2.1. Вступ

Вільгельм Конрад, фізик-рентгенівський інженер і інженер-механік, відкрив рентгенівські промені випадковим чином в 1895 році під час експериментів з електронно-променевою трубкою. Тому в 1901 році він був першим, хто отримав Нобелівську премію з фізики за своє відкриття. Він назвав це рентген.

техніка

Методика рентгенологічного дослідження може бути відповідно до методу виявлення:

  • аналоговий
    • техніка запису (комбінація плівки підсилювача рентгенівського фільму)
    • скринінг
  • цифровий
    • непрямий цифровий
    • прямий цифровий

Музей у бібліотеці клініки радіології та онкотерапії.:

2.2. Фізичні основи візуалізації

Основні принципи самої системи виявлення застосовуються до всіх аналогових, непрямих цифрових та цифрових зображень фізичної основи.

Поняття рентгенівського випромінювання:

Рентген - це форма поширення енергії, що належить до сімейства електромагнітних коливань.
Фізичні характеристики:

μ = частота
λ = довжина хвилі
C = швидкість поширення, яка є постійною

Довжина хвилі і частота обернено пропорційні один одному.
Рентген характеризується довжинами хвиль.
Чим менша довжина хвилі, тим сильніше випромінювання і тим проникаюче.

Згідно з квантовою теорією, як і всі електромагнітні коливання, рентгенівські промені також складаються з енергетичних пакетів, фотонів. Хвильові явища та дотримання законів класичної механіки також демонструють явища зіткнення рентгенівських променів.
Рентген має інтенсивність. Енергія, що передається випромінюванням, може характеризуватися щільністю та інтенсивністю енергії, що проходить через одиницю площі, перпендикулярну напрямку руху.

Виробництво рентгенівських променів здійснюється за допомогою рентгенівського променя, тобто рентгенівської трубки.
Рентгенівські промені генеруються при впливі на електрони, прискорені у високовольтному постійному струмі, електричному полі, вакуумній трубці з важкою металевою мішенню за допомогою рентгенівської трубки. Електрони, прискорені до високої швидкості, потрапляють на анод і виділяють свою енергію за кілька кроків.

Структура рентгенівської трубки:

Катод: вольфрам
Анод: вольфрам, молібден-реній
Електроживлення: 10-20 кіловольт
Напруга прискорення: 6-600 кіловольт

Генерація рентгенівських променів:

Ми розрізняємо два типи рентгенівських променів на основі їх генерації
-характерні рентгенівські промені
-гальмівне рентгенівське випромінювання

  • Характерне випромінювання:

Прискорений електрон розриває внутрішній електрон оболонки, порожнеча заповнюється зовнішнім електроном.
Електронні орбіталі представляють певний рівень енергії зв'язку, тому різниця завжди має дискретне значення. Завжди існує квант певної довжини хвилі.

  • Гальмуючий рентген:

Прискорений електрон проникає в електронні оболонки, сповільнюється поблизу ядра, і генерується рентгенівський фотон розміром, що відповідає втраті кінетичної енергії. Там, де він повністю втрачає свою кінетичну енергію, його називають граничною довжиною хвилі.

Рентгенівський спектр:

Він може характеризуватися характерними піками, накладеними на суцільну криву, що характерно для анодного матеріалу.
У разі молібдену пік виникає при прискорювальній напрузі 35 кіловольт (мамографія).
На вольфрамі при 60-70 кіловольт. Ці матеріали стали анодами, оскільки піки формуються при значеннях, що використовуються в діагностиці (медична рентгенодіагностика).

Втрати енергії великі, оскільки 99% кінетичної енергії перетворюється на тепло і видиме світло.
Збудження відбувається переважно на зовнішній електронній оболонці, головним чином відбувається відштовхування одного електрона.
Кількість променя залежить від сили струму в трубці. Спектральний склад можна змінювати, збільшуючи напругу та фільтруючи.

Фільтрація

Генеровані рентгенівські промені складаються з рентгенівських фотонів різної довжини хвилі. Фотони, які не беруть участь у зображенні, що погіршує якість зображення, повинні бути відфільтровані. Це робиться за допомогою алюмінієвих і мідних пластин. Фільтрування також зменшує опромінення.

Закон квадратних радіаційних втрат

Інтенсивність рентгенівських променів зменшується із збільшенням квадрата відстані від джерела випромінювання.
Кількість випромінювання, що падає на квадрат 1 х 1 м, розподіляється на площі 4 х 4 м на відстані 1 м від джерела випромінювання.

Поглинання

Просторове рентгенівське випромінювання втрачає свою інтенсивність при контакті з матеріалом, що заповнює простір.
Змінює стан речовини (біологічний, хімічний, фізичний!)

Здатність послаблювати випромінювання залежить від товщини, щільності та номерного знаку матеріалу. З четвертого ступеня номерного знака.
Під час проходження рентгенівських променів крізь матеріал можуть виникати п’ять типів фізичних явищ. Це називається поглинанням рентгенівських променів.
проникає, не виділяючи енергії

  • Розсіяний промінь
  • Комптонове стандартне відхилення
  • фотоефекти
  • формування пари

Розсіювання Комптона головним чином відповідає за погіршення якості зображення.

Центральна проекція

Він спотворює зображення і збільшує його.
Розсіяне рентгенівське випромінювання від точкового джерела створює зображення. Це призводить до збільшення та спотворення. Об'єкти, наближені до плівки, збільшуються (і різкіше) в меншій мірі, ніж об'єкти, віддалені від плівки. Це спричиняє спотворення зображення, оскільки частина тіла, розташована ближче до плівки, буде меншою, ніж віддалена частина такого ж розміру.

2.3. Формування рентгенівського зображення

Через тіло випромінюється однорідний пучок, який характерно розсіюється і проникає в матеріал, поглинання змінює квантовий розподіл рентгенівського випромінювання, нерівномірно слабшає в площині зображення, чорніє плівка або детектор різною мірою (цифровий) . Створюється так зване променеве зображення, неоднорідний рельєф променя, який залежить від якості матеріалу.

Цей рельєф променя повинен виявляти якась система передачі зображення, що робиться в аналоговій системі передачі зображення за допомогою комбінації широкоформатної плівкової фольги. Це найпростіша система детекторів.

Детектор - це плівка, що містить галогеніди срібла.
Армуючий екран, фольга містить вольфрамат кальцію та сульфід цинку (сині фольги).
Рідкоземельні фольги містять титан, гадоліній (зелені фольги).
Квантове використання краще, і менше робиться рентгенівських променів. Це також важливо з точки зору радіаційної гігієни. І коротший час експозиції дозволяє зменшити розмиття зміщення. Частинки плівок флуоресцирують під впливом рентгенівських фотонів, випромінюючи світлові фотони. У випадку блакитних плівок рентгенівський фотон генерує 2-3 світлові фотони, тоді як у випадку зелених плівок 8-10 світлових фотонів. Якість зображення визначається зернистістю плівки. Чим грубіше зерно, тим гірша роздільна здатність зображення, але вища чутливість.
Якість та роздільна здатність системи передачі зображення вимірюються парами ліній/мм.
Якби фільм знімали безпосередньо, роздільна здатність становила б 50 лінійних пар/мм, але потрібно було б забезпечити величезну дозу опромінення. Це зменшується до 5-10 пар ліній/мм за допомогою фольги. Значно зменшує дозу опромінення.

2.4. Фактори, що впливають на якість зображення

Розсіяне випромінювання погіршує якість зображення. Це зменшує чіткість зображення, завуальовує зображення, зменшує контраст.

(Фільтрація, трубка, сітки, Бакі-Поттер-Акерлунд)

Покращує якість зображення:

  • чим менша відстань до площини зображення
  • чим більша відстань фокусного об’єкта
  • чим менше розмір фокуса
  • найкращої якості зображення можна досягти за допомогою дистанційного запису, це обмежується лише роботою генераторів.
  • (див. квадратні втрати випромінювання)

Чим краща якість рентгенівського зображення, тим більше інформації воно несе, залежно від якості детекторної системи. Залежно від статури пацієнта, пацієнти з ожирінням матимуть більше розсіяного випромінювання.

Флюороскопія/Скринінг

Під час екранування випромінювання є безперервним. Це стало можливим завдяки сучасним обертовим анодним рентгенівським трубкам,
Зображення відображається на екрані, що містить первинний сульфід кадмію цинку або йодид цезію. Це зображення оптично посилюється і тисячі разів відображається електроном підсилювача зображення на вторинному екрані, який відображається на моніторі камерою.

Непрямі цифрові технології

Техніка запису на цифровій пластині зображення (наприклад, люмінофорна пластинка). Люмінофорна пластина зчитується після запису, потім зображення може бути оброблено та відображено на медичному столі після появи на моніторі.

Електрони фторбромного барію в пластині для зберігання люмінофора, вкладені в кристали фосфору, досягають більш високих рівнів енергії пропорційно інтенсивності рентгенівських фотонів. При освітленні лазерним променем на пластині показано явище люмінесценції електронів фторбромного барію. Зазвичай у основному стані вони повертаються до свого енергетичного рівня, і виявляються світлі фотони. Коли горить, касета стає багаторазовою. (Рекомендується виконувати сканування протягом 15 хвилин, оскільки дані стрічки з часом будуть втрачені (2-3 години).)

2.5. Прямі цифрові технології

В наш час за пацієнтами доглядають у палаті, обладнаній сучасною цифровою апаратурою запису.
Суть методики полягає в тому, що записи робляться на детекторній пластині, яка називається плоскою площиною.

Детекторна пластина - це тонкоплівкова транзисторна панель, покрита аморфним шаром селену, який сприймає електричний сигнал. У шарі селену рентген індукує різницю напруг, і електронні дірки утворюються залежно від інтенсивності випромінювання. Цей електричний сигнал приймається тонкоплівковою транзисторною панеллю. Електричні сигнали зчитуються рядок за рядком і стовпець за стовпчиком. Панель детектора здійснює зв'язок через бездротовий маршрутизатор із відповідною комп'ютерною системою (RIS - Інформаційна система радіології), яка підключена до лікарняної інформаційної системи (HIS). Дані пацієнта, що зберігаються тут, можуть бути призначені для рентгенологічного обстеження, так що дані пацієнта та інформація про цифрові зображення можуть бути пов'язані.
Можлива також подальша обробка на цифрових записах (наприклад, пост-яскравість, регулювання контрастності). Попередні записи пацієнта можна легко отримати на серверах та в цифрових архівах, тому порівняльні тести можна виконати простіше. Записи можуть бути цифровим маркуванням, сортуванням, групуванням, що дуже корисно для викладання та дослідження.

Переваги цифрових технологій:

Мільйони економії на місяць, відсутність плівки та хімічних витрат.

  • Сучасна
  • Розширюваний
  • Це забезпечує високий рівень професіоналізму
  • Швидко, безпечно
  • Записи доступні через Інтернет
  • Безпечний для довкілля
  • Не проводиться повторний запис, що зменшує радіаційне опромінення пацієнтів.
  • Нарешті, надзвичайно хороша якість зображення не є незначною.

2.6. Контрастні речовини

Відкриття контрастних речовин дозволило дослідити порожнисті органи, які не відокремлюються від м’яких тканин при нативному поглинанні. Пізніше були виявлені контрастні речовини для дослідження жовчних проток і судин.
Їх відкриття почалося ще у 1800-х роках.

Контрастні речовини, що використовуються в рентгенівських променях, можна розділити на дві великі групи залежно від їх вмісту.

  • барій
  • йод

У разі досліджень подвійного контрасту:

  • негативний
  • позитивні

контрастні речовини виділяють.
Позитивні контрастні речовини містять барій та йод.
Негативними контрастними речовинами є повітря та вуглекислий газ. Вуглекислий газ використовується для подвійного контрастного дослідження шлунка. Порошок, що містить бікарбонат натрію, ковтається разом із пацієнтом, з якого в шлунку під дією соляної кислоти виділяється вуглекислий газ. І повітря для іригоскопічних досліджень.

Сульфат барію - це насправді сіль, у якій барій міцно зв’язаний. Іон барію є високотоксичним.
Тому некоректно розчиняти барійвмісний контрастну речовину у воді, так би мовити, змішувати сульфат барію з водою і робити суспензію, в якій розмір частинок різний і має порядок ангстрем. Значення цього полягає в тому, що менші частинки сидять на поверхні слизової, а більші - в глибших складках, забезпечуючи таким чином тонкий малюнок морфології слизової.
Сульфат барію - дешевий і надійний контраст. Це навіть може спричинити летальне ускладнення, якщо воно потрапляє в середостіння або якщо воно виходить з просвіту кишки в черевну порожнину. Отже, існують суворі протипоказання до прийому контрастної речовини, що містить барій.

  • перфорація
  • прагнення
  • свищ

Розподіл водорозчинних контрастних речовин:

  • іони
  • не іонний
  • мономер
  • димер

Водорозчинні контрастні речовини складаються з молекули трийодобензойної кислоти. Вони характеризуються тим, що йод стабільно зв'язується з бензольним кільцем в органічному зв'язку. Його токсичність низька. Ще однією великою перевагою є те, що його здатність поглинати випромінювання сильна.
Вони також містять бічні ланцюги (R1, R2). Бічні ланцюги змінюють фізичні та хімічні властивості контрастних речовин. По суті, різниця між водорозчинними контрастними речовинами визначається природою та кількістю бічних ланцюгів.

У водному розчині молекула контрастної речовини дисоціює на аніон-катіон -COOH, збільшується кількість осмотично активних частинок у крові, збільшується осмоляльність крові, внаслідок чого виникає біль, аритмія пошкодження ендотелію, можуть виникати судоми . При високих осмоляціях зв’язування з циркулюючими білками плазми крові також сильніше, що ще більше знижує переносимість.
Чим ближче осмоляльність до вашої крові, тим краща переносимість нервової системи, тим менше ускладнень, викликаних контрастною речовиною. Сьогодні сучасні водорозчинні контрастні речовини є ізоосмолярними. Контрастні речовини з високою в’язкістю застаріли, оскільки вони уповільнюють дренаж, погіршують мікроциркуляцію і можуть призвести до утворення тромбу.

Це насправді загальний вплив контрастної речовини на біологічні системи організму, механізми дії, які можуть виникнути:

  • вивільнення гістаміну
  • доповнення діяльності
  • впливаючи на ферментні системи

Ступінь розчинності контрастної речовини у воді впливає на його здатність менше зв’язуватися з ліпідами клітинної мембрани. Тому висока гідрофілія зменшує токсичність.

Таким чином, найкраще переносяться критерії, яким повинен відповідати сучасний контрастний агент, щоб бути найменш токсичним та викликати якнайменше ускладнень:

  • низька осмоляльність
  • відсутність електричного заряду
  • виражена гідрофілія
  • зв’язок з білками низький
  • мінімальна хемотоксичність
  • низька в'язкість

Внутрішньовенні контрастні речовини можна розділити на дві інші основні групи:

  • нефротроп
  • гепатотропний

Нефротропні контрастні речовини незначно зв’язуються з білками, потрапляють у позаклітинний простір шляхом дифузії та усуваються глюмерулярною фільтрацією.

Гепатотропні контрастні речовини іонні димерні бензойні кислоти сильно зв’язуються з білками плазми, особливо з альбуміном. Потрапляючи в клітини печінки, він виділяє печінку в жовч за допомогою активного транспорту.
Як наслідок високої швидкості гепатоцелюлярного транспорту, він виявляється у високій концентрації в жовчних протоках.

2.7. Клінічне застосування рентгенологічних досліджень:

Рентгенологічні дослідження мають багато переваг і донині. У багатьох випадках він зберігав пріоритет над іншими слідчими процедурами. У більшості випадків першим способом, який слід обрати в алгоритмі обстеження пацієнта, є рентгенологічне обстеження. Наприклад, у скринінгових тестах грудної клітини, якщо висновок негативний, цього достатньо.
Правилом, що застосовується до всіх рентгенологічних досліджень, є те, що необхідно підготувати візуальну документацію та письмовий опис обстеження.

Переваги рентгенологічного дослідження:

  • дешево
  • легко доступний
  • може бути специфічним для деяких захворювань
  • встановивши спрямовану діагностику, ви можете вибрати спосіб, за допомогою якого ви зможете поставити діагноз найпростішим і найшвидшим. Це особливо важливо в гострих випадках.

При гострих захворюваннях черевної порожнини, травматології та виявленні післяопераційних ускладнень.

Недоліки рентгенологічного дослідження:

  • у багатьох випадках не конкретні
  • хвороба не має рентгенівських симптомів
  • ураження не показано на рентгені (непроменеві камені в жовчному міхурі, камені в нирках)

Найпоширеніші методи рентгенологічного дослідження:

  • постріл у груди
  • рідний постріл живота
  • дослідження контрасту
  • постріли кістки
  • інтервенційні рентгенологічні дослідження
  • спеціальні (отоларингологія)

2.8. Методи рентгенологічного дослідження грудної клітки:

  • Записи Zeiss та Odelka на фільтрувальних станціях, це називається технікою рулонної плівки, записи робляться з 2 метрів. Вони мають діаметр 10 х 10 см і 6 х 6 см. Вони мають дуже хорошу роздільну здатність, незважаючи на їх розмір. Він використовувався для скринінгових тестів популяції і сьогодні вже не використовується.
  • 1: 1 широкоформатний задньо-передній постріл у грудну клітку
  • бічний постріл
  • скринінг, який завжди є додатковим обстеженням, якщо діагноз на грудній клітці сумнівний. Не проводяться лише сканування грудної клітки, оскільки їх радіаційне опромінення велике, просторова роздільна здатність погана, а судження суб’єктивне, недостатньо задокументоване.
  • Фріман-Даль

  • шлунково-кишкового тракту
  • обстеження жовчних проток
  • заповнення свища, фістулографія
  • наповнення зонда для годування
  • позиціонування канюль
  • втручання
  • контроль після втручання

2.9. Повідомлення з цього розділу:

Розуміння фізичних основ має важливе значення для правильної оцінки рентгенівських променів.