röntgenkuvaus
1. Perusperiaatteet
Lääketieteellisessä röntgentutkimuksessa käytetään pääasiassa röntgensäteiden voimakasta läpäisykykyä ihmisen pehmytkudoksiin, jotta saavutetaan tarkoitus "nähdä" sisäinen tila. Röntgensäteet, kuten näkemämme näkyvä valo, ovat luonteeltaan sähkömagneettisia aaltoja. Näkyvän valon kaistan aallonpituusalue on kuitenkin 380-780 nm, ja röntgensäteilyn aallonpituus on paljon pienempi kuin näkyvän valon kaistan, joka on 10-10-³nm.
Koska fotonin energia määritellään muodossa E=hv=hc/λ, joka on kääntäen verrannollinen aallonpituuteen, röntgensäteiden fotonienergia on paljon suurempi kuin fotonin energia. näkyvä valo, mikä tekee siitä erittäin läpäisevän. Vaikka näkyvä valo ei pysty läpäisemään edes ohutta silmäluomen kerrosta, huomattava osa röntgenfotoneista voi helposti tunkeutua kehoomme ja havaita ne toiselta puolelta oleviin ilmaisimiin. Tietenkin gammasäteet, joilla on lyhyempi aallonpituus, ovat läpäisevämpiä. Mutta gammasäteiden edessä kehomme ovat melkein läpinäkyviä. Ihan kuin olisi halunnut nähdä, mitä toisella puolella olevan henkilön vaatteissa tapahtuu, mutta tunkeutuminen on liian voimakasta. Näet suoraan takana olevan rakennuksen, joka on myös kuppi. Emme myöskään voi taata, että pystyt nousemaan sängystä kerran gammasäteilyn jälkeen. Tule alas; jos voit vielä tulla alas, ehkä sinusta tulee Hulk.
2. Vuorovaikutus aineen kanssa
Kuten aiemmin mainitsimme, röntgensäteet ovat vuorovaikutuksessa erilaisten aineiden kanssa kehossa, joten osa energiasta imeytyy ihmiskehon eri kudoksiin ja toinen osa otetaan vastaan toisessa päässä olevaan ilmaisimen. ihmiskehon kautta.
Kun röntgensäteet on lähetetty lähetyspäästä, ne kulkevat ihmiskudoksen eri osien läpi ja vastaanotetaan sitten vastaaviin ilmaisimen kohtiin. Analysoimalla tuloksia ilmaisimella saamme vastaavan ruumiinosan sisäiset tiedot. Mitä vuorovaikutusta röntgensäteillä on ihmiskehossa, miten ne toimivat ja minkä kudosten kanssa ne ovat vuorovaikutuksessa? Nämä ovat kysymyksiä, joita meidän on tutkittava.
Tiedämme, että aine koostuu atomeista. Kun röntgensäteet kulkevat ihmiskehon läpi, ne ovat myös vuorovaikutuksessa kehomme atomien kanssa ja aiheuttavat vaimennuksen. Röntgensäteiden ja atomien välillä on kolme päämuotoa:
1. Valosähköinen vaikutus
2. Compton-sironta
3. Läpi ilman reaktiota
Koska aineessa atomien välinen etäisyys on hyvin suuri, ytimellä ei ole vain hyvin pieni tilavuus, vaan fotonin ei ole helppoa törmätä elektroniin. Joten huomattava osa fotoneista kulkee ihmiskehon läpi vaikuttamatta ilmaisimeen. Katso lisätietoja Rutherfordin kultafoliokokeista.
Seuraavassa keskitytään valosähköisen vaikutuksen ja Compton-sirontaanalyysiin
2.1 Valosähköinen vaikutus
Valosähköisellä efektillä tarkoitetaan fotonien vuorovaikutusta atomien sisäelektronien kanssa, jolloin fotonit absorboituvat. Fotonienergian absorboitumisen jälkeen elektroni irtoaa atomisidoksesta ja muodostaa fotoelektronin.
Valosähköinen vaikutus on selvempi metalleissa, ja fotoelektronit voivat jopa konvergoida valovirroiksi. Valosähköisen vaikutuksen esiintymistodennäköisyys on kääntäen verrannollinen fotonienergian kuutioon ([kaava]) =1/E³, E=hv, eli mitä suurempi fotonienergia, sitä vähemmän se imeytyy ja mitä suurempi tunkeutuminen on; Järjestysluvun kuutio on verrannollinen ( Z³, Z: atomiluku), joten lyijyä (atomiluku: 82) käytetään usein röntgensuojaukseen. Metalleihin verrattuna ihmiskeho koostuu pääasiassa hiilestä, vedystä, hapesta, typestä ja muista alkuaineista. Sillä on pieni atomiluku ja alhainen atomijakauman tiheys. Siksi sinun ei tarvitse huolehtia sähköiskusta itse-tuotettujen elektronien johdosta röntgensäteitä otettaessa.
Valosähköinen vaikutus on röntgensäteiden tärkein vaimennusmuoto kliinisessä käytännössä, ja se on myös tarvitsemamme vaimennusmuoto. Kuten edellä mainittiin, pääasiassa orgaanisesta aineesta koostuvassa pehmytkudoksessa röntgensäteiden vaimennus on hyvin vähäistä, ja suurin osa niistä voi kulkeutua suoraan läpi. Luuosassa, koska luu koostuu pääasiassa kalsiumfosfaatista ja sisältää myös atomeja, kuten kaliumia, magnesiumia, natriumia ja strontiumia, röntgensäteiden vaimeneminen luussa on kuitenkin suhteellisen korkea.
Siksi luiden tilanteen tutkiminen on yksi röntgensäteiden tärkeimmistä kliinisistä sovelluksista. Tästä syystä periaatteessa kaikkia ortopedisia potilaita pyydetään ottamaan filmi.
2.2 Compton-sironta
No, seuraava askel on Compton-lastenkenkien levittäminen.
Valosähköisestä efektistä poiketen Compton-sironta viittaa fotonien vuorovaikutukseen atomien ulkoelektronien kanssa, jolloin fotonin energia heikkenee ja muuttaa liikkeen suuntaa (sironta), samalla kun se jännittää ulkoelektroneja.
Ei tietenkään tarvitse paniikkia, ei tarvitse laskea sironneiden fotonien energiaa ja sirontakulmaa θ eikä virittyneiden elektronien energiaa ja kulmaa Ø.
Se on ärsyttävää, kun Compton-sironna tapahtuu. Koska geometrisessa optiikassa me kaikki ajattelemme, että valo kulkee suoria linjoja. Siksi ilmaisimen vastaanottaman signaalin ja kalvolla näkyvän lopputuloksen tulee olla yksi{0}}yhteen-vastaavuus ihmiskehomme anatomisen rakenteen kanssa. Ilmaisimen kunkin pikselipisteen signaalin intensiteetin tulee heijastaa röntgensäteiden vaimennusta, jonka ihmiskeho kulkee tämän pisteen ja valonlähteen välisen yhteyden kautta. Mutta kun Compton-sironta tapahtuu jossakin pisteessä, sironneet fotonit osuvat todennäköisesti satunnaisesti ilmaisimen muihin pikseleihin, mikä ei vain heikennä pisteen vastaanottamaa valon voimakkuutta, vaan aiheuttaa myös satunnaista muuta Pieni valotehoste. Lisäksi pieni ymmärrys atomienergiatasoista osoittaa, että toisin kuin valosähköinen vaikutus, ulkoisten elektronien virittämiseen tarvittava energia ei ole samaa suuruusluokkaa kuin energia sisäisten elektronien virittämiseen:
Tämä johtaa sattuvaan-röntgenfotoniin, joka pysyy röntgenlähteen spektrialueella, vaikka se olisi läpikäynyt Compton-sironta ja sen energia on vähentynyt. Röntgenkuvauksen pääasiallisena optisena kohinana Compton-sironnalla on suuri vaikutus kuvan signaalin-kohinasuhteeseen{2}}. Yleisesti ottaen Compton-sironnan aiheuttaman kohinan vaimentamiseksi lisäämme ilmaisimen eteen lyijyristikon, joka vaimentaa röntgenfotonit muista kulmista:
3. Röntgensäteiden luominen
Röntgen{0}}säteiden tunteminen ei riitä, vaan meidän pitäisi pystyä lähettämään röntgensäteitä, kuten Ultraman, se on siistiä
Tietenkin, kun otat röntgensäteitä, sinulla ei tietenkään ole Ultraman piilossa biubiubiu, vaan röntgenputki.
Perusperiaate on, että paineistamme katodin ja ammumme ulos elektronisäteen, joka pommittaa anodia (yleensä metallia, kuten volframia, rodiumia jne.). Elektronit hidastuvat anodissa ja kadonnut kineettinen energia muunnetaan fotoneiksi. Kun katodin yli oleva jännite on korkea (mitattuna kV), saamamme fotonienergia on röntgensäteiden aallonpituusalueella. X-SAAT!
Tätä fotonien generointiperiaatetta kutsutaan nimellä Bremsstrahlung, joka lausutaan saksaksi [ˈbʁɛmsˌʃtʁaːlʊŋ]. Voit kuunnella Bremsstrahlungin täältä. Älä katso minua, en todellakaan lue sitä sinulle. Se tarkoittaa karkeasti hidastussäteilyä, joka on melkein "hidastussäteilyn" merkitys.
Lukuun ottamatta tyypillistä volframiatomien säteilyä useiden huippujen keskellä, se johtuu itse-emissiosta, jonka synnyttävät korkean-energiset elektronit pommittavat sisäelektroneja ja saavat atomit virittyneeseen tilaan.
Sitten tulee ongelma, saamissamme röntgensäteissä suuri osa fotonien energiasta on suhteellisen alhainen. Olemme jo maininneet kohdassa 2.1 Valosähköinen vaikutus, että mitä pienempi fotonien energia on, sitä heikompi tunkeutuminen on. Tämä tarkoittaa, että huomattava osa röntgensäteistä absorboituu kehoon lähes kokonaan, mikä ei ole ainoastaan hyödytöntä havaitsemisessa, vaan se myös lisää huomattavasti potilaan säteilyannosta. Yleisesti ottaen lisäämme nyt eteen suodattimen, joka suodattaa nämä matalan -energian röntgensäteet-. Näin sinun ei tarvitse huolehtia syövästä kuvaamisen jälkeen.
4. Sovellus
Kuten aiemmin mainitsimme, koska luut sisältävät enemmän kalsiumfosfaattia ja muita metallielementtejä, niillä on suurempi vaimennusnopeus verrattuna muihin pehmytkudoksiin, joten useimpia röntgensovelluksia käytetään enimmäkseen murtumien tarkistamiseen ja luun tiheyden analysointiin. ja paljon muuta. Entä muut osat, joissa ei ole metallisia elementtejä?
Vastaus on hyvin yksinkertainen, jos et lisää sitä~
Kuten bariumjauho. Ruoansulatuskanavan bariumateriaangiografialla tai bariumperäruiskeella (älä kysy minulta miltä peräruiske maistuu, en kerro), aseta bariumsulfaattivarjoaine ruoansulatuskanavaan ja käytä sitten röntgensäteitä. ruuansulatuskanavan vaurioiden tarkistamiseksi. Bariumjauhon pääkomponentti on bariumsulfaatti, joka absorboi selvästi röntgensäteitä ja joka on veteen liukenematon ja happoon liukenematon. Se ei imeydy ruoansulatuskanavaan ja on vaaraton ihmiskeholle.
Ja angiografia. Ruiskuttamalla jodia{0}}pitoista varjoainetta vastaavien osien verisuoniin, verisuonten jakautuminen ja vauriot voidaan näyttää.
