Основные приборы и органы управления рентгеновского аппарата. Рентгеновские аппараты. Рентгеновское исследование: радиация во спасение

На сегодняшний день рентгенологическое обследование представляет собой достаточно простую, доступную и относительно недорогую процедуру. С его помощью медики получают двухмерные изображения структур тела, используемые для диагностики множества заболеваний. Рентген требуется для определения повреждений и заболеваний костей, легких, а также наличия опухолей.

Рентгеновское излучение было открыто выдающимся немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рёнтгеном в далеком 1895 году. Именно этот человек стал первым нобелевским лауреатом в области физики, а на дебютном рентген-снимке была рука его жены с обручальным кольцом. Однако саму рентгеновскую трубку, без которой сейчас не работает ни один аппарат, изобрел уже не Рёнтген, а американский ученый Уильям Кулидж. Так постепенно возникли современные аппараты, легко преобразующие электроэнергию в рентгеновское излучение. Его конструкция предусматривает наличие источника излучения, блока питания, системы управления и периферийных устройств.

Принципы рентгеновского исследования

Процесс получения снимка при помощи рентгеновских лучей основан на особенностях их поглощения различными тканями тела. Излучение из трубки проходит сквозь тело и как в фотоаппарате проецируется на пленку:

Таким образом, рентгенографическое исследование дает возможность получать двумерные изображения тела, на которых самыми светлыми отображаются кости, а затемненными – полости, заполненные воздухом.

Методика проведения рентгена

Рентгеновский аппарат обычно располагается в больницах не просто в специальном кабинете, а еще и в отдельном коридоре. Над входом висит красная лампочка, по которой пациенты видят, можно

ли войти. Чтобы попасть непосредственно к аппарату нужно пройти не одну, а две двери. Это является своеобразной страховкой от слишком напористых людей, готовых идти «без очереди», нарушая правила безопасности при работе с рентгеновскими установками.

Во время получения снимка пациент может лежать, либо стоять перед аппаратом – все зависит от того, какая область тела подлежит обследованию. Снимок делается в течение нескольких секунд, лучевое воздействие является абсолютно безболезненным для человека. Риск облучения в современных аппаратах минимизирован, однако детям и беременным женщинам его стараются назначать в исключительно важных для диагностики случаях.

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.

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 , 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, а также приспособления для укладки больных и т.п. устройства.

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.

Сама рентгеновская трубка — это достаточно простое устройство, схема которого примерно такова. На находящиеся в вакууме в запаянном сосуде катод и анод («антикатод») подается мощный постоянный электрический потенциал. В результате электроны, испущенные катодом, ускоряются в электрическом поле и резко тормозятся при соударении с анодом. При этом испускается «тормозное излучение» — генерируется электромагнитное излучение рентгеновского диапазона. Одновременно из внутренних частей электронных оболочек атомов металла, из которого состоит анод, выбиваются электроны, а получившиеся пустые места заполняются электронами из внешних слоев электронных оболочек. В ходе этого процесса тоже испускается , спектр которого специфичен для каждого материала

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).

Применение рентген- излучения в медицине

В медицине применяются лучи длиной волны от 0,05 до 2,5 ангстрем, чаще всего они используется в целях диагностики.

Существует два основных метода диагностического исследования — рентгенография и рентгеноскопия.

— это рентгеновская фотография: исследование внутренней структуры объектов, изображение которых рентгеновскими лучами проецируется на пленку, фотобумагу и т.п. поверхности. Рентгеноскопия (просвечивание) — метод исследования, при котором изображение объекта проецируется на специальный экран, светящийся в видимом свете при падении на него рентгеновских лучей. Изображение в этом случае получается динамическим, а не статическим, но доза облучения исследуемого объекта при этом выше.

В зависимости от того, для чего используется данный аппарат, меняется и его периферийная часть. Установка снабжается устройствами для томографии, кимографии и иных методов диагностики.

Существуют и терапевтические рентгеновские установки. Они используются для лучевой терапии, однако сфера их применения сужается. Если на момент своего открытия лучи Рентгена были самым высокоэнергетическим излучением, известным человечеству, то сейчас это далеко не так. Широкое распространение других методик лучевой терапии — с помощью радионуклидов, ускорителей заряженных частиц и т.п. привело к сокращению сферы их применения. Тем не менее определенную роль рентгеновские лучи играют и сейчас. Обычно они применяются для воздействия на очаги заболевания неглубокого расположения. В связи с необходимостью минимизировать лучевое воздействие на здоровые ткани, терапевтические рентгеновские установки часто делаются динамическими: излучатель перемещается так, чтобы воздействие на кожу и здоровые ткани распределялось по большой площади, а на патологический очаг лучи влияли постоянно.

Дополнительные источники

Медицинская энциклопедия, ст. Рентгеновские аппараты.

Википедия, ст. Рентгеновский аппарат, Рентгеновская трубка, Рентгенография, Рентгеноскопия.

производители

Россия Молдова Китай Беларусь Армада НДТ YXLON International Time Group Inc. Testo Sonotron NDT Sonatest SIUI SHERWIN Babb Co (Шервин) Rigaku RayCraft Proceq Panametrics Oxford Instrument Analytical Oy Olympus NDT NEC Mitutoyo Corp. Micronics Metrel Meiji Techno Magnaflux Labino Krautkramer Katronic Technologies Kane JME IRISYS Impulse-NDT ICM HELLING Heine General Electric Fuji Industrial Fluke FLIR Elcometer Dynameters DeFelsko Dali CONDTROL COLENTA CIRCUTOR S.A. Buckleys Balteau-NDT Andrew AGFA

Техника рентгенографирования импульсными аппаратами серии АРИНА

ТЕХНИКА РЕНТГЕНОГРАФИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫМИ АППАРАТАМИ СЕРИИ АРИНА

В последнее время появилось большое количество рентгенографиче-ских аксессуаров (рентгеновских плёнок, усиливающих экранов, другой тех-ники регистрации), как и большое количество фирм-изготовителей импульс-ных аппаратов. Это изобилие зачастую вызывает у потребителей проблемы, как с выбором аппарата, так и с выбором регистрирующих устройств.

Цель данной статьи - попытаться выработать некоторые конкретные рекомендации для выбора, как аппарата, так и типа плёнки и усиливающих экранов при использовании аппаратов серии АРИНА.

Прежде всего, несколько слов о методе рентгенографического контро-ля. Известно, что стандартная технология рентгенографического контроля подразумевает наличие источника проникающего излучения - рентгеновско-го аппарата с одной стороны объекта и рентгеновской плёнки с другой его стороны (рис. 1).

Рис.1 Принцип рентгенографического контроля

Формирование изображения объекта на плёнке подчиняется всем зако-нам геометрической оптики, а также зависит от энергии излучателя и пара-метров плёнки. Качество полученной рентгенограммы оценивается рентгено-графической чувствительностью

где d - минимальный размер дефекта, D - толщина контролируемого изделия

Чувствительность, равная 1% обозначает, что на толщине материала в 10 мм можно рассмотреть дефект размером 0,1 мм.

Рентгенографическая чувствительность зависит от множества факто-ров, которые условно можно разделить на две группы:

1. Аппаратные факторы
2. Факторы регистрации изображения

Аппаратные факторы

а. Энергия излучателя, от которой напрямую зависит так называемая рентгенографическая контрастность.

где Ф- размер фокусного пятна трубки d - толщина контролируемого изделия F - фокусное расстояние Следовательно, чем больше фокус и толщина, тем больше нерезкость, чем больше фокусное расстояние, тем меньше нерезкость.

Рис. 2 Фокусное пятно

в. Мощность излучения (мощность рентгеновской трубки) Из предыдущего видно, что, имея определённый источник излучения, единственный способ уменьшить нерезкость это увеличить фокусное рас-стояние. Однако увеличение расстояния - это уменьшение дозы излучения обратно пропорционально квадрату фокусного расстояния. Следовательно, большая мощность излучения позволяет работать при больших фокусных расстояниях, имея сравнительно небольшую экспозицию и хорошую рез-кость снимка, а, следовательно, хорошую рентгенографическую чувстви-тельность.

Итак, напряжение, фокус, мощность - вот те аппаратные характеристи-ки, от которых напрямую зависит рентгенографическая чувствительность контроля.

Факторы техники контроля (регистрация изображения)

К этим факторам прежде всего относятся рентгеновская плёнка и уси-ливающие экраны. Важнейшим свойством плёнки является зависимость ме-жду степенью потемнения и полученной дозой излучения (экспозицией). Эта зависимость достаточно сложна, но для всех плёнок существует участок, который называется областью нормальных экспозиций, где степень потемнения приблизительно пропорциональна логарифму экс-позиции.

где P 1 и P o - дозы (экспозиции), D 1 -D o - плотность потемнения

Коэффициент у называется коэффициентом контрастности плёнки. Он как правило, в зависимости от типа плёнки колеблется в пределах от 2 до 5 единиц. В соответствии с величиной этого коэффициента рентгеновские плёнки делятся на два класса.

Первый класс - высококонтрастные рентгеновские плёнки (у = 4^5).

Как правило, они используются без усиливающих экранов или в ком-бинации со свинцовыми экранами.

Обладая большим коэффициентом контрастности, данные плёнки име-ют сравнительно низкую чувствительность. Чувствительность плёнок приня-то оценивать обратной величиной дозы излучения, необходимой для превы-шения оптической плотности почернения плёнки на 0,85 единиц над плотно-стью неэкспонированной плёнки (вуали).

Например, чувствительность плёнки в 100 единиц обозначает, что для превышения её плотности почернения над вуалью на 0,85 единиц необходи-ма доза излучения 10 мР.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили высоко-контрастные плёнки

Отечественные: РТ-5, РТ-4М

Фирмы AGFA-GEVERT (Бельгия): Д5, Д7