Із чого складається рентген апарат. Рентгенівські апарати. Цифрові та портативні рентген апарати

Рентгенівський апарат - це пристосування, яке широко використовується в сучасній медицині для вивчення та діагностики різних недуг. Він необхідний доступу до внутрішніх органів людини. Завдяки рентгенівському апарату лікар отримує знімок внутрішньої структури тіла, яка його цікавить. Знімок проектується на фотоплівку. Робота з рентгеном відноситься до неінвазивних медичних досліджень, тобто не потрібно проникнення стороннього тіла всередину. Незважаючи на те, що цей пристрій повсюдно використовується в лікарнях і клініках, мало хто знає, як він працює.

Давайте дізнаємося, що таке рентген-апарат, принцип роботи цього пристосування, і яке він має значення для медицини.

Рентген-апарат – що це таке?

Рентген-апарат - це пристрій, який перетворює звичайну електроенергію на рентгенівське випромінювання. Є різні типирентгенівських апаратів, наприклад:

. Ангіограф;

Флюорограф;

Рентгенівський мамограф;

Палатний рентген-апарат;

Дентальний рентген-апарат;

Операційний рентген-апарат;

Рентгенівський комп'ютерний томограф;

Та інші.

Як бачимо, на сьогоднішній день існує безліч різновидів рентгенівських апаратів. Залежно від досліджуваного органу використовуються пристосування з різною конструкцією та принципом роботи. Однак класичний рентген-апарат загального призначення, принцип роботи якого ми розглянемо в даній статті, складається з системи управління, блоку живлення, випромінюваної конструкції, а також периферії. Залежно від функціональності пристосування, до його складу можуть входити пристрої для запису зображення або візуалізації внутрішньої частини досліджуваної частини тіла.

Принцип роботи рентгенівського апарату

Живлення класичного рентген-апарату відбувається через електромережу, максимальна напруга якої дорівнює 220 В. Але деякі рентгенівські системи, Розроблені вже в наш час, вимагають значно більших витрат електроенергії. Такі установки, крім блока живлення, містять трансформатор і випрямляч для струму.

Рентгенівська трубка – це головний елемент випромінювання, який генерує його. Також у пристрої є система управління, за допомогою якої фахівець контролює роботу рентгенівської установки.

Матеріал, завдяки якому відбувається рентгенівське випромінювання, - це струм, тому без потужної електромережі робота апарату неможлива. Так, струм із електромережі проходить через первинну стадію обробки. Цей етап відбувається в трансформаторній обмотці. Після цього досить швидко настає вторинна стадія обробки, за якої виділяє високу напругу. Воно доходить до кенотрону - це випрямляч струму, після чого напруга потрапляє в рентгенівську трубку.

Рентгенівська трубка розташована в міцно загорнутій посудині. На одному кінці трубки знаходиться катод, а на іншому – анод. Коли напруга через трансформатор потрапляє у рентгенівське поле, катод та анод ударяються, після чого різко гальмують. У цьому відбувається гальмівне випромінювання, тобто генерується рентгенівське випромінювання.

Весь вищеописаний процес відбувається у частки секунди. Таким чином, на знімку з'являється знімок, що ніби просвічує внутрішню сторону необхідної частини тіла і показує стан органу. Так працює рентген-апарат, принцип роботи якого викладено вище.

Значення рентгенівського апарату для медицини

У сучасній медицині без рентген-апарату настав би хаос і безлад, адже діагностика багатьох захворювань була б утруднена, якщо не сказати, абсолютно неможлива. Тільки завдяки рентгенівському апарату людству вдалося вилікувати багато захворювань. На сьогоднішній день цей пристрій використовується для двох процедур:

1. Рентгенографія - це внутрішнє, проте неінвазійне дослідження об'єкта. Завдяки рентгенівському випромінюванню зображення переноситься на фотоплівку;

2. Рентгеноскопія - у тому, що зображення досліджуваного об'єкта потрапляє спеціальний екран. Таким чином, картинка рухається, що неможливо при рентгенографії.

Тепер, коли ви знаєте, в чому полягає принцип роботи рентгенівського апарату, ви не переживатимете перед процедурами, пов'язаними з ним.

Як і багато найбільші відкриттялюдства рентген промені були винайдені цілком випадково.

В 1895 німецький фізик на ім'я Вільгельм Конрад Рентген (1845-1923) зробив відкриття, експериментуючи за допомогою електронного пучка в газорозрядній трубці. Вільгельм Конрад Рентген зауважив, що флуоресцентний екран у його лабораторії почав світитися, коли електронний промінь був увімкнений. Ця відповідь сама по собі не була такою дивною і вчений знав, що флуоресцентний матеріал зазвичай світиться у відповідь на електромагнітне випромінюванняАле газорозрядна трубка була оточена важким чорним картоном. За ідеєю це заблокувало б більшу частину випромінювання, але не рентген промені.

Вчений фізик Вільгельм Конрад Рентген розміщував різні об'єкти між газорозрядною трубкою та екраном, а екран усе ще світився. Нарешті він поклав руку перед приладом і побачив силует своїх кісток, що проектуються на флуоресцентний екран. Відразу після виявлення самих рентген променів він виявив принцип як працює рентген.

Чудове відкриття вченого призвело до одного із найважливіших медичних досягнень в історії людства.

Технологія рентген випромінювання дозволяє лікарям побачити прямо через людську тканину для того, щоб розглянути зламані кістки, порожнини та проковтнуті об'єкти з незвичайною легкістю.

Модифіковані процедури можуть бути використані для дослідження більш м'яких тканин, таких як легкі, кровоносні судини або кишечник.

У цій статті ми дізнаємося, як працює рентген та рентген випромінювання. Як виявилося, основний процес справді дуже простий.

Рентгенівські промені в основному те саме, що і видимі світлові промені. Обидва є хвилеподібними формами електромагнітної енергії, що переносяться частинками званими фотонами.

Різниця між рентгенівськими та видимими світловими променями в рівні енергії окремих фотонів. Це також виражається як довжина хвилі променів.

Наші очі чутливі до певної довжини хвилі видимого світла, але не до більш короткої довжини хвиль, де більш висока енергія. Світлові хвилі довша довжина хвилі радіохвиль з нижчою енергією.

Фотони видимого світла і фотони рентгенівського знімка зроблені рухом електронів в атомах. Електрони займають різні енергетичні рівні чи орбіти навколо ядра атома. Коли електрон переміщається на нижню орбіту, він має вивільняти певну енергію. Він вивільняє додаткову енергію як фотона. Енергія фотона залежить від того, наскільки електрон перескочив між орбітами.

Коли фотон стикається з іншим атомом, атом може поглинати енергію фотона, підвищуючи електрон до вищого рівня. Для цього рівень енергії фотона повинен відповідати різниці енергії між двома електронними позиціями. Якщо ні, фотон не може зрушити електрони між орбітами. Атоми, що становлять тканину тіла людини, дуже добре поглинають фотони видимого світла. Енергетичний рівень фотона відповідає різним енергетичним відмінностям між електронними позиціями. Радіохвилі не мають достатньої енергії для переміщення електронів між орбітами у великих атомах, тому вони проходять через більшість речей. Рентген промені також проходять через більшість речей, але через протилежну причину: у них занадто багато енергії.

Застосування рентгенівського знімка

Найважливіший внесок рентген-променів був у світі медицини, але вони відіграли вирішальну роль і в низці інших областей. Рентген-промені відіграють ключову роль у дослідженнях, пов'язаних з теорією квантової механіки, кристалографії та космології. У промисловому світі блоки розгортки рентгенівського знімку часто використані для того, щоб виявити найдрібніші тріщини в обладнанні. важкого металу. Сканери на цьому ефекті стали стандартним обладнанням у службі безпеки аеропортів. практикується в археології, сільськогосподарській галузі, щодо космосу, у побуті.

Однак найширше застосування у медицині.

М'яка тканина в тілі складається з менших атомів, тому не поглинає фотони знімка добре. Атоми кальцію, які становлять кістки, набагато більші, тому вони краще поглинають рентгенівські промені.

Як працює рентген

Основа рентгенівського апарату скляна вакуумна трубка типу газорозрядної з двома електродами катод та анод, які знаходяться всередині.

Катод є нагрітим провідником. Нагрівання відбувається через спеціальну нитку розжарення. Тепло сприяє вибиванню електронів з катода, а позитивно заряджений анод із вольфраму притягує електрони у вакуумній трубці. Різниця напруги між катодом та анодом надзвичайно велика, так що електрони летять через трубку з великою силою. Коли електрон, що прискорюється, стикається з атомом вольфраму, він вибиває вільний електрон в одному з нижніх орбіт атома. Електрон на вищій орбіті відразу переміщається більш низький енергетичний рівень, вивільняючи свою додаткову енергію як фотона.

Керуючи напрямком руху та швидкістю фотона вакуумна трубка випромінює радіохвилі на частоті між ультрафіолетовим та гамма-випромінюванням з довжиною хвилі від 10 −7 до 10 −12 метрів.

Весь механізм оточений товстим свинцевим щитом. Це утримує рентгенівські промені від випромінювання у всіх напрямках. Невелике вікно в щиті дозволяє деяким фотонам випромінюватись у вузький промінь. Промінь в рентген-апараті проходить через серію фільтрів на своєму шляху до пацієнта.

Камери з іншого боку пацієнта записують зразок, що пройшов через тіло пацієнта. Камера використовує таку ж технологію, як звичайна камера, але рентгенівський знімок відрізняється від звичайного. Як правило, лікарі зберігають фільм як негатив. Тобто області, які піддаються більшому освітленню, виглядають темнішими, а області, які піддаються меншому освітленню – світліше. Твердий матеріал, як кістка, здається білим, а м'якіший матеріал здається чорним або сірим. Лікарі можуть використовувати різні способи керування роботою рентгена апарату шляхом зміни інтенсивності променя знімка. також використовує цей ефект.

Контрастна речовина

У звичайній рентгенівській картині більшість м'яких тканин не виявляється чітко. Для того щоб сфокусуватися всередині на органах або розглянути кровоносні судини, які складають систему циркулювання, лікарі повинні ввести засоби контрасту в тіло.

Контрастні середовища – це рідини, які ефективніше поглинають рентгенівські промені, ніж оточуючі тканини. Для того щоб розглянути органи в травній та ендокринній системі пацієнт ковтає суміш засобів контрасту, типово суміш барію. Якщо лікарі хочуть оглянути кровоносні судини або інші елементи в системі, що циркулює, то вони вводять засоби контрасту в кровотік пацієнта.

Контрастна речовина часто використовується у поєднанні з флюороскопом. При рентгеноскопії промені проходять через організм на флуоресцентний екран, створюючи рухоме зображення. Лікарі можуть використовувати рентгеноскопію, щоб простежити проходження контрастних середовищ через людину. Лікарі також можуть записати зображення рентгенівського знімка на відео.

Чи шкідливий рентген?

Рентгенівські промені є чудовим доповненням до світу медицини: вони дозволяють лікарям заглянути всередину пацієнта без будь-яких операцій взагалі. Набагато легше і безпечніше дивитися на зламану кістку за допомогою рентген-променів, ніж користуватися інвазивним способом.

Але чи шкідливий рентген? У перші дні рентгенівської науки багато лікарів піддавали пацієнтів і себе впливу променів протягом тривалих періодів часу. Зрештою, у лікарів та пацієнтів почала розвиватися променева хвороба, і медична спільнота знала, що щось не так.

Проблема в тому, що рентгенівське проміння є формою іонізуючого випромінювання.

Електричний заряд іона може призвести до неприродних хімічних реакцій усередині клітин. Крім того, заряд може розірвати ланцюги ДНК. Клітина зі зламаною ниткою ДНК або помре, або ДНК почне мутацію. Якщо загине багато клітин, то в організмі можуть розвинутись різні захворювання. Якщо ДНК мутує, клітина може стати раковою і цей рак може поширюватися. Якщо мутація відбувається у спермі чи яйцеклітині, це може призвести до вроджених дефектів. Через всі ці ризики, лікарі використовують рентгенівські знімки з урахуванням певних норм.

Навіть за таких ризиків рентгенівське сканування, як і раніше, є більш безпечним варіантом, ніж хірургічне втручання. Рентгенівські апарати є безцінним інструментом у медицині, а також активом у безпеці та наукових дослідженнях. Вони справді одні з найкорисніших і .

Рентгенологічне дослідження – це досить проста та недорога процедура, яка дозволяє отримати двовимірне зображення структур тіла, необхідне для діагностики багатьох поширених захворювань.

Розповідаємо, як це працює.

Трішки історії

Рентгенівське випромінювання відкрив у 1895 році видатний німецький фізик Вільгельм Кондрад Рентген, який згодом став першим лауреатом Нобелівської премії з фізики.

Саме він отримав перший рентгенівський знімок – це була рука його дружини з обручкою. На честь вченого було названо новий тип випромінювання.

Прототип рентгенівської трубки, яка зараз використовується у всіх сучасних рентгенівських апаратах, винайшов американський фізикВільям Кулідж.

Як виходить знімок?

Принцип отримання зображення за допомогою рентгенівських променів побудований на особливості їх поглинання різними тканинами тіла.

Рентгенівські промені, що випускаються трубкою, проходять крізь тіло людини і проектуються на спеціальній плівці – майже як у фотоапараті.

Це означає, що діагностичні переваги методу значно переважають ту шкоду, яку випромінювання встигає заподіяти клітинам організму.

Важливо!Рентгенівське дослідження протипоказане маленьким дітям та вагітним жінкам. Воно призначається лише тому випадку, якщо цей діагностичний метод життєво необхідний.

Найважливіше

Рентгенографічне дослідження дозволяє отримати двовимірне зображення тіла, на якому найсвітлішими ділянками будуть кістки, а темними – порожнини, що містять повітря.

Цей вид діагностики дозволяє визначити пошкодження та захворювання кісток, а також наявність пухлин та захворювань легень.

Рентгенографією називають процедуру обстеження структур внутрішніх органів, що провадиться з використанням рентгенівського випромінювання. Воно може бути двох видів - рентгеноскопія, коли спостереження ведеться в реальному часі, і рентгенографія, коли відбувається зображення на чутливих матеріалах (спеціальна плівка або папір). Незважаючи на відмінність, принцип їх дії дуже схожий, потрібно лише знати, як працює рентген і як він влаштований всередині. Цей апарат складається з двох основних блоків обладнання. Один із них відповідає за візуалізацію картинки, а інший – за її запис чи відображення.

Сучасний рентгенівський апарат

Рентгенівські промені займають область, що знаходиться в електромагнітному спектрі між гамма-і ультрафіолетовими хвилями. Вони є потоками квантів (або фотонів), які поширюються у просторі зі швидкістю світла. Вони не несуть на собі жодного заряду. Їхня енергія вимірюється в джоулях, а маса часток мізерно мала, навіть у порівнянні з масами атомів.

Галоїдні сполуки срібла, що знаходяться у фотоемульсіях, розкладаються під дією рентгенівських променів. На цьому принципі базується пристрій обладнання, що сприймає.

Поява рентгенівських променів відбувається внаслідок гальмування швидких електронів усередині апарату про електричні поля інших атомів.

Таке випромінювання називається гальмівним. Існує характеристична форма випромінювання. Вона виникає при перестановках на внутрішніх оболонках атомів. Від напруги, яка подається на анодну трубку, залежить безперервний спектр гальмівного випромінювання.

Джерело невидимих ​​променів

Рентгенівська трубка - це пристрій, який складається з вакуумної скляної судини, в протилежні кінці якої впаяно катод і анод, зроблені у формі спіралі з вольфраму. При її нагріванні довкола створюється висока концентрація вільних електронів. При подачі струму високої напруги, що прикладається до рентгенівської трубки, частинки набувають великого прискорення і фокусуються навколо анода. Він обертається зі швидкістю близько 10 тисяч обертів за хвилину, щоб потік не фокусувався в одній точці, і не викликав перегріву, від якого пристрій може розплавитися.

Тому рентгенівський апарат відносять до гальмівних випромінювачів. Існують й інші види іонізуючого випромінювання, однак їх застосування в медицині обмежене, оскільки вони більш шкідливі і небезпечні, а обладнання для їх використання занадто дороге і громіздке.

Наприклад, до них належить апарат прискорення частинок. Принцип його дії заснований на тому, що при русі частинок у вакуумній камері під дією надпотужних магнітних або електричних полів відбувається їх прискорення та викид енергії. Таке обладнання застосовується для променевої терапії і, рідше, для радіонуклідної діагностики. Звичайно, це лише спрощене опис будови апарату, але саме такий принцип будови лежить в основі всієї рентгенівської діагностики.

Механізми, необхідні для нормального функціонування кабінету променевої діагностики

Сучасний апарат — це набагато складніше технічний пристрій, Що включає елементи електроніки, телеавтоматики, комп'ютерної техніки і засобів захисту.

Крім цього, апарат повинен бути оснащений пристроєм живлення достатньої потужності, який перетворює змінний струм міських мереж в струм високої напруги, рентгеноекспонометр і обладнання, що приймає випромінювання.

Влаштування рентген-апарата

Також важливою складовоює апаратом для колімації рентгенівського пучка. Він забезпечує його фокусування та дозволяє керувати ним, просвічуючи саме потрібні місця. Плюс, це зменшує розсіювання рентгенівського випромінювання, і, як наслідок, знижує рівень опромінення пацієнта та персоналу.

Додатковою складовою апаратів є стол-штатив, у якому розміщують хворого у процесі обстеження. Пристрій для рентгенографії може бути оснащений підсилюючими екранами, що містять люмінофор, який світиться під дією рентгенівських променів, тим самим посилюючи їх фотохімічну дію. Завдяки цьому вдається знизити експозиційний час, а отже, і променеве навантаження. Плюс, це збільшує чіткість та різкість одержуваного зображення. Види люмінофорів бувають різні, найбільш поширені такі види:

• Дрібнозернистий.
• Крупнозернистий.

Обладнання з дрібнозернистим люмінофором має меншу здатність, що відбиває, але це компенсується високим просторовим дозволом. Вони використовуються в остеології, де немає потреби радикально зменшувати експозицію.

Другий тип підсилювачів також називають швидкісними, тому що вони мають високий рівень світловідбиття і меншу роздільну здатність. Їх використовують у тих випадках, коли потрібно зняти об'єкти, що швидко рухаються, такі як серце, великі судини, а також, якщо апарат призначений для рентгена дітей.

Комп'ютерна техніка, що використовується для покращення якості зображень

Цифровий дистанційно керований рентгенівський апарат

Останнім часом почалося застосування апаратів із комп'ютерними системами обробки та зберігання зображень. Виділяють такі варіанти будови елемента, що сприймає:

• Електронно-оптична.
• Скануюча цифрова.
• Люмінесцентна цифрова.
• Селеновий цифровий запис.

У першому випадку зображення, сфокусоване у телевізійній камері, надходить на аналоговий цифровий перетворювач після посилення. При скануванні об'єкта принцип ще простіший. Через нього пропускають пучок променів, послідовно скануючи його. Ті з них, які пройшли через речовину, потрапляють на датчик і обчислюються комп'ютером, який перетворює сигнал на зображення комп'ютера.

Високу точність дають люмінесцентні установки. Вони записують випромінювання на спеціальну платівку, яка зберігає дані протягом кількох хвилин. Потім проводиться її лазерне сканування та оцифрування результатів.

Найбільш перспективними є системи, засновані на використанні селену. При проходженні через нього енергія фотонів перетворюється на вільні електрони.

Варто відзначити, що всі ці методи значно знижують час експозиції та променеве навантаження на пацієнта. Також з їх допомогою можна досягти більш різких і чітких зображень, які можна легко збільшувати і розглядати частинами.

Цифровий детектор

Після цього зображення зберігається на цифрових носіїв, і заноситься до бази даних комп'ютерної системи.

Безперечною перевагою комп'ютерних системє те, що при їх використанні можна одразу переглянути зображення, не чекаючи на його прояви. Також один файл можна копіювати та передавати нескінченну кількість разів, та роздруковувати у різних місцях. Це полегшує оперування даними та їх передачу між лікарями та медичними установами.

Інші види пристроїв, що працюють за цим принципом

Було розроблено обладнання з вузькою спеціалізацією, що використовується для виконання нетривіальних завдань. Тому класифікація поділяє всі види рентгенівських установок на такі види:

• Пристрої загального призначення (універсальні).
• Спеціальні установки.

Якщо з допомогою перших можна проводити обстеження всіх частин тіла, другі призначені для огляду конкретних органів і систем, наприклад, для:

• Неврологічні дослідження.
• Урологічна діагностика.
• Стоматологічні апарати.
• Пристрої щодо ангіографії.
• Для проведення мамографії.
• Устаткування для масових досліджень (флюорограф).

Малодозовий цифровий флюорограф

Існує ціла гілка пристроїв, які застосовують для спостереження за станом внутрішніх органів у реальному часі. Такий вид досліджень називається рентгеноскопією.

Спочатку для відображення картинки використовувався спеціальний екран, покритий спеціальними хімікатами, які світилися під дією променів, що падають на них, пропорційно їх кількості та енергії. Світло було досить слабким, і тому раніше процедуру проводили у темних приміщеннях.

Крім того, такий вид огляду приводив до значно більшого радіаційного навантаження на хворого.

Тому згодом було розроблено рентгенотелевізійний підсилювач. Він являє собою герметичну систему, на протилежних кінцях якої розташовані флюоресцентний та катодно-люмінісцентний екрани. А між ними – електричне поле. Слабке зображення, яке виникає на першому, перетворюється на потік електронів, що сприймаються другим екраном, і виводиться в комп'ютерну систему.