnu opasnost samo za liječnike koji je provode. A onda suvremene metode zaštite pomažu da se agresija zraka svede na minimum.

Najsigurnije metode radiodijagnostike uključuju radiografiju ekstremiteta, kao i rendgenske snimke zuba. Na sljedećem mjestu ove ljestvice je mamografija, zatim kompjutorizirana tomografija, a nakon nje radiografija.

Da bi uporaba X-zraka u medicini donijela samo korist osobi, potrebno je provoditi istraživanja uz njihovu pomoć samo prema indikacijama.

Suvremena medicinska dijagnostika i liječenje pojedinih bolesti ne može se zamisliti bez uređaja koji koriste svojstva X-zraka. Otkriće X-zraka dogodilo se prije više od 100 godina, ali i sada se nastavlja rad na stvaranju novih metoda i aparata za smanjenje negativnog učinka zračenja na ljudsko tijelo.

Tko je i kako otkrio X-zrake

U prirodnim uvjetima, tok X-zraka je rijedak i emitiraju ga samo određeni radioaktivni izotopi. X-zrake ili X-zrake otkrio je tek 1895. godine njemački znanstvenik Wilhelm Röntgen. Ovo otkriće dogodilo se slučajno, tijekom eksperimenta za proučavanje ponašanja svjetlosnih zraka u uvjetima koji se približavaju vakuumu. Eksperiment je uključivao katodnu cijev za plinsko pražnjenje sniženog tlaka i fluorescentni zaslon, koji je svaki put počeo svijetliti u trenutku kada je cijev počela djelovati.

Zaintrigiran čudnim učinkom, Roentgen je proveo niz istraživanja koja su pokazala da nastalo zračenje, nevidljivo oku, može prodrijeti kroz razne prepreke: papir, drvo, staklo, neke metale, pa čak i kroz ljudsko tijelo. Unatoč nerazumijevanju same prirode onoga što se događa, je li takva pojava uzrokovana stvaranjem struje nepoznatih čestica ili valova, uočen je sljedeći obrazac - zračenje lako prolazi kroz meka tkiva tijela, a mnogo teže kroz čvrsta živa tkiva i nežive tvari.

Roentgen nije bio prvi koji je proučavao ovaj fenomen. Sredinom 19. stoljeća Francuz Antoine Mason i Englez William Crookes proučavali su slične mogućnosti. No Roentgen je prvi izumio katodnu cijev i indikator koji se može koristiti u medicini. Prvi je objavio znanstveni rad, što mu je donijelo titulu prvog nobelovca među fizičarima.

Godine 1901. započela je plodna suradnja trojice znanstvenika koji su postali utemeljitelji radiologije i radiologije.

Svojstva X-zraka

X-zrake su sastavni dio općeg spektra elektromagnetskog zračenja. Valna duljina je između gama i ultraljubičastih zraka. X-zrake imaju sva uobičajena valna svojstva:

• difrakcija;
• refrakcija;
• smetnje;
• brzina širenja (jednaka je svjetlosti).

Za umjetno stvaranje toka rendgenskih zraka koriste se posebni uređaji - rendgenske cijevi. X-zračenje nastaje iz kontakta brzih elektrona volframa sa tvarima koje isparavaju iz vruće anode. U pozadini interakcije nastaju elektromagnetski valovi kratke duljine, koji su u spektru od 100 do 0,01 nm iu energetskom rasponu od 100-0,1 MeV. Ako je valna duljina zraka manja od 0,2 nm - to je tvrdo zračenje, ako je valna duljina veća od navedene vrijednosti, nazivaju se meke x-zrake.

Značajno je da se kinetička energija koja proizlazi iz kontakta elektrona i tvari anode 99% pretvara u toplinsku energiju, a samo 1% je rendgensko zračenje.

X-zračenje – kočno i karakteristično

X-zračenje je superpozicija dviju vrsta zraka – kočnog i karakterističnog. Generiraju se u slušalici istovremeno. Dakle, o ovim pokazateljima ovisi rendgensko zračenje i karakteristika svake pojedine rendgenske cijevi - spektar njezina zračenja, te predstavlja njihovu superpoziciju.

Bremsstrahlung ili kontinuirano rendgensko zračenje rezultat je usporavanja isparavanja elektrona iz volframove niti.

Karakteristične ili linijske rendgenske zrake nastaju u trenutku preslagivanja atoma tvari anode rendgenske cijevi. Valna duljina karakterističnih zraka izravno ovisi o atomskom broju kemijskog elementa koji se koristi za izradu anode cijevi.

Navedena svojstva X-zraka omogućuju njihovu primjenu u praksi:

• nevidljiv običnom oku;
• visoka sposobnost prodiranja kroz živa tkiva i nežive materijale koji ne propuštaju vidljivu svjetlost;
• učinak ionizacije na molekularne strukture.

Principi rendgenskog snimanja

Svojstvo rendgenskih zraka na kojima se temelji snimanje je sposobnost da se ili razgrade ili izazovu sjaj nekih tvari.

Zračenje X-zrakama uzrokuje fluorescentni sjaj u kadmijevim i cinkovim sulfidima - zeleno, au kalcijevom volframatu - plavo. Ovo se svojstvo koristi u tehnici medicinske rendgenske transiluminacije, a također povećava funkcionalnost rendgenskih zaslona.

Fotokemijski učinak rendgenskih zraka na srebro-halogenidne materijale osjetljive na svjetlost (iluminacija) omogućuje provođenje dijagnostike – snimanje rendgenskih snimaka. Ovo se svojstvo također koristi za mjerenje količine ukupne doze koju laboratorijski pomoćnici primaju u rendgenskim sobama. Nosivi dozimetri imaju posebne osjetljive trake i indikatore. Ionizirajuće djelovanje rendgenskog zračenja omogućuje određivanje kvalitativnih karakteristika dobivenih rendgenskih zraka.

Jedno izlaganje konvencionalnim rendgenskim zrakama povećava rizik od raka za samo 0,001%.

Područja gdje se koriste X-zrake

Korištenje X-zraka je prihvatljivo u sljedećim industrijama:

1. Sigurnost. Fiksni i prijenosni uređaji za otkrivanje opasnih i zabranjenih predmeta u zračnim lukama, carinama ili na mjestima s velikim brojem ljudi.
2. Kemijska industrija, metalurgija, arheologija, arhitektura, građevinarstvo, restauratorski radovi - za otkrivanje nedostataka i provođenje kemijske analize tvari.
3. Astronomija. Pomaže u promatranju svemirskih tijela i pojava uz pomoć rendgenskih teleskopa.
4. vojne industrije. Za razvoj laserskog oružja.

Glavna primjena X-zraka je u medicini. Danas sekcija medicinske radiologije uključuje: radiodijagnostiku, radioterapiju (liječenje rentgenskim zračenjem), radiokirurgiju. Medicinska sveučilišta proizvode visokospecijalizirane stručnjake – radiologe.

X-zračenje - šteta i korist, učinci na tijelo

Visoka moć prodora i ionizirajuće djelovanje X-zraka može uzrokovati promjenu strukture DNA stanice, stoga je opasno za ljude. Šteta od rendgenskog zračenja izravno je proporcionalna primljenoj dozi zračenja. Različiti organi različito reagiraju na zračenje. Najosjetljiviji uključuju:

• koštana srž i koštano tkivo;
• leća oka;
• štitnjača;
• mliječne i spolne žlijezde;
• plućno tkivo.

Nekontrolirano korištenje rendgenskog zračenja može uzrokovati reverzibilne i ireverzibilne patologije.

Posljedice izlaganja X-zrakama:

• oštećenje koštane srži i pojava patologija hematopoetskog sustava - eritrocitopenija, trombocitopenija, leukemija;
• oštećenje leće, s naknadnim razvojem katarakte;
• stanične mutacije koje su naslijeđene;
• razvoj onkoloških bolesti;
• dobivanje opeklina od zračenja;
• razvoj radijacijske bolesti.

Važno! Za razliku od radioaktivnih tvari, X-zrake se ne nakupljaju u tkivima tijela, što znači da nema potrebe uklanjati X-zrake iz tijela. Štetno djelovanje X-zraka prestaje isključivanjem medicinskog uređaja.

Korištenje X-zraka u medicini dopušteno je ne samo u dijagnostičke svrhe (traumatologija, stomatologija), već iu terapeutske svrhe:

• od rendgenskih zraka u malim dozama potiče se metabolizam u živim stanicama i tkivima;
• određene ograničavajuće doze koriste se za liječenje onkoloških i benignih neoplazmi.

Metode dijagnosticiranja patologija pomoću X-zraka

Radiodijagnostika uključuje sljedeće metode:

1. Fluoroskopija je studija u kojoj se slika dobiva na fluorescentnom ekranu u stvarnom vremenu. Uz klasično snimanje dijela tijela u stvarnom vremenu, danas postoje tehnologije rendgenske televizijske transiluminacije - slika se prenosi s fluorescentnog ekrana na televizijski monitor koji se nalazi u drugoj prostoriji. Razvijeno je nekoliko digitalnih metoda za obradu dobivene slike, nakon čega slijedi njezin prijenos s ekrana na papir.
2. Fluorografija je najjeftinija metoda za ispitivanje organa prsnog koša, koja se sastoji u izradi male slike od 7x7 cm.Unatoč mogućnosti pogreške, to je jedini način da se provede masovni godišnji pregled stanovništva. Metoda nije opasna i ne zahtijeva povlačenje primljene doze zračenja iz tijela.
3. Radiografija - dobivanje sažete slike na filmu ili papiru kako bi se razjasnio oblik organa, njegov položaj ili ton. Može se koristiti za procjenu peristaltike i stanja sluznice. Ako postoji izbor, onda među suvremenim rendgenskim uređajima prednost ne treba dati digitalnim uređajima, kod kojih fluks rendgenskih zraka može biti veći nego kod starih uređaja, već niskodoznim rendgenskim uređajima s izravnim ravnim poluvodički detektori. Omogućuju smanjenje opterećenja tijela 4 puta.
4. Kompjuterizirana rendgenska tomografija je tehnika kojom se rendgenskim zrakama dobiva potreban broj slika presjeka odabranog organa. Među mnogim varijantama modernih CT uređaja, CT skeneri niske doze visoke rezolucije koriste se za niz ponovljenih studija.

Radioterapija

Terapija X-zrakama odnosi se na lokalne metode liječenja. Najčešće se metoda koristi za uništavanje stanica raka. Budući da je učinak izloženosti usporediv s kirurškim uklanjanjem, ova se metoda liječenja često naziva radiokirurgija.

Danas se rentgensko liječenje provodi na sljedeće načine:

1. Vanjski (protonska terapija) - zraka zračenja ulazi u tijelo pacijenta izvana.
2. Interna (brahiterapija) - korištenje radioaktivnih kapsula usađivanjem u tijelo, s postavljanjem bliže kancerogenom tumoru. Nedostatak ove metode liječenja je što do vađenja kapsule iz tijela pacijenta treba izolirati.

Ove metode su nježne i njihova je primjena u nekim slučajevima poželjnija od kemoterapije. Takva popularnost je zbog činjenice da se zrake ne nakupljaju i ne zahtijevaju uklanjanje iz tijela, imaju selektivni učinak, bez utjecaja na druge stanice i tkiva.

Sigurna brzina izlaganja X-zrakama

Ovaj pokazatelj norme dopuštene godišnje izloženosti ima svoje ime - genetski značajna ekvivalentna doza (GED). Ne postoje jasne kvantitativne vrijednosti za ovaj pokazatelj.

1. Ovaj pokazatelj ovisi o dobi i želji pacijenta da ima djecu u budućnosti.
2. Ovisi o tome koji su organi pregledani ili liječeni.
3. Na GZD utječe razina prirodne radioaktivne pozadine regije u kojoj osoba živi.

Danas su na snazi ​​sljedeći prosječni GZD standardi:

• razina izloženosti iz svih izvora, osim medicinskih, i bez uzimanja u obzir prirodne pozadine zračenja - 167 mRem godišnje;
• norma za godišnji liječnički pregled nije veća od 100 mRem godišnje;
• ukupna sigurna vrijednost je 392 mRem godišnje.

X-zračenje ne zahtijeva izlučivanje iz organizma, a opasno je samo u slučaju intenzivnog i dugotrajnog izlaganja. Suvremena medicinska oprema koristi niskoenergetsko zračenje kratkog trajanja, pa se smatra relativno bezopasnom.