- Загальні відомості
- Джерела рентгенівського випромінювання
- Застосування рентгенівських променів
- медична візуалізація
- Рентгеноскопія і рентгенографія легенів і черевної порожнини
- Комп'ютерна томографія
- Інші застосування рентгенівського випромінювання в медицині
- Застосування рентгенівського опромінення для проведення спец контролю в аеропортах і при перетині кордону...
- Використання рентгенівського випромінювання для неруйнівного контролю
- рентгеноструктурний аналіз
- Вплив рентгенівського випромінювання на живі організми
обрана стаття
Загальні відомості
Сучасна рентгенівська установка і свинцевий фартух в стоматологічному кабінеті
Розмова про ионизирующем випромінюванні не буде повним, якщо не брати до уваги рентгенівське випромінювання і його вплив на людський організм. Рентгенівське випромінювання використовується в медицині, техніці, системах забезпечення безпеки і в багатьох інших випадках. Рентгенівське випромінювання і його корисні властивості відомі людям більше ста років, з моменту відкриття рентгенівських променів Вільгельмом Конрадом Рентгеном. Рентгенівське випромінювання є частиною електромагнітного спектра і займаний ним частотний діапазон знаходиться в області довжин хвиль коротше випромінювання у видимій області спектра. Діапазон довжин хвиль рентгенівського випромінювання - від 0,01 нм до 10 нм. Залежно від його довжини хвилі, розрізняють два типи рентгенівського випромінювання: жорстке (довжина хвилі менше 0,1 нм) і м'яке (довжина хвилі більше 0,1 нм). Жорсткість рентгенівського випромінювання визначає його властивості та області застосування.
Джерела рентгенівського випромінювання
Рентгенівська установка, 70-ті роки минулого століття
Є кілька способів отримання рентгенівських променів. Найчастіше використовують рентгенівські трубки, що представляють собою електровакуумні прилади, в яких електрони прискорюються до високої швидкості. Електрони випускаються катодом, прискорюються і з високою швидкістю стикаються з анодом. При цьому і виникає рентгенівське випромінювання. До речі, саме таким чином, при бомбардуванні екрану кінескопа потоком електронів виникало рентгенівське випромінювання в кинескопах телевізорів і моніторів, що випускалися до середини 2000-х рр. Вибір металу анода рентгенівської трубки залежить від її призначення, так як матеріал анода визначає жорсткість отриманого випромінювання. У загальному випадку, в рентгенографії і рентгеноскопії небажано використовувати м'яке рентгенівське випромінювання, так як в цьому діапазоні рентгенівські промені добре поглинаються людським тілом (що небезпечно), але чинять слабкий вплив на фотоплівку, люмінесцентний екран або світлочутливу матрицю. Іншим способом отримання жорстких променів є фільтрація виходять з рентгенівської трубки променів за допомогою металевої (зазвичай алюмінієвої) пластини.
Застосування рентгенівських променів
Механізм отримання зображень за допомогою рентгенівських променів
Фотографія танцювальної студії в контровому світлі
Найпростіше уявити собі процес отримання рентгенівського зображення як процес отримання тіньового зображення. Рентгенівське випромінювання легко проходить через деякі тканини або матеріали і сильніше послаблюється іншими тканинами або матеріалами. Зокрема, якщо тіло людини просвічується рентгенівськими променями, воно добре поглинається щільними тканинами (кістками) і, в той же час, легко проходить через інші тканини. Випромінювання, яке пройшло через тканини і органи, потім потрапляє на світлочутливу плівку або матрицю, яка поміщається за людським тілом або іншим просвічується об'єктом. Ті місця, які поглинають випромінювання, відкидають тінь на світлочутливу плівку або матрицю. На рентгенівському знімку ми бачимо негативне зображення, тобто світлі тіні і темні ділянки, пропускають рентгенівське випромінювання. Процес отримання рентгенівського знімка дуже схожий на звичайну фотографію. Перша відмінність полягає в тому, що замість випромінювання у видимій області спектра використовують випромінювання в його рентгенівської частини. Другою відмінністю є те, що на плівку потрапляє випромінювання, не відображене від об'єкта зйомки, а пропущене через об'єкт - саме так роблять знімки в контровому світлі (контражур), коли дуже яскравий джерело світла розташовується позаду слабо освітленого об'єкта зйомки.
медична візуалізація
Рентгенівський знімок, на якому продемонстрована помилка стоматолога, в результаті якої зуб зберегти не вдалося; але гроші за це «лікування» він отримав в повному обсязі після того, як побачив цей знімок і забув розповісти пацієнту про виконану «роботу»; треба сказати, що він і зараз продовжує лікувати інших бідолах
У розділі медичної діагностики, званому медичної візуалізацією, важливу роль відіграє входить до складу кісток кальцій, який поглинає рентгенівське випромінювання. У зв'язку з високим ступенем поглинання, тканини з великим вмістом кальцію відкидають «тінь» на світлочутливу плівку або матрицю. Треба сказати, що якщо на плівці ми бачимо негатив, тобто, кістки там світлі, а інші тканини, які поглинають рентгенівське випромінювання в меншій мірі, темні, то з картинкою на екрані комп'ютерного монітора справи йдуть інакше. Програма може показувати як негатив, так і позитив. Але проблема в тому, що лікарі так звикли до негативу, що навіть в сучасних рентгенівських апаратах з висновком на комп'ютер, де з негативу можна зробити позитив одним клацанням, з датчика все одно виводять негатив для перегляду і роздруківки. Доктора так зазубрили в університеті - і перевчити їх складно. Простіше продовжувати показувати їм негатив, як було і сто років тому.
Рентгенівське випромінювання найчастіше використовується в медицині для огляду кісток на наявність переломів або зубів на наявність порожнин або після лікарського втручання. Ми всі хоч раз в житті стикалися з рентгеном і звикли до цієї процедури. Ми також знаємо, що великі дози випромінювання при повторних процедурах шкідливі, так як зазвичай спостерігаємо, як стоматолог або лікар-рентгенолог накриває наше тіло свинцевим фартухом для захисту від опромінення репродуктивних та інших важливих органів, а потім залишає приміщення, щоб уникнути непотрібного опромінення. Пізніше ми поговоримо про шкідливі наслідки опромінення рентгенівським випромінюванням.
Рентгеноскопія і рентгенографія легенів і черевної порожнини
Рентгенівські промені використовуються також для діагностики хвороб легенів і проблем в черевній порожнині. Список проблем, які можуть бути діагностовані при використанні рентгенівських променів, досить широкий: набряк легенів (скупчення рідини в легенях в кількостях, що перевищують нормальний рівень, що призводить до порушення газообміну в легенях), пневмонія, серцева недостатність (порушення роботи серця, при якому воно не може забезпечити кровопостачання органів і тканин), рак легенів, інші захворювання легенів, колапс легені (пневмоторакс), грижа стравохідного отвору діафрагми, хіатальная грижа (hiatus hernia) та інші. У деяких випадках рентгенографію зручно використовувати для постійного спостереження за станом пацієнтів, наприклад при щорічних профілактичних медичних оглядах (диспансеризації), пов'язаних з роботою на небезпечних виробництвах. Якщо діагностовано захворювання, звичайно потрібні додаткові діагностичні процедури для точної постановки діагнозу і подальшого лікування.
Рентгенографія черевної порожнини необхідна для перевірки наявності рідини або повітря в черевній порожнині, що може бути результатом травми, наприклад, проникаючого поранення черевної порожнини. Вона також використовується для перевірки наявності патологічних утворень, конкрементів і чужорідних тіл в органах черевної порожнини, наприклад, каменів в жовчному міхурі або нирках, або непрохідності кишечника.
Комп'ютерна томографія
Ще одним видом використання рентгенівського випромінювання є комп'ютерна томографія, яка, на відміну від звичайної рентгенографії, дає тривимірну картинку. Зображення в томографі виходить в результаті обробки та складання двомірних пошарових рентгенівських сканів. Комп'ютерна томографія використовується для діагностики та раннього виявлення різних захворювань у пацієнтів з високим ризиком виникнення таких захворювань, як серцево-судинні або злоякісні новоутворення товстого кишечника і прямої кишки; пухлини, набряки, внутрішньомозкові крововиливи і деякі інші травми мозку.
Інші застосування рентгенівського випромінювання в медицині
Рентгенівське випромінювання застосовується в цифровий субтракційної ангіографії - контрастному дослідженні судин з подальшою комп'ютерною обробкою. Вона часто використовується для дослідження кровоносних судин. Для цього спочатку роблять звичайний рентгенівський знімок потрібно ділянки тіла пацієнта. Потім вводиться рентгеноконтрастное речовина, що дозволяє виділити судини на вихідному знімку. Потім робиться другий знімок і того ж ділянки і з нього віднімаються неконтрастірованние зображення об'єктів (скелета, м'яких тканин), що не мають діагностичної цінності. На отриманому різницевої зображенні залишаються тільки відмінності між двома зображеннями. В результаті отримують зображення серцево-судинної системи з циркулюючим в ній рентгеноконтрастні речовини. Часто це контрастну речовину є з'єднанням йоду. З'єднання йоду використовуються в зв'язку з тим, що в малій концентрації вони нешкідливі для організму і легко з нього виводяться після закінчення процедури.
Зображення, отримане за допомогою комп'ютерної томографії. Джерело: Вікіпедія
Радіотерапія - ще одна область застосування рентгенівських променів. В даному випадку вони використовуються не для отримання зображень, а для руйнування злоякісних ракових клітин в тілі пацієнта. Опроміненню піддаються тільки зона, в якій знаходиться злоякісна пухлина. Доза опромінення залежить від розташування пухлини в тілі пацієнта. Для раку шкіри або пухлин, розташованих близько до поверхні, використовують невеликі дози. Для опромінення внутрішніх органів необхідні більш високі дози опромінення. На жаль, здорові тканини, що оточують пухлину, також опромінюються і піддаються руйнівній дії опромінення. Тому для зведення до мінімуму цих ушкодження, необхідна зона опромінюється з усіх можливих кутів. При цьому зводиться до мінімуму опромінення здорових клітин. Незважаючи на те, що при такому підході опромінюється більше здорових клітин, загальна доза їх опромінення зводиться до мінімуму.
Застосування рентгенівського опромінення для проведення спец контролю в аеропортах і при перетині кордону
Встановлений в аеропорту рентгенівський сканер на основі зворотного розсіювання працює за принципом виявлення випромінювання, розсіяного тілом людини і предметами, які на ньому знаходяться
Рентгенівське випромінювання використовується в аеропортах і при перетині кордону для просвічування багажу пасажирів, а також вивчення вмісту контейнерів, судин і порожнин автомобілів при перетині кордону автомобілями. Співробітники служби безпеки шукають контрабанду, наприклад, наркотики, а також предмети, які становлять ризик внаслідок того, що можуть бути використані як зброя. Сюди відносяться саморобні вибухові пристрої і їхні компоненти, з яких вибуховий пристрій може бути зібрано на борту літака, а також вогнепальну і холодну зброю і будь-які гострі предмети, якими можна нанести травми людям або пошкодити обладнання повітряного судна.
Предмети, які відображаються на моніторах рентгенівського обладнання служб безпеки, зазвичай мають колірне кодування. Різні виробники вибирають різні кольори, але частіше за все помаранчевим кольором позначають органічні матеріали, синім - матеріали високої щільності, такі як метали, і зеленим - менш щільні матеріали, наприклад, пластмаси. Вибухові речовини - зазвичай органічні сполуки - тому співробітників служби безпеки спеціально навчають виявлення таких речовин. Звичайно, вони дивляться не тільки на кольори, а й на форму, враховуючи, що деякі предмети можуть мати незвичайну форму, якщо їх розглядати під певним кутом. Наприклад, в певному положенні ніж може бути видно просто як пряма лінія. На жаль, використовувані методи навчання засновані, як і взагалі вся освіта, в основному на зубріння. Тому якщо зустрічається щось нове - співробітники служб безпеки, як правило, не здатні проаналізувати проблему і зробити висновки. А для людей, які вміють аналізувати, ця робота нудна, та й платять за неї занадто мало. Тому вибухи були і будуть.
Альтернативою рентгенівському сканеру на основі зворотного розсіювання є цей мікрохвильовий сканер, в якому для виявлення предметів, прихованих під одягом, використовується електромагнітне випромінювання міліметрового діапазону; дві обертові антени такого сканера створюють тривимірне зображення
Речі, здані в багаж, також скануються за допомогою рентгенівських установок, щоб визначити наявність небезпечних предметів, які пасажири намагаються пронести на повітряне судно. Якщо службовці аеропорту або служби безпеки підозрюють наявність у багажі заборонених предметів, вони можуть відправити його в промисловий томографічний сканер для отримання більш точного зображення. Цей метод набагато повільніше, тому його використовують тільки для багажу, зазначеного персоналом як потенційно небезпечний.
Використання рентгенівського випромінювання для неруйнівного контролю
У промисловості і при виконанні науково-дослідних робіт часто буває потрібно перевірити властивості матеріалів і предметів без порушення їх цілісності. Для цього використовують неруйнівного контролю, тому що він робить якраз саме те, що потрібно - дає інформацію про матеріал без пошкодження або виведення з експлуатації виробу. Для такого контролю особливо корисно використання радіографічних методів і, зокрема, рентгенівського випромінювання, так як вони дозволяють отримати точну картину структури об'єкта або його властивостей для більшості матеріалів. Наприклад, можна досліджувати поява невидимих тріщин або деформацій.
Напівпровідникові дрейфові камери, такі як показана на цій фотографії, використовуються в електронній мікроскопії, рентгеноспектрального й рентгеноструктурного аналізу
рентгеноструктурний аналіз
Радиографические методи аналізу іноді можна використовувати для визначення структури кристалів і, зокрема, їх молекулярного і атомного складу. Такий аналіз називають рентгеноструктурньїм. Він широко застосовується в промисловості та дослідженнях. Наприклад, його використовують для визначення матеріалу, з якого виготовлений об'єкт, в тих випадках, коли інші методи аналізу виявляються неефективними. Коли рентгенівське випромінювання проходить через кристал, відбувається його дифракція на атомах кристалічної решітки. При цьому інформація про кути відхилення і кількості розсіяною енергії дозволяє зрозуміти структуру кристала.
Вплив рентгенівського випромінювання на живі організми
Рентгенівське випромінювання, як і інші типи іонізуючого випромінювання, характеризується високою енергією і здатністю пошкоджувати молекулярні зв'язки матеріалу, який піддавався впливу цього випромінювання. Для живих організмів це означає пошкодження клітин і таких життєво-важливих молекул, як ДНК. Ступінь пошкодження залежить від дози опромінення: більш висока доза призводить до більшого пошкодження. На ранніх стадіях застосування рентгенівського випромінювання, коли люди ще не усвідомили шкоди, якої може завдати радіація, опіки від рентгенівських променів були звичайною справою. Навіть одиночне обстеження могло супроводжуватися дозою, у багато разів перевищує дози, які використовуються сучасною медициною.
В даний час проблеми, пов'язані з використання рентгенівського випромінювання, пов'язані зі збільшенням ракових захворювань у пацієнтів, які піддавалися опроміненню, особливо процедурам комп'ютерної томографії. Це пов'язано з тим, що опромінення при комп'ютерної томографії набагато сильніше, ніж при звичайному рентгенографічних досліджень. Іншими проблемами, викликаними підвищеними дозами рентгенівського опромінення, є опіки шкіри, втрата волосся, пошкодження кісткової тканини, репродуктивної системи та кров'яних клітин, спадкові захворювання потомства і велика кількість інших проблем, які обговорюються в статтях, список яких наводиться нижче. Ступінь ушкоджень залежить від дози опромінення, частин тіла, які піддавалися опроміненню і загальної дози опромінення, отриманої пацієнтів протягом його життя. Більш детальну інформацію про проблеми зі здоров'ям, пов'язаних з радіацією, можна знайти в серії статей «Детальніше ...» Конвертера фізичних величин TranslatorsCafe.com: Детальніше про потужності поглиненої дози і сумарної потужності дози іонізуючого випромінювання ; Детальніше про радіоактивний розпад ; Детальніше про експозиційної дози ; і Детальніше про поглиненої дози радіації .
Автор статті: Kateryna Yuri
Ви маєте труднощі в перекладі одиниці виміру з однієї мови на іншу? Колеги готові вам допомогти. Опублікуйте питання в TCTerms і протягом декількох хвилин ви отримаєте відповідь.
