Вскоре после открытия В.-К. Рентгеном нового вида излучения оно стало активно использоваться в медицине с диагностическими целями. Таким образом, родилась новая медицинская специальность, названная рентгенодиагностикой. Само новое излучение, электромагнитное по своей природе, в России и Германии получило название рентгеновского, а в англоязычных странах Х-лучей (Х-гау).

Устройство и принцип работы рентгеновской трубки

Рентгеновское излучение возникает в рентгеновской трубке в момент подачи на нее высокого напряжения. Наиболее распространенная современная модель рентгеновской трубки представляет собой электрический прибор, состоящий из двух электродов: катода, выполненного в виде тонкой спирали, и анода -- в виде пластины или диска, которые запаяны в вакуумной стеклянной колбе. Таким образом, между катодом и анодом имеется безвоздушное пространство. Поскольку процесс получения рентгеновского излучения связан с сильным нагреванием электродов, они конструктивно выполнены из тугоплавкого металла (вольфрама).

Перед подачей на электроды высокого напряжения катод нагревается сильным током низкого напряжения (напряжение 6--14 В, сила тока 2,5-8 А). При этом катод начинает испускать свободные электроны, которые образуют вокруг него так называемое электронное облачко, а процесс отрыва электронов от поверхности катода называется электронной эмиссией.

Схема рентгеновской трубки: 1 - катод, 2 -- поток электронов, 3 - фокусное пятно анода, 4 -- анод, 5 -- двигатель на оси анода

При подаче на электроды высокого напряжения (порядка десятков и сотен киловольт) оторвавшиеся от катода электроны через вакуум начинают устремляться к аноду с огромной скоростью. Встречая на своем пути анод, электроны начинают ударяться о его поверхность. При этом происходит торможение электронов и преобразование их высокой кинетической энергии в энергию электромагнитных волн с различной частотой, большая часть которой рассеивается в виде теплового излучения. Небольшое количество энергии, образованной вследствие торможения электронов об анод (примерно 1/1000), покидает рентгеновскую трубку в виде рентгеновского излучения. Таким образом, рентгеновское излучение -- это волновое тормозное электромагнитное излучение. При этом оно направляется перпендикулярно по отношению к оси движения электронов в вакууме рентгеновской трубке. Это становится возможным благодаря особой форме анода, имеющего скошенную поверхность в месте контакта с падающими на него электронами, называемую фокусным пятном. Кроме того, во время подачи на рентгеновскую трубку высокого напряжения анод, выполненный в виде диска, начинает вращаться с высокой частотой. Поэтому в разные моменты времени пучок электронов ударяется о разные участки его поверхности, что предохраняет анод от избыточного нагревания, равномерно распределяя тепловую нагрузку по его поверхности.

Формирование рентгеновского изображения

Принцип получения рентгеновского изображения исследуемого органа основан на неоднородном ослаблении (поглощении) пучка рентгеновского излучения при прохождении его через ткани различной плотности и попадании неоднородно ослабленного излучения на воспринимающую систему (рентгеновскую пленку или флюоресцирующий экран).

Все диагностические изображения, получаемые методами медицинской визуализации, подразделяют на две основные группы - аналоговые и цифровые. Аналоговые изображения получают на специальной рентгенографической пленке или флюоресцирующих экранах с помощью методов классической рентгенодиагностики (рентгенографии, рентгеноскопии, флюорографии, линейной томографии, методик с применением искусственного контрастирования).

Схема формирования рентгеновского изображения за счет неравномерного ослабления рентгеновского излучения: 1 - источник рентгеновского излучения, 2 - тело пациента, 3 -- рентгеновская пленка, флюоресцирующий экран

Существуют негативные и позитивные изображения одного и того же объекта (органов грудной клетки). Органы и ткани, обладающие высокой рентгеновской плотностью (кости, сердце, купола диафрагмы), на негативных изображениях белого цвета, а на позитивных -- черного. При анализе рентгенограмм необходимо также помнить о наличии суммационного эффекта. Суммационный эффект заключается в наслоении изображений различных органов и тканей, расположенных вдоль прохождения пучка рентгеновского излучения.

Генератором рентгеновых лучей является рентгеновская трубка. Современная электронная трубка конструируется по единому принципу и имеет следующее устройство. Основой является стеклянная колба в виде шара или цилиндра, в концевые отделы которой впаяны электроды: анод и катод. В трубке создается вакуум, что способствует вылету электронов из катода и быстрейшему их перемещению.

Катод представляет собой спираль из вольфрамовой (тугоплавкой) нити, которая укрепляется на молибденовых стержнях и помещается в металлический колпак, направляющий поток электронов в виде узкого пучка в сторону анода.
Анод делается из меди (быстрее отдает тепло и сравнительно легко охлаждается), имеет массивные размеры. Конец, обращенный к катоду, косо срезается под углом 45-70°. В центральной части скошенного анода имеется вольфрамовая пластинка, на которой находится фокус анода - участок 10-15 мм2, где в основном и образуются рентгеновы лучи.

Процесс образования рентгеновых лучей . Нить накала рентгеновской трубки - вольфрамовая спираль катода при подведении к ней тока низкого напряжения (4-15 В, 3-5А) накаливается, образуя свободные электроны вокруг нити. Включение тока высокого напряжения создает на полюсах рентгеновской трубки разность потенциалов, в результате чего свободные электроны с большой скоростью устремляются к аноду в виде потока электронов - катодных лучей, которые, попав на фокус анода, резко тормозятся, вследствие чего часть кинетической энергии электронов превращается в энергию электромагнитных колебаний с очень малой длиной волны. Это и будет рентгеновское излучение (лучи торможения).

По желанию врача и техника можно регулировать как количество рентгеновых лучей (интенсивность), так и качество их (жесткость). Повышая степень накала вольфрамовой нити катода можно добиться увеличения количества электронов, что обусловливает интенсивность рентгеновых лучей. Повышение напряжения, подаваемого к полюсам трубки, ведет к увеличению скорости полета электронов, что является основой проникающего качества лучей.

Выше уже было отмечено, что фокус рентгеновской трубки - это тот участок на аноде, куда попадают электроны и где генерируются . Величина фокуса влияет на качество рентгеновского изображения: чем меньше фокус, тем резче и структурней рисунок и наоборот, чем он больше, тем более расплывчатым становится изображение исследуемого объекта.

Практикой доказано, чем острее фокус , тем быстрее трубка приходит в негодность - происходит расплавление вольфрамовой пластинки анода. Поэтому в современных аппаратах трубки конструируются с несколькими фокусами: малым и большим, или линейным в виде узкой полосы с коррекцией угла скошенности анода в 71°, что позволяет получать оптимальную резкость изображения при наибольшей электрической нагрузке на анод.

Удачной конструкцией рентгеновской трубки является генератор с вращающимся анодом, что позволяет делать фокус незначительных размеров и удлинить тем самым срок эксплуатации аппарата.

Из потока катодных лучей только около 1% энергии превращается в рентгеновы лучи, остальная энергия переходит в тепло, что приводит к перегреванию анода. Для целей охлаждения анода используются различные способы: водяное охлаждение, калорифер-но-воздушное, масляное охлаждение под давлением и комбинированные способы.

Рентгеновская трубка помещается в специальный просвинцованный футляр или кожух с отверстием для выхода рентгеновского излучения из анода трубки. На пути выхода рентгеновского излучения из трубки устанавливаются фильтры из различных металлов, которые отсеивают мягкие лучи и делают более однородным излучение рентгеновского аппарата.

Во многих конструкциях рентгеновских аппаратов в футляр наливается трансформаторное масло, которое со всех сторон обтекает рентгеновскую трубку. Все это: металлический футляр, масло, фильтры экранируют персонал кабинета и больных от воздействия рентгеновского облучения.

Генератором рентгеновых лучей является рентгеновская трубка. Современная электронная трубка конструируется по единому принципу и имеет следующее устройство. Основой является стеклянная колба в виде шара или цилиндра, в концевые отделы которой впаяны электроды: анод и катод. В трубке создается вакуум, что способствует вылету электронов из катода и быстрейшему их перемещению.

Катод представляет собой спираль из вольфрамовой (тугоплавкой) нити, которая укрепляется на молибденовых стержнях и помещается в металлический колпак, направляющий поток электронов в виде узкого пучка в сторону анода.

Анод делается из меди (быстрее отдает тепло и сравнительно легко охлаждается), имеет массивные размеры. Конец, обращенный к катоду, косо срезается под углом 45-70°. В центральной части скошенного анода имеется вольфрамовая пластинка, на которой находится фокус анода - участок 10-15 мм2, где в основном и образуются рентгеновы лучи.

Процесс образования рентгеновых лучей. Нить накала рентгеновской трубки - вольфрамовая спираль катода при подведении к ней тока низкого напряжения (4-15 В, 3-5А) накаливается, образуя свободные электроны вокруг нити. Включение тока высокого напряжения создает на полюсах рентгеновской трубки разность потенциалов, в результате чего свободные электроны с большой скоростью устремляются к аноду в виде потока электронов - катодных лучей, которые, попав на фокус анода, резко тормозятся, вследствие чего часть кинетической энергии электронов превращается в энергию электромагнитных колебаний с очень малой длиной волны. Это и будет рентгеновское излучение (лучи торможения).

Основные принципы защиты персонала рентгеновских кабинетов.

1. Защита экранированием:

Стационарные средства - баритовая штукатурка стен кабинета, двери с листовым свинцовым покрытием, просвинцованное стекло в смотровых окнах;

Передвижные: защитные ширмы, так же с листовым свинцовым покрытием;

Индивидуальные средства: фартуки, перчатки, колпаки и бахилы из просвинцованной резины для персонала, и покрытие из просвинцованной резины для защиты наиболее чувствительных тканей пациента (перечислены выше) во время проведения различных методов рентгенодиагностики.

2. Защита расстоянием - расположение рабочих мест персонала с максимальным удалением их от источника излучения, максимально возможное расстояние между рентгеновской трубкой и кожей пациента (кожно-фокусное расстояние). Доказано, что с увеличением этого расстояния вдвое доза уменьшается вчетверо.

3. Защита временем, т.е. чем меньше время облучения, тем меньше доза. В связи с этим существует строгая регламентация рабочего дня рентгенолога и время проведения рентгенодиагностических процедур.

Так, при рентгенографии экспозиция длится в среднем до 1-3 с, рентгеноскопия грудной клетки - 5 мин, желудка - 10 мин и т.д.

Устройство рентгеновского аппарата (основные функциональные блоки)

Рентгеновский аппарат состоит:

Из одной или нескольких трубочек, которые называют излучателями.

Питающего устройства, предназначенного для обеспечения электроэнергией и регулирования радиационных параметров

В устройство рентгеновского аппарата входят штативы, с помощью которых можно им управлять.

Устройства, преобразующего рентгеновское излучение в видимое изображение, которое становится доступным для наблюдения

Подробно:

Устройства аппарата

Аппарат выполнен в виде блок -трансформатора на передвижном штативе. Включение высокого напряжения при снимке осуществляется с помощью пультика на длинном выносном шнуре.

Подключение аппарата к сети, заземление и сочленение блок- трансформатора со штативом осуществляется с помощью разъемов кабелей и проводов.

Штатив аппарата обеспечивает перемещение фокуса трубки на высоте от 1750 мм от пола (выходное окно блок- трансформатора направленно вниз) до 360 мм от пола (выходное окно блок- трансформатора направленно вверх).

Штатив обеспечивает также горизонтальное перемещение фокуса трубки относительно колонны при направлении выходного окна вниз в пределах от 400 до 620 мм. Блок- трансформатор имеет возможность поворота в вилке на 30º к колонне, на 210º от колонны и вокруг оси вилки на ±180º от положения для снимок при направлении пучка лучей вниз. Во всех рабочих положениях блок- трансформатор фиксируется самотормозящими устройствами.

Тубус для снимков на кассету обеспечивает поле облучения диаметров 38 см на расстоянии 70 см от фокуса трубки. Тубус для зубных снимков обеспечивает поле облучения диаметром 5,5 см на расстоянии 15 см от фокуса трубки с точностью ±3 мм.

-Колонка штатива:

Колонка штатива представляет собой квадратную дюралюминиевую трубу, на одной из боковых поверхностей которой укреплена зубчатая рейка. Зубчатая рейка на колоне служит для перемещения по ней каретки моноблока. Нижняя конусная часть трубы вставляется в специальное отверстие на основании.

-каретка вертикального и горизонтального перемещения блок- трансформатора:

Каретка представляет собой литой корпус из алюминия, на которой укреплены две пары роликов для перемещения по колонне, а также две пары роликов и пара жестких регулируемых упоров для перемещения горизонтальной каретки. Ролики крепятся на регулируемых эксцентриковых осях. Регулируемые упоры закреплены винтами.

Перемещение каретки вверх и вниз осуществляется с помощью зубчатого механизма с самоторможением. Зубчатое колесо механизма постоянно находится в зацеплении с зубчатой рейкой колонны штатива. На вилке зубчатого колеса с помощью шпонки закреплен диск и пружина с отогнутым усиком. Пружина надета на барабан каретки. Весь механизм закрыт колпачком в паз которого входит отогнутый усик пружины. При вращении рукоятки механизма, вращается колпачок, разжимает пружину и вращает ее. Пружина через диск вращает валик зубчатого колеса и колесо. Колесо по зубчатой рейки

перемещают каретку вверх или вниз, в зависимости от вращения рукоятки. При остановке каретки пружина сжимается на барабане и препятствует перемещению зубчатого колеса. Этим осуществляется самоторможение от произвольного перемещения по колонне.

Перемещение блок- трансформатора в горизонтальном направлении осуществляется с помощью горизонтальной каретки. Горизонтальная каретка представляет собой две параллельные прямоугольные штанги, соединенные на концах алюминиевыми поперечинами, перемещающимися по роликам. В передней поперечине имеется гнездо и болт- фиксатор для закрепления вилки блок- трансформатора. Самоторможение от произвольного перемещения горизонтальной каретки осуществляется с помощью резиновых накладок, которые через скобу крепятся к литой каретке.

Снаружи каретка закрывается двумя оформительными колпаками.

-блок- трансформатор:

Блок- трансформатор представляет собой металлический бак, внутри которого размещен высоковольтный трансформатор и укреплена рентгеновская трубка. Блок- трансформатор укрепляется на карете штатива с помощью вилки и может вращаться, как в самой вилке, так и вместе с вилкой вокруг оси ее хвостика.

Вилка, в которой вращается блок- трансформатор, сконструирована так, что блок- трансформатор остается в равновесии в любом положении и для его фиксации не требуется дополнительно никаких тормозящих устройств. В хвостике укреплен штепсельный разъем, на который выведены цепи питания и контроля блок- трансформатора. На боковой стенке блок- трансформатора нанесены деления, показывающие угол его поворота в вилке.

Для компенсации изменения объема масла при транспортировке и эксплуатации в блок- трансформаторе имеются четыре маслорасширителя. В блок- трансформаторе имеется прозрачное окно для выхода рентгеновских лучей и два закрытых отверстия, предназначенные для смены вышедшей из строя трубки.

-пульт управления:

Ручной пультик управления выполнен в виде пластмассовой коробочки. На пультике имеются: переключатель установок миллиамперсекунд, кнопка снимок и индикатор включения высокого напряжения. Внутри пультика размещены элементы электрической схемы.

Из пультика выходит гибкий пятижильный кабель 3 метра, который подсоединен к контактной колодке, расположенной на основании.

-кабели и провода:

Блок- трансформатор соединяется с основаниям кабелем, имеющим на конце штепсельный разъем. При помощи сетевого 3-х жильного кабеля аппарат может быть подключен к трехполюсной настенной розеткой с заземляющим контактом. Для включения в сеть с обычной двухполюсной розеткой служит переходная колодка с проводом заземления, входящая в комплект аппарата.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-03

Для полного понимания значения всех факторов, влияющих на прцесс коррекции ошибок, читатель должен познакомиться с принципом работы рентгеновской трубки, генерирующей рентгеновское излучение. Рентгеновская трубка представляет собой стеклянную колбу, из которой откачан воздух. Внутри колбы находятся два основных элемента любой рентгеновской трубки: катод и анод. Катод является источником электронов, а анод представляет собой мишень, бомбардируемую пучком электронов с катода.

Как видно из рис.1, катод имеет форму чашки (фокусирующая чашка), в которой находится вольфрамовая спиральная нить накаливания. Под действием проходящего через нить электрического тока нить накаливается и испускает электроны.

Количество испускаемых электронов пропорционально величине электрического тока, проходящего через нить. Ток измеряется в миллиамперах (мА). Один миллиампер равен 1/1000 ампера (А). Таким образом величина тока (измеряемого в миллиамперах), проходящих через нить, определяет интенсивность рентгеновского излучения, испускаемого мишенью. Увеличение тока через нить (увеличение мА) приводит к увеличению количества испускаемых электронов, что, в свою очередь, ведет к увеличению интенсивности (количества рентгеновских квантов) рентгеновского излучения.

Рис. 1. Схема, иллюстрирующая принцип действия рентгеновской трубки.

Фокусирующая чашка катода фокусирует электроны в пучок, направленный на мишень анода. Анод обычно изготавливается из меди, поскольку медь характеризуется высокой теплопроводностью и ее легче охлаждать. На лицевой стороне анода, обращенной к катоду, имеется массивная вольфрамовая пластина, называемая мишенью. Маленький участок мишени, в которую попадает пучок электронов, называется фокусным пятном. Этот участок является источником рентгеновского излучения. Большая часть энергии электронов, попадающих в мишень, преобразуется в тепло и лишь один процент превращается в рентгеновское излучение.

Катод заряжен отрицательно, анод — положительно. Напряжение между ними выражается в пиковых киловольтах и называется пиковым киловольтажем (кВп). Один киловольт равен 1000 Вольт. Величина напряжения (количество киловольт) определяет скорость пучка электронов. При увеличении напряжения ("киловольтажа") увеличивается скорость пучка электронов, бомбардирующих мишень, что, в свою очередь, ведет к увеличению энергии формируемого мишенью рентгеновского излучения (т.е. качества излучения).

Все органы управления элементами рентгеновской трубки расположены вне ее (снаружи) и подключены к катоду и аноду. Таймер контролирует время, в течение которого катод формирует пучок электронов. Полное количество электронов, образуемых катодом и достигающих анода, определяется произведением силы тока (в миллиамперах, мА) на длительность экспозиции в секундах (с), т.е. - (мА) х (с) или мАс.

Пучок рентгеновского излучения, облучающего объект, формируется специальным окошком, которое находится в металлическом кожухе, окружающем стеклянную колбу рентгеновской трубки. Этот пучок включает рентгеновское излучение разной длины волны и проникающей способности, определяемое величиной пикового киловольтажа (кВп), выбранного для данной экспозиции. Суммарное количество рентгеновского излучения в пучке на выходе рентгеновской трубки зависит оттока (мА), времени и выбранного пикового киловольтажа (кВп).

Длина волны рентгеновского излучения определяет его энергию, т.е. способность проникать внутрь объекта. Рентгеновское излучение с более короткой длиной волны, образуемое при более высоком значении кВп, обладает большей проникающей способностью по сравнению с рентгеновским излучением с большей длиной волны (менее энергетичное излучение). Рентгеновское излучение, прошедшее через объект, образует на пленке изображение. Пучок рентгеновского излучения, входящий в ткани пациента, характеризуется равномерным распределением интенсивности излучения в зависимости от длины волны.

Рентгеновское излучение, попавшее в ткани пациента, частично поглощается или проходит практически без поглощения в зависимости от того, что находится на пути пучка (ткани органов или кости). В результате на выходе из объекта излучения (пациента) возникает специфическая картина распределения интенсивности рентгеновского излучения (именуемое выборочным ослаблением излучения). Это распределение интенсивности рентгеновского излучения несет в себе всю диагностическую информацию о пациенте. Эта информация затем фиксируется на рентгеновской пленке (смотри рис. 2).

Зоны приоритетного внимания.

Другие статьи

Рентгенологические характеристики нормы и патологии в стоматологи. Остеопороз, остеолиз, деструкция, гиперцементоз, остеосклероз.

Для успешной роботы в сложной области распознавания стоматологических заболеваний, каковой является рентгенологическая диагностика пациента

Изображение слишком светлое;

Вспомните, каким образом пакет с пленкой был установлен во рту, облучался ли пакет снаружи (т.е. сторона пакета, обычно обращенная к рентгеновской трубке, в данном случае обращена в противоположную сторону). Свинцовая фольга, прилегающая к "обратной" стороне пакета, защищает пленку от рассеянного излучения (т.е. отражений от облученных тканей) и уменьшает интенсивность рентгеновского излучения, попадающего на пленку.

Рентгенологические характеристики нормы и патологии в стоматологии. Рентгенодиагностика некариозных поражений зубов. Часть2.

У больных с несовершенным остеогенезом коронки зубов правильной формы и размеров, но отличаются повышенной стираемостью и имеют необычную окраску

Внутриротовая рентгенография. Методика съемки прямых панорамных рентгенограмм. Часть 2.

Сопоставление у большой группы больных прямых и боковых панорамных снимков заставило нас отдать предпочтение боковым. Они очерчивают полностью и без деформации весь зубной ряд обеих половин челюстей, отличаются более равномерным увеличением изображения и меньше искажают взаимоотношения межальвеолярных перегородок и зубов.

Химикаты для ручной и автоматической обработки.

Изучение тонкостей состояния лицевого скелета в его взаимоотношениях с мозговым черепом, зубами и альвеолярными отростками должно проводиться в трех направлениях: вертикальном, трансверзальном и сагиттальном.

Радиовизиография.

Все вышеописанные рентгеновские устройства нуждаются в использова-нии рентгеновской пленки, которая должна химически обрабатываться для получения снимка. На сегодняшний день цифровые технологии позволяют



Рентгеновская трубка - электровакуумный прибор, который служит источником рентгеновского излучения. Подобное излучение появляется при торможении электронов, которые испускаются катодом, и их ударе об анод; при этом энергия электронов, их скорость в пространстве между анодом и катодом увеличена сильным электрическим полем, частично модифицируется в энергию рентгеновского излучения. Излучение рентгеновской трубки является наложением тормозного рентгеновского излучения на специфическое излучение вещества анода. Рентгеновские трубки различают; по способу получения потока электронов - с катодом, который подвергается бомбардировке положительными ионами и с радиоактивным источником электронов, автоэмис-сионным катодом, термоэмиссионным катодом; по способу вакуумирования - разборные, отпаянные; по времени излучения - импульсные, непрерывного действия; по типу охлаждения анода - с радиационным, масляным, воздушным, водяным охлаждением; по размерам фокуса - микрофокусные, острофокусные и макрофокусные; по его форме - линейчатой, круглой, кольцевой формы; по способу фокусировки электронов на анод - с электромагнитной, магнитной, электростатической фокусировкой.

Рентгеновские трубки используют в рентгеновском структурном анализе, рентгеновской микроскопии , дефектоскопии, рентгенодиагностике, рентгенотерапии, рентгеновском спектральном анализе и микрорентгенографии. Наибольшее использование во всех областях находят отпаянные рентгеновские трубки с электростатической системой фокусировки электронов, водоохлаждаемым анодом, термоэмиссионным катодом. Термоэмиссионный катод рентгеновской трубки, как правило, является прямой нитью или спиралью из вольфрамовой проволоки, которая накаливается электрическим током. Рабочий участок анода представляет собой металлическую зеркальную поверхность, расположенную к потоку электронов перпендикулярно или под некоторым утлом. Для получения сплошного спектра рентгеновского излучения высоких интенсивности и энергий применяют аноды из Au, W; в структурном анализе применяются рентгеновские трубки с анодами из Ti, Cr, Fe, Си, Mo, Со, Ni, Ag. Основные характеристики рентгеновской трубки - удельная мощность, рассеиваемая анодом (10-104 Вт/мм2), предельно допустимое ускоряющее напряжение (1-500 кВ), электронный ток (0,01 мА - 1А), общая потребляемая мощность (0,002 Вт - 60 кВт) и размеры фокуса (1 мкм - 10 мм). КПД рентгеновской трубки составляет от 0,1 до 3%.