Рентгенологічний метод дослідження в променевій діагностиці

Реферат

Тема: "Рентгенологічний метод дослідження в променевій діагностиці"

 

Вступ

Рентгенівське випромінювання – сукупність гальмівного та характеристичного електромагнітних випромінювань хвильової природи, діапазон енергій яких становить від 1 до 1000 кілоелектрон-вольт (кеВ). Рентгенівське випромінювання займає ділянку електромагнітного спектру між гамма і ультрафіолетовими випромінюваннями і являє собою потік квантів (фотонів), що розповсюджуються прямолінійно із швидкістю світла (300 000 тис. км/с). Ці кванти не мають електричного заряду. Рентгенівське випромінювання виникає при гальмуванні швидких електронів в електричному полі ядер атомів речовини (гальмівне випромінювання) або при переміщенні електрону із внутрішньої орбіти, місце якого займає електрон із зовнішньої орбіти (характеристичне випромінювання). Гальмівне випромінювання має безперервний спектр. Характеристичне випромінювання має незначну енергію і поглинається склом колби рентгенівської трубки і тому в медичних дослідженнях не використовується.

Під дією високої напруги на розжареній спіралі катода електрони прискорюються і стикаючись з поверхнею анода гальмуються в електричному полі ядер атомів. Кінетична енергія електронів при цьому перетворюється в енергію рентгенівського випромінювання (1–3%) та теплову енергію.

Рентгенівське випромінювання має наступні властивості:

1)         Велика проникна здатність

2)         Прямолінійне розповсюдження від анода зі швидкістю світла.

3)         Поглинальна та розсіювальна здатність.

4)         Поляризація.

5)         Викликає світіння ряду хімічних сполук (люмінофорів). На цій властивості базується рентгеноскопія – методика рентгенівського просвічування.

6) Фотохімічна дія. Рентгенівське випромінювання здатне дисоціювати галоїдні сполуки срібла, що входять до складу фотоемульсій. Це дозволяє одержувати рентгенівські знімки.

7) Іонізаційна здатність. Рентгенівське випромінювання викликає розпад нейтральних атомів на позитивно та негативно заряджені частки.

8) Біологічна дія. Рентгенівське випромінювання має здатність викликати зміни в живих організмах.

Проникна здатність рентгенівського випромінювання залежить від довжини хвилі та енергії його квантів. Довжина хвилі рентгенівського випромінювання коливається від 2 до 0, 006 нм. Залежно від енергії рентгенівське випромінювання на практиці називають жорстким та

Ступінь поглинання і ослаблення рентгенівського випромінювання різними середовищами тим значніший, чим більший порядковий номер елементів, які входять до складу речовини, її товщина та щільність розташування в ній м’яким. Чим менша довжина хвилі, тим жорсткіше випромінювання, тим більша його проникна здатність та навпаки. Прямолінійне розповсюдження променів призводить до проекційного збільшення обєкту дослідження.

Під час проходження через різні середовища відбувається поглинання і розсіювання рентгенівського випромінювання. Поглинання відбувається тоді, коли рентгенівський квант, відриваючи електрон від атома речовини, повністю передає йому свою енергію (електрон, що звільнився зі сфери притягання атома, називається фотоелектроном, а саме явище – фотоефектом, іонізує середовище. Місце вибитого електрона займає електрон із більш віддаленої від ядра орбіти. Це перегрупування електронів атома може супроводжуватись утворенням вторинного характеристичного рентгенівського, ультрафіолетового, видимого або інфрачервоного випромінювання.

Ступінь поглинання і послаблення рентгенівського випромінювання різними середовищами тим значніший, чим більший порядковий номер елементів, які входять до складу речовини, її товщина та щільність розташування в ній атомів. Організм людини складається з неоднорідних тканин (кістки, м’язи, повітроносні органи та інші) з різним ступенем поглинання рентгенівського випромінювання. Цим зумовлене його застосування для одержання диференційованого зображення внутрішньої структури органів і тканин, яке ґрунтується на інтерпретації різних за інтенсивністю тіней.

Розсіювання рентгенівського випромінювання відбувається внаслідок зіткнення з атомами речовини і відхилення від напрямку основного пучка. Коли випромінювання м’яке (енергія квантів невелика), відбувається пружний удар, під час якого квант м’якого рентгенівського випромінювання стикається з електроном внутрішньої орбіти атома, а енергія його недостатня, щоб підняти цей електрон на поверхню атома, тому рентгенівське випромінювання відхиляється вбік, не змінюючи довжини хвилі. В обох випадках спостерігається класичне розсіювання

Зіткнення квантів м якого випромінювання з електронами атомів може привести до зміни напрямку руху без втрати енергії. Це так зване класичне розсіювання.

Якщо м’яке рентгенівське випромінювання стикається з вільним електроном або електроном внутрішньої орбіти атома, то відбувається непружний удар, внаслідок якого квант випромінювання передає свою енергію електрону (електрон віддачі) та закінчує своє існування, а електрон переміщується на більш високий енергетичний рівень або вибивається за межі атома. Такий електрон зветься фотоелектроном, а це явище фотоефектом. а сам у вигляді кванта розсіювання перетворюється у випромінювання з більшою довжиною хвилі та відхиляється вбік від початкового напрямку руху. Те саме відбувається і тоді, коли квант із більшою енергією (жорстке випромінювання) стикається з електроном на внутрішній орбіті атома, вибиває його за межі атома, передає йому частину енергії, а сам у вигляді фотону розсіювання з більшою довжиною хвилі відхиляється. При цьому виникає явище Компотна. Останнє відбувається лише тоді, коли енергія кванта приблизно в 10000 разів перевищує енергію зв’язку електрона в атомі. Електрони віддачі, що відриваються від цього атома, викликають збудження та іонізацію інших атомів і молекул середовища. Сам рентгенівський квант втрачає частину енергії, передану електрону, і, відповідно, збільшується довжина хвилі. Під час взаємодії рентгенівського випромінювання з речовиною одна частина енергії витрачається у вигляді випромінювання (енергія розсіювання), а друга передається електронам середовища, де поглинається (енергія поглинання). Кінетична енергія електронів під час взаємодії з атомами середовища викликає різноманітні ефекти: часткове відновлення кристалів броміду срібла фоточутливої емульсії, флуоресценцію, іонізацію, хімічні реакції, біологічну дію

Рентгенівське випромінювання здатне викликати флюоресценцію. Ця властивість дозволяє нам отримати зображення на флюоресцюючому екрані або посилити дію на фотоплівку завдяки світінню посилюючих екранів

У склад фоточутливої емульсії рентгенівської плівки входить бромід срібла, який при своїй активації під дією рентгенівського випромінювання сприяє появі прихованого зображення, яке проявляється при хімічній обробці плівки.

Рентгенівське випромінювання здатне викликати значні зміни в живому організмі, які відбуваються внаслідок іонізації і збудження атомів з наступним їх розпадом.

 

Рентгенівські апарати будь-якої конструкції мають слідуючий склад:

1. Генератор рентгенівського випромінювання – рентгенівська трубка.

2. Електричні прилади, що живлять рентгенівську трубку.

3. Сприймаючі пристрої, що сприймають рентгенівське випромінювання

(флуоресціюючий екран, рентгенівська плівка).

4. Пульт керування, штативи, на яких укріплюється рентгенівська трубка.

Основною частиною рентгенівського апарата є рентгенівська трубка. Це двохелектродний електронно-вакуумний пристрій для одержання, прискорення та гальмування електронів. Рентгенівська трубка має вигляд скляного балона, на полюсах якого впаяно два електроди – катод і анод. Катод має спіраль розжарювання і фокусуючий пристрій для формування потоку електронів. Анодом є масивний мідний стержень, який на кінці скошений під кутом 45⁰ або 70⁰ для забезпечення напрямку поширення рентгенівського випромінювання, що тут утворюється. У центрі скошеної поверхні стержня вмонтовано тонку вольфрамову пластинку (дзеркало анода), на якій гальмуються електрони і утворюється рентгенівське випромінювання. Відстань між катодом і анодом не перевищує 1–2 см. У трубці створюють глибокий вакуум.

Якщо по нитці розжарювання пропускати електричний струм у кілька амперів напругою 4–15 В, то вона розжарюється подібно до електричної лампочки, і виникає термоелектронна емісія (випускання електронів) у вигляді електронної хмарки. В разі підведення через підвищуючий трансформатор до електродів трубки струму високої напруги (в діагностичних апаратах від 35–40 до 145 кВ) електрони прямують до анода зі зростаючою швидкістю (до 200 000 км/с) і, стикаючись з речовиною анода, різко гальмують. При цьому близько 1% їхньої енергії перетворюється в рентгенівське випромінювання, а решта – в теплоту, яка нагріває стержень анода і весь випромінювач.

Змінюючи ступінь розжарювання спіралі катода, можна збільшувати або зменшувати кількість електронів, що при цьому утворюються, а, отже, і дозу рентгенівського випромінювання. Підвищення напруги на полюсах трубки призводить до зростання швидкості електронів, які викликають утворення рентгенівського випромінювання зі збільшеною енергію фотонів (жорсткістю) та інтенсивністю випромінювання (енергією випромінювання, що попадає на одиницю площі поверхні за одиницю часу),

Щоб запобігти розплавленню анода теплотою, яка утворюється під час гальмування електронів, передбачена система його охолодження повітрям або трансформаторним маслом.

Чіткість рентгенівського зображення збільшується зі зменшенням величини електричного і оптичного фокусів рентгенівської трубки. Це супроводжується зменшенням потужності трубки.

Плівка розміщується в касеті між двома флюоресцюючими екранами, які називають посилюючими екранами. Ці екрани ефективно поглинають рентгенівські фотони (фотоелектричне поглинання). В процесі поглинання випускаються фотони світла, які є головною причиною затемнення плівки. Реакція екранів на рентгенівське випромінення лінійна: визначене збільшення дози випромінювання супроводжується відповідним зростанням інтенсивності випускаємого світла.

Рентгенівська касета з плівкою ефективніша за плівку без касети в 10–1000 разів; таким чином, використання касети дозволяє значно знизити дозу опромінення. Касета захищає плівку від зовнішнього світла і дозволяє експонування при денному світлі, а потім проявлення в темному приміщенні.

Комбінації екран-плівка характеристична крива, що показує залежність потемнення фотографічної емульсії від експозиції.

По своїй природі рентгенівське зображення – тіньове, а по просторовим взаємовідношенням воно пряме, збільшене та площинне.

Пряма рентгенографія з використанням рентгенівських касет все ще являється найбільш важливою, по частоті використання, радіологічною методикою. Дану методику також називають повнорозмірною рентгенографією, оскільки анатомічні структури відображаються відповідно справжнім розмірам, з деяким геометричним збільшенням. Ця технологія забезпечує отримання статичного зображення з найбільшим із всіх методик просторовим розрішенням.

Створене прямою аналоговою рентгенографією проекційне зображення містіть всі доступні рентгенографії структури візуалізованого трьохмірного об’єкту (рис. Отримання кількох проекційних видів об’єкту (наприклад, фронтальних, бокових, косих) дозволяє краще показати, просторові взаємозв’язки різних структур і покращити візуальне уявлення об анатомії області, що досліджується. Крім цього, традиційна рентгенографія дозволяє отримувати «секційні» або пошарові зображення. Цю технологію називають томографією (традиційною), і вона складається з переміщення рентгенівської трубки і плівки таким чином, що чітко відображається тільки вибраний, паралельний плівці тонкий шар. Всі інші елементи «розмиваються» внаслідок їх нечіткості, обумовленої рухом системи (рис. 6). Традиційна томографія має фундаментальні відзнаки від більш сучасних томографічних методик візуалізації, таких як КТ, МРТ та ін. Отримані такими новими методиками секційні зображення містять чітку інформацію тільки о тонких зрізах ткані. Традиційне томографічне зображення, навпаки, містіть розмиту інформацію о всіх тканинах, розташованих поза зображеної площини. Використання традиційної томографії та її значимість кардинально зменшилась після появи нових методик візуалізації.

Пряма рентгеноскопія

Традиційна рентгеноскопія (просвічування), звичайна в клінічній практиці до середини шістдесятих років, тепер в значній мірі застаріла. При цій методиці потік рентгенівських променів після проходження через тіло людини попадає на флюоресцюючий екран, створюючи, таким чином, динамічне проекційне зображення. Рентгенолог має можливість безпосередньо вивчати зображення, а захистом від рентгенівських променів було свинцеве скло. Ця методика особливо широко використовувалась для вивчення динамічних процесів, наприклад, ковтання, дихання, серцевих скорочень. Для досягнення припустимої експозиційної дози (яка зараз вважається надто високою) екрану була надто низькою, фактично настільки низькою, що рентгенологу потрібна була 15-хвилинна адаптація до темноти, перш ніж він міг приступити до просвічування. Зараз традиційну рентгеноскопію замінила непряма рентгеноскопія, в якій використаються посилювачі зображення та телевізійна техніка.

Непрямі аналогові технології

 

При сучасній рентгеноскопії первина проекція зображення створюється на флюоресцюючому екрані, в цілому, так само, як це робиться при прямих технологіях. Однак, зображення на екрані не вивчається безпосередньо. Екран – це частина посилювача рентгенівського зображення, що збільшує світіння первинного зображення приблизно в 5000 разів.

Зменшене та посилене зображення, що надходить з посилювача, може бути записано телевізійною камерою та показано на моніторі. Крім того, зображення можна записати малоформатною камерою (формат плівки 70х70, 100х100 мм) чи кінокамерою (формат плівки 16 мм та 35 мм) (рис. 7а, б). Запис малоформатною камерою називають флюорографією, а отримане на плівці зображення – флюорограмою. При флюорографії отримана пацієнтом доза становить приблизно 1/10 дози при повнорозмерної рентгенографії, однак якість зображення (особливо пространственное разрешение) значно нижче. Кінофлюорографія создає схоже на кіно зображення с частотою, наприклад, 50 кадрів в секунду. Кінофлюорографія с 35-мм плівкою часто використовується при ангіографічному вивченні серця та коронарних судин (однак цифрові технології поступово заміщають аналогові).Кінофільм звичайно показують на екрані за допомогою кінопроектора.

Цифрові технології

 

Всі цифрові технології та методики на початковому етапі являються аналоговими. Інтенсивність світла на флюоресцюючому екрані, електричний струм, індукований рентгенівськими променями в КТ – детекторі чи ехосигналом в ультразвуковім датчику чи магнетизмом в приймаючій МР-катушці – все це аналогова, безперервна відповідна реакція. Три останні метода – комп’ютерна томографія, ультрасонографія та магнитно-резонансна томографія вважаються цифровими технологіями, оскільки в них аналогова відповідна реакція (електричний струм) трансформується в цифрову форму (тобто їй відповідають визначенні цифрові значення). Цифрові технології можуть використовуватися також і для проекційних рентгенологічних методик, тому термін «цифрова рентгенографія» звичайно використовується лише в цьому вузькому смісле.

«Справжнє» цифрове зображення представлене у вигляді цифрової матриці, тобто у вигляді числових строк та колонок. Числа можуть відображати силу ехосигналу при ультразвуковому дослідженні, послаблення рентгенівських променів при КТ, магнітні властивості тканин при МРТ чи інтенсивність флюоресцентним екраном світла, що іспускається при цифровій рентгенівський візуалізації. Для показу зображення цифрова матриця трансформується в матрицю видимих елементів зображення – пікселів – де кожному пікселю у відповідності із значенням цифрової матриці присвоюється один із відтінків сірої шкали.

Існує кілька варіантів отримання цифрових проекційних рентгенівських зображень, наприклад, оцифровка аналогових відеосигналів, які поступають із телевізійної камери (системи «рентгенівське зображення – посилювач – телевізійна система».

Цифрове зображення можна вивести на телевізійний екран (цифрова флюороскопія) чи сфотографувати малоформатною камерою (цифрова флюорографія). Різновідність даної технології використовується в ангіографії для зображень. Крім показу цифрових ангіограм, даний метод можна використовувати також і для неконтрастованих зображень кровоносних судин із їх зображень після введення контрастної речовини. Результатом буде вибіркова та покращена візуалізація судин: всі інші структури, наприклад кістки, більш менш видаляються. Цю технологію називають цифровою (дігітальною) субтракціонною ангіографією.

Закономірності отримання рентгенівського зображення а також правила, які свідчать про те, як побудовані частини тіла в нормі або при патології по тінях та просвітленнях вивчаються в спеціальному розділі, який зветься скіалогія (греч. skia-тінь, logos-вчення).

Аналіз рентгенівського зображення проводять оцінюючи його якість, а також скіалогічні властивості тіней (їх положення, кількість, розміри, форму, інтенсивність, структуру, контури).

За період існування рентгенології розроблено декілька законів скіалогії: закон абсорбції, сумації тіней, проекційний закон і закон тангенціальності.

Згідно за законом абсорбції тінь прямо пропорційна ступенб поглинання рентгенівського випромінювання, а ступінь поглинання залежить від атомного складу, щільності та характеру рентгенівського випромінювання. Звісно, що всі гази (повітря в легенях, гази в кишківнику, та ін.) створюють просвітлення.

М’які тканини, до яких відносять м’язи, паренхіматозні органи, мозок (крім жирової тканини), кров, лімфа, сеча, жовч, а також патологічні тканини та рідини (пухлини, ексудат, трансудат) однаково прозорі і дають рівномірну тінь. Жирова тканина має меншу абсорбційну властивість і відображається у вигляді слабкішої тіні. Щільні тканини (емаль, дентин, кістки, звапнення) дуже добро поглинають рентгенівські промені і створюють тіні високої щільності. Металеві стороні тіла, позитивні рентген контрастні речовини створюють тіні «металевої» щільності.

Рентгенівське зображення містить інформацію, яка відноситься до всіх частин тіла, яке розміщене по ходу рентгенівського випромінювання.

Проекційний закон виявляє будову рентгенівського зображення. Рентгенівське випромінення являє собою пучок променів, що розходяться, тому рентгенівське зображення завжди збільшене. Воно тим більше, чим далі від об’єкта розміщений приймач випромінення і чим ближче до нього знаходиться рентгенівський випромінювач. На цьому принципі засновано здійснення знімків з прямим збільшенням зображення. При значному віддалені випромінювача від об’єкту та приймача промені в рентгенівському пучку становляться практично паралельними, при цьому розміри об’єкту та його зображення практично співпадають.

Дуже важливим є той факт, що різні по формі об’єкти можуть давати однакові по формі зображення і навіть один і той же об’єкт в залежності від його розміщення може по-різному відображатись на рентгенограмі. Так циліндр, шар і конус можуть отворювати зображення круга, а порожній циліндр в залежності від його розміщення відображається або у вигляді кільцеподібної тіні, або прямокутної.

Цим пояснюється різноманітність зображень органів на рентгенограмах.

При зміненні кута між довгою віссю об’єкта та центральним променем відбувається проекційне викривлення. У випадку перпендикулярного розміщення (рис.,) довгої вісі об’єкта центральному променю спостерігається невелике збільшення зображення, при зменшені кута – скорочення, а при спів падінні – мінімальні розміри зображення

Закон тангенціальності виявляє контури об’єкту, які чітко виявляються на рентгенограмі, коли рентгенівський промінь проходить тангенціально до його поверхні. Деталі об’єкту, які відрізняються за щільністю диференціюються в тих випадках коли їх межа має перпендикулярний напрямок. Іноді відбувається сумація розміщених об’єктів різної щільності, що підвищує інтенсивність тіні.

Таким чином, все це свідчить про те, що для отримання найбільш повної інформації про досліджуваний об’єкт треба обов’язково виконувати дві, а при можливості і три проекції.

Рентгенівський метод – це метод вивчення будови і функції різноманітних органів і систем, оснований на якісному і-або кількісному аналізі пучка рентгенівського випромінювання, що проникає через тіло людини.

Рентгенологічне дослідження на сучасному етапі виконується в любій лікувальній установі, воно просте і необтяжливе для пацієнта. Показання до нього широкі, але в кожному конкретному випадку повинно бути обгрунтоване, так як пов’язане з променевим навантаженням.

Відносним протипоказанням до рентгенологічного дослідження є надзвичайно важкий і збуджений стан хворого, а також невідкладні випадки, які потребують термінового хірургічного втручання (відкритий пневмоторакс, кровотеча).

 

Список використаної літератури

1.         Дударев А.Л., Кишковский А.Н. Методические рекомендации по лучевой терапии неопухолевых заболеваний. – Ленинград. – 1989. 176 c.

2. Клиническая рентгенрадиология (руководство). Т.5. Под ред. Г.А. Зедгенидзе. – М.: Медицина, 1985. 303 c.

3. Козлова А.В. Лучевая терапия злокачественных опухолей. - М., 1976. 199 c.

4. Костылев В.А., Черняев А.П., Антипина Н.А. Ионизирующие излучения в терапии (учебное пособие). – М., 2001. 42 c.

5. Линденбратен Л.Д., Лясс Ф.М. Медицинская радиология. – М.:Медицина, 1979. 391 c.

6. Линденбратен Л.Д., Королюк И.П. Медицинская радиология. - М.: Медицина, 200. 671 c.

7. Линденбратен Л.Д., Королюк. Медицинская радиология и рентгенология.-Москва, «Медицина» – 1993. 556 c.

8. Лучевая терапия злокачественных опухолей под редакцией Е.С. Киселевой. – М., 1996. 464 c.

9. Милько В.И., Лазарь А.Ф., Назимок Н.Ф. Медицинская радиология. – Киев. – 1979. 279 c.

10. Норми радіаційної безпеки України (НРБУ -1998). – Київ. – 1998.

59 с.

11. Общее руководство по радиологии. Редактор Х. Петерсон, в 2-х томах. Юбилейная книга МІСЕК 1995 г.

12. Переслегин И.А., Саркисян Ю.Х. Клиническая радиология. – М.,

1975 г. 455 с.

13. Руководство комбинированного и комплексного лечения больных со злокачественными опухолями. – М., Медицина. – 1989 г. 215 с.