Un tubo a raggi X rappresenta. Radiografia analogica e digitale

Per piena comprensione Per conoscere l'importanza di tutti i fattori che influenzano il processo di correzione degli errori, il lettore dovrebbe acquisire familiarità con il principio di funzionamento del tubo a raggi X che genera radiazioni a raggi X. Un tubo a raggi X è un pallone di vetro da cui è stata evacuata l'aria. All'interno del pallone si trovano i due elementi principali di qualsiasi tubo a raggi X: il catodo e l'anodo. Il catodo è la sorgente di elettroni e l'anodo è un bersaglio bombardato da un fascio di elettroni proveniente dal catodo.

Come si può vedere dalla Fig. 1, il catodo ha la forma di una coppa (coppa di focalizzazione), nella quale è presente un filamento a spirale di tungsteno. Sotto l'influenza della corrente elettrica che passa attraverso il filamento, il filamento si illumina ed emette elettroni.

Il numero di elettroni emessi è proporzionale alla quantità di corrente elettrica che passa attraverso il filamento. La corrente è misurata in milliampere (mA). Un milliampere equivale a 1/1000 di ampere (A). Pertanto, la quantità di corrente (misurata in milliampere) che passa attraverso il filamento determina l'intensità dei raggi X emessi dal bersaglio. L'aumento della corrente attraverso il filamento (aumento dei mA) si traduce in un aumento del numero di elettroni emessi, che a sua volta porta ad un aumento dell'intensità (numero di quanti di raggi X) dell'emissione di raggi X.

Riso. 1. Schema che illustra il principio di funzionamento di un tubo a raggi X.

La coppa di focalizzazione del catodo concentra gli elettroni in un raggio diretto verso il bersaglio dell'anodo. L'anodo è solitamente realizzato in rame perché il rame ha un'elevata conduttività termica ed è più facile da raffreddare. Sulla parte anteriore dell'anodo, rivolta verso il catodo, è presente una massiccia piastra di tungsteno chiamata bersaglio. La piccola area del bersaglio in cui colpisce il fascio di elettroni è chiamata macchia focale. Questa zona è una fonte di radiazioni a raggi X. La maggior parte dell'energia degli elettroni che colpiscono il bersaglio viene convertita in calore e solo l'1% viene convertito in raggi X.

Il catodo è carico negativamente, l'anodo- positivo. La tensione tra loro è espressa in kilovolt di picco ed è chiamata kilovoltaggio di picco (kVp). Un kilovolt equivale a 1000 volt. L'entità della tensione (numero di kilovolt) determina la velocità del fascio di elettroni. All'aumentare della tensione ("kilotensione"), aumenta la velocità del fascio di elettroni che bombarda il bersaglio, il che, a sua volta, porta ad un aumento dell'energia della radiazione di raggi X generata dal bersaglio (cioè la qualità della radiazione).

Tutti i controlli degli elementi del tubo a raggi X si trovano all'esterno di esso (esterno) e sono collegati al catodo e all'anodo. Il timer controlla il tempo durante il quale il catodo genera un fascio di elettroni. Il numero totale di elettroni generati dal catodo e che raggiungono l'anodo è determinato dal prodotto dell'intensità della corrente (in milliampere, mA) e della durata dell'esposizione in secondi (s), cioè - (mA) x (s) o mAs.

Il fascio di raggi X che irradia un oggetto è formato da una finestra speciale, che si trova in un involucro metallico che circonda il bulbo di vetro del tubo a raggi X. Questo fascio comprende raggi X di diverse lunghezze d'onda e poteri di penetrazione, determinati dal kilovoltaggio di picco (kVp) selezionato per una determinata esposizione. La quantità totale di raggi X nel fascio all'uscita del tubo radiogeno dipende dal flusso in uscita (mA), dal tempo e dalla kilotensione di picco selezionata (kVp).

La lunghezza d'onda della radiazione a raggi X determina la sua energia, ad es. la capacità di penetrare in un oggetto. I raggi X con lunghezze d'onda più corte vengono prodotti più a lungo alto valore kVp, ha un potere di penetrazione maggiore rispetto ai raggi X con lunghezza d'onda maggiore (radiazione a energia inferiore). La radiazione a raggi X che passa attraverso un oggetto forma un'immagine sulla pellicola. Il fascio di raggi X che entra nel tessuto del paziente è caratterizzato da una distribuzione uniforme dell'intensità della radiazione in funzione della lunghezza d'onda.

La radiazione dei raggi X che entra nei tessuti del paziente viene parzialmente assorbita o passa praticamente senza assorbimento, a seconda di cosa si trova sul percorso del raggio (tessuto dell'organo o osso). Di conseguenza, all'uscita dall'oggetto della radiazione (paziente) appare uno schema specifico di distribuzione dell'intensità dei raggi X (chiamato attenuazione selettiva della radiazione). Questa distribuzione dell'intensità dei raggi X trasporta tutte le informazioni diagnostiche sul paziente. Queste informazioni vengono poi registrate su una pellicola radiografica (vedi Fig. 2).

Aree prioritarie.

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L'immagine è troppo chiara;

Ricordare come è stata installata la sacca con la pellicola in bocca, se la sacca è stata irradiata dall'esterno (cioè il lato della sacca che solitamente è rivolto verso il tubo radiogeno in questo caso è rivolto nella direzione opposta). La lamina di piombo adiacente al lato "posteriore" della busta protegge la pellicola dalle radiazioni diffuse (vale a dire, riflessi dal tessuto irradiato) e riduce l'intensità dei raggi X che colpiscono la pellicola.

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Tutti i precedenti dispositivi a raggi X richiedono l'uso di pellicole radiografiche, che devono essere trattate chimicamente per ottenere un'immagine. Ad oggi tecnologie digitali permettere



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GBOU HPE "Università medica statale di Voronezh intitolata a N.N. Burdenko" del Ministero della Sanità russo

Dipartimento di Oncologia, Radioterapia e Radiodiagnostica

Testa Dipartimento: prof., dottore in scienze mediche Redkin Alexander Nikolaevich

Insegnante: Ph.D. Cherkasova Irina Ivanovna

Abstract sull'argomento:

Costruzione di un tubo radiogeno e di dispositivi diagnostici a raggi X

Completato da: Vasilyeva Irina Aleksandrovna

Dispositivo per tubi a raggi X.Principi di produzione dei raggi X.

Classificazione dei tubi a raggi X

1. Come previsto

1. Diagnostica

2. Terapeutico

3. Per l'analisi strutturale

4. Per traslucenza

2. In base alla progettazione

1. Concentrarsi

§ Fuoco singolo (una spirale sul catodo e un punto focale sull'anodo)

§ Bifocale (sul catodo sono presenti due spirali di diversa dimensione, sull'anodo due punti focali)

2. Per tipo di anodo

§ Stazionario (fisso)

§ Rotante

§ Anodo aperto o chiuso

§ Anodo rimovibile

3. Potenza: da 0,2 a 100 kW;

4. Con il metodo di raffreddamento:

acqua raffreddata

· stufa

· olio che non scorre

· con tipi di raffreddamento combinati (radiazione e olio, acqua corrente e olio).

Il generatore di raggi X è un tubo a raggi X. Moderno tubo elettronicoè progettato secondo un unico principio e dispone del seguente dispositivo.

La base è un pallone di vetro a forma di palla o cilindro, nelle cui sezioni terminali sono saldati gli elettrodi: un anodo e un catodo. Nel tubo viene creato un vuoto che favorisce l'emissione di elettroni dal catodo e il loro rapido movimento. Il catodo è una spirale di filamento di tungsteno (refrattario), montata su aste di molibdeno e posta in una calotta metallica che dirige il flusso di elettroni sotto forma di un fascio stretto verso l'anodo. L'anodo è in rame (emette calore più velocemente ed è relativamente facile da raffreddare) e ha dimensioni enormi. L'estremità rivolta verso il catodo è tagliata obliquamente con un angolo di 45-70°. Nella parte centrale dell'anodo smussato è presente una piastra di tungsteno su cui si trova il fuoco dell'anodo, un'area di 10-15 mm2, dove si formano principalmente i raggi X.

Il processo di produzione dei raggi X. Il filamento del tubo a raggi X - la spirale di tungsteno del catodo, quando viene applicata una corrente a bassa tensione (4-15 V, 3-5 A), si riscalda formando elettroni liberi attorno al filamento. L'accensione di una corrente ad alta tensione crea una differenza di potenziale ai poli del tubo a raggi X, risultando in elettroni liberi ad alta velocità si precipitano verso l'anodo sotto forma di un flusso di elettroni - raggi catodici che, quando colpiscono il fuoco dell'anodo, vengono bruscamente rallentati, a seguito della quale parte dell'energia cinetica degli elettroni viene convertita in energia di oscillazioni elettromagnetiche con una lunghezza d'onda molto corta. Questa sarà la radiazione a raggi X (raggi frenanti). Su richiesta del medico e del tecnico è possibile regolare sia la quantità dei raggi X (intensità) che la loro qualità (durezza). Aumentando il grado di incandescenza del filamento del catodo di tungsteno, è possibile aumentare il numero di elettroni, che determina l'intensità dei raggi X. L'aumento della tensione applicata ai poli del tubo porta ad un aumento della velocità di volo degli elettroni, che è alla base della qualità di penetrazione dei raggi. È già stato notato sopra che il fuoco del tubo a raggi X è l'area dell'anodo in cui entrano gli elettroni e dove vengono generati i raggi X. La dimensione del fuoco influisce sulla qualità dell'immagine radiografica: più piccolo è il fuoco, più nitido e strutturato è il pattern e viceversa, più è grande, più sfocata diventa l'immagine dell'oggetto studiato. La pratica ha dimostrato che quanto più nitida è la messa a fuoco, tanto più velocemente il tubo diventa inutilizzabile: la piastra di tungsteno dell'anodo si scioglie. Pertanto, nei dispositivi moderni, i tubi sono progettati con diversi fuochi: piccoli e grandi, oppure lineari sotto forma di una striscia stretta con correzione dell'angolo di smussatura dell'anodo di 71°, che consente di ottenere una nitidezza ottimale dell'immagine con la massima potenza elettrica carico sull'anodo. Un design di successo di un tubo a raggi X è un generatore con un anodo rotante, che consente di creare un fuoco di piccole dimensioni e quindi prolungare la durata del dispositivo. Dal flusso di raggi catodici, solo circa l'1% dell'energia viene convertita in raggi X, il resto dell'energia si trasforma in calore, il che porta al surriscaldamento dell'anodo.

Per scopi di raffreddamento vengono utilizzati gli anodi vari modi: raffreddamento ad acqua, riscaldamento-aria, raffreddamento ad olio sotto pressione e metodi combinati.

Il tubo a raggi X è posizionato in un apposito custodia o involucro in piombo con un foro per l'uscita della radiazione a raggi X dall'anodo del tubo.

Sul percorso di emissione dei raggi X dal tubo i filtri sono installati da vari metalli (alluminio, rame, ferro, combinati), che filtrano i raggi molli e rendono più uniforme la radiazione della macchina a raggi X. In molti modelli di macchine a raggi X, l'olio del trasformatore viene versato nella custodia, che scorre attorno al tubo a raggi X su tutti i lati.

Tutto questo: una custodia di metallo, olio, filtri proteggono il personale dell'ufficio e i pazienti dagli effetti delle radiazioni a raggi X.

Costruzione di macchine a raggi X

1. Dispositivo per la generazione di radiazioni a raggi X: alimentatore, emettitori e tubi a raggi X. Esistono dispositivi di alimentazione fissi, mobili e portatili.

2. Dispositivo per modellare la qualità della radiazione (soluzioni e filtri schermanti);

Dispositivo per la formazione della geometria della radiazione (diagrammi, tubi, dispositivo per radiografia);

Dispositivo per la generazione di radiazioni (relè di esposizione, esposimetri, dispositivi di stabilizzazione della luminosità).

3. Dispositivi diagnostici a raggi X su treppiede:

Dispositivi treppiede scopo generale(tavole rotanti a treppiede, tavole per quadri, supporti per quadri e treppiedi per transilluminazione);

Dispositivi di installazione speciali (per tomografia, urografia, radiografia, mammografia).

4. Strumenti per l'imaging a raggi X:

1) dispositivo per la ricezione e l'acquisizione della radiazione a raggi X:

a) rilevatori di radiografia digitale;

b) intensificatore di immagine a raggi X;

c) rilevatori di componenti per tomografia.

2) Materiali e supporti per immagini radiografiche:

a) pellicola radiografica;

b) rubinetti intensificatori di raggi X;

c) rilevatori digitali;

d) I fosfori sono sostanze di composti organici e inorganici che convertono l'energia di un campo elettrico in luce.

3) Dispositivo per la registrazione di immagini radiografiche:

a) cassette radiografiche;

b) cassette seriali;

c) telecamere fluorografiche;

d) cineprese.

4) Dispositivo per la trasmissione di registrazioni e riproduzioni di immagini radiografiche:

a) fotocamere digitali;

b) telecamere fluorografiche;

c) impianti televisivi;

d) visualizzazione;

d) stampante.

5. Dispositivi ausiliari, dispositivi, strumenti e materiali:

1) condizioni per creare condizioni per lo studio di un oggetto biologico:

b) morsetti;

c) titolari;

d) dispositivi di compressione.

2) Mezzi e condizioni per il contrasto:

a) mezzi di pastorizzazione;

b) iniettori automatici;

c) un dispositivo per la preparazione delle sospensioni di controllo.

3) Agenti di biocontrollo:

a) sincronizzatore di biofase (mezzi tecnici per valutare S.S.S.);

b) fase cardiografica a raggi X;

c) elettrochimografi (dispositivi medici per luminosità grafica schermi radiografici).

4) Dispositivi di consumo e materiali radiologici:

a) conduttori;

b) cotetori;

c) Embalizzatori - mezzi tecnici per introdurre sospensioni liquide di contrasto nell'utero;

d) filtri;

e) grafiti: mezzi tecnici per tagliare aree della pelle con peli;

g) stent - mezzi tecnici che sono una struttura metallica a forma di tubo per dilatare vene e arterie.

6. Strumenti di elaborazione delle immagini a raggi X:

1) Dispositivo per l'elaborazione del supporto di memorizzazione:

a) attrezzature per laboratori fotografici;

b) sviluppo di materiali;

c) macchine sviluppatrici automatiche;

d) fondi per l'ordinazione di cassette.

2) dispositivo per la conversione delle immagini radiografiche:

a) un dispositivo per l'immissione di immagini a raggi X in un computer;

b) postazione di un radiologo;

c) Postazione di lavoro dell'assistente di laboratorio radiologico.

3) Dispositivi tecnici per inserire le immagini radiografiche:

a) computer;

b) negotoscopi;

c) fluoroscopi;

d) apparecchiature di proiezione.

7. Informazioni e attrezzature archivistiche:

1) Mezzi tecnici archivio elettronico:

Attrezzature per archiviare e recuperare informazioni.

2) Archivi di pellicole radiografiche:

Sistemi per l'informazione a lungo termine.

3) Fotocopiatrici:

a) scanner per la subdigitalizzazione delle immagini delle pellicole;

b) dispositivi video multiformato

Diagramma schematico pagInstallazione diagnostica a raggi X

1 -- Alimentazione elettrica .

IN rete elettrica La corrente è 220-360 V.

Per riscaldare la spirale catodica è presente un trasformatore step-down che fornisce corrente da 4 a 14 V.

Trasformatori step-down - Questo dispositivi elettrici per scopi specializzati, consentendo di alimentare apparecchi o apparecchiature elettriche con tensioni di carichi diversi richiesti in ciascun caso specifico. Un trasformatore step-down è un dispositivo elettromagnetico che converte l'alternanza elettricità la tensione originale, in una corrente elettrica alternata di un'altra tensione richiesta. Nel design classico, i trasformatori step-down sono costituiti da un nucleo ferromagnetico chiuso e avvolgimenti a due fili (solitamente in rame) (primario e secondario). Il funzionamento dei trasformatori step-down si basa sul fenomeno dell'induzione reciproca, che agisce attraverso un campo magnetico, e viene utilizzato per trasferire energia da un circuito del trasformatore all'altro.

Per alimentare il tubo radiogeno è necessaria una corrente ad altissima tensione compresa tra 40.000 e 250.000 V; per convertire tale corrente dalla rete viene utilizzato un trasformatore elevatore. Un trasformatore elevatore produce una tensione maggiore in uscita (nell'avvolgimento secondario) rispetto a quella applicata in ingresso (nell'avvolgimento primario). Per fare ciò, viene calcolato il numero di giri dell'avvolgimento secondario più numero spire dell'avvolgimento primario.

Kenotron . Le moderne macchine a raggi X operano nel corrente continua. Per lisciare corrente alternata vengono utilizzati raddrizzatori kenotron.

Kenotron (dal greco keno-- vuoto ed elettrone), diodo a vuoto,
progettato per raddrizzare la corrente alternata principalmente a frequenza industriale.

Viene utilizzato nei raddrizzatori per apparecchiature di ricezione radio, amplificazione e misurazione, installazioni a raggi X, ecc. I kenotron a bassa tensione (tensione inversa consentita sull'anodo fino a 2 kV, corrente diretta consentita fino a diversi ampere) hanno ossido riscaldato direttamente o catodi riscaldati, anodi rigati anneriti o satinati (solitamente due). I kenotron ad alta tensione (tensione fino a 100 kV, corrente fino a 500 mA) hanno un catodo di ossido o carburo e anche un anodo alettato annerito (uno). Con lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori, i kenotron a bassa tensione vengono gradualmente sostituiti dai diodi a semiconduttore.

2 --emettitore (tubo a raggi X);

3 --dispositivo per la collimazione del fascio

È progettato per limitare il fascio di raggi X che emerge dall'emettitore di raggi X e formare uno stretto fascio di radiazioni a ventaglio durante la scansione di dispositivi diagnostici a raggi X, come un fluorografo digitale. Risultato tecnicoè quello di fornire la possibilità di simulazione della luce di un fascio di radiazioni nella scansione di dispositivi diagnostici a raggi X. Un collimatore a fessura per raggi X contiene due piastre piano parallele costituite da un materiale ad alto numero atomico, fissate tra loro in parallelo con una piccola fessura che forma un canale della fessura del collimatore, ed è completato da un sistema ottico-elettronico, comprendente un laser accoppiato otticamente, due prismi rettangolari e un riflettore a specchio. Il laser e il primo prisma si trovano sul lato esterno di una delle piastre piano-parallele e sono ricoperti da un involucro protettivo dalla luce e dai raggi X, mentre il secondo prisma e uno specchio riflettente, realizzati in un materiale che assorbe debolmente X -raggi, vengono posizionati nei fori tra le piastre piano-parallele e bloccano il canale della fessura del collimatore. Lo specchio riflettore, che è un poliedro rettangolare con facce laterali riflettenti, è collegato alla base all'asse del motore elettrico, che corre perpendicolare al canale della fenditura del collimatore; inoltre, una cappa in materiale resistente alla luce e radiotrasparente il materiale è installato all'uscita del canale a fessura.

5 -- griglia schermante

Raster- questo è un dispositivo che consente di filtrare i raggi X dalla parte a onde lunghe dello spettro dei raggi X e i raggi X che non sono diretti perpendicolarmente alla cassetta radiografica.

La conseguenza del suo utilizzo è quella di aumentare la chiarezza dell'immagine radiografica e di ridurre il velo nell'immagine, che compromette il valore dell'immagine radiografica.

L'uso dei raster può portare ad aggiustamenti dei parametri dei raggi X - kilovolt e milliamperesecondi - in aumento di circa il 10%.

Il raster è stato inventato nel 1913 dal Dr. Gustav Baki.

Il principio di funzionamento del raster

Quando una macchina a raggi X invia radiazioni attraverso il corpo, i raggi X vengono assorbiti e reindirizzati. Solo circa l'1% dei raggi X viaggia attraverso il corpo in linea retta e causa cambiamenti nel mezzo di imaging (pellicola radiografica, rilevatore CR o DR). I raggi rimanenti non sono necessari e il loro filtraggio migliora la qualità dei raggi X. -raggio.

Struttura raster.

La base del raster è una griglia di piombo, nichel e alluminio. Le strisce di metallo devono essere molto sottili. Ciò ti consente di posizionarti un gran numero di celle di 1 mm. Con 2-3 cellule posizionate per raster di 1 mm, è possibile vedere il reticolo stesso sulla radiografia sotto forma di una maglia sottile. Con 6 o più celle posizionate per 1 mm del raster, la griglia sul raster non è visibile. Uno degli indicatori raster è il rapporto tra la dimensione del bordo di una cella e la sua lunghezza. Quanto più alto è questo rapporto, tanto migliore è il grado di filtrazione e maggiori sono i requisiti di perpendicolarità del sistema fascio di raggi X/rivelatore. Nella radiografia computerizzata, il raster nell'immagine viene rimosso da un programma di digitalizzazione.

6 -- esposimetro a raggi X

Creato per spegnimento automatico Tubo a raggi X nei dispositivi diagnostici a raggi X al raggiungimento di un determinato annerimento della pellicola radiografica al fine di ottenere un'immagine di alta qualità, contenente una camera di misurazione con un condensatore, il cui segnale elettrico viene alimentato attraverso un amplificatore CC e un dispositivo di uscita a relè che assicura che il tubo a raggi X venga spento dopo che il condensatore di misurazione viene scaricato attraverso la telecamera della camera di misurazione di una certa quantità corrispondente ad una data densità di annerimento della pellicola radiografica.

7 -- Cas impostato

Custodia impermeabile alla luce progettata per la ricarica di materiali fotografici radiografici. Una cassetta per raggi X è una scatola piatta rettangolare con un fondo sottile e un coperchio massiccio, rivestita all'interno con uno strato di stoffa o feltro e un sottile foglio di piombo, che serve ad assorbire la radiazione secondaria che si verifica sulla superficie del tavolo della cassetta. tavolo per imaging e riduce la qualità dell'immagine radiografica. Le cassette radiografiche sono dotate di due schermi intensificatori, tra i quali viene posizionata la pellicola radiografica durante la ricarica della cassetta. La superficie della cassetta rivolta verso il tubo a raggi X è costituita da un materiale omogeneo che assorbe debolmente la radiazione a raggi X (alluminio, getinax, ecc.). Il coperchio della cassetta è dotato di un dispositivo a molla che garantisce un adattamento stretto e uniforme della superficie della pellicola al piano degli schermi di rinforzo.

8 -- Pellicola radiografica inserita com combinazioni con schermi intensificanti

Molto spesso, nella pratica, le pellicole radiografiche sono rivestite con un'emulsione su entrambi i lati. Elementi principali della struttura del film:

Copertura protettiva-- un sottile strato di sostanza trasparente che protegge l'emulsione dai graffi.

Emulsione-- una miscela di gelatina e alogenuri d'argento (principalmente bromuro e ioduro). Lo spessore dell'emulsione è di circa 5 micron.

Strato adesivo-- uno strato sottile (diverse molecole) di una sostanza speciale adesiva sia al poliestere che all'emulsione.

Base in pellicola(supporto) è molto spesso polietilene tetraftalato (poliestere). È una sostanza inerte, non infiammabile, otticamente trasparente, stabile in ambienti aggressivi, flessibile, ma indeformabile. Il poliestere stesso è incolore, ma ad esso viene aggiunto un colorante blu in modo che l'immagine nell'immagine sia meglio percepita dall'occhio quando si visualizza l'immagine su un visore a raggi X con temperatura di colore lampade 6500 K. Spessore base 180-250 micron.

L'azione degli schermi a raggi X si basa sulla capacità dei raggi X di provocare il bagliore (luminescenza) di alcune sostanze chiamate composti luminosi (luminofori). Come composizioni luminose vengono utilizzati tungstato di calcio e solfuro di zinco-cadmio attivato con argento; gli schermi a raggi X sono una pellicola rivestita uniformemente con una composizione luminosa polverosa, incollata su un substrato di carta o plastica.

9 -- amplificatore elettro-ottico

Si tratta di un dispositivo progettato per moltiplicare la luminosità dell'immagine su uno schermo a raggi X convertendo l'immagine luminosa in elettronica e quindi convertendola in luce. Tale amplificazione dell'immagine in un amplificatore elettrone-ottico viene ottenuta utilizzando un dispositivo elettro-vuoto chiamato convertitore elettrone-ottico. L'intensificatore di immagine a raggi X viene utilizzato principalmente nella transilluminazione, nella cinematografia a raggi X e nell'uso della televisione nella diagnostica a raggi X.

Il vantaggio principale di un amplificatore ottico-elettronico è una netta riduzione della dose di radiazioni a raggi X durante gli studi diagnostici, in particolare durante la cinematografia a raggi X, nonché la capacità, a causa di un forte aumento della luminosità dell'immagine, di essere visibili in una stanza leggermente buia, utilizzando macchine a raggi X a bassa potenza.

Un aumento della luminosità dell'immagine si ottiene mediante la conversione intermedia dell'immagine radiografica in un'immagine elettronica e l'amplificazione di quest'ultima grazie all'energia elettrica aggiuntiva fornita.

L'elemento amplificante principale di tale dispositivo è dispositivo per il vuoto, chiamato convertitore elettrone-ottico. I più utilizzati sono gli amplificatori con convertitori elettrone-ottici a raggi X (convertitori elettrone-ottici a raggi X). Il ricevitore di raggi X primario in questo caso è uno schermo luminescente di solfuro di zinco - o argento attivato con solfuro di zinco-cadmio - fosforo all'interno di un tubo a vuoto. Lo schermo è in contatto ottico con un fotocatodo traslucido di antimonio-cesio o multialcalino. Il complesso schermo-catodo, insieme ad un anodo a forma di cono e un elettrodo di subfocalizzazione, forma un sistema convertitore di accelerazione e focalizzazione a tre elettrodi. Alla base del cono anodico è presente uno schermo catodoluminescente in uscita. All'anodo viene applicato un potenziale positivo elevato (25 kV) rispetto al catodo e all'elettrodo di focalizzazione viene applicato un potenziale basso (200-300 V).

Un fascio di raggi X che colpisce lo schermo di uscita lo fa illuminare (luminescenza dei raggi X). Sotto l'influenza dei quanti di luce, il fotocatodo emette (emette) elettroni e la distribuzione della densità elettronica nel raggio riproduce la distribuzione dell'illuminazione creata dallo schermo sulla superficie del fotocatodo. Di conseguenza, l'immagine luminosa viene convertita in elettronica. Un flusso di elettroni che corre verso l'anodo bombarda lo schermo fluorescente in uscita, facendolo brillare. Si effettua quindi la trasformazione inversa immagine elettronica nella luce Un aumento della luminosità si ottiene accelerando gli elettroni in un campo elettrostatico e riducendo l'immagine elettrone-ottica, che porta ad un aumento della densità del flusso di elettroni. L'immagine sullo schermo di uscita viene osservata attraverso un sistema ottico che ne aumenta le dimensioni fino a riportarle alla normalità. Può anche essere fotografato su pellicola di grande formato, pellicola o trasmesso a un tubo televisivo.

Gli amplificatori moderni con REOP hanno un guadagno di 3000 o più. Ciò significa che il loro schermo di output è 3000 volte o più più luminoso di un tipico schermo per fluoroscopia. Questo è il vantaggio principale dell'amplificatore, che consente di aumentare il grado di percezione delle informazioni contenute nell'immagine, grazie alla maggiore acuità visiva e sensibilità al contrasto dell'occhio; ridurre i tempi di ricerca; ridurre la probabilità di errori associati all'affaticamento degli occhi; eliminare la necessità di oscuramento e adattamento aggiuntivo; ridurre l'esposizione del paziente durante la fluoroscopia; eseguire riprese a raggi X e applicare installazioni televisive utilizzando i vidicon come tubi trasmittenti.

Lo svantaggio di un amplificatore con REOP è la relativa taglia piccola campo di lavoro (è tecnicamente difficile realizzare un REOP con un diametro del vaglio di uscita superiore a 220--230 mm). Per aumentare il campo di lavoro, vengono utilizzati amplificatori di luminosità dell'immagine a raggi X di un design diverso con un convertitore ottico-elettronico leggero. In questo amplificatore, lo schermo fluoroscopico si trova all'esterno del tubo intensificatore di immagine e l'immagine ottenuta sullo schermo viene proiettata sul fotocatodo del convertitore utilizzando un'ottica a specchio ad alta apertura. Gli svantaggi di un tale sistema sono l'ingombro e le significative perdite di luce durante il trasferimento dell'immagine dallo schermo al fotocatodo.

Gli intensificatori d'immagine radiologici elettro-ottici vengono utilizzati nello studio del tratto digerente e dell'apparato cardiovascolare, per il controllo fluoroscopico durante l'introduzione di sonde, cateteri e farmaci radioattivi, per l'esame rapido di lesioni traumatiche e in tutti i casi in cui è previsto l'uso di il metodo convenzionale di transilluminazione è associato al rischio di un'esposizione eccessiva dei pazienti e del personale.

Gli impianti televisivi con amplificatore consentono l'osservazione simultanea da parte di un gruppo di medici e il monitoraggio a raggi X durante le operazioni direttamente sul tavolo operatorio.

Le riprese a raggi X utilizzando un amplificatore combinano uno degli importanti vantaggi della radiografia: la documentazione con la possibilità di studi funzionali di vari organi. Il sistema ottico di uscita a due canali consente di controllare visivamente il processo di ripresa.

Quando si utilizzano gli ultimi intensificatori di immagini a raggi X, la dose integrale durante la fluoroscopia in alcuni casi viene ridotta di 10-15 volte.

Il desiderio di ridurre al minimo l'esposizione dei pazienti e del personale e di espandere le capacità della diagnostica a raggi X porta a una limitazione della portata dell'esame a raggi X convenzionale e alla sua sostituzione con un esame utilizzando un intensificatore di immagini a raggi X elettro-ottico

10 -- piastra luminescente per la radiografia digitale

Il sistema digitale che utilizza piastre ai fosfori è al secondo posto per frequenza di utilizzo. Il metodo si basa sul fissaggio di immagini di strutture anatomiche con un fosforo di memoria. Uno schermo rivestito con tale fosforo memorizza le informazioni sotto forma di un'immagine latente, che viene memorizzata a lungo(fino a diverse ore).

L'immagine latente viene letta dallo schermo da un laser infrarosso, che la scansiona sequenzialmente, stimolando il fosforo e rilasciando l'energia in esso accumulata sotto forma di lampi di luce visibile (fenomeno della luminescenza fotostimolata). Il bagliore è proporzionale al numero di fotoni dei raggi X assorbiti dal fosforo. I lampi di luce vengono convertiti in una serie di segnali elettrici, che vengono poi convertiti in segnali digitali.

L'immagine nascosta rimasta sullo schermo viene cancellata da un'illuminazione intensa con luce visibile, quindi lo schermo può essere nuovamente utilizzato.

Il vantaggio dei fosfori è che possono essere utilizzati insieme alle tradizionali apparecchiature a raggi X analogiche, migliorando significativamente la qualità dell'imaging.

11: visualizzazione;

12 -- memorizzazione magnetica immagini.

Treppiedi. Un treppiede per macchina a raggi X è un telaio mobile su cui sono montati un tubo a raggi X, uno schermo fluorescente, un controllo dell'apertura, un convertitore elettrone-ottico, un dispositivo per immagini mirate, ecc.

Telecomando . Il tavolo di controllo (pannello remoto) serve per mettere in funzione il dispositivo e quindi sul pannello sono montati vari interruttori e interruttori a levetta per strumenti di misura. Qui si trovano anche molti dispositivi elettrici necessari per regolare la modalità di funzionamento del tubo radiogeno. Dispositivo per macchina a raggi X

Analogo di installazione del tubo radiogeno

Radiografia analogica e digitale

Tutti i tipi di imaging medico implicano tre fasi di formazione dell'immagine:

1. Formazione di un'immagine spaziale con le migliori caratteristiche.

2. Fissazione e riproduzione di immagini spaziali. In questo caso le caratteristiche dei dispositivi di riproduzione devono essere adattate in modo ottimale alle esigenze cliniche.

3. Registrazione e archiviazione delle immagini. L'immagine deve essere registrata in una forma conveniente per l'osservazione, la memorizzazione e la trasmissione a distanza.

L'evoluzione della radiologia negli ultimi due decenni è stata enorme, dovuta in gran parte all'introduzione della tomografia computerizzata (TC) e dell'ecografia (US) negli anni settanta e della risonanza magnetica (MRI) negli anni ottanta. Queste nuove tecniche creano immagini in sezione, ad es. visualizzazione bidimensionale di sezioni di tessuto. Tuttavia, la maggior parte degli esami eseguiti nei reparti di radiologia si basano ancora sulle tradizionali immagini di proiezione. Le tecnologie utilizzate nell'imaging a raggi X in proiezione possono essere suddivise in tre gruppi principali:

1. tecnologie analogiche dirette

radiografia

fluoroscopia

2. tecnologie analogiche indirette

· fluorografia

· Sistema URI (tubo intensificatore, televisione a raggi X)

3. tecnologie digitali

· angiografia sottrattiva

· radiografia mirata dallo schermo dell'amplificatore di brillanza

· radiografia fluorescente

Radiografia “diretta” al selenio

Radiografia a scansione "a basso dosaggio".

I sistemi a raggi X standard generano e visualizzano le informazioni in modo analogico.

Tecnologie analogiche dirette

Con questa tecnologia viene creata l'immagine radiografica finale direttamente nel mezzo del rivelatore, cioè senza complicati passaggi intermedi. Il mezzo può essere una pellicola radiografica o uno schermo fluorescente. Sia il film che lo schermo lo sono analogico rilevatori di raggi X, ad es. anche la loro risposta a una dose di radiazioni costante e in continuo aumento è costante e continua, al contrario di una risposta discreta e graduale. La pellicola radiografica reagisce scurindosi, uno schermo fluorescente reagisce emettendo luce visibile (fluorescenza).

Esistono due aree principali della tecnologia analogica diretta: a) radiografia diretta eb) fluoroscopia diretta.

Radiografia diretta

L'emulsione della pellicola fotografica contiene minuscoli cristalli di bromuro d'argento, ogni granello ha un diametro di circa 1 micron. Fornisce la radiografia a figura intera immagini statiche con il più alto di tutti possibili tecniche risoluzione spaziale (la risoluzione lineare media è di circa 1 μm = 0,001 mm).

La combinazione intensificante schermo-pellicola corrisponde a curva caratteristica, mostrando la dipendenza dell'oscuramento (densità), emulsione fotografica da esposizione.

In radiografia, le strutture studiate devono trovarsi nella parte centrale e lineare della curva. Qui l'effetto di miglioramento del contrasto della pellicola raggiunge il suo massimo. Viene chiamata la pendenza della parte lineare della curva scala e le combinazioni schermo-pellicola con valori gamma elevati producono immagini ad alto contrasto. Parametri come sensibilità, risoluzione spaziale e rumore sono in gran parte determinati dall'intensificazione degli schermi.

Fluoroscopia diretta

La fluoroscopia tradizionale (o transilluminazione) è stato utilizzato per studiare i processi dinamici fino alla metà degli anni sessanta. Da allora, la fluoroscopia tradizionale è stata sostituita dalla fluoroscopia indiretta che utilizza intensificatori di immagine e tecnologia televisiva.

Tecnologie analogiche indirette

Nel moderno fluoroscopia La proiezione primaria dell'immagine viene realizzata su uno schermo fluorescente, in genere come avviene con le tecnologie dirette. Tuttavia, l'immagine sullo schermo non viene osservata direttamente. Lo schermo è parte Intensificatore di immagine a raggi X (XRI), aumentando la luminosità (bagliore) dell'immagine primaria di circa 5.000 volte. L'URI comprende un convertitore elettrone-ottico a raggi X (convertitore elettrone-ottico a raggi X) e un sistema televisivo a circuito chiuso. Il REOP è costituito da un pallone da vuoto con uno schermo luminescente su ciascuna delle sue estremità, un fotocatodo e un sistema elettrone-ottico.

L'immagine ridotta e potenziata proveniente dal convertitore attraverso un sistema di specchi e lenti può essere registrata con una fotocamera di piccolo formato (formato pellicola 70, 100 o 105 mm) o una cinepresa (formato pellicola 16 o 35 mm. Piccolo formato viene anche chiamata registrazione tramite telecamera tiro selettivo, O fluorografia, e il film selettivo lo è fluorogramma. Con la fluorografia, la dose ricevuta dal paziente è circa 1/10 della dose con la radiografia a grandezza naturale, ma la qualità dell'immagine (soprattutto la risoluzione spaziale) è notevolmente inferiore. Cinefluorografia crea immagini simili a quelle di un film, ad esempio a 50 fotogrammi al secondo. La cinefluorografia con pellicola da 35 mm è ancora utilizzata negli studi angio- e cardiologici (anche se le tecnologie digitali stanno gradualmente sostituendo quelle analogiche).

Con l'aiuto del sistema ottico specificato è possibile registrare un'immagine telecamera e mostrato sul monitor. L'immagine avrà una qualità migliore se esiste un collegamento ottico diretto tra lo schermo di uscita dell'amplificatore e la telecamera tramite fibra ottica. Scelta specifica telecamere (vidikon, plumbikon, kremnikon) dipende dal suo scopo.

Il segnale video elettrico generato nella telecamera viene inviato allo schermo del dispositivo di controllo video, il monitor. Fluorescenza o la fluoroscopia con REOP consente di osservare un'immagine sullo schermo del monitor in tempo reale, comprese le funzioni motorie del corpo, con una minore esposizione alle radiazioni per il paziente. L'immagine ripresa dalla telecamera può essere memorizzata sul nastro magnetico di un videoregistratore.

Tecnologie digitali

Classificazione dei sistemi digitali per la diagnostica radiografica

Tutti i metodi per ottenere e registrare immagini radiografiche digitali e gli sviluppi tecnologici che implementano questi metodi possono essere suddivisi in due gruppi:

1. sistemi in cui la ricezione e la trasformazione delle informazioni contenute nel flusso di raggi X che attraversa l'area studiata del corpo del paziente viene effettuata utilizzando dispositivi di memorizzazione che agiscono come una sorta di buffer, con la formazione di un dato digitale array con successiva lettura delle informazioni dal dispositivo di memorizzazione in un'apparecchiatura speciale destinata a questi scopi - sistemi con la formazione di immagini digitali in una modalità su scala non temporale reale.

2. Sistemi con ricezione diretta e conversione delle informazioni contenute nel flusso di fotoni di raggi X passati attraverso il corpo del paziente in una serie di dati digitali - sistemi con la formazione immagine digitale in tempo reale e quasi reale.

Il primo gruppo comprende complessi diagnostici a raggi X con un percorso di formazione dell'immagine contenente schermi di memorizzazione luminescenti (piastre), le cui informazioni vengono lette da uno speciale dispositivo laser. Le informazioni su queste schermate possono essere memorizzate per diverse ore. Una normale pellicola esposta e sviluppata può essere considerata come un buffer con un tempo di memorizzazione delle informazioni praticamente illimitato, in cui viene convertita l'immagine visione digitale utilizzando dispositivi per la digitalizzazione di pellicole radiografiche.

Il secondo gruppo comprende:

1. Intensificatori di immagine a raggi X con convertitore analogico-digitale segnali all'uscita del sistema televisivo con una matrice CCD inclusa nell'URI

2. Dispositivi con un percorso di conversione costruito sulla base di una combinazione: schermo a scintillazione - ottica ad alta apertura - matrice CCD.

3. Sistema di scansione con una linea di rilevatori di gas o solidi

4. Dispositivi con un ricevitore-convertitore di raggi X basato su un tamburo di selenio, nonché dispositivi che utilizzano pannelli piatti di varie dimensioni a base di silicio amorfo o selenio amorfo come ricevitore-convertitore.

I ricevitori-convertitori utilizzati nei sistemi che rappresentano il secondo gruppo, a loro volta, possono essere classificati in due tipologie:

Ricevitori-convertitori in cui, nella prima fase, l'energia dei fotoni dei raggi X non viene convertita nell'energia dei fotoni della gamma di lunghezze d'onda ottiche (questo tipo comprende rilevatori basati su tamburi di selenio, pannelli piatti a base di selenio amorfo, nonché come rilevatori basati su camere a ionizzazione di gas per sistemi di scansione).

Ricevitori - convertitori con conversione intermedia dell'energia dei fotoni dei raggi X nell'energia dei fotoni della gamma di lunghezze d'onda ottiche - solo nella fase successiva gli elettroni diventano portatori di informazioni 9 Questo tipo include rilevatori basati sull'URI con analogico-digitale conversione di segnali all'uscita del sistema televisivo incluso nell'URI o telecamere con matrice CCD, ricevitori con un percorso di conversione costruito sulla base di una combinazione di schermo a scintillazione-ottica ad alta apertura-matrice CCD, linee di rivelatori a semiconduttore per sistemi di scansione, nonché pannelli piatti basati su silicio amorfo).

Sistemi basati su fosfori stimolati.

Il principio di funzionamento di questi sistemi si basa su effetto fisico luminescenza fotostimolata. Uno schermo speciale rivestito con un sottile strato di fosforo può essere posizionato in una cassetta per pellicole radiografiche di dimensioni adeguate. Dopo aver esposto una cassetta con uno schermo a un flusso di fotoni di raggi X che attraversano l'area del corpo umano in esame, sullo schermo appare un'immagine latente, che può durare fino a diverse ore. Durante questo periodo l'immagine può essere letta da un sistema di scansione rappresentato da un laser infrarosso, il cui raggio, durante il processo di scansione, stimola i fosfori, provocando il rilascio dell'energia accumulata dagli elettroni sotto forma di lampi di luce di intensità variabile. Parallelamente, utilizzando un fotomoltiplicatore, i lampi di luce vengono registrati e convertiti in segnali elettrici. I segnali all'uscita del fotomoltiplicatore vengono amplificati da un amplificatore, dopo di che vengono convertiti in analogico-digitale con quantizzazione in 8-14 bit. L'array di dati generato contiene informazioni sulla densità di varie sezioni dell'oggetto in esame. Dopo la lettura, gli schermi di memoria vengono posti in un campo luminoso ad alta intensità per cancellare eventuali resti dell'immagine latente. La procedura può essere ripetuta più volte. Attualmente vengono sviluppati e prodotti due tipi di sistemi: si tratta di cassette con uno schermo di archiviazione e di dispositivi senza cassette, che fanno parte di un complesso diagnostico a raggi X e vengono utilizzati in esso come ricevitore-convertitore per X- raggi di radiazione. Attualmente è stato sviluppato un sistema senza cassetta con due schermi di stoccaggio separati da un filtro in rame. All'uscita, sul primo schermo si forma un'immagine corrispondente a quasi l'intera gamma dello spettro dei raggi X dei fotoni e sul secondo solo la parte ad alta energia dello spettro.

Sistemi basati su dispositivi per la digitalizzazione RennTfilm gen.

Questi sistemi differiscono nella tecnologia della formazione primaria flusso luminoso, nonché dal tipo di rilevatore del flusso luminoso che attraversa la pellicola radiografica esposta e trattata. Attualmente vengono utilizzati due tipi di rivelatori: rivelatori basati su array CCD ad alta risoluzione spaziale e rivelatori basati su tubi fotomoltiplicatori ad alta efficienza.

Nel primo tipo, il ricevitore utilizza matrici CCD contenenti fino a 11.000 elementi di seguito. La sorgente luminosa utilizzata da essi sono rampe fluorescenti a catodo freddo e sorgenti a banda larga che operano nella gamma di lunghezze d'onda UV, LED che emettono luce rossa e lampade alogene.

I tubi fotomoltiplicatori vengono utilizzati come rilevatori in sistemi con sorgente laser di flusso luminoso primario.

Sistemi basati su tamburo al selenio.

Uno strato di selenio amorfo viene applicato sulla superficie di un cilindro cavo di metallo (solitamente alluminio). Il selenio è un fotoconduttore; a seguito dell'irradiazione, l'energia viene convertita e viene generato un segnale elettrico. Ai bordi del tamburo sono presenti: un dispositivo per la formazione della carica corona e un dispositivo di lettura delle informazioni contenente una schiera di 36 elementi sensibili. Per creare un campo elettrico (caricando il tamburo), accendere il dispositivo per formare una carica corona e iniziare a ruotare lentamente il tamburo; dopo la ricarica, il tamburo viene fermato e viene effettuata un'esposizione. Subito dopo la fine dell'esposizione, il tamburo inizia a ruotare rapidamente e vengono lette le informazioni.

Sistemi che utilizzano pannelli piani a base di selenio amorfo.

In questo caso vengono utilizzati pannelli piatti a base di selenio amorfo. Nella fase iniziale, a causa dell'irradiazione di uno strato di selenio amorfo, che si trova in un campo elettrico costante ad alta intensità, con un flusso di fotoni di raggi X, sulla superficie dello strato si forma un potenziale rilievo. Quindi vengono lette le informazioni sulla distribuzione della carica nella schiera piatta di elettrodi. Di conseguenza, si formano segnali elettrici che vengono successivamente amplificati e convertiti da analogico a digitale.

Sistemi a raggi X basati su URI.

Due tipi di URI: URI basato su REOP e amplificatori basati su tubo intensificatore di immagine.

Gli URI basati su tubi intensificatori di immagine sono diventati meno diffusi a causa della minore efficienza di conversione dell'energia dei fotoni dei raggi X e, di conseguenza, della necessità di aumentare il carico di dose sul paziente.

URI basato su REOP con avvolgimento dell'immagine. Aumento della luminosità sistemi simili avviene a causa di un aumento dell'intensità del flusso luminoso in presenza di una tensione di accelerazione. La finestra d'ingresso è costituita da sottili fogli di alluminio o titanio; come schermo d'ingresso viene utilizzato un fosforo a base di ioduro di cesio attivato con sodio. Il fosforo viene applicato su un substrato di alluminio. Aumentando l'energia dei fotoni dei raggi X schermata di immissione, vengono prodotti fotoni della gamma di lunghezze d'onda visibili. Tra il fosforo e il fotocatodo c'è un sottile strato di ossido di indio in modo che non reagiscano tra loro. Lo strato fotocatodico è costituito da antimonio e cesio. A causa dell'effetto fotoelettrico, la luce catodica che colpisce il fotocatodo provoca l'emissione di elettroni. Gli elettroni si muovono liberamente nel vuoto e sono focalizzati sullo schermo di uscita; in uscita viene generato un segnale elettrico, che viene sottoposto a conversione analogico-digitale e trasferito alla matrice CCD.

Sistemi basati su una combinazione: schermo a scintillazione-ottica ad alta apertura-matrice CCD.

Nella prima fase, il flusso di fotoni colpisce lo schermo di scintillazione, dove viene convertito in un flusso di fotoni di luce visibile. Quindi, utilizzando un'ottica ad alta apertura, l'immagine viene messa a fuoco e trasferita alla matrice CCD. I segnali elettrici provenienti dal CCD vengono amplificati e convertiti da analogico a digitale.

Sistemi che utilizzano pannelli piani a base di silicio amorfo.

Lo strato di lavoro superiore del pannello è rappresentato da uno scintillatore a base di cesio iodurato, nel quale il flusso di fotoni di raggi X viene convertito in un flusso di fotoni di luce visibile. Successivamente, il flusso entra in una matrice di elementi fotosensibili (fotodiodi) a base di silicio amorfo, alle cui uscite si formano cariche elettriche, quindi questi segnali vengono letti, amplificati e convertiti utilizzando convertitori analogico-digitali.

Vantaggi della radiografia digitale

I vantaggi della radiografia digitale includono:

· alta qualità delle immagini radiografiche, capacità di elaborarle e identificarle digitalmente dettagli importanti,

Possibilità di ridurre la dose di radiazioni,

· semplicità e velocità nell'ottenimento di un'immagine, che diventa disponibile per l'analisi immediatamente dopo la fine dell'esposizione,

· la memorizzazione delle informazioni in forma digitalizzata consente di creare archivi radiologici facilmente accessibili e mobili, di trasmettere informazioni a qualsiasi distanza su rete di computer,

· minor costo della radiografia digitale, nonché la sua sicurezza ambientale rispetto alla radiografia tradizionale: viene eliminata la necessità di pellicole e reagenti costosi, attrezzature per una camera oscura e il processo di sviluppo “tossico”,

· l'ottenimento più rapido dei risultati consente di aumentare la produttività delle sale radiologiche,

· immagini di alta qualità con la capacità di Prenota copia elimina la necessità di procedure ripetute con radiazioni aggiuntive per il paziente.

Con tutti sopra vantaggi elencati La radiografia digitale presenta uno svantaggio significativo: l'alto costo delle apparecchiature rispetto alle apparecchiature a raggi X analogiche.

Classificazione dei dispositivi diagnostici a raggi X

* per scopo: generale e speciale;

* per campo di applicazione: per angiografia, per neuroradiologia, studi urologici, mammografia, dentale, compresi panoramici - ortopantomografi e altri;

* secondo la modalità e la tecnologia di elaborazione dei dati: analogica e digitale.

· diagnostico e terapeutico

Complessi diagnostici a raggi X:

* dispositivi per tre postazioni di lavoro;

* dispositivi per due postazioni di lavoro;

* apparecchi diagnostici radiologici telecomandati;

* sale diagnostiche radiologiche mobili.

Le unità radiografiche sono:

· mobili;

· stazionario;

· portatile.

Bibliografia

1. Radiologia medica. Lindenbraten L.D., Korolyuk I.P.

2. Diagnostica delle radiazioni. Trufanov G.E.

3. Radiologia medica: Aspetti tecnici. Materiali clinici. Sicurezza dalle radiazioni.. Stavitsky R.V.

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Per ottenere radiografie. Il tubo a raggi X più semplice è costituito da un cilindro di vetro con elettrodi metallici saldati - catodo E anodo. Nel cilindro viene creato un vuoto profondo. Agli elettrodi vengono applicate tensioni da 1 a 500 kV (a seconda delle caratteristiche dei raggi X richieste). Gli elettroni emessi dal catodo vengono accelerati dal forte campo elettrico nello spazio tra gli elettrodi e bombardati. Quando gli elettroni colpiscono l'anodo, la loro energia cinetica viene parzialmente convertita in energia dei raggi X e principalmente in energia termica.

I tubi a raggi X sono diagnostici, terapeutici, per il rilevamento di difetti e l'analisi a raggi X. In base al metodo per ottenere elettroni liberi, si distinguono i tubi a raggi X ionici ed elettronici. Storicamente, i primi ad apparire furono i tubi a raggi X ionici a catodo freddo. Successivamente furono sostituiti da tubi a raggi X ad alto vuoto più avanzati con catodo caldo.

Una delle proprietà più importanti dei raggi X è la loro capacità di provocare l'annerimento dello strato fotosensibile della pellicola fotografica o della carta fotografica. I raggi X hanno un elevato potere penetrante. Tuttavia, quando attraversano la materia, la loro energia diminuisce tanto più fortemente quanto più densa è la materia incontrata lungo il loro percorso. Molti usi pratici dei raggi X si basano, ad esempio, su queste proprietà. Diagnostica a raggi X – riconoscimento di malattie in medicina, materiali opachi, ecc.

Enciclopedia "Tecnologia". - M.: Rosmann. 2006 .

Scopri cos'è un "tubo a raggi X" in altri dizionari:

Un dispositivo elettroaspirante che funge da sorgente di radiazione a raggi X è prodotto dall'emissione di elettroni emessi dal catodo dall'anodo (anticatodo). In R. t. l'energia è elettrica, elettrica accelerata. campo, si trasforma parzialmente in energia a raggi X... ... Enciclopedia fisica

tubo a raggi X- Tubo a raggi X Un dispositivo a raggi X per produrre radiazione di raggi X bombardando un bersaglio con un flusso di elettroni accelerato dalla differenza di potenziale tra l'anodo e il catodo [GOST 20337 74] Tubo a raggi X Un tubo a vuoto, solitamente contenente un filo... ... Guida del traduttore tecnico

Grande dizionario enciclopedico

X-RAY TUBE, un tubo a vuoto che funge da sorgente di RAGGI X utilizzati per scopi medici e di altro tipo. È costituito da un tubo elettronico che emette un fascio di ELETTRONI che colpisce l'ANODO, la cui parte operante è costituita da pesante... ... Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

TUBO A RAGGI X- un dispositivo elettrico a vuoto per l'ottenimento di raggi X (vedi); È un recipiente di vetro con elettrodi (catodo e anodo) saldati al suo interno, a cui viene applicata l'alta tensione. Gli elettroni emessi dal catodo vengono accelerati da forti... ... Grande Enciclopedia del Politecnico

Dispositivo elettrovuoto per la produzione di raggi X. Il tubo a raggi X più semplice è costituito da un cilindro di vetro con un catodo e un anodo (anticatodo) saldati negli elettrodi. Gli elettroni emessi dal catodo vengono accelerati da forti tensioni elettriche... ... Dizionario enciclopedico

Il tubo a raggi X è un dispositivo di vuoto elettrico progettato per generare radiazioni di raggi X. Principio di funzionamento e dispositivo L'elemento emittente è un recipiente a vuoto con tre elettrodi: un catodo, un catodo luminoso e un anodo... Wikipedia

tubo a raggi X- un dispositivo di vuoto elettrico, una fonte di radiazione di raggi X, ad esempio, in camere di diffrazione di raggi X (Vedi anche analisi strutturale di raggi X); Vedi anche: Tubo centrale tubo radiogeno ad alto fuoco stop... Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

I raggi X sono radiazioni invisibili in grado di penetrare, anche se in misura diversa, tutta la materia. È una radiazione elettromagnetica con una lunghezza d'onda di circa 10-8 cm.

Come la luce visibile, i raggi X fanno diventare nera la pellicola fotografica. Questa proprietà è importante per la medicina, l'industria e la ricerca scientifica. Passando attraverso l'oggetto studiato e cadendo poi sulla pellicola fotografica, la radiazione X ne disegna la struttura interna. Poiché il potere di penetrazione della radiazione a raggi X varia a seconda dei materiali, le parti dell'oggetto che sono meno trasparenti producono aree più chiare nella fotografia rispetto a quelle attraverso le quali la radiazione penetra bene. Pertanto, il tessuto osseo è meno trasparente ai raggi X rispetto al tessuto che costituisce la pelle e gli organi interni. Pertanto, durante una radiografia, le ossa appariranno come aree più chiare e il sito della frattura, che è più trasparente alle radiazioni, potrà essere individuato abbastanza facilmente. I raggi X vengono utilizzati anche in odontoiatria per individuare carie e ascessi nelle radici dei denti e nell'industria per individuare crepe nelle fusioni, nella plastica e nella gomma.

I raggi X vengono utilizzati in chimica per analizzare i composti e in fisica per studiare la struttura dei cristalli. Un fascio di raggi X che attraversa un composto chimico produce una caratteristica radiazione secondaria, la cui analisi spettroscopica consente al chimico di determinare la composizione del composto. Quando un fascio di raggi X cade su una sostanza cristallina, viene diffuso dagli atomi del cristallo, fornendo su una lastra fotografica un'immagine chiara e regolare di macchie e strisce, che permette di stabilire la struttura interna del cristallo .

L’uso dei raggi X nel trattamento del cancro si basa sul fatto che uccidono le cellule tumorali. Tuttavia, può anche avere effetti indesiderati sulle cellule normali. Pertanto, è necessario prestare estrema cautela quando si utilizzano i raggi X in questo modo.

Ricezione di raggi X

La radiazione a raggi X si verifica quando gli elettroni che si muovono ad alta velocità interagiscono con la materia. Quando gli elettroni entrano in collisione con gli atomi di qualsiasi sostanza, perdono rapidamente la loro energia cinetica. In questo caso, la maggior parte si trasforma in calore e una piccola frazione, solitamente inferiore all'1%, viene convertita in energia a raggi X. Questa energia viene rilasciata sotto forma di quanti, particelle chiamate fotoni, che hanno energia ma la cui massa a riposo è zero. I fotoni dei raggi X differiscono nella loro energia, che è inversamente proporzionale alla loro lunghezza d'onda. A nel solito modo ottenere le radiografie ricevute vasta gamma lunghezze d'onda, chiamato spettro dei raggi X

Tubi a raggi X. Per produrre raggi X attraverso l'interazione degli elettroni con la materia, è necessario disporre di una fonte di elettroni, di un mezzo per accelerarli ad alta velocità e di un bersaglio in grado di resistere al bombardamento di elettroni e produrre raggi X dell'intensità richiesta. Il dispositivo che contiene tutto questo si chiama tubo a raggi X. I primi ricercatori utilizzavano tubi “profondamente evacuati” come i moderni tubi a scarica di gas. Il vuoto al loro interno non era molto elevato.

I tubi a scarica contengono piccole quantità di gas e quando agli elettrodi del tubo viene applicata una grande differenza di potenziale, gli atomi di gas vengono convertiti in ioni positivi e negativi. Quelli positivi si muovono verso l'elettrodo negativo (catodo) e, cadendo su di esso, ne estraggono gli elettroni e, a loro volta, si muovono verso elettrodo positivo(anodo) e, bombardandolo, crea un flusso di fotoni di raggi X.

Nel moderno tubo a raggi X sviluppato da Coolidge (Fig. 11), la sorgente di elettroni è un catodo di tungsteno riscaldato ad alta temperatura.

Riso. undici.

Gli elettroni vengono accelerati ad alta velocità dall'elevata differenza di potenziale tra l'anodo (o anticatodo) e il catodo. Poiché gli elettroni devono raggiungere l'anodo senza scontrarsi con gli atomi, è necessario un vuoto molto elevato, che richiede che il tubo sia ben evacuato. Ciò riduce anche la probabilità di ionizzazione degli atomi di gas rimanenti e delle correnti laterali risultanti.

Quando bombardato da elettroni, l'anticatodo di tungsteno emette la caratteristica radiazione di raggi X. La sezione trasversale del fascio di raggi X è inferiore all'effettiva area irradiata. 1 - fascio di elettroni; 2 - catodo con elettrodo di focalizzazione; 3 - guscio di vetro (tubo); 4 - bersaglio di tungsteno (anticatodo); 5 - filamento catodico; 6 - area irradiata effettiva; 7 - punto focale efficace; 8 - anodo di rame; 9 - finestra; 10 - radiazione a raggi X diffusa.

Gli elettroni vengono focalizzati sull'anodo da un elettrodo di forma speciale che circonda il catodo. Questo elettrodo è chiamato elettrodo di focalizzazione e, insieme al catodo, forma il “faretto elettronico” del tubo. L'anodo sottoposto al bombardamento elettronico deve essere realizzato in materiale refrattario, poiché la maggior parte dell'energia cinetica degli elettroni bombardanti viene convertita in calore. Inoltre, è auspicabile che l'anodo sia costituito da un materiale con un numero atomico elevato, perché La resa dei raggi X aumenta con l'aumentare del numero atomico. Il materiale anodico più spesso scelto è il tungsteno, il cui numero atomico è 74. La struttura dei tubi a raggi X può variare a seconda delle condizioni di utilizzo e dei requisiti.

Dipartimento di Oncologia, Radioterapia e Radiodiagnostica

Testa Dipartimento: prof., dottore in scienze mediche Redkin Alexander Nikolaevich

Insegnante: Ph.D. Cherkasova Irina Ivanovna

Abstract sul tema: “Progettazione del tubo radiogeno e dei dispositivi diagnostici a raggi X. Tecnologie analogiche e digitali. Tipi di complessi di raggi X."

Completato da: Vasilyeva Irina Aleksandrovna

Dispositivo per tubi a raggi X.

Principi per ottenere radiografie.

Classificazione dei tubi a raggi X

1. Intenzionalmente

1. Diagnostica

2. Terapeutico

3. Per l'analisi strutturale

4. Per traslucenza

1. In base alla progettazione

1. Concentrarsi

§ Fuoco singolo (una spirale sul catodo e un punto focale sull'anodo)

§ Bifocale (sul catodo sono presenti due spirali misure differenti, e ci sono due punti focali sull'anodo)

2. Per tipo di anodo

§ Stazionario (fisso)

§ Rotante

§ Anodo aperto o chiuso

§ Anodo rimovibile

1. Potenza: da 0,2 a 100 kW;
2. Con il metodo di raffreddamento:

acqua raffreddata

· stufa

· olio che non scorre

· con tipi di raffreddamento combinati (radiazione e olio, acqua corrente e olio).

Il generatore di raggi X è un tubo a raggi X. Un moderno tubo elettronico è progettato secondo un unico principio e dispone del seguente dispositivo.

La base è un pallone di vetro a forma di palla o cilindro, nelle cui sezioni terminali sono saldati gli elettrodi: un anodo e un catodo. Nel tubo viene creato un vuoto che favorisce l'emissione di elettroni dal catodo e il loro rapido movimento. Il catodo è una spirale di filamento di tungsteno (refrattario), montata su aste di molibdeno e posta in una calotta metallica che dirige il flusso di elettroni sotto forma di un fascio stretto verso l'anodo. L'anodo è in rame (emette calore più velocemente ed è relativamente facile da raffreddare) e ha dimensioni enormi. L'estremità rivolta verso il catodo è tagliata obliquamente con un angolo di 45-70°. Nella parte centrale dell'anodo smussato è presente una piastra di tungsteno su cui si trova il fuoco dell'anodo, un'area di 10-15 mm2, dove vengono generati principalmente i raggi X.

Il processo di produzione dei raggi X. Il filamento di un tubo a raggi X - la spirale di tungsteno del catodo, quando viene applicata una corrente a bassa tensione (4-15 V, 3-5 A), si riscalda formando elettroni liberi attorno al filamento. L'accensione di una corrente ad alta tensione crea una differenza di potenziale ai poli del tubo a raggi X, a seguito della quale gli elettroni liberi si precipitano verso l'anodo ad alta velocità sotto forma di un flusso di elettroni - raggi catodici, che, quando colpiscono il fuoco dell'anodo, vengono bruscamente rallentati, a seguito dei quali parte dell'energia cinetica degli elettroni viene convertita in oscillazioni elettromagnetiche di energia con una lunghezza d'onda molto corta. Questa sarà la radiazione a raggi X (raggi frenanti). Su richiesta del medico e del tecnico è possibile regolare sia la quantità dei raggi X (intensità) che la loro qualità (durezza). Aumentando il grado di incandescenza del filamento del catodo di tungsteno, è possibile aumentare il numero di elettroni, che determina l'intensità dei raggi X. L'aumento della tensione applicata ai poli del tubo porta ad un aumento della velocità di volo degli elettroni, che è alla base della qualità di penetrazione dei raggi. È già stato notato sopra che il fuoco del tubo a raggi X è l'area dell'anodo in cui entrano gli elettroni e dove vengono generati i raggi X. La dimensione del fuoco influisce sulla qualità dell'immagine radiografica: più piccolo è il fuoco, più nitido e strutturato è il pattern e viceversa, più è grande, più sfocata diventa l'immagine dell'oggetto studiato. La pratica ha dimostrato che quanto più nitida è la messa a fuoco, tanto più velocemente il tubo diventa inutilizzabile: la piastra di tungsteno dell'anodo si scioglie. Pertanto, nei dispositivi moderni, i tubi sono progettati con diversi fuochi: piccoli e grandi, oppure lineari sotto forma di una striscia stretta con correzione dell'angolo di smussatura dell'anodo di 71°, che consente di ottenere una nitidezza ottimale dell'immagine con la massima potenza elettrica carico sull'anodo. Un design di successo di un tubo a raggi X è un generatore con un anodo rotante, che consente di creare un fuoco di piccole dimensioni e quindi prolungare la durata del dispositivo. Dal flusso di raggi catodici, solo circa l'1% dell'energia viene convertita in raggi X, il resto dell'energia si trasforma in calore, il che porta al surriscaldamento dell'anodo.

Per scopi di raffreddamento Per l'anodo vengono utilizzati vari metodi: raffreddamento ad acqua, raffreddamento ad aria riscaldatore, raffreddamento ad olio sotto pressione e metodi combinati.

Il tubo a raggi X è posizionato in un apposito custodia o involucro in piombo con un foro per l'uscita della radiazione a raggi X dall'anodo del tubo.

Sul percorso di emissione dei raggi X dal tubo i filtri sono installati da vari metalli (alluminio, rame, ferro, combinati), che filtrano i raggi molli e rendono più uniforme la radiazione della macchina a raggi X. In molti modelli di macchine a raggi X, l'olio del trasformatore viene versato nella custodia, che scorre attorno al tubo a raggi X su tutti i lati.

Tutto questo: una custodia di metallo, olio, filtri proteggono il personale dell'ufficio e i pazienti dagli effetti delle radiazioni a raggi X.