Смоленская государственная медицинская академия

Учебно – методическое

пособие по лучевой диагностике

(для студентов 3 курса педиатрического

и лечебного факультетов)

Смоленск

2008

616 – 073.75

В.М. Фетисов, Л.С. Мелехова, М.М. Ильин, А.А. Косова.

Учебно – методическое пособие по лучевой диагностике для студентов 3 курса педиатрического и лечебного факультетов. Под редакцией В.М. Фетисова. – Смоленск, изд. СГМА, 2008, 50 с.

Методическое пособие предназначено для студентов 3 курса педиатрического и лечебного факультетов. Оно содержит основные положения изучаемой дисциплины, изложенные в краткой форме и основанные на последних достижениях медицинской науки. Издание предлагаемого методического пособия поможет студентам лучше усвоить учебный материал на практических занятиях. Каждый раздел содержит тему занятия, цель, место, оснащение и порядок проведения практического занятия. В конце каждого раздела даны контрольные вопросы, тестовые задания, а в конце учебного пособия список литературы.

Рецензенты:

доктор мед. наук, профессор В.Г. Подопригорова

доктор мед. наук, профессор С.А. Касумьян

Пособие рекомендовано к изданию Центральной методической комиссией Смоленской государственной медицинской академией. Протокол № 3 от 13.12.2007г.

О Смоленская государственная медицинская академия, 2008.

Тема 1.

ФИЗИКА РЕНТГЕНОВЫХ ЛУЧЕЙ. СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ

РАБОТЫ РЕНТГЕНОВСКОГО КАБИНЕТА. СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ.

Лекция (2ч.).Содержит краткий исторический очерк получения рентгеновых лучей, включая их природу и свойства. Дается определение основных методов рентгенологического исследования, обосновывается механизм получения рентгеновского изображения на экране и пленке. При изложении процесса получения рентгеновых лучей приводится описание принципиальной схемы рентгеновской трубки и условий, при которых происходит образование на аноде характеристического и тормозного излучения. При этом подчеркивается значение жесткого (тормозного) излучения, применяемого при всех видах рентгенологического исследования и объясняется роль фильтров (алюминиевых, медных и т.д.), поглощающих ненужное мягкое (характеристическое) излучение.

При перечислении основных свойств рентгеновых лучей выделяются те, которые непосредственно относятся к получению основных методов рентгенологического исследования – это фотохимический эффект и свечение флюоресцирующих веществ.

Излагается принцип получения позитивного изображения на экране и негативного – на рентгеновской пленке, а также зависимость теневого изображения от плотности обследуемого объекта, его толщины, ориентации по отношению к ходу рентгеновых лучей и от проникающей способности. Разбираются вопросы безопасности при работе с рентгеновыми лучами.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ ПО ДАННОЙ ТЕМЕ (4ч).

Цель занятия: повторить со студентами основы физики рентгеновых лучей, познакомить со структурой рентгеновского отделения и устройством рентгеновского аппарата, защитных приспособлений применительно к исследованиям пациентов детского возраста, методами рентгеноскопии и рентгенографии.

Место занятия: учебная комната, рентгеновский кабинет.

Оснащение:оборудование рентгеновского кабинета, таблицы, схемы, рентгенограммы.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ.

1. Практическое занятие начинается с опроса студентов с целью выяснения их теоретической подготовки. При опросе разбираются следующие вопросы:

а) условия получения рентгеновых лучей;

б) тормозное и характеристическое излучение, их различие;

в) факторы, влияющие на жесткость и интенсивность рентгеновского излучения;

г) свойства рентгеновых лучей.

2. Студенты знакомятся с оснащением рентгеновского кабинета, устройством рентгеновского аппарата, средствами защиты, методами рентгеноскопии и рентгенографии. Особенностями исследования детей младшего возраста.

МАТЕРИАЛ К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ.

8 ноября 1895г. профессор физики Вюрцбургского университета Вильгельм Конрад Рентген открыл новый вид лучей, которые впоследствии были названы в его честь рентгеновыми. По своей природе рентгеновы лучи относятся к электромагнитным волнам с очень короткой длиной, измеряемой в ангстремах, обладают большой энергией и большой проникающей способностью. Они невидимы, распространяются прямолинейно, вызывают свечение флюоресцирующих веществ, фотоэффект в бромистом серебре эмульсионного слоя фотопленки, ионизацию и обладают биологическим воздействием на живые ткани.

Получают рентгеновы лучи в электронно-вакуумной трубке (рентгеновской). Она представляет собой стеклянный баллон продолговатой или грушевидной формы, из которого выкачан воздух. В противоположных концах трубки впаяны два электрода – катод и анод. Катод снабжен вольфрамовой спиралью, которая в раскаленном состоянии служит источником получения свободных электронов. Накал спирали осуществляется при напряжении 8 – 15 В. Для получения рентгеновых лучей надо заставить свободные электроны двигаться от катода к аноду со скоростью не менее 1/10 скорости света. Такая скорость необходима для получения достаточной кинетической энергии и образования рентгеновых лучей. С этой целью к полюсам трубки подводится высокое напряжение порядка 40 – 150 кВ и более. Под воздействием такого напряжения свободные электроны направляются к аноду, приобретая во время движения кинетическую энергию, достаточную для получения рентгеновых лучей. При взаимодействии свободных электронов с атомами вещества анода 98 – 99% электронов, а, следовательно, и их кинетическая энергия идет на образование тепла, и только 1 - 2% электронов с их кинетической энергией служат источником образования рентгеновых лучей.

Каков же механизм образования тепла при взаимодействии свободных электронов с атомами вещества анода?

По теории Резерфорда – Бора атом состоит из ядра и электронной оболочки, содержащей 7 электронных слоев. В каждом слое электроны вращаются по орбитам. При этом скорость вращения, а, следовательно, величина кинетической энергии электронов увеличивается по мере удаления от ядра. Количество электронов в пределах электронного слоя также нарастает от ядра к периферии. Свободные электроны, летящие от катода, встречают на своем пути прежде всего связанные электроны внешних слоев атомов вещества анода и выбивают их за пределы атомов, сообщая при этом дополнительное количество энергии самому атому. Атом, потерявший электроны, становится положительно заряженным ионом, а присоединивший лишние – отрицательно заряженным, т.е. происходит ионизация. В этих случаях атомы будут находиться в возбужденном состоянии до тех пор, пока отрицательно заряженный ион не освободится от лишних электронов, а положительный - не присоединит недостающие до нейтрального своего состояния. Возвращение атомов в их нейтральное состояние сопровождается выделением излишка энергии в виде тепла.

Механизм образования рентгеновых лучей несколько иной. Те свободные электроны, которые не столкнулись со связанными электронами внешних слоев электронной оболочки атома и не израсходовали свою энергию, сохранили способность выбивать электроны из внутренних слоев электронной оболочки атома. В этом случае место выбитого электрона занимает электрон из соседнего наружного слоя, т.е. происходит рекомбинация электронов в пределах внутренних слоев электронной оболочки атома. Такой перескок электронов с соседнего внешнего слоя на внутренний сопровождается выделением излишка энергии, равной разности энергий этих слоев. Выделившийся излишек энергии в виде квантов получил название характеристического излучения, т.к. оно характеризует строение атомов элемента, из которого состоит анод. Энергия характеристических лучей очень маленькая, т.к. она ограничена энергетическими уровнями двух соседних электронных слоев. Длина волны малой энергии велика и поэтому эти лучи обладают малой проникающей способностью. Они неуправляемы, т.к. нельзя изменить их энергию из-за постоянства расположения электронных слоев в электронной оболочке атома. В связи с тем, что разница энергий между соседними слоями у атомов одного и того же элемента одинакова, длина волны всех характеристических лучей данного элемента тоже будет одинакова. Следовательно, при графическом изображении они дадут линейный спектр. Характеристические лучи относятся к «мягким» и частично поглощаются стеклом рентгеновской трубки. При попадании на тело больного они поглощаются кожей и подкожной клетчаткой и не могут дать изображения ни на экране, ни на пленке. От этих лучей стараются избавиться, помещая на их пути поглощающие фильтры или отсеивающие решетки.

Вторая разновидность рентгеновых лучей получила название «тормозные». Тормозные лучи образуются в околоядерном пространстве в результате торможения свободных электронов и перехода всей кинетической энергии этих электронов в энергию электромагнитных колебаний, т.е. тормозных лучей. Так как кинетическая энергия электронов, летящих от катода, не была израсходована на столкновение со связанными электронами наружных и внутренних слоев электронной оболочки атомов анода и сохранилась полностью до торможения, то энергия тормозных лучей большая, длина волны малая, а проникающая способность огромная. Свободные электроны могут тормозиться на разном расстоянии от ядра, поэтому и длина волн тормозных лучей будет неодинакова. При графическом изображении тормозные лучи дадут сплошной спектр, т.е. он будет состоять из различных длин волн в пределах коротковолновой части спектра. Эти лучи управляемы, т.к. при повышении напряжения увеличивается скорость свободных электронов, а следовательно, их кинетическая энергия, которая идет на увеличение энергии тормозных лучей, что и приводит в свою очередь к увеличению проникающей способности. При прохождении рентгеновых лучей через любой предмет в нем возникает вторичное излучение, которое по механизму возникновения похоже на характеристическое. От вторичного излучения избавляются при помощи отсеивающих свинцовых решеток, их помещают между объектом исследования и пленкой.

Свойства рентгеновых лучей.

1. Они невидимы.

2. Распространяются прямолинейно.

3. Обладают проникающей способностью, которая зависит от плотности ткани, толщины слоя и качества рентгеновского излучения (мягкое, жесткое).

4. Вызывают флюоресценцию некоторых химических соединений (платиносинеродисто-

го бария, солей вольфрама, сульфида цинка и кадмия и др.).

5. Оказывают фотохимическое действие на хлористое или бромистое серебро эмульсии фотографической пленки.

6. Обладают ионизирующей способностью.

7. Способны вызывать биологические изменения в животных и растительных организмах.

8. Поглощаются веществами.

Структура рентгеновского отделения и рентгеновского кабинета.

Рентгеновское отделение состоит из определенного количества рентгеновских кабинетов, что зависит от коечного фонда больницы. Рентгеновский кабинет состоит из помещений, где расположены рентгеновская установка с приставками (процедурная), пультовая и фотолаборатория. Все кабинеты по профилю работы можно разделить на преимущественно рентгеноскопические и преимущественно рентгенографические. Это зависит от профиля клиники.

В рентгеновском кабинете размещается рентгенодиагностический комплекс (РДК), состоящий из рентгеновского аппарата и приставок. К рентгеновскому аппарату могут придаваться следующие приставки:

а) томографическая;

б) рентгенокимографическая;

в) рентгенокинематографическая, т.е. кинокамера;

г) телевизионная с усилителем рентгеновского изображения (УРИ);

д) приставка для видеомагнитной записи.

Площадь кабинета зависит от типа рентгеновской установки. Для современных диагностических установок требуется 45 – 50 кв.м. В кабинете располагаются трансформатор высокого напряжения (от 40 до 150 кВ и более), являющийся источником питания рентгеновской трубки, трансформатор низкого напряжения (от 12 до 15 в), который служит источником питания катода рентгеновской трубки, пульт управления, кушетка для больных, стол для врача, негатоскоп.

В кабинете имеются средства защиты:

а) стационарные – стены, потолок, покрытые штукатуркой, содержащей барит; двери и окна, обитые просвинцованой резиной;

б) передвижные – большая и малая защитные ширмы из просвинцованой резины и покрытые фанерой;

в) индивидуальные – фартуки, перчатки, юбки, пелерины, шапочки из просвинцованой резины, очки с просвинцоваными стеклами.

Средства защиты, вмонтированные в рентгеновский аппарат:

а) навесной фартук из просвинцованой резины, прикрепленный к экрану рентгеновского аппарата;

б) просвинцованое стекло, которым покрыт экран рентгеновского аппарата;

в) свинцовые створки диафрагмы;

г) алюминиевый фильтр (пластинка толщиною в 1 – 5 мм);

д) металлический футляр (кожух), в который помещена рентгеновская трубка.

Для защиты больного используют экранирование, т.е. закрывают просвинцованой резиной те части тела больного, которые не подвергаются исследованию, сокращают время исследования и производят диафрагмирование пучка рентгеновых лучей. Кроме того, приказом Минздрава России от 2.08.91г. запрещено проведение массовых профилактических рентгеноскопических и флюорографических исследований детям в возрасте до 14 лет, флюорографии молочных желез у женщин с профилактической целью, рентгеноскопии различных органов с профилактической целью, проведение рентгенологических исследований беременным женщинам и кормящим матерям без строгих клинических показаний.

Получение рентгеновского изображения.

Если перед рентгеновской трубкой поместить экран, покрытый флюоресцирующим веществом и включить рентгеновскую трубку, то под воздействием рентгеновых лучей экран будет светиться голубовато – зеленоватым светом по всей площади. Теперь поместим любой предмет между экраном и рентгеновской трубкой. Часть рентгеновых лучей поглотится этим предметом и на экране мы увидим тень от предмета. При этом интенсивность тени будет зависеть от плотности предмета, его толщины и проникающей способности рентгеновых лучей. Форма и величина тени зависят от формы и величины предмета и от расположения предмета по отношению к направлению рентгеновых лучей. Так, если предмет имеет форму цилиндра, то при помещении его перпендикулярно по отношению к направлению рентгеновых лучей на экране возникает тень прямоугольной формы, ширина которой будет равна диаметру цилиндра, а длина – продольной оси. Если продольная ось цилиндра будет совпадать с направлением рентгеновых лучей, на экране образуется округлая тень. При отодвигании предмета от экрана или пленки происходит увеличение тени предмета. Следовательно, при рентгенологическом исследовании, к примеру, органов грудной клетки, на экране рентгеновского аппарата мы получаем тени различной интенсивности в зависимости от плотности тканей, что и создает своеобразную рентгенологическую картину. Наиболее интенсивную тень дают плотные ткани – мышечная (сердце), костная (ребра) и т.д. Наименьшую интенсивность и даже прозрачность дают легкие. Такое изображение темных участков на фоне светящегося экрана мы получаем при рентгеноскопии. Это позитивное изображение.

Теперь возьмем рентгеновскую пленку и поместим ее перед экраном, на котором получили позитивное изображение. Пленка, как известно, темнеет в тех местах, на которые попадают рентгеновы или световые лучи. Следовательно, там, где оставались светящиеся участки экрана, пленка засветится и после обработки станет темной, там же, где на экране была тень, пленка не засветится и эти участки останутся светлыми. Иными словами, на пленке получим негативное изображение, обратное тому, что мы получили на экране. Таким образом, при рентгеноскопии на экране мы получаем позитивное изображение, а при рентгенографии на пленке – негативное. Это и есть два основных метода рентгенологического исследования.

Контрольные вопросы.

1. Нарисовать и объяснить принципиальную схему устройства рентгеновской трубки.

2. Условия, необходимые для возникновения рентгеновых лучей, их природа.

3. Назвать два вида первичного излучения и охарактеризовать их.

4. Свойства рентгеновых лучей.

5. Понятие о жесткости и интенсивности рентгеновского излучения.

6. От чего зависит проникающая способность рентгеновых лучей?

7. Механизм возникновения вторичного излучения, его характеристика.

8. Принцип получения рентгеновского изображения на флюоресцирующем экране и рентгеновской пленке.

9. Факторы, влияющие на интенсивность и структуру тени.

10. Факторы, влияющие на величину, форму и контуры тени.

11. Устройство рентгенодиагностического кабинета.

12. Устройство рентгеновского аппарата.

13. Стационарные, нестационарные и индивидуальные средства защиты, их назначение.

14. Защита пациентов и медицинских работников.

Тестовый контроль знаний студентов.

1. Что является источником рентгеновского излучения:

1. трансформатор

2. лучевая трубка

3. экран

1. Сколько излучений содержится в рентгеновском «пучке»:

1. одно

2. два

3. три

1. Назвать вид излучения, обладающего большой проникающей способностью:

1. характеристическое

2. тормозное

3. поток свободных электронов

1. В каком из двух электродов рентгеновской трубки образуется рентгеновый луч:

1. катод

2. анод

3. трансформатор катода

4. трансформатор анода

1. Какой трансформатор является источником получения тормозного излучения:

1. высокого напряжения

2. низкого напряжения

3. среднего напряжения

1. Чем поглощается характеристическое излучение:

1. диафрагмой

2. алюминиевым фильтром

3. стеклом экрана

1. Как можно назвать рентгеновскую трубку:

1. электронно-вакуумной

2. электрической

3. трансформаторной

1. Чем покрыт экран рентгеновского аппарата:

1. эмульсионным слоем

2. прозрачной ацетатной основой

3. флюоресцирующим веществом

1. При рентгеноскопии с помощью электронного оптического усилителя изображение передается:

1. на экран телевизора

2. на рентгеновскую пленку

3. на киноэкран

1. Где располагается рентгеновская трубка в рентгеновском аппарате:

1. в металлическом чехле (кожухе), покрытым свинцом

2. в вакуумной стеклянной лампе

3. в корпусе диафрагмы

1. Какое количество комнат занимает типовой рентгенкабинет:

1. одну

2. две

3. три

1. Какие средства защиты в рентгенкабинетах предохраняют обслуживающий персонал в смежных комнатах:

1. стационарные

2. передвижные

3. индивидуальные

1. Какие средства защиты уменьшают лучевые воздействия на врача-рентгенолога:

1. индивидуальные

2. стационарные

3. передвижные

1. Чем защищают больных при рентгенологическом исследовании от действия рентгеновых лучей:

1. фартуком из просвинцованой резины

2. листами из просвинцованой резины

3. перчатками из просвинцованой резины

15. Чем защищают больных от действия рентгеновых лучей при рентгеноскопии:

1) просвинцованым стеклом экрана

2) навесным фартуком из просвинцованой резины, навешанным на нижнюю часть экра-

на

3) диафрагмированием

1. На чем основывается получение основных методов исследования:

1. на основных свойствах рентгеновых лучей

2. на получении обширной информации

3. на универсальности метода