Рентгеновские аппараты. Все, что нужно знать о рентгеновских снимках: процедура получения, оценка вредности диагностики и интерпретация изображений Принцип действия рентгеновской установки основан на

Рентгенографией называют процедуру обследования структур внутренних органов, которое производится с использованием рентгеновского излучения. Оно может быть двух видов – рентгеноскопия, когда наблюдение ведется в реальном времени, и рентгенография, при которой происходит запечатление изображения на чувствительных материалах (специальная пленка или бумага). Несмотря на кажущееся различие, принцип их действия очень схож, нужно лишь знать, как работает рентген и как он устроен внутри. Данный аппарат состоит из двух основных блоков оборудования. Один из них отвечает за визуализацию картинки, а другой – за ее запись или отображение.

Современный рентгеновский аппарат

Рентгеновские лучи занимают область, находящуюся в электромагнитном спектре между гамма- и ультрафиолетовыми волнами. Они представляет собой потоки квантов (или фотонов), которые распространяются в пространстве со скоростью света. Они не несут на себе никакого заряда. Их энергия измеряется в джоулях, а масса частиц ничтожно мала, даже по сравнению с массами атомов.

Галоидные соединения серебра, которые находятся в фотоэмульсиях, разлагаются под действием рентгеновских лучей. На этом принципе базируется устройство воспринимающего оборудования.

Появление рентгеновских лучей происходит в результате торможения быстрых электронов внутри аппарата об электрические поля других атомов.

Такое излучение называется тормозным. Существует характеристическая форма излучения. Она появляется при перестановках на внутренних оболочках атомов. От напряжения, которое подается на анодную трубку, зависит непрерывный спектр тормозного излучения.

Источник невидимых лучей

Рентгеновская трубка — это устройство, которое состоит из вакуумного стеклянного сосуда, в противоположные концы которого впаяны катод и анод, сделанные в форме спирали из вольфрама. При ее нагревании вокруг создается высокая концентрация свободных электронов. При подаче тока высокого напряжения, которое прикладывается к рентгеновской трубке, частицы приобретают большое ускорение и фокусируются вокруг анода. Он вращается со скоростью около 10 тысяч оборотов в минуту, чтобы поток не фокусировался в одной точке, и не вызывал перегрева, от которого устройство может расплавиться.

Поэтому рентгеновский аппарат относят к тормозным излучателям. Существуют и другие виды ионизирующего излучения, однако, их применение в медицине ограничено, так как они более вредны и опасны, а оборудование для их использования слишком дорогое и громоздкое.

Например, к ним относится аппарат ускорения частиц. Принцип его действия основан на том, что при движении частиц в вакуумной камере под действием сверхмощных магнитных или электрических полей происходит их ускорение и выброс энергии. Такое оборудование применяется для лучевой терапии, и, реже, для радионуклидной диагностики. Конечно, это лишь упрощенное описание строения аппарата, но именно такой принцип строения лежит в основе всей рентгеновской диагностики.

Механизмы, необходимые для нормального функционирования кабинета лучевой диагностики

Современный аппарат — это куда более сложное техническое устройство, включающее в себя элементы электроники, телеавтоматики, компьютерной техники и средств защиты.

Кроме этого, аппарат должен быть оснащен питающим устройством достаточной мощности, которое преобразовывает переменный ток городских сетей в ток высокого напряжения, рентгеноэкспонометр и оборудование, принимающее излучение.

Устройство рентген-аппарата

Также, важной составной частью является аппарат для коллимации рентгеновского пучка. Он обеспечивает его фокусировку и позволяет управлять им, просвечивая именно нужные места. Плюс, это уменьшает рассеивание рентгеновского излучения, и, как следствие, снижает уровень облучения пациента и персонала.

Дополнительной составной частью аппаратов является стол-штатив, на котором размещают больного в процессе обследования. Устройство для рентгенографии может быть оснащено усиливающими экранами, содержащими люминофор, который светится под действием рентгеновских лучей, усиливая тем самым их фотохимическое действие. Благодаря этому удается снизить экспозиционное время, а значит и лучевую нагрузку. Плюс, это увеличивает четкость и резкость получаемого изображения. Виды люминофоров бывают разные, наиболее распространены такие виды:

• Мелкозернистый.
• Крупнозернистый.

Оборудование с мелкозернистым люминофором имеет меньшую отражающую способность, но это компенсируется высоким пространственным разрешением. Они используются в остеологии, где нет необходимости радикально уменьшать экспозицию.

Второй тип усилителей также называют скоростными, из-за того, что они имеют высокий уровень светоотражения и меньшее разрешение. Их используют в тех случаях, когда нужно снять быстродвижущиеся объекты, такие как сердце, крупные сосуды, а также, если аппарат предназначен для рентгена детей.

Компьютерная техника, применяемая для улучшения качества изображений

Цифровой дистанционно управляемый рентгеновский аппарат

В последнее время началось применение аппаратов с компьютерными системами обработки и хранения изображений. Выделяют такие варианты строения воспринимающего элемента:

• Электронно-оптическая.
• Сканирующая цифровая.
• Люминесцентная цифровая.
• Селеновая цифровая запись.

В первом случае изображение, сфокусированное в телевизионной камере, поступает на аналоговый цифровой преобразователь после усиления. При сканировании объекта принцип еще проще. Через него пропускают пучок лучей, последовательно сканируя его. Те из них, которые прошли через вещество, попадают на датчик и обсчитываются компьютером, который преобразует сигнал в компьютерное изображение.

Высокую точность дают люминесцентные установки. Они записывают излучение на специальную пластинку, которая хранит данные в течение нескольких минут. Затем производится ее лазерное сканирование и оцифровка результатов.

Наиболее многообещающими являются системы, основанные на использовании селена. При прохождении через него, энергия фотонов преобразовывается в свободные электроны.

Стоит отметить, что все эти методы значительно снижают время экспозиции и лучевую нагрузку на пациента. Также с их помощью можно добиться более резких и четких изображений, которые можно без труда увеличивать и рассматривать по частям.

Цифровой детектор

После этого изображение сохраняется на цифровых носителях, и заносится в базу данных компьютерной системы.

Неоспоримым преимуществом компьютерных систем является то, что при их использовании можно сразу просмотреть изображение, не ожидая его проявки. Также один файл можно копировать и передавать бесконечное количество раз, и распечатывать в разных местах. Это облегчает оперирование данными и их передачу между врачами и медицинскими учреждениями.

Другие виды устройств, работающих по этому принципу

Было разработано оборудование с узкой специализацией, использующееся для выполнения нетривиальных задач. Поэтому классификация делит все виды рентгеновских установок на такие виды:

• Устройства общего назначения (универсальные).
• Специальные установки.

Если с помощью первых можно проводить обследование всех частей тела, то вторые предназначены для осмотра конкретных органов и систем, например, для:

• Неврологических исследований.
• Урологической диагностики.
• Стоматологические аппараты.
• Устройства для проведения ангиографии.
• Для проведения маммографии.
• Оборудование для массовых исследований (флюорографы).

Малодозовый цифровой флюорограф

Существует целая ветка приборов, которые применяют для наблюдения за состоянием внутренних органов в реальном времени. Такой вид исследований называется рентгеноскопией.

Изначально для отображения картинки использовался специальный экран, покрытый специальными химикатами, которые светились под действием падающих на них лучей, пропорционально их количеству и энергии. Свечение было довольно слабым, и поэтому раньше процедуру проводили в темных помещениях.

Кроме того, такой вид осмотра приводил к куда большей радиационной нагрузке на больного.

Поэтому со временем был разработан рентгенотелевизионный усилитель. Он представляет из себя герметичную систему, на противоположных концах которой расположены флюоресцирующий и катодно-люминисцентный экраны. А между ними – электрическое поле. Слабое изображение, которое возникает на первом, преобразовывается в поток электронов, воспринимаемых вторым экраном, и выводится в компьютерную систему.

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Лабораторная работа №1

Руководитель: профессор кафедры ММС

Кульков Сергей Николаевич

Студенты группы 4Б21:

Кондратенко А.И.

Проскурников Г.В.

Дронов А.А.

Томск, 2015

Цель: познакомиться, изучить, а так же получить навыки в рентгенографическом анализе порошков.

Устройство рентгеновского апарата

Одним из наиболее эффективных методов изучения строения кристаллических веществ является рентгенография.

Рентгенография делится на 2 типа:

1. рентгеноструктурный анализ (РСтА);

2. рентгенофазовый анализ (РФА).

Первый метод является наиболее общим и информативным и позволяет однозначно определить все детали кристаллической структуры (координаты атомов и т.д.). Объектом исследования в РСтА является монокристалл. Второй метод позволяет идентифицировать вещество и определить некоторые параметры кристаллической структуры. Объектами исследования РФА являются поликристаллические образцы.

Рентгеновский аппарат предназначается для превращения электроэнергии в рентгеновское излучение. Устройство рентгеновского аппарата зависит от его функции, но в целом он состоит из источника излучения, блока питания, системы управления и периферии.

Как работает рентгеновский аппарат

Питание аппарата осуществляется обычно от электросети переменного тока в 126 или 220 В. Однако современные рентгеновские установки работают от постоянного тока существенно более высокого напряжения. В связи с этим в состав блока питания входят трансформатор (или система трансформаторов) и выпрямитель тока (иногда выпрямитель может отсутствовать – при низкой мощности аппарата). Генератор излучения – это рентгеновская трубка, одна или несколько.

Система управления – это распределительное устройство, то есть пульт управления, регулирующий работу всей установки. Кроме того, аппарат включает в себя штатив (систему штативов), на который крепится генератор излучения. Принцип работы установки следующий. Переменный ток от электросети подводится к первичной обмотке трансформатора. С его вторичной обмотки снимается более высокое напряжение и подается на излучатель непосредственно (полуволновые установки) или через выпрямитель – кенотрон. Накалом катодной нити рентгеновской трубки регулируется ее работа. В излучение при этом переходит не более 1% подаваемой на трубку энергии, остальное превращается в тепло, прежде всего греется анод. Для того чтобы избежать его повреждения от перегрева, либо используются тугоплавкие материалы (вольфрам, молибден), либо конструируется специальная система охлаждения (водное охлаждение, вращающийся анод). Современные рентгеновские установки снабжаются специальными устройствами для стабилизации тока и защиты излучателя от перегрузки. Кроме того, устанавливается система защиты окружающих от избыточного излучения (а также от тока высокого напряжения).

Рентгеновская трубка устройство

Рентгеновская трубка - электровакуумный прибор с источником излучения электронов (катод) и мишенью, в которой они тормозятся (анод). Высоковольтное напряжение для разогревакатода подается через минусовой высоковольтный кабель с накального трансформатора, который находится вгенераторном устройстве. Накаленная спираль катода, при прикладывание к рентгеновской трубке высокого напряжения,начинает выбрасывать ускоряющийся потокэлектронов, а затем они резко тормозятся на вольфрамовой пластинке анода, что и приводит к появлениюрентгеновских лучей.

Принцип работы рентгеновской трубки

Рисунок 1 - Схема рентгеновской трубки для структурного анализа: 1 - металлический анодный стакан (обычно заземляется); 2 – окна из бериллия для выхода рентгеновского излучения; 3 – термоэмиссионный катод; 4 – стеклянная колба, изолирующая анодную часть трубки от катодной; 5 – выводы катода, к которым подводится напряжение накала, а также высокое (относительно анода) напряжение; 6 – электростатическая система фокусировки электронов; 7 – ввод (антикатод); 8 – патрубки для ввода и вывода проточной воды, охлаждающей вводный стакан.

Площадь анода, на которую попадают электроны, называют фокусом. В современных рентгеновских трубках обычно имеется два фокуса: большой и малый. В аноде свыше 95% энергии электронов превращается в тепловую энергию, нагревающую анод до 2000° и более. По этой причине с увеличением длительности экспозиции допустимая мощность снижается.

Рентгенодиагностическую трубку размещают в просвинцованном кожухе, который заполнентрансформаторным маслом. В кожухе имеются отверстиядля подсоеденения высоковольтных кабелей и выходное окно, через которое выводится пучок излучения. Для минимизации дозы рентгеновского излучения в современных рентгеновских аппаратах, например ФМЦ на выходном окне крепится устройство колимации. Для того, чтоб исключить появление на аноде рентгеновской трубки повреждений, последний должен вращаться, для этого внизу кожуха рентгеновской трубки размещается устройство вращения анода.

Рентгеновские аппараты

совокупность оборудования для получения и использования рентгеновского излучения. В зависимости назначения Р. а. делят на медицинские и технические.

Рентгеновские аппараты состоят из одного или нескольких рентгеновских излучателей (рентгеновских трубок); питающего устройства, обеспечивающего электрической энергией рентгеновский излучатель; устройства для преобразования рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый объект, в видимое изображение, доступное для наблюдения, анализа или фиксации ( , рентгеновская с рентгенографической пленкой, телевизионное видеоконтрольное устройство, видеомагнитофон, фотокамеры, кинокамеры и др.); штативных устройств, служащих для взаимной ориентации и перемещения излучателя, объекта исследования и приемника излучения: систем защиты и управления Р. а. Для формирования потока излучения применяют диафрагмы, тубусы, фильтры, отсеивающие растры, формирующие в пространстве коллиматоры; автоматические рентгеноэкспонометры и стабилизаторы яркости.

Медицинские Р. а. делятся на рентгенодиагностические и рентгенотерапевтические.

Рентгенодиагностические аппараты в зависимости от конструкции и условий эксплуатации разделяют на стационарные, передвижные и переносные. Стационарные Р. а. предназначены для эксплуатации в специально оборудованных помещениях. К ним относятся, например, рентгенодиагностический комплекс «Рентген-50-2» на 3 рабочих места (рис. 1 ), РУМ-20М на 2 рабочих места, рентгенодиагностический телеуправляемый комплекс «Рентген-100Т» (рис. 2 ) для проведения полного объема рентгенодиагностических исследований. Передвижные Р. а. бывают трех типов: перевозимые на специальных автомобилях, например флюорографы; разборные полевые, например РУМ-24 (рис. 3 ), предназначенные для исследования больных и раненых в военно-полевых, экспедиционных и экстремальных условиях; палатные, например 12П6 (рис. 5 ), используемые для рентгенодиагностики в условиях стационара, вне рентгеновского отделения. Переносные , например 9Л5 (рис. 4 ), импульсный аппарат «Дина-2» (рис. 6 ), используют для рентгенодиагностики на дому, в полевых условиях.

Рентгенодиагностические аппараты могут быть общего назначения и специализированные. Последние по методам и условиям исследования подразделяют на флюорографические, например флюорографы 12Ф7, 12Ф7-Ц с 70 и 100 мм фотокамерами, главным образом для массовых профилактических исследований (см. Флюорография), томографические (см. Томография), стимуляторы для планирования лучевой терапии, для работы в операционных, например аппарат хирургический передвижной 10×4, и др. По области применения различают Р. а. для ангиографии (Ангиография), для нейрорентгенодиагностики, урологических исследований, маммографии (Маммография), дентальные, в т.ч. панорамные - ортопантомографы (см. Пантомография) и др.

На принципиальной блок-схеме рентгенодиагностического аппарата (рис. 7 ) указаны основные его элементы. Питающее напряжение подается в регулятор напряжения, включение которого на заданную длительность экспозиции осуществляют с помощью реле времени. Повышение и выпрямление напряжения для питания рентгеновской трубки осуществляется в генераторном устройстве (размещено в стальном баке, заполненном трансформаторным маслом), содержащем одно- или трехфазный повышающий трансформатор и выпрямители. Высокое напряжение от генераторного устройства подается на рентгеновскую трубку с помощью высоковольтных кабелей, имеющих наружную заземляемую оболочку. Рентгенодиагностическая трубка (рис. 8 ) - электровакуумный прибор с источником излучения электронов (катод) и мишенью, в которой они тормозятся (анод). Энергия для нагрева катода подается через трансформатор накала, размещаемый к баке генераторного устройства. Накаленная спираль катода испускает электроны, которые ускоряются приложенным к трубке высоким напряжением, а затем тормозятся вольфрамовой пластинкой анода с образованием рентгеновского излучения. Площадь анода, на которую попадают электроны, называют фокусом. Различают одно- или двухфокусные аноды. В аноде свыше 95% энергии электронов превращается в тепловую энергию, нагревающую анод до 2000° и более. По этой причине с увеличением длительности экспозиции допустимая мощность снижается. Рентгенодиагностическая трубка размещается в кожухе, заполненном трансформаторным маслом, со свинцовой оболочкой для защиты от неиспользуемого излучения. В кожухе имеются также гнезда для присоединения высоковольтных кабелей и выходное окно, через которое выводится рабочий излучения. В разборных, палатных, дентальных Р. а. находится в защитном кожухе вместе с генераторным устройством, что часто называют моноблоком.

К выходному окну излучателя крепятся устройства, формирующие пучок излучения с требуемыми параметрами. Имеется также оптический имитатор для освещения белым светом поверхности, площадь которой соответствует площади рабочего пучка излучения, и сменных фильтров для изменения энергетического спектра излучения.

В зависимости от назначения современные Р. а. снабжаются разнообразными штативно-механическими устройствами - напольно-потолочными (или потолочными) штативами, столами и стойками для снимков (рис. 9 ) поворотными столами-штативами для просвечивания и снимков, обеспечивающими проведение соответствующих рентгенологических исследований (Рентгенологическое исследование).

Существуют специальные штативы для томографии, рентгенокимографии, нейрорентгенодиагностики, катетеризации, ангиографии (рис. 10 ) и других исследований, различающиеся диапазоном взаимных перемещений излучателя, пациента и приемника излучения и особыми устройствами.

Экраноснимочное приспособление современного стационарного Р. а. включает экран для просвечивания, перемещаемый кассетодержатель с кассетой, защитные устройства, отсеивающий растр и устройство программного управления, обеспечивающее возможность получения на одной рентгенографической пленке в процессе просвечивания последовательно нескольких снимков меньшего формата (так называемых прицельных снимков). Отсеивающий растр (отсеивающая решетка) представляет собой набор тонких чередующихся полос из рентгенопрозрачного и рентгенопоглощающего материала, ориентированных на фокус рентгеновской трубки. Растр устанавливается между пациентом и приемником излучения и служит для уменьшения влияния на качество изображения вторичного (рассеянного) излучения. В большинстве современных диагностических Р. а между растром и кассетой с рентгенографической пленкой располагается камера рентгеноэкспонометра - прибора, который автоматически отключает напряжение на рентгеновской трубке при накоплении пленкой экспозиционной дозы излучения, обеспечивающей заданное значение плотности ее почернения после фотографической обработки. В отечественной рентгеновской аппаратуре применяются рентгеноэкспонометры ионизационного типа РЭР-3, РЭР-3БМ-50-20, которые автоматически, под действием ионизации воздуха, подают в реле времени на отключение аппарата.

Рентгеновская кассета обычно заряжается рентгенографической пленкой между двумя усиливающими экранами. Свечение усиливающих экранов под действием рентгеновского излучения в 60-100 раз повышает рентгенографической пленки (при этом снижается радиационной нагрузки на пациента), фотографический эмульсионный слой которой состоит из микроскопических кристаллов бромистого серебра в желатине. Получают распространение малосеребряные и бессеребряные способы регистрации рентгеновского изображения с использованием специальных полупроводниковых преобразователей.

Для медицинских усиливающих экранов используют вольфраматные, цезиевые, лантановые, иттриевые - вещества, светящиеся под действием рентгеновского излучения. Так, лантановые усиливающие экраны применяют для рентгенографии желудочно-кишечного тракта, поясничного отдела позвоночника, мочевыделительной системы, иттриевые - для исследования сердца и крупных сосудов. При некоторых исследованиях, не требующих особой резкости изображения (например, при рентгенографии костей), производят съемку без экранов.

Для визуализации рентгеновского изображения при просвечивании используют флюоресцентный экран, аналогичный усиливающему экрану, который защищен свинцовым стеклом. В современных Р. а. (например, «РУМ-20 М», «Рентген-100 Т») вместо экранов применяют электронно-оптические усилители рентгеновского изображения с телевизионным видеоконтрастным устройством, основной частью которых является электронно-оптический преобразователь, позволяющий многократно увеличивать изображения, а дозу излучения снижать в 4-5 раз. При этом существенно улучшается выявление мелких деталей рентгеновского изображения, отпадает необходимость в затемнении помещения процедурной и затрат времени на адаптацию зрения врача. Фокусирующая обеспечивает передачу изображения на выходной экран с минимальными искажениями, а затем через оптическую систему на телевизионную передающую трубку и экран видеоконтрольного устройства. Одновременно изображение может регистрироваться фото- или кинокамерой, записываться на видеомагнитофонную ленту.

Все шире в Р. а. применяют средства цифровой регистрации рентгеновских изображений. В этих случаях видеосигнал телевизионной передающей трубки поступает в аналого-цифровой преобразователь, а с него в электронную , что позволяет в ряде случаев заменить непрерывное просвечивание импульсным и существенно снизить дозу облучения, как это делается, например в рентгеновских аппаратах для операционных.

Применение в Р. а. средств вычислительной техники позволяет производить преобразования изображения: малых контрастов, подчеркивание контуров, фильтрацию. С помощью вычислительной техники осуществляется так называемая субтракционная цифровая , когда производят цифровое вычитание двух изображений, полученных в разные фазы введения контрастного вещества в кровеносную систему. При этом одинаковые элементы изображения исчезают, а контрастного вещества по сосудам становится отчетливо видимым.

Рентгенотерапевтические аппараты предназначены для лечения ряда заболеваний тормозным рентгеновским излучением. По назначению их подразделяют на аппараты для поверхностной терапии (максимальное напряжение на трубке 10-60 кВ ), аппараты для внутриполостной терапии (максимальное напряжение 60-100 кВ ) и аппараты для средней и глубокой терапии (максимальное напряжение 100-300 кВ ), например РУТ-250-15-2 (РУМ-17). По способу излучателя в процессе облучения различают аппараты для статического и подвижного (ротационного, конвергентного и маятникового) облучения. Существуют также для контактной, близкодистанционной (близкофокусной) и дальнедистанционной лучевой терапии (Лучевая терапия).

Принцип работы рентгенотерапевтического аппарата практически аналогичен принципу работы рентгенодиагностического аппарата, с той лишь разницей, что в его блок-схеме отсутствуют приемники рентгеновского излучения, поскольку объектом воздействия при рентгенотерапии является . Для автоматического ограничения дозы облучения в пределах заданного уровня используют реле дозы. В рентгенотерапевтических аппаратах применяют рентгеновские трубки с неподвижным анодом и системы их охлаждения проточным трансформаторным маслом.

Библиогр.: Рентгенотехника, под ред. В.В. Клюева, кн. 1-2, М., 1980; Технические средства рентгенодиагностики, под ред. И.А Переслегина, М., 1981.

РТ - рентгеновская трубка; Ф - ; Д - ; О - объект исследования (пациент); Р - отсеивающий растр; РЭ - камера экспонометра рентгеновского излучения; П - кассета с рентгенографической пленкой и усиливающими экранами; УРИ - усилитель рентгеновского изображения; ТТ - телевизионная передающая трубка; ФК - фотокамера; ВКУ - видеоконтрольное устройство; ФЭУ - фотоэлектронный умножитель; СЯ - стабилизатор яркости; БЭ - обработки сигнала экспонометра; БН - блок управления накалом рентгеновской трубки с вычислительным устройством; ТН - трансформатор накала; S - почернения фотоматериала; В - яркость свечения флюоресцентного экрана; пунктиром обозначен рабочий пучок рентгеновского излучения">

Рис. 7. Принципиальная блок-схема рентгенодиагностического аппарата: Vc - питающее напряжение; Va - напряжение для исследования; РН - регулятор напряжения; РВ - реле времени; ГУ - генераторное устройство, включающее выпрямители; РТ - рентгеновская трубка; Ф - фильтр; Д - диафрагма; О - объект исследования (пациент); Р - отсеивающий растр; РЭ - камера экспонометра рентгеновского излучения; П - кассета с рентгенографической пленкой и усиливающими экранами; УРИ - усилитель рентгеновского изображения; ТТ - телевизионная передающая трубка; ФК - фотокамера; ВКУ - видеоконтрольное устройство; ФЭУ - фотоэлектронный умножитель; СЯ - стабилизатор яркости; БЭ - блок обработки сигнала экспонометра; БН - блок управления накалом рентгеновской трубки с вычислительным устройством; ТН - трансформатор накала; S - оптическая плотность почернения фотоматериала; В - яркость свечения флюоресцентного экрана; пунктиром обозначен рабочий пучок рентгеновского излучения.

Рис. 3а). Разборный полевой рентгеновский аппарат «РУМ-24». Развернут для обследования больного в вертикальном положении: 1 - моноблок с рентгеновской трубкой; 2 - опорная стенка поворотного стола-штатива; 3 - экраноснимочное устройство; 4 - колонна с кареткой; 5 - переносный пульт управления; 6 - основание стола-штатива; 7 - носилки; 8 - трехлопастный подэкранный фартук.

Рентгеновский аппарат - это приспособление, которое широко используется в современной медицине для изучения и диагностики различных недугов. Он необходим для доступа к внутренним органам человека. Благодаря рентгеновскому аппарату врач получает снимок внутренней структуры тела, интересующей его. Снимок проецируется на фотоплёнку. Работа с рентгеном относится к неинвазивным медицинским исследованиям, то есть не требуется проникновение инородного тела внутрь. Несмотря на то, что данное приспособление повсеместно используется в больницах и клиниках, мало кто знает, как он работает.

Давайте узнаем, что такое рентген аппарат, принцип работы этого приспособления, и какое он имеет значение для медицины.

Рентген-аппарат - что это такое?

Рентген-аппарат - это устройство, которое преобразовывает обычную электроэнергию в рентгеновское излучение. Есть разные типы рентгеновских аппаратов, например:

. Ангиограф;

Флюорограф;

Рентгеновский маммограф;

Палатный рентген-аппарат;

Дентальный рентген-аппарат;

Операционный рентген-аппарат;

Рентгеновский компьютерный томограф;

И другие.

Как мы видим, на сегодняшний день существует множество разновидностей рентгеновских аппаратов. В зависимости от исследуемого органа, используются приспособления с разной конструкцией и принципом работы. Однако классический рентген-аппарат общего назначения, принцип работы которого мы рассмотрим в данной статье, состоит системы управления, блока питания, излучаемой конструкции, а также периферии. В зависимости от функциональности приспособления, в его состав также могут входить устройства для записи изображения или визуализации внутренней части исследуемой части тела.

Принцип работы рентгеновского аппарата

Питание классического рентген-аппарата происходит через электросеть, максимальное напряжение которой равно 220 В. Но некоторые рентгеновские системы, разработанные уже в наше время, требуют значительно больших затрат электроэнергии. Такие установки, помимо блока питания, содержат в себе трансформатор и выпрямитель для тока.

Рентгеновская трубка - это главный элемент излучения, который генерирует его. Также в устройстве присутствует система управления, с помощью которой специалист контролирует работу рентгеновской установки.

Материал, благодаря которому происходит рентгеновское излучение - это ток, поэтому без мощной электросети работа аппарата невозможна. Так, ток из электросети проходит через первичную стадию обработки. Данный этап происходит в трансформаторной обмотке. После этого довольно быстро наступает вторичная стадия обработки, при которой выделяет высокое напряжение. Оно доходит до кенотрона - это выпрямитель тока, после чего напряжение попадает в рентгеновскою трубку.

Рентгеновская трубка расположена в прочно заделанном сосуде. На одном конце трубки находится катод, а на другом - анод. Когда напряжение через трансформатор попадает в рентгеновское поле, катод и анод ударяются, после чего резко тормозят. При этом происходит тормозное излучение, то есть генерируется рентгеновское излучение.

Весь вышеописанный процесс происходит в доли секунды. Таким образом, на снимке появляется снимок, как бы просвечивающий внутреннюю сторону необходимой части тела и показывает состояние органа. Так работает рентген аппарат, принцип работы которого изложен выше.

Значение рентгеновского аппарата для медицины

В современной медицине без рентген-аппарата наступил бы хаос и беспорядок, ведь диагностика многих заболеваний была бы затруднена, если не сказать, совершенно невозможна. Только благодаря рентгеновскому аппарату человечеству удалось излечить множество заболеваний. На сегодняшний день данное приспособление используется для двух процедур:

1. Рентгенография - это внутреннее, но, тем не менее, неинвазийное исследование объекта. Благодаря рентгеновскому излучению изображение переносится на фотопленку;

2. Рентгеноскопия - заключается в том, что изображение исследуемого объекта попадает на специальный экран. Таким образом, картинка движется, что невозможно при рентгенографии.

Теперь, когда вы знаете, в чем заключается принцип работы рентгеновского аппарата, вы не будете переживать перед процедурами, связанными с ним.

В каждом рентгенодиагностическом аппарате имеются следующие части-агрегаты: рентгеновская трубка, трансформаторы, кенотроны, штатив с экраном, пульт управления.
Трансформаторы . В электрической сети идет ток в 127-220 В. Для накала спирали катода имеется понижающий трансформатор, который подает ток от 4 до 14 В. Для питания рентгеновской трубки нужен ток очень высокого напряжения в пределах от 40000 до 250000 В, для преобразования такого тока из сетевого служит повышающий трансформатор.

Кенотроны . Современные рентгеновские аппараты работают на режиме постоянного тока. Для выпрямления переменного тока служат кенотроны-выпрямители.
Штатив . Штатив рентгеновского аппарата это передвижной остов, на котором укрепляются , флюоресцирующий экран, регулятор величины диафрагмы, электронно-оптический преобразователь, приспособление для прицельных снимков и т. д.

Просвечивающий экран . Флюоресцирующий экран - это лист картона 30х40 или 35х35 см, покрытый специальным составом, который при воздействии рентгеновского излучения дает равномерное зеленоватое свечение всей его поверхности. Светящийся состав чаще всего представляет собой активированный серебром люминофор из сульфид-цинк-кадмия.

Пульт управления . Столик (пульт) управления служит для пуска аппарата в работу и поэтому на панели монтируют различные выключатели и тумблеры измерительных приборов. Там же расположены многие электроприборы, необходимые для регулирования режима работы рентгеновской трубки.

Общим недостатком , характерным для всех обычных рентгенодиагностических установок, является низкая яркость и контрастность светящегося флюоресцирующего экрана, что требует обязательной темновой адаптации глаз исследователя, которая не компенсирует полностью потерю его чувствительности к определению мелких деталей. Не менее существенным недостатком общепринятых рентгеноаппаратов является также большая лучевая нагрузка на больного и персонал. Эти отрицательные стороны при рентгеновском исследовании в значительной степени ликвидированы в современных рентгеноаппаратах электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) или электронно-оптическими усилителями (ЭОУ).

Электронно-оптическое усиление . ЭОУ представляет вакуумный прибор, в котором имеется входной большой флюоресцирующий экран, фотокатод, выходной (малый) флюоресцирующий экран, оптическая система линз для превращения перевернутого изображения на малом экране в прямое. Ускоряющее поле между экранами равно 25000 В.

Принцип работы ЭОУ . Рентгеновы лучи, проходя через объект исследования, попадают на входной экран и вызывают его свечение. Фотокатод под действием этого излучения выбивает электроны. Фотоэлектроны, ускоренные электрическим полем, переносятся на выходной малый экран, где электронное изображение снова преобразуется в световое.

В основе усиления яркости рентгеновского изображения - два фактора: 1) увеличение светового потока на малом экране вследствие наличия большого ускоряющего напряжения между большим и малым экраном и 2) электронно-оптическое уменьшение изображения. Яркость свечения экрана усиливается до 7000 раз, при этом коэффициент уменьшения равняется 10-14. Применение ЭОУ позволяет различать детали величиной 0,5 мм, т. е. в 5 раз более мелкие, чем при обычном рентгенологическом исследовании.

Диаметр рабочего поля электронно-оптического усилителя зависит от марки аппарата, они бывают различных размеров: 5, 7, 9, 11 и 12 дюймов (12,5; 17,5; 22,5; 27,5 и 30 см соответственно). Чем больше диаметр поля усилителя, тем он дороже и при этом ухудшается его разрешающая способность.
Дальнейший технический прогресс применительно к рентгенодиагностике связан с обязательным применением электронно-оптического усиления.