Röntgen hossza. Mi jellemzi ezt a fajta sugárzást. Sugárzás – kár és haszon

A röntgensugarak alapvető tulajdonságainak felfedezése és érdeme joggal illeti Wilhelm Conrad Roentgen német tudóst. Az általa felfedezett röntgensugarak csodálatos tulajdonságai azonnal hatalmas visszhangot kaptak a tudományos világban. Bár akkor, 1895-ben, a tudós alig tudta elképzelni, milyen hasznot, néha kárt is hozhat a röntgensugárzás.

Ebben a cikkben nézzük meg, hogyan hat az ilyen típusú sugárzás az emberi egészségre.

Mi az a röntgensugárzás

Az első kérdés, ami érdekelte a kutatót, az volt, hogy mi az a röntgensugárzás? Számos kísérlet tette lehetővé annak igazolását, hogy 10-8 cm hullámhosszú elektromágneses sugárzásról van szó, amely az ultraibolya és a gamma sugárzás között köztes helyet foglal el.

Röntgensugarak alkalmazása

A titokzatos röntgensugarak pusztító hatásának mindezen vonatkozásai egyáltalán nem zárják ki alkalmazásuk meglepően kiterjedt vonatkozásait. Hol használják a röntgensugarakat?

1. Molekulák és kristályok szerkezetének tanulmányozása.
2. Röntgen hibafelismerés (iparban, termékek hibáinak felderítése).
3. Az orvosi kutatás és terápia módszerei.

A röntgensugárzás legfontosabb alkalmazásai e hullámok teljes tartományának igen rövid hullámhossza és egyedi tulajdonságai miatt váltak lehetővé.

Mivel érdekel minket a röntgensugarak hatása azokra az emberekre, akik csak orvosi vizsgálat vagy kezelés során találkoznak velük, ezért csak a röntgensugárzás ezen alkalmazási területét vesszük figyelembe.

A röntgen alkalmazása az orvostudományban

Felfedezésének különleges jelentősége ellenére Roentgen nem szerzett szabadalmat a használatára, így felbecsülhetetlen ajándék az egész emberiség számára. Már az első világháborúban elkezdték használni a röntgen egységeket, amelyek lehetővé tették a sebesültek gyors és pontos diagnosztizálását. Most megkülönböztethetjük a röntgensugarak alkalmazásának két fő területét az orvostudományban:

• Röntgendiagnosztika;
• röntgenterápia.

Röntgen diagnosztika

A röntgendiagnosztikát különféle lehetőségekben használják:

Vessünk egy pillantást e módszerek közötti különbségre.

Mindezek a diagnosztikai módszerek a röntgensugarak filmet megvilágító képességén, valamint a szövetek és a csontváz eltérő áteresztőképességén alapulnak.

Röntgenterápia

A röntgensugárzásnak a szövetekre gyakorolt ​​biológiai hatását a gyógyászatban daganatok kezelésére használják. Ennek a sugárzásnak az ionizáló hatása a legaktívabban a gyorsan osztódó sejtekre gyakorolt ​​hatásban nyilvánul meg, amelyek a rosszindulatú daganatok sejtjei.

Ugyanakkor tisztában kell lennie a sugárkezelést elkerülhetetlenül kísérő mellékhatásokkal is. A helyzet az, hogy a vérképző, az endokrin és az immunrendszer sejtjei is gyorsan osztódnak. A rájuk gyakorolt ​​negatív hatás sugárbetegség jeleit idézi elő.

A röntgensugárzás hatása az emberre

Nem sokkal a röntgensugarak figyelemre méltó felfedezése után felfedezték, hogy a röntgensugarak hatással vannak az emberre.

Ezeket az adatokat kísérleti állatokon végzett kísérletekben szerezték be, azonban a genetikusok szerint hasonló hatások érvényesülhetnek az emberi szervezetre is.

A röntgensugárzás hatásainak vizsgálata az elfogadható sugárdózisokra vonatkozó nemzetközi szabványok kidolgozásához vezetett.

A röntgensugárzás dózisai a röntgendiagnosztikában

A röntgenszoba meglátogatása után sok beteg aggódik – hogyan hat az egészségére a kapott sugárdózis?

A test általános besugárzásának dózisa az eljárás természetétől függ. A kényelem kedvéért összehasonlítjuk a kapott dózist a természetes expozícióval, amely az embert egész életében elkíséri.

1. Röntgen: mellkas - a kapott sugárdózis 10 napos háttérexpozíciónak felel meg; felső gyomor és vékonybél - 3 év.
2. A hasüreg és a medence, valamint az egész test számítógépes tomográfiája - 3 év.
3. Mammográfia - 3 hónap.
4. A végtagok radiográfiája gyakorlatilag ártalmatlan.
5. A fogászati ​​röntgensugarak tekintetében a sugárdózis minimális, mivel a pácienst keskeny, rövid sugárzási idejű röntgensugár éri.

Ezek a sugárdózisok megfelelnek az elfogadható normáknak, de ha a páciens szorongást érez a röntgen előtt, joga van speciális védőkötényt kérni.

Terhes nők röntgensugárzásának kitettsége

Minden személynek ismételten röntgenvizsgálatot kell végeznie. De van egy szabály - ez a diagnosztikai módszer nem írható elő terhes nők számára. A fejlődő embrió rendkívül sérülékeny. A röntgensugarak kromoszóma-rendellenességeket okozhatnak, és ennek következtében fejlődési rendellenességekkel küzdő gyermekek születhetnek. A legsebezhetőbb ebből a szempontból a legfeljebb 16 hétig tartó terhességi kor. Ezenkívül a jövő baba számára a legveszélyesebb a gerinc, a medence és a hasi régió röntgenfelvétele.

Ismerve a röntgensugarak terhességre gyakorolt ​​káros hatását, az orvosok minden lehetséges módon kerülik annak használatát a nő életének ebben a döntő szakaszában.

A röntgensugárzásnak azonban vannak mellékforrásai:

• elektronmikroszkópok;
• színes TV kineszkópok stb.

A kismamáknak tisztában kell lenniük az általuk jelentett veszélyekkel.

Szoptató anyák számára a radiodiagnózis nem veszélyes.

Mit kell tenni röntgen után

A röntgensugárzás minimális hatásainak elkerülése érdekében néhány egyszerű lépést megtehet:

• röntgen után igyon egy pohár tejet - kis dózisú sugárzást eltávolít;
• nagyon praktikus egy pohár száraz bor vagy szőlőlé;
• az eljárás után bizonyos idővel célszerű növelni a magas jódtartalmú élelmiszerek (tenger gyümölcsei) arányát.

De nincs szükség orvosi eljárásokra vagy speciális intézkedésekre a sugárzás eltávolításához a röntgen után!

A röntgensugárzásnak való kitettség kétségtelenül súlyos következményei ellenére az orvosi vizsgálatok során nem szabad túlbecsülni a veszélyüket - csak a test bizonyos területein és nagyon gyorsan végzik el. Ezek előnyei sokszor meghaladják ennek az eljárásnak az emberi testre gyakorolt ​​kockázatát.

Röntgensugárzás, láthatatlan sugárzás, amely képes áthatolni, bár különböző mértékben, minden anyagon. Ez körülbelül 10-8 cm hullámhosszú elektromágneses sugárzás.

A látható fényhez hasonlóan a röntgensugarak is a fényképészeti film elfeketedését okozzák. Ez a tulajdonság nagy jelentőséggel bír az orvostudomány, az ipar és a tudományos kutatás számára. A vizsgált tárgyon áthaladva, majd a filmre esve a röntgensugárzás a belső szerkezetét ábrázolja rajta. Mivel a röntgensugárzás áthatoló ereje különböző anyagoknál eltérő, a tárgy számára kevésbé átlátszó részek világosabb területeket adnak a fényképen, mint azok, amelyeken a sugárzás jól áthatol. Így a csontszövetek kevésbé átlátszóak a röntgensugárzás számára, mint a bőrt és a belső szerveket alkotó szövetek. Ezért a röntgenfelvételen a csontok világosabb területként jelennek meg, és a törési hely, amely a sugárzás számára átlátszóbb, meglehetősen könnyen kimutatható. A röntgensugaras képalkotást a fogászatban is használják a fogszuvasodás és a foggyökerek tályogainak kimutatására, valamint az iparban az öntvények, műanyagok és gumik repedéseinek kimutatására.

A röntgensugárzást a kémiában a vegyületek elemzésére, a fizikában pedig a kristályok szerkezetének vizsgálatára használják. A kémiai vegyületen áthaladó röntgensugár jellegzetes másodlagos sugárzást okoz, amelynek spektroszkópiai elemzése lehetővé teszi a vegyész számára a vegyület összetételének meghatározását. Kristályos anyagra eséskor röntgensugarat szórnak szét a kristály atomjai, így tiszta, szabályos folt- és csíkmintázatot adnak a fényképezőlapon, amely lehetővé teszi a kristály belső szerkezetének megállapítását.

A röntgensugárzás rákkezelésben való alkalmazása azon a tényen alapul, hogy elpusztítja a rákos sejteket. Ugyanakkor nemkívánatos hatással lehet a normál sejtekre. Ezért rendkívül óvatosan kell eljárni a röntgensugárzás alkalmazásakor.

Röntgenfelvételek készítése

Röntgensugárzás akkor jön létre, amikor a nagy sebességgel mozgó elektronok kölcsönhatásba lépnek az anyaggal. Amikor az elektronok bármilyen anyag atomjával ütköznek, gyorsan elveszítik mozgási energiájukat. Ebben az esetben a nagy része hővé alakul, és egy kis része, általában kevesebb, mint 1%, alakul át röntgenenergiává. Ez az energia kvantumok formájában szabadul fel – fotonoknak nevezett részecskék, amelyek energiával rendelkeznek, de nyugalmi tömegük nulla. A röntgenfotonok energiájukban különböznek, ami fordítottan arányos hullámhosszukkal. A röntgensugárzás megszerzésének szokásos módszerével széles hullámhossz-tartományt kapunk, amelyet röntgenspektrumnak nevezünk.

Röntgencsövek. Ahhoz, hogy az elektronok anyaggal való kölcsönhatásából eredő röntgensugárzást kapjunk, szükség van egy elektronforrásra, a nagy sebességre gyorsító eszközökre, valamint egy olyan célpontra, amely képes ellenállni az elektronbombázásnak és röntgensugárzást előállítani. a szükséges intenzitást. Azt az eszközt, amely mindezzel rendelkezik, röntgencsőnek nevezik. A korai felfedezők „mélyvákuum” csöveket használtak, mint például a mai kisülési csöveket. Nem volt túl nagy bennük a vákuum.

A kisülési csövek kis mennyiségű gázt tartalmaznak, és ha nagy potenciálkülönbséget alkalmaznak a cső elektródáin, a gázatomok pozitív és negatív ionokká alakulnak. A pozitívak a negatív elektród (katód) felé mozognak, és ráesve elektronokat ütnek ki onnan, ezek pedig a pozitív elektród (anód) felé haladnak, és azt bombázva röntgenfoton-folyamot hoznak létre. .

A Coolidge által kifejlesztett modern röntgencsőben (11. ábra) az elektronok forrása egy magas hőmérsékletre melegített volfrámkatód.

Rizs. tizenegy.

Az elektronokat nagy sebességre gyorsítja az anód (vagy antikatód) és a katód közötti nagy potenciálkülönbség. Mivel az elektronoknak az anódot anélkül kell elérniük, hogy atomokkal ütköznének, nagyon nagy vákuum szükséges, amihez a csövet jól ki kell üríteni. Ez csökkenti a megmaradt gázatomok ionizációjának valószínűségét és a kapcsolódó oldaláramokat is.

Amikor elektronokkal bombázzák, a wolfram antikatód jellegzetes röntgensugarakat bocsát ki. A röntgensugár keresztmetszete kisebb, mint a tényleges besugárzott terület. 1 - elektronsugár; 2 - katód fókuszáló elektródával; 3 - üveghéj (cső); 4 - wolfram célpont (antikatód); 5 - katód izzószál; 6 - ténylegesen besugárzott terület; 7 - hatékony fókuszpont; 8 - réz anód; 9 - ablak; 10 - szórt röntgensugarak.

Az elektronokat a katódot körülvevő speciális alakú elektróda fókuszálja az anódra. Ezt az elektródát fókuszáló elektródának nevezik, és a katóddal együtt alkotja a cső "elektronikus reflektorfényét". Az elektronbombázásnak kitett anódnak tűzálló anyagból kell készülnie, mivel a bombázó elektronok mozgási energiájának nagy része hővé alakul. Ezenkívül kívánatos, hogy az anód nagy rendszámú anyagból készüljön, hiszen a röntgen hozam az atomszám növekedésével növekszik. Anódanyagként leggyakrabban a 74-es rendszámú volfrámot választják A röntgencsövek kialakítása az alkalmazási feltételektől és követelményektől függően eltérő lehet.

A röntgensugarakat véletlenül fedezte fel 1895-ben a híres német fizikus, Wilhelm Roentgen. A katódsugarakat egy alacsony nyomású gázkisüléses csőben tanulmányozta, amelynek elektródái között nagy feszültség volt. Annak ellenére, hogy a cső egy fekete dobozban volt, Roentgen észrevette, hogy egy fluoreszkáló képernyő, amely történetesen a közelben volt, minden alkalommal felizzik, amikor a cső működött. Kiderült, hogy a cső olyan sugárforrás, amely áthatol papíron, fán, üvegen, sőt egy fél centiméter vastag alumíniumlemezen is.

A röntgenvizsgálat megállapította, hogy a gázkisülési cső egy új típusú, nagy áthatoló képességű láthatatlan sugárzás forrása. A tudós nem tudta megállapítani, hogy ez a sugárzás részecskék vagy hullámok folyama-e, ezért úgy döntött, hogy röntgensugárzásnak nevezi el. Később röntgensugaraknak nevezték őket.

Ma már ismert, hogy a röntgensugarak az elektromágneses sugárzás egy formája, amelynek hullámhossza rövidebb, mint az ultraibolya elektromágneses hullámoké. A röntgensugárzás hullámhossza 70-ig terjed nm 10-5-ig nm. Minél rövidebb a röntgensugárzás hullámhossza, annál nagyobb a fotonjaik energiája és annál nagyobb a behatoló ereje. Viszonylag hosszú hullámhosszú röntgensugárzás (több mint 10 nm), hívják puha. Hullámhossz 1-10 nm jellemzi kemény röntgensugarak. Nagy áthatoló erejük van.

Röntgenfelvételek készítése

Röntgensugarak akkor keletkeznek, amikor gyors elektronok vagy katódsugarak ütköznek egy kisnyomású kisülőcső falával vagy anódjával. A modern röntgencső egy evakuált üvegtartály, amelyben egy katód és egy anód található. A katód és az anód (antikatód) közötti potenciálkülönbség eléri a több száz kilovoltot. A katód egy elektromos árammal felmelegített volfrámszál. Ez a katód elektronkibocsátásához vezet a termikus emisszió eredményeként. Az elektronokat egy röntgencsőben lévő elektromos tér gyorsítja. Mivel a csőben nagyon kevés gázmolekula található, az elektronok gyakorlatilag nem veszítenek energiájukból az anódhoz vezető úton. Nagyon nagy sebességgel érik el az anódot.

Röntgensugarak mindig akkor keletkeznek, ha a nagy sebességű elektronokat az anód anyaga késlelteti. Az elektronenergia nagy része hőként disszipálódik. Ezért az anódot mesterségesen kell hűteni. A röntgencsőben lévő anódnak magas olvadáspontú fémből, például volfrámból kell készülnie.

Az energia egy része, amely nem oszlik el hő formájában, elektromágneses hullámenergiává (röntgensugárzás) alakul át. Így a röntgensugárzás az anódanyag elektronbombázásának eredménye. A röntgensugárzásnak két típusa van: bremsstrahlung és karakterisztikus.

Bremsstrahlung röntgen

Bremsstrahlung akkor fordul elő, amikor a nagy sebességgel mozgó elektronokat lelassítják az anódatomok elektromos mezői. Az egyes elektronok lassulási feltételei nem azonosak. Ennek eredményeként kinetikus energiájuk különböző részei a röntgensugarak energiájába kerülnek.

A bremsstrahlung spektrum független az anód anyagának természetétől. Mint tudják, a röntgenfotonok energiája határozza meg frekvenciájukat és hullámhosszukat. Ezért a bremsstrahlung röntgensugárzás nem monokromatikus. Különféle jellemezhető hullámhosszak jellemzik folytonos (folyamatos) spektrum.

A röntgensugárzás energiája nem lehet nagyobb, mint az őket alkotó elektronok mozgási energiája. A legrövidebb röntgenhullámhossz a lassuló elektronok maximális kinetikus energiájának felel meg. Minél nagyobb a potenciálkülönbség a röntgencsőben, annál kisebb a röntgensugár hullámhossza.

Jellegzetes röntgenfelvételek

A jellegzetes röntgensugárzás nem folyamatos, hanem vonalspektrum. Ez a fajta sugárzás akkor következik be, amikor egy gyors elektron az anódhoz érve belép az atomok belső pályájára, és kiüti az egyik elektronjukat. Ennek eredményeként egy szabad tér jelenik meg, amelyet az egyik felső atompályáról leszálló másik elektron tölthet ki. Az elektronnak ez a magasabb energiaszintről alacsonyabb energiaszintre való átmenete bizonyos diszkrét hullámhosszú röntgensugárzást okoz. Ezért a jellegzetes röntgensugárzás rendelkezik vonalspektrum. A karakterisztikus sugárzási vonalak frekvenciája teljes mértékben függ az anódatomok elektronpályáinak szerkezetétől.

A különböző kémiai elemek jellemző sugárzásának spektrumvonalai azonos alakúak, mivel belső elektronpályáik szerkezete azonos. De hullámhosszuk és frekvenciájuk a nehéz és könnyű atomok belső pályái közötti energiakülönbségekből adódik.

A karakterisztikus röntgenspektrum vonalainak frekvenciája a fém rendszámának megfelelően változik, és a Moseley-egyenlet határozza meg: v 1/2 = A(Z-B), ahol Z- egy kémiai elem rendszáma, Aés B- állandók.

A röntgensugárzás anyaggal való kölcsönhatásának elsődleges fizikai mechanizmusai

A röntgensugarak és az anyag közötti elsődleges kölcsönhatást három mechanizmus jellemzi:

1. Koherens szórás. A kölcsönhatásnak ez a formája akkor következik be, amikor a röntgenfotonok energiája kisebb, mint az elektronok kötési energiája az atommaghoz. Ebben az esetben a foton energiája nem elegendő ahhoz, hogy elektronokat szabadítson fel az anyag atomjaiból. A fotont nem nyeli el az atom, hanem megváltoztatja a terjedés irányát. Ebben az esetben a röntgensugárzás hullámhossza változatlan marad.

2. Fotoelektromos hatás (fotoelektromos hatás). Amikor egy röntgenfoton elér egy anyagatomot, kiütheti az egyik elektront. Ez akkor fordul elő, ha a foton energiája meghaladja az elektron kötési energiáját az atommaggal. Ebben az esetben a foton elnyelődik, és az elektron kiszabadul az atomból. Ha egy foton több energiát hordoz, mint amennyi az elektron felszabadításához szükséges, a fennmaradó energiát mozgási energia formájában átadja a felszabaduló elektronnak. Ez a jelenség, az úgynevezett fotoelektromos hatás, akkor fordul elő, amikor viszonylag alacsony energiájú röntgensugarakat nyelnek el.

Az az atom, amely elveszti az egyik elektronját, pozitív ionná válik. A szabad elektronok élettartama nagyon rövid. Semleges atomok abszorbeálják őket, amelyek negatív ionokká alakulnak. A fotoelektromos hatás eredménye az anyag intenzív ionizációja.

Ha egy röntgenfoton energiája kisebb, mint az atomok ionizációs energiája, akkor az atomok gerjesztett állapotba kerülnek, de nem ionizálódnak.

3. Inkoherens szórás (Compton-effektus). Ezt a hatást Compton amerikai fizikus fedezte fel. Akkor fordul elő, amikor egy anyag elnyeli a kis hullámhosszú röntgensugarakat. Az ilyen röntgensugárzás fotonenergiája mindig nagyobb, mint az anyag atomjainak ionizációs energiája. A Compton-effektus egy nagy energiájú röntgenfoton és az atom külső héjában lévő elektronok kölcsönhatásának eredménye, amely viszonylag gyengén kötődik az atommaghoz.

A nagy energiájú foton energiájának egy részét átadja az elektronnak. A gerjesztett elektron kiszabadul az atomból. Az eredeti foton energiájának fennmaradó része hosszabb hullámhosszú röntgenfotonként bocsátódik ki, bizonyos szögben az elsődleges foton irányával. Egy másodlagos foton képes ionizálni egy másik atomot, és így tovább. A röntgensugárzás irányának és hullámhosszának ezen változásait Compton-effektusnak nevezik.

A röntgensugárzás anyaggal való kölcsönhatásának néhány hatása

Mint fentebb említettük, a röntgensugarak képesek gerjeszteni az anyag atomjait és molekuláit. Ez bizonyos anyagok (pl. cink-szulfát) fluoreszcenciáját okozhatja. Ha párhuzamos röntgensugarat irányítanak átlátszatlan tárgyakra, akkor megfigyelhető, hogy a sugarak áthaladnak az objektumon egy fluoreszcens anyaggal bevont képernyő elhelyezésével.

A fluoreszkáló képernyő fotófilmre cserélhető. A röntgensugarak ugyanolyan hatással vannak a fényképészeti emulzióra, mint a fény. Mindkét módszert alkalmazzák a gyakorlati gyógyászatban.

A röntgensugárzás másik fontos hatása az ionizáló képességük. Ez függ a hullámhosszuktól és az energiájuktól. Ez a hatás módszert biztosít a röntgensugárzás intenzitásának mérésére. Amikor a röntgensugarak áthaladnak az ionizációs kamrán, elektromos áram keletkezik, amelynek nagysága arányos a röntgensugárzás intenzitásával.

A röntgensugárzás anyag általi elnyelése

Amikor a röntgensugarak áthaladnak az anyagon, az abszorpció és a szórás miatt energiájuk csökken. Az anyagon áthaladó párhuzamos röntgensugár intenzitásának gyengülését a Bouguer-törvény határozza meg: I = I0 e -μd, ahol én 0- a röntgensugárzás kezdeti intenzitása; én az anyagrétegen áthaladó röntgensugárzás intenzitása, d- elnyelő rétegvastagság , μ - lineáris csillapítási együttható. Ez egyenlő két mennyiség összegével: t- lineáris abszorpciós együttható és σ - lineáris szórási együttható: μ = τ+ σ

A kísérletek során azt találták, hogy a lineáris abszorpciós együttható az anyag rendszámától és a röntgensugárzás hullámhosszától függ:

τ = kρZ 3 λ 3, ahol k- egyenes arányossági együttható, ρ - az anyag sűrűsége, Z az elem rendszáma, λ a röntgensugárzás hullámhossza.

A Z-től való függés gyakorlati szempontból nagyon fontos. Például a kalcium-foszfátból álló csontok abszorpciós együtthatója csaknem 150-szer magasabb, mint a lágyszövetek abszorpciós együtthatója. Z=20 a kalcium és Z=15 a foszfor esetében). Amikor a röntgensugarak áthaladnak az emberi testen, a csontok egyértelműen kiemelkednek az izmok, kötőszövetek stb. hátteréből.

Ismeretes, hogy az emésztőszervek ugyanolyan felszívódási együtthatóval rendelkeznek, mint a többi lágyszövet. De a nyelőcső, a gyomor és a belek árnyéka megkülönböztethető, ha a beteg kontrasztanyagot - bárium-szulfátot - vesz be ( Z= 56 bárium esetében). A bárium-szulfát nagyon átlátszatlan a röntgensugárzás számára, és gyakran használják a gyomor-bél traktus röntgenvizsgálatára. Bizonyos átlátszatlan keverékeket injektálnak a véráramba, hogy megvizsgálják az erek, vesék és hasonlók állapotát. Ebben az esetben kontrasztanyagként jódot használnak, amelynek rendszáma 53.

A röntgensugárzás abszorpciójának függősége a Z a röntgensugarak esetleges káros hatásai elleni védekezésre is használják. Erre a célra ólmot használnak, az értéket Z amiért 82.

A röntgen alkalmazása az orvostudományban

A röntgensugarak diagnosztikai alkalmazásának oka nagy áthatolóképességük volt, az egyik fő A röntgen tulajdonságai. A felfedezés korai napjaiban a röntgensugarakat főként csonttörések vizsgálatára és idegen testek (például golyók) felkutatására használták az emberi testben. Jelenleg számos diagnosztikai módszert alkalmaznak röntgen segítségével (röntgendiagnosztika).

Fluoroszkópia . A röntgenkészülék egy röntgenforrásból (röntgencső) és egy fluoreszcens képernyőből áll. Miután a röntgensugarak áthaladtak a páciens testén, az orvos megfigyeli a páciens árnyékképét. A képernyő és az orvos szeme közé ólomablakot kell elhelyezni, hogy megvédje az orvost a röntgensugárzás káros hatásaitól. Ez a módszer lehetővé teszi egyes szervek funkcionális állapotának tanulmányozását. Például az orvos közvetlenül megfigyelheti a tüdő mozgását, a kontrasztanyag áthaladását a gyomor-bél traktuson. Ennek a módszernek a hátrányai az elégtelen kontrasztképek és a pácienst az eljárás során kapott viszonylag nagy dózisú sugárzás.

Fluorográfia . Ez a módszer a páciens testrészének fényképezéséből áll. Általában a betegek belső szerveinek állapotának előzetes vizsgálatára használják alacsony dózisú röntgensugárzással.

Radiográfia. (röntgen röntgen). Ez egy röntgensugaras kutatási módszer, melynek során a képet fotófilmre rögzítik. A fényképek általában két egymásra merőleges síkban készülnek. Ennek a módszernek van néhány előnye. A röntgenfelvételek több részletet tartalmaznak, mint egy fluoreszkáló képernyőn látható kép, ezért informatívabbak. Elmenthetők további elemzéshez. A teljes sugárdózis kisebb, mint a fluoroszkópiában használt.

Számítógépes röntgen tomográfia . A számítógépes axiális tomográfiás szkenner a legmodernebb röntgendiagnosztikai eszköz, amely lehetővé teszi, hogy tiszta képet kapjon az emberi test bármely részéről, beleértve a szervek lágy szöveteit is.

A számítógépes tomográfiás (CT) szkennerek első generációja egy speciális röntgencsövet tartalmaz, amely hengeres kerethez van rögzítve. Vékony röntgensugár irányul a páciensre. Két röntgendetektor van rögzítve a keret másik oldalára. A páciens a keret közepén helyezkedik el, amely 180 0 -kal el tud fordulni a teste körül.

A röntgensugár áthalad egy álló tárgyon. A detektorok fogadják és rögzítik a különböző szövetek abszorpciós értékeit. A felvétel 160-szor történik, miközben a röntgencső lineárisan mozog a beolvasott sík mentén. Ezután a keretet 1 0-val elforgatjuk, és az eljárást megismételjük. A felvétel addig folytatódik, amíg a keret el nem fordul 180 0 -kal. Minden detektor 28800 képkockát (180x160) rögzít a vizsgálat során. Az információkat számítógép dolgozza fel, és egy speciális számítógépes program segítségével kép készül a kiválasztott rétegről.

A CT második generációja több röntgensugarat és legfeljebb 30 röntgendetektort használ. Ez lehetővé teszi a kutatási folyamat 18 másodpercig történő felgyorsítását.

A CT harmadik generációja új elvet alkalmaz. Széles, ventilátor formájú röntgensugár borítja be a vizsgált tárgyat, a testen áthaladó röntgensugárzást pedig több száz detektor rögzíti. A kutatáshoz szükséges idő 5-6 másodpercre csökken.

A CT-nek számos előnye van a korábbi röntgendiagnosztikai módszerekkel szemben. Nagy felbontás jellemzi, amely lehetővé teszi a lágy szövetek finom változásainak megkülönböztetését. A CT lehetővé teszi olyan kóros folyamatok kimutatását, amelyeket más módszerekkel nem lehet kimutatni. Ezenkívül a CT alkalmazása lehetővé teszi a betegek által a diagnosztikai folyamat során kapott röntgensugárzás dózisának csökkentését.

A modern orvostudomány számos orvost használ a diagnózis és a terápia elvégzésére. Néhányat viszonylag nemrégiben használnak, míg másokat több mint egy tucat vagy akár több száz éve gyakorolnak. Száztíz évvel ezelőtt William Conrad Roentgen felfedezte a csodálatos röntgensugarakat, amelyek jelentős visszhangot váltottak ki a tudományos és orvosi világban. És most az orvosok szerte a bolygón használják ezeket a gyakorlatukban. Mai beszélgetésünk témája a röntgen az orvostudományban lesz, ezek alkalmazásáról egy kicsit bővebben is kitérünk.

A röntgensugárzás az elektromágneses sugárzás egyik fajtája. Jelentős áthatoló tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a sugárzás hullámhosszától, valamint a besugárzott anyagok sűrűségétől és vastagságától függenek. Ezenkívül a röntgensugárzás számos anyag izzását okozhatja, hatással lehet az élő szervezetekre, ionizálhatja az atomokat, és néhány fotokémiai reakciót is katalizálhat.

A röntgen alkalmazása az orvostudományban

A mai napig a röntgensugarak tulajdonságai lehetővé teszik, hogy széles körben alkalmazzák őket a röntgendiagnosztikában és a röntgenterápiában.

Röntgen diagnosztika

A röntgendiagnosztikát a következő esetekben alkalmazzák:

Röntgensugárzás (transzmisszió);
- radiográfia (kép);
- fluorográfia;
- Röntgen és számítógépes tomográfia.

Fluoroszkópia

Egy ilyen vizsgálat elvégzéséhez a páciensnek el kell helyezkednie a röntgencső és egy speciális fluoreszcens képernyő között. Radiológus szakorvos választja ki a röntgenfelvételek szükséges keménységét, és a képernyőn képet kap a belső szervekről, valamint a bordákról.

Radiográfia

Ehhez a vizsgálathoz a pácienst egy speciális filmet tartalmazó kazettára helyezik. A röntgenkészüléket közvetlenül az objektum fölé helyezik. Ennek eredményeként a számos finom részletet tartalmazó filmen a belső szervek negatív képe jelenik meg, részletesebben, mint egy fluoroszkópos vizsgálat során.

Fluorográfia

Ezt a vizsgálatot a lakosság tömeges orvosi vizsgálatai során végzik, beleértve a tuberkulózis kimutatását is. Ezzel egyidejűleg egy nagy képernyőről egy képet vetítenek egy speciális filmre.

Tomográfia

A tomográfia során a számítógépes nyalábok segítenek a szervek képeinek megszerzésében egyszerre több helyen: a szövet speciálisan kiválasztott keresztirányú szakaszaiban. Ezt a röntgenfelvétel-sorozatot tomogramnak nevezik.

Számítógépes tomográfia

Egy ilyen vizsgálat lehetővé teszi az emberi test egyes szakaszainak regisztrálását röntgenszkenner segítségével. Az adatok számítógépbe történő bevitele után egy kép a keresztmetszetben.

A felsorolt ​​diagnosztikai módszerek mindegyike a filmet megvilágító röntgensugár tulajdonságain, valamint azon a tényen alapul, hogy az emberi szövetek és a csontváz eltérő permeabilitással bír hatásukra.

Röntgenterápia

A röntgensugarak azon képességét, hogy különleges módon befolyásolják a szöveteket, a daganatképződmények kezelésére használják. Ugyanakkor ennek a sugárzásnak az ionizáló tulajdonságai különösen aktívan észrevehetők, ha olyan sejteknek vannak kitéve, amelyek képesek a gyors osztódásra. Ezek a tulajdonságok különböztetik meg a rosszindulatú onkológiai formációk sejtjeit.

Érdemes azonban megjegyezni, hogy a röntgenterápia nagyon sok súlyos mellékhatást okozhat. Az ilyen hatás agresszíven befolyásolja a hematopoietikus, endokrin és immunrendszer állapotát, amelyek sejtjei szintén nagyon gyorsan osztódnak. A rájuk gyakorolt ​​agresszív hatás sugárbetegség jeleit okozhatja.

A röntgensugárzás hatása az emberre

A röntgensugarak tanulmányozása során az orvosok azt találták, hogy a bőrön olyan elváltozásokhoz vezethetnek, amelyek leégéshez hasonlítanak, de a bőr mélyebb károsodásával járnak. Az ilyen fekélyek nagyon hosszú ideig gyógyulnak. A tudósok azt találták, hogy az ilyen elváltozások elkerülhetők a sugárzás idejének és dózisának csökkentésével, valamint speciális árnyékolási és távvezérlési módszerek alkalmazásával.

A röntgensugarak agresszív hatása hosszú távon is megnyilvánulhat: átmeneti vagy tartós változások a vér összetételében, leukémiára való hajlam és korai öregedés.

A röntgensugarak személyre gyakorolt ​​hatása számos tényezőtől függ: attól, hogy melyik szervet sugározzák be, és mennyi ideig. A vérképzőszervek besugárzása vérbetegségekhez, a nemi szerveknek való kitettség pedig meddőséghez vezethet.

A szisztematikus besugárzás végrehajtása tele van genetikai változások kialakulásával a szervezetben.

A röntgensugárzás valódi kárai a röntgendiagnosztikában

A vizsgálat során az orvosok a lehető legkisebb mennyiségű röntgenfelvételt alkalmazzák. Minden sugárdózis megfelel bizonyos elfogadható szabványoknak, és nem károsíthatja az embert. A röntgendiagnosztika csak az azt végző orvosok számára jelent jelentős veszélyt. És akkor a modern védekezési módszerek segítenek a sugarak agressziójának minimálisra csökkentésében.

A radiodiagnózis legbiztonságosabb módszerei közé tartozik a végtagok radiográfiája, valamint a fogászati ​​röntgen. Ennek a minősítésnek a következő helyén a mammográfia, ezt követi a számítógépes tomográfia, ezt követően pedig a radiográfia.

Annak érdekében, hogy a röntgensugarak használata az orvostudományban csak hasznot hozzon egy személy számára, csak a jelzések szerint kell kutatást végezni a segítségükkel.

Egyes betegségek modern orvosi diagnosztikája és kezelése nem képzelhető el a röntgen tulajdonságait hasznosító készülékek nélkül. A röntgensugarak felfedezése több mint 100 éve történt, de még most is folyik a munka új módszerek és berendezések létrehozásán, amelyek minimalizálják a sugárzás emberi szervezetre gyakorolt ​​negatív hatását.

Ki és hogyan fedezte fel a röntgensugárzást

Természetes körülmények között a röntgensugárzás ritka, és csak bizonyos radioaktív izotópok bocsátják ki. A röntgen- vagy röntgensugarakat csak 1895-ben fedezte fel Wilhelm Röntgen német tudós. Ez a felfedezés véletlenül történt egy kísérlet során, amelynek célja a fénysugarak viselkedésének vizsgálata volt a vákuumhoz közeledő körülmények között. A kísérletben egy csökkentett nyomású katódgázkisülési csövet és egy fluoreszcens képernyőt használtak, amely minden alkalommal abban a pillanatban kezdett világítani, amikor a cső működésbe lép.

A különös hatás iránt érdeklődő Roentgen tanulmánysorozatot végzett, amely kimutatta, hogy a keletkező, a szem számára láthatatlan sugárzás képes áthatolni különféle akadályokon: papíron, fán, üvegen, egyes fémeken, sőt az emberi testen keresztül is. Annak ellenére, hogy nem értik a történések természetét, hogy az ilyen jelenséget ismeretlen részecskék vagy hullámok áramlása okozza-e, a következő mintát észlelték - a sugárzás könnyen áthalad a test lágy szövetein, és sokkal keményebben szilárd élő szöveteken és élettelen anyagokon keresztül.

Nem Roentgen volt az első, aki ezt a jelenséget tanulmányozta. A 19. század közepén a francia Antoine Mason és az angol William Crookes hasonló lehetőségeket vizsgált. Azonban Roentgen volt az, aki először feltalálta a katódcsövet és az orvostudományban használható indikátort. Ő volt az első, aki publikált tudományos munkát, amely elhozta számára a fizikusok közül az első Nobel-díjas címet.

1901-ben gyümölcsöző együttműködés kezdődött a három tudós között, akik a radiológia és a radiológia alapító atyái lettek.

A röntgen tulajdonságai

A röntgensugarak az elektromágneses sugárzás általános spektrumának szerves részét képezik. A hullámhossz a gamma és az ultraibolya sugárzás között van. A röntgensugarak rendelkeznek az összes szokásos hullámtulajdonsággal:

• diffrakció;
• fénytörés;
• interferencia;
• terjedési sebesség (ez egyenlő a fénnyel).

A röntgensugár mesterséges generálásához speciális eszközöket használnak - röntgencsöveket. A röntgensugárzás gyors wolframelektronok érintkezéséből keletkezik forró anódról elpárolgó anyagokkal. A kölcsönhatás hátterében rövid hosszúságú elektromágneses hullámok keletkeznek, amelyek 100-0,01 nm spektrumban és 100-0,1 MeV energiatartományban vannak. Ha a sugarak hullámhossza kisebb, mint 0,2 nm - ez kemény sugárzás, ha a hullámhossz nagyobb, mint a megadott érték, akkor lágy röntgensugárzásnak nevezik.

Lényeges, hogy az elektronok és az anódanyag érintkezéséből származó mozgási energia 99%-ban hőenergiává alakul, és mindössze 1%-a röntgensugárzás.

Röntgensugárzás - bremsstrahlung és jellemző

A röntgensugárzás kétféle sugárzás – bremsstrahlung és karakterisztikus – szuperpozíciója. Egyidejűleg generálódnak a kézibeszélőben. Ezért a röntgensugárzás és az egyes specifikus röntgencső jellemzői - sugárzásának spektruma - ezektől a mutatóktól függ, és azok szuperpozícióját jelenti.

A Bremsstrahlung vagy a folyamatos röntgensugarak a wolframszálból elpárolgó elektronok lassulása eredménye.

A karakterisztikus vagy vonalröntgen a röntgencső anódjának anyagának atomjainak átrendeződésének pillanatában jön létre. A karakterisztikus sugarak hullámhossza közvetlenül függ a cső anódjának készítéséhez használt kémiai elem rendszámától.

A röntgensugárzás felsorolt ​​tulajdonságai lehetővé teszik a gyakorlatban történő alkalmazásukat:

• közönséges szemmel láthatatlan;
• nagy áthatolási képesség az élő szöveteken és az élettelen anyagokon keresztül, amelyek nem adják át a látható fényt;
• ionizációs hatás a molekulaszerkezetekre.

A röntgen képalkotás elvei

A képalkotás alapjául szolgáló röntgensugarak azon tulajdonsága, hogy képesek lebomlani, vagy egyes anyagokat fényt okoznak.

A röntgensugárzás fluoreszkáló fényt okoz a kadmium- és cink-szulfidban - zöld, a kalcium-volframátban pedig - kék. Ezt a tulajdonságot használják az orvosi röntgen átvilágítás technikájában, és növeli a röntgenképernyők funkcionalitását is.

A röntgensugárzás fényérzékeny ezüsthalogenid anyagokra gyakorolt ​​fotokémiai hatása (megvilágítás) lehetővé teszi a diagnosztika elvégzését - röntgenfelvételek készítését. Ezt a tulajdonságot a laboratóriumi asszisztensek röntgenszobákban kapott teljes dózisának mérésére is használják. A hordható dózismérők speciális érzékeny szalagokkal és indikátorokkal rendelkeznek. A röntgensugárzás ionizáló hatása lehetővé teszi a kapott röntgensugárzás minőségi jellemzőinek meghatározását.

A hagyományos röntgensugárzásnak való egyszeri expozíció mindössze 0,001%-kal növeli a rák kockázatát.

Területek, ahol röntgensugarakat használnak

A röntgensugarak használata a következő iparágakban elfogadható:

1. Biztonság. Fix és hordozható eszközök veszélyes és tiltott tárgyak észlelésére repülőtereken, vámhatóságokon vagy zsúfolt helyeken.
2. Vegyipar, kohászat, régészet, építészet, építőipar, helyreállítási munkák - hibák feltárására és anyagok kémiai elemzésére.
3. Csillagászat. A kozmikus testek, jelenségek röntgenteleszkópok segítségével történő megfigyelését segíti.
4. hadiipar. Lézerfegyverek fejlesztésére.

A röntgensugárzás fő alkalmazási területe az orvostudomány. Ma az orvosi radiológia szekciójába tartozik: sugárdiagnosztika, sugárterápia (röntgenterápia), sugársebészet. Az orvosi egyetemek magasan képzett szakembereket - radiológusokat - állítanak elő.

Röntgensugárzás - kár és haszon, hatások a szervezetre

A röntgensugárzás nagy áthatoló ereje és ionizáló hatása a sejt DNS-ének szerkezetében változást okozhat, ezért veszélyes az emberre. A röntgensugárzás káros hatása egyenesen arányos a kapott sugárdózissal. A különböző szervek eltérő mértékben reagálnak a besugárzásra. A legérzékenyebbek a következők:

• csontvelő és csontszövet;
• a szemlencse;
• pajzsmirigy;
• emlő- és nemi mirigyek;
• tüdőszövet.

A röntgensugárzás ellenőrizetlen alkalmazása reverzibilis és visszafordíthatatlan patológiákat okozhat.

A röntgensugárzás következményei:

• a csontvelő károsodása és a hematopoietikus rendszer patológiáinak előfordulása - eritrocitopénia, thrombocytopenia, leukémia;
• a lencse károsodása a szürkehályog későbbi kialakulásával;
• öröklött sejtmutációk;
• onkológiai betegségek kialakulása;
• sugárzás okozta égési sérülések;
• sugárbetegség kialakulása.

Fontos! A radioaktív anyagokkal ellentétben a röntgensugarak nem halmozódnak fel a szervezet szöveteiben, ami azt jelenti, hogy nincs szükség a röntgensugarak szervezetből történő eltávolítására. A röntgensugárzás káros hatása az orvostechnikai eszköz kikapcsolásakor megszűnik.

A röntgen alkalmazása az orvostudományban nemcsak diagnosztikai (traumatológia, fogászat), hanem terápiás célokra is megengedett:

• kis dózisú röntgensugárzástól serkentik az élő sejtekben és szövetekben az anyagcserét;
• bizonyos limitáló dózisokat alkalmaznak az onkológiai és jóindulatú daganatok kezelésére.

A patológiák diagnosztizálásának módszerei röntgen segítségével

A radiodiagnosztika a következő módszereket tartalmazza:

1. A fluoroszkópia egy olyan vizsgálat, amelyben a képet valós időben fluoreszkáló képernyőn készítik. A testrészek klasszikus valós idejű képalkotása mellett ma már léteznek röntgen-televíziós átvilágítási technológiák – a kép egy fluoreszkáló képernyőről egy másik szobában lévő televízió-monitorra kerül. Számos digitális módszert fejlesztettek ki a kapott kép feldolgozására, majd a képernyőről a papírra való átvitelére.
2. A fluorográfia a legolcsóbb módszer a mellkasi szervek vizsgálatára, amely egy 7x7 cm-es kis kép elkészítésében áll, a tévedés lehetősége ellenére csak így lehet évente tömeges lakossági vizsgálatot végezni. A módszer nem veszélyes, és nem igényli a kapott sugárdózis kivonását a szervezetből.
3. Radiográfia - összefoglaló kép készítése filmen vagy papíron egy szerv alakjának, helyzetének vagy hangjának tisztázására. Alkalmazható a perisztaltika és a nyálkahártyák állapotának felmérésére. Ha van választási lehetőség, akkor a modern röntgenkészülékek közül nem a digitális eszközöket kell előnyben részesíteni, ahol a röntgen fluxus nagyobb lehet, mint a régi készülékeké, hanem a kis dózisú, közvetlen lapos röntgenkészülékeket. félvezető detektorok. Lehetővé teszik a test terhelésének 4-szeres csökkentését.
4. A számítógépes röntgen-tomográfia egy olyan technika, amely röntgensugarak segítségével készíti el a kiválasztott szerv metszeteinek szükséges számú képét. A modern CT-eszközök számos változata közül az alacsony dózisú, nagy felbontású CT-szkennereket egy sor ismételt vizsgálathoz használják.

Radioterápia

A röntgenterápia helyi kezelési módszerekre utal. Leggyakrabban a módszert a rákos sejtek elpusztítására használják. Mivel az expozíció hatása a műtéti eltávolításhoz hasonlítható, ezt a kezelési módszert gyakran sugársebészetnek nevezik.

Ma a röntgenkezelést a következő módokon végzik:

1. Külső (protonterápia) - a sugárnyaláb kívülről jut be a páciens testébe.
2. Belső (brachyterápia) - radioaktív kapszulák alkalmazása a testbe történő beültetéssel, a rákos daganathoz közelebb történő elhelyezéssel. Ennek a kezelési módszernek az a hátránya, hogy amíg a kapszulát el nem távolítják a szervezetből, a beteget el kell különíteni.

Ezek a módszerek kíméletesek, és bizonyos esetekben használatuk előnyösebb, mint a kemoterápia. Az ilyen népszerűség annak a ténynek köszönhető, hogy a sugarak nem halmozódnak fel, és nem igényelnek eltávolítást a szervezetből, szelektív hatást fejtenek ki anélkül, hogy más sejteket és szöveteket befolyásolnának.

Biztonságos röntgensugárzási sebesség

A megengedett éves expozíció normájának ez a mutatója saját névvel rendelkezik - genetikailag jelentős egyenértékű dózis (GED). Ennek a mutatónak nincsenek egyértelmű mennyiségi értékei.

1. Ez a mutató a beteg életkorától és gyermekvállalási vágyától függ.
2. Attól függ, hogy mely szerveket vizsgálták vagy kezelték.
3. A GZD-t befolyásolja annak a régiónak a természetes radioaktív háttere szintje, ahol egy személy él.

Ma a következő átlagos GZD szabványok vannak érvényben:

• az összes forrásból származó expozíció szintje, az orvosi források kivételével és a természetes sugárzási háttér figyelembevétele nélkül - évi 167 mRem;
• az éves orvosi vizsgálat normája nem több, mint évi 100 mRem;
• a teljes biztonságos érték évi 392 mRem.

A röntgensugárzás nem igényel kiürülést a szervezetből, csak intenzív és hosszan tartó expozíció esetén veszélyes. A modern orvosi berendezések kis energiájú, rövid ideig tartó sugárzást használnak, így használata viszonylag ártalmatlannak tekinthető.