Кафедра онкологии, лучевой терапии и лучевой диагностики

Кафедра онкологии, лучевой терапии и лучевой диагностики

Зав. кафедрой: проф., д.м.н. Редькин Александр Николаевич

Преподаватель: к.м.н. Черкасова Ирина Ивановна

Реферат на тему: «Устройство рентгеновской трубки и рентгендиагностических аппаратов. Аналоговые и цифровые технологии. Виды рентгенологических комплексов.»

Выполнила: Васильева Ирина Александровна

Устройство рентгеновской трубки.

Принципы получения рентгеновских лучей.

Классификация рентгеновских трубок

По назначению

1. Диагностические

2. Терапевтические

3. Для структурного анализа

4. Для просвечивания

По конструкции

1. По фокусности

§ Однофокусные (на катоде одна спираль, а на аноде одно фокусное пятно)

§ Двухфокусные (на катоде две спирали разного размера, а на аноде два фокусных пятна)

2. По типу анода

§ Стационарный (неподвижный)

§ Вращающийся

§ Открытый или закрытый анод

§ Выносимый анод

По мощности: от 0, 2 до 100 кВт;
По способу охлаждения:

· с водяным охлаждением

· калориферным

· непроточным масляным

· с комбинированными видами охлаждения (лучеиспускание и масляное, проточное водяное и масляное).

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 рентгеновы лучи. 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, калориферно-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 (алюминиевые, медные, железные, комбинированные), 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.

Отсеивающая решетка

Растр - это устройство, позволяющее отфильтровывать рентгеновские лучи длинноволновой части рентгеновского спектра и рентгеновские лучи, направленные не перпендикулярно к рентгеновской кассете.

Следствием его использования является увеличение четкости рентгенограммы и уменьшение вуали на снимке, которая ухудшает ценность рентгеновского изображения.

Применение растров может приводить к корректировке параметров рентгенсъемки - киловольт и милиампер-секунд в сторону увеличения примерно на 10%.

Растр был изобретен в 1913 году доктором Густавом Баки.

Принцип действия растра.

Когда рентгеновский аппарат посылает излучения через тело, происходит поглощение и изменение напрвления рентгеновских лучей. Только около 1 процента рентгена проходят через тело по прямой линии и вызывают изменения на средстве визуализации (рентгеновская пленка, CR или DR-детектор. Остальные лучи являются лишними и их фильтрация улучшает качество рентгенограммы.

Строение растра.

Основу растра составляет сетка из свинца, никеля и алюминия. Полоски металла должны быть очень тонкими. Это позволяет расположить большое количество ячеек на 1 мм. При 2-3 ячейках, расположенных на 1 мм растра, возможно увидеть саму решетку на рентгенограмме в виде тонкой сетки. При 6 ячейках и больше, расположенных на 1 мм растра, сетка на растре не видна. Одним из показателей растра яваляется соотношение размера грани ячейки к ее протяженности. Чем это соотношение больше, тем лучше степень фильтрации и тем больше требований к перпендикулярности системы рентгеновский луч/детектор. В компьютерной рентгенографии растр на изображении убирается программой оцифровщика.

Рентгеноэкспонометр

Предназначен для автоматического отключения рентгеновской трубки в рентгенодиагностическнх аппаратах по достижении заданного почернения рентгеновской пленки с целью получения качественного снимка, содержащие измерительную камеру с конденсатором, электрический сигнал с которого подается через усилитель постоянного тока и релейное выходное устройство, обеспечивающее отключение рентгеновской трубки после того, как измерительный конденсатор разряжается через измерительную камеру на определенную величину, соответствующую заданной плотности почернения рентгеновской пленки.

Рентгеновская кассета

Светонепроницаемый футляр, предназначенный для зарядки рентгеновскими фотоматериалами. Рентгеновская кассета представляет собой плоскую прямоугольную коробку с тонким дном и массивной крышкой, выстлана изнутри слоем сукна или войлока и тонким листовым свинцом, который служит для поглощения вторичного излучения, возникающего в столешнице стола для снимков и снижающего качество рентгеновского изображения. Рентгеновские кассеты комплектуют двумя усиливающими экранами, между которыми закладывают при зарядке кассеты рентгеновскую пленку. Поверхность кассеты, обращенная к рентгеновской трубке, выполнена из однородного материала, слабо поглощающего рентгеновское излучение (алюминий, гетинакс и др.). Крышка кассеты снабжена пружинящим приспособлением, обеспечивающим плотное равномерное прилегание поверхности пленки к плоскости усиливающих экранов.

8 — рентгеновская пленка вкомбинации с усиливающими экранами

Наиболее часто в практике встречаются рентгеновские пленки, покрытые эмульсией с двух сторон. Основные элементы структуры пленки:

Защитное покрытие — тонкий слой прозрачного вещества, защищающего эмульсию от царапин.

Эмульсия — смесь желатины и галогенидов серебра (в основном бромида и йодида). Толщина эмульсии около 5 микрон.

Клеящий слой — тонкий (в несколько молекул) слой специального вещества адгезивного и к полиэстеру, и к эмульсии.

Основание пленки (подложка) — это чаще всего тетрафталат полиэтилена (полиэстер). Это инертное, не горючее, оптически прозрачное вещество, стабильное в агрессивных средах, гибкое, но сохраняющее форму. Полиэстер сам по себе бесцветен, но в него добавляют голубой краситель, чтобы изображение на снимке лучше воспринималось глазом при рассматривании снимка на негатоскопе с цветовой температурой ламп 6500 К. Толщина основы 180-250 микрон.

Действие рентгеновских экранов основано на способности рентгеновских лучей вызывать свечение (люминесценцию) некоторых веществ, носящих название светосоставов (люминофоров). В качестве светосоставов применяют вольфрамат кальция и цинк-кадмий-сульфид, активированный серебром, рентгеновские экраны представляют собой пленку, равномерно покрытую порошкообразным светосоставом, наклеенную на бумажную или пластмассовую подложку.

Прямая рентгенография

Фотографическая эмульсия пленки содержит мельчайшие кристаллы бромида серебра, каждое зерно имеет диаметр порядка 1мкм. Полноразмерная рентгенография обеспечивает получение статических изображений с наивысшим из всех возможных методик пространственным разрешением (среднее линейное разрешение составляет примерно 1мкм=0, 001мм).

Комбинации усиливающий экран-пленка соответствует характеристическая кривая, показывающая зависимость потемнения (плотности), фотографической эмульсии от экспозиции.

При радиографии изучаемые структуры должны находиться в средней, линейной части кривой. Здесь эффект усиления контрастности пленкой достигает максимума. Наклон линейной части кривой называется гаммой, и комбинации экран-пленка с большими значениями гаммы дают высококонтрастные изображения. Такие параметры как чувствительность, пространственное разрешение и шум в значительной мере определяются усиливающими экранами.

Прямая рентгеноскопия

Традиционная рентгеноскопия (или просвечивание) использовалась для изучения динамических процессов до середины шестидесятых годов. С тех пор традиционную рентгеноскопию сменила непрямая рентгеноскопия, использующая усилители изображения и телевизионную технику.

Цифровые технологии

Классификация цифровых систем для рентгенодиагностики

Все методы получения и регистрации цифровых рентгеновских изображений и, реализующие эти методы технологические разработки можно условно разделить на две группы:

1. системы, в которых прием и преобразование информации, содержащейся в потоке рентгеновского излучения, прошедшем через исследуемую область тела пациента, осуществляется с использованием запоминающих устройств, выполняющих роль своеобразного буфера, с формированием цифрового массива данных при последующем считывании информации уже с запоминающего устройства в специально предназначенной для этих целей аппаратуре – системы с формированием цифровых изображений в режиме нереального масшаба времени.

2. Системы с непосредственным приемом и преобразованием информации, содержащейся в прошедшем через тело пациента потоке фотонов рентгеновского излучения, в массив цифровых данных – системы с формированием цифровых изображением в режиме реального и квазиреального масштаба времени.

К первой группе можно отнести рентгендиагностические комплексы с трактом формирования изображения, содержащим люминесцентные запоминающие экраны(пластин), считывание информации с которых осуществляется специальным лазерным устройством. Срок хранения информации на этих экранах может достигать нескольких часов. В качестве буфера с практически неограниченным временем хранения информации может рассматриваться обычная экспонированная и обработанная пленка, изображение с которой преобразуется в цифровой вид с помощью устройств для оцифровки рентгеновских пленок.

Во вторую группу входят:

1. Усилители рентгеновского изображения с аналого-цифровым преобразователем сигналов на выходе входящей в состав УРИ телевизионной системы с ПЗС-матрицей

2. Устройства с трактом преобразования, построенном на базе комбинации: сцинтилляционный экран – светосильная оптика – ПЗС-матрица.

3. Сканирующая система с линейкой газовых либо твердодельных детекторов

4. Аппараты с приемником-преобразователем рентгеновского излучения на базе селенового барабана; а также устройства, использующие в качестве приемника-преобразователя плоские панели различных размеров на оснве аморфного крмния либо аморфного селена.

Приемники-преобразователи, используемые в системах, представляющих вторую группу, в свою очередь, могут быть отнесены к одному из двух типов:

- приемники-преобразователи, в которых на первой стадии не происходит преобразование энергии фотонов рентгеновского излучения в энергию фотонов оптического диапазона длин волн( к этому типу относятся детекторы на базе селеновых барабанов, плоские панели на основе аморфного селена, а также детегторы на основе газовых ионазиционных камер для сканирующих систем).

- приемники – преобразователи с промежуточным преобрзованием энергии фотонов рентгеновского излучения в энергию фотонов оптического диапазона длин волн – только на следующей стадии носителями информации становятся электороны 9 к этому типу относятся детекторы на базе УРИ с аналого-цифровым преобразованием сигналов на выходе входящей в состав УРИ телевизионной системы либо камеры с ПЗС-матрицей, приемники с трактом преобразования, построенном на базе комбинациисцинтиляциооный экран-светосильная оптика-ПЗС-матрица, линейки полупроводниковых детекторов для сканирующих систем, а также плоские панели на основе аморфного кремния).

Список литературы

1. Медицинская радиология. Линденбратен Л.Д., Королюк И.П.

2. Лучевая диагностика. Труфанов Г.Е.

3. Медицинская рентгенология: Технические аспекты. Клинические материалы. Радиационная безопасность.. Ставицкий Р.В.

Кафедра онкологии, лучевой терапии и лучевой диагностики

Зав. кафедрой: проф., д.м.н. Редькин Александр Николаевич

Преподаватель: к.м.н. Черкасова Ирина Ивановна

Выполнила: Васильева Ирина Александровна

12 3 4 Следующая ⇒