Рентгеновский метод

Применение

В медицине

Рентгенография применяется  для диагностики: Рентгенологическое исследование (далее РИ) органов  позволяет уточнить форму данных органов, их положение, тонус, перистальтику, состояние рельефа слизистой  оболочки.

• РИ желудка и двенадцатиперстной кишки (дуоденография) важно для распознавания гастрита, язвенных поражений и опухолей.
• РИ желчного пузыря (холецистография) и желчевыводящих путей (холеграфия) проводят для оценки контуров, размеров, просвета внутри- и внепеченочных желчных протоков, наличие или отсутствие конкрементов, уточняют концентрационную и сократительную функции желчного пузыря.
• РИ толстой кишки (ирригоскопия) применяется для распознавания опухолей, полипов, дивертикулов и кишечной непроходимости.
• рентгенография грудной клетки — инфекционные, опухолевые и другие заболевания,
• позвоночника — дегенеративно-дистрофические (остеохондроз, спондиллез, искривления), инфекционные и воспалительные (различные виды спондилитов), опухолевые заболевания.
• различных отделов периферического скелета — на предмет различных травматических (переломы, вывихи), инфекционных и опухолевых изменений.
• брюшной полости — перфорации органов, функции почек (экскреторная урография) и другие изменения.
• Метросальпингография — контрастное рентгенологическое исследование полости матки и проходимости фаллопиевых труб.
• зубов — ортопантомография
• Показания к рентгенографии:
• Заболевания:
• - костей и суставов;
• - органов грудной клетки;
• - мочевыделительной системы;
• - желудочно-кишечного тракта;
• - придаточных пазух носа;
• - зубов;
• - а также контроль эффективности лечения;
• - контроль правильности установки центрального катетера и эндотрахеальной трубки в отделении реанимации и интенсивной терапии и др.

Рентгеновские лучи возникают  при сильном ускорении заряженных частиц (в основном электронов) либо же при высокоэнергетичных переходах вэлектронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках, в которых электроны, испущенные раскалённым катодом, ускоряются (при этом рентгеновские лучи не испускаются, т. к. ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где они резко тормозятся (при этом испускаются рентгеновские лучи: т. н. тормозное излучение) и в то же время выбивают электроны из внутренних электронных оболочек атомов металла, из которого сделан анод. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается рентгеновское излучение с определённой, характерной для материала анода, энергией (характеристическое излучение, частоты определяются законом Мозли: \sqrt \nu = A(Z - B), где Z — атомный номер элемента анода, A и B — константы для определённого значения главного квантового числа n электронной оболочки). В настоящее время анодыизготовляются главным образом из керамики, причём та их часть, куда ударяют электроны, — из молибдена. В процессе ускорения-торможения лишь 1%кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло.

Рентгеновское излучение  можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. Т. н. синхротронное излучение возникает при отклонении пучка частиц в магнитном поле, в результате чего они испытывают ускорение в направлении, перпендикулярном их движению. Синхротронное излучение имеет сплошнойспектр с верхней границей. При соответствующим образом выбранных параметрах (величина магнитного поля и энергия частиц) в спектре синхротронного излучения можно получить и рентгеновские лучи.

Преобразование традиционной рентгенограммы в цифровой массив с последующей  возможностью обработки рентгенограмм  методами вычислительной техники стало  распространенным процессом. Такие  аналоговые системы зачастую имеют  очень жесткие ограничения на экспозицию из-за малого динамического  диапазона рентгеновской пленки. В отличие от аналоговых прямые цифровые рентгенографические системы позволяют получать диагностические изображения без промежуточных носителей, при любом необходимом уровне дозы, причем это изображение можно обрабатывать и отображать самыми различными способами.

На рисунке приведена  упрощенная схема  цифровой рентгенографической системы. Рентгеновская трубка и приемник изображения сопряжены с компьютером и управляются им, а получаемое изображение запоминается, обрабатывается  и выводится на монитор, составляющий часть пульта управления рентгенлаборанта. Аналогичные пульты управления можно применять и в других системах получения изображения, например на основе ядерного магнитного резонанса или компьютерной томографии. Цифровое изображение можно записать на любой носитель информации. В цифровой рентгенографии нашли применение два класса цифровых детекторов:  

• с непосредственным формированием изображения
• с частичной регистрацией изображения, в которых полное изображение формируется путем сканирования

В цифровой рентгенографии применяют усилитель изображения, ионографическую камеру и устройство с вынужденной люминисценцией. Эти приемники могут непосредственно формировать цифровые изображения без промежуточной регистрации и хранения. Усилители изображения не обладают наилучшим пространственным разрешением или контрастом, однако имеют высокое быстродействие.

Аналого-цифровое преобразование флюорограммы с числом точек в изображении 512х512 может занимать время менее 0,03 с. Даже при числе точек 2048х2048 в изображении время преобразования изображения в цифровую форму составляет всего несколько секунд. Время считывания изображения с пластины с вынужденной люминисценции или ионографической камеры значительно больше, хотя последнее выгодно отличается лучшим разрешением и динамическим диапазоном.

Записанное на фотопленке изображение можно преобразовать  в цифровую форму с помощью  сканирующего микроденситометра, но любая информация, зафиксированная на фотопленке со слишком малой или, наоборот, слишком высокой оптической плотностью, будет искажена из-за влияния характеристик пленки. В цифровую форму можно преобразовать и ксеро- рентгенограмму также с помощью сканирующего денситометра, работающего в отраженном свете, или путем непосредственного считывания зарядового изображения с селеновой пластины.

В России прямая цифровая рентгенографическая  система Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН применяется во многих клинических больницах с конца 90 годов. В этой системе рентгеновская  пленка как регистратор рентгеновского излучения заменена многопроволочной иоанизационной камерой. Использование в счетчиках в качестве рабочего газа ксенона при давлении 3 кгс/см2 обеспечивает высокую эффективность регистрации излучения. Эта система может быть отнесена к классу ионографических приборов для цифровой рентгенографии, передающих изображение на внешние устройства отображения.

В других цифровых рентгенографических  системах используют твердотельные  приемники с высоким коэффициентом  поглощения рентгеновского излучения. В обоих разновидностях упомянутых рентгенографических систем применяется метод сканирования с построчной регистрацией изображения, которое воспроизводится в целое на дисплее компьютера (сканирующая проекционная рентгенография). Ко второму классу цифровых рентгенографических систем следует отнести люминофоры с памятью и вынужденной люминисценцией, которая затем регистрируется. Это приемник с непосредственным формированием изображения.

Системы получения изображения  со сканированием рентгеновским  пучком и приемником имеют важное преимущество, состоящее в том, что  в них хорошо подавляется рассеяние. В этих системах один коллиматор располагается  перед пациентом с целью ограничения  первичного рентгеновского пучка до размеров, необходимых для работы приемника, а другой - за пациентом, чтобы уменьшить рассеяние.