2 курс / Лучи / 1 лекция иос

Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М., 1987. - С. 164-168, 544-548, 555-558, 565-583.

Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М., 1999. - С. 142-147,496-498,561-597.

Рентгенологический метод исследования Рентгенологическое исследование — применение рентгеновского излучения в медицине для

изучения строения, функции различных органов и систем в норме и изменении их при патологии. Оно дает возможность рассматривать органы и системы в различные возрастные периоды, позволяет выявлять даже небольшие отклонения от нормальной картины и тем самым ставить своевременный и точный диагноз ряда заболеваний.

Рентгенологическое исследование основано на неодинаковом поглощении рентгеновского излучения разными органами и тканями в зависимости от их объема и химического состава. Чем сильнее поглощает данный орган рентгеновское излучение, тем интенсивнее тень на экране или пленке.

Рис. 1 Современные цифровые рентгеновские аппараты

Дистанционно управляемый универсальный аппарат Bakkara Apelem

Рис.2 Получение рентгеновского изображения, XIX век

История рентгенологии начинается в 1895 году, когда Вильгельм Конрад Рентген впервые зарегистрировал затемнение фотопластинки под действием рентгеновского излучения. Им же было обнаружено, что при прохождении рентгеновских лучей через ткани кисти на фотопластинке формируется изображение костного скелета. Это открытие стало первым в мире методом медицинской визуализации, до этого нельзя было прижизненно, неинвазивно получить изображение органов и тканей. Рентгенография очень быстро распространилась по всему миру. В 1896 году в России был сделан первый рентгеновский снимок.

В 1918 году в России была создана первая рентгенологическая клиника. Рентгенография используется для диагностики все большего числа заболеваний. Активно развивается рентгенография легких. В 1921 году в Петрограде был открыт первый рентгенографический стоматологический кабинет.

Принцип рентгенологического исследования может быть представлен в виде простой схемы:

источник рентгеновского излучения → объект исследования → приемник излучения → врач.

Источник рентгеновского излучения

На приведенном рисунке в левой части аппарата расположена рентгеновская трубка, которая в определенном режиме работы аппарата излучает рентгеновское излучение.

Рис.3 Цифровой малодозовый флюорограф АФЦ-01.

Рентгеновское излучение получают с помощью специальных электронно-вакуумных приборов – рентгеновских трубок.

В стеклянной колбе, давление в которой равно 10-6 мм рт.ст., находятся анод и катод. Анод выполнен из меди с вольфрамовой насадкой. Анодное напряжение рентгеновских трубок составляет 80 – 120 кВ. Электроны, вылетевшие из катода, разгоняются электрическим полем и тормозятся на вольфрамовой насадке анода, которая имеет скос под углом 11–15о. Рентгеновское излучение выходит из колбы через специальное кварцевое окно.

Важнейшими параметрами рентгеновского излучения являются длина волны и интенсивность. Если предположить, что торможение электрона на аноде происходит мгновенно, то вся его кинетическая энергия еUa переходит в излучение.

Теоретическое распределение энергии тормозного излучения по частоте выведено Крамером и экспериментально получено Куленкампфом.

Интенсивность рентгеновского излучения пропорциональна анодному току, квадрату анодного напряжения и атомному номеру вещества анода.

Место падения электронов на анод называется фокусом. Его диаметр составляет несколько миллиметров, а температура в нем достигает 1900оС. Отсюда понятен выбор вольфрама в качестве материала для насадки: он имеет большой атомный номер (74) и высокую температуру плавления (3400оС). Напомним, что атомный номер меди равен 29, а температура плавления «всего» 1700оС.

Интенсивность рентгеновского излучения можно регулировать, изменяя ток анода (ток накала катода) и анодное напряжение. Однако во втором случае кроме интенсивности излучения будет меняться и его спектральный состав. Различают жесткое и мягкое рентгеновское излучение, чем больше ток накала катода, тем оно более жесткое.

Анод простейшей рентгеновской трубки охлаждается потоком воздуха, и поэтому такие трубки имеют небольшую мощность. Для ее повышения применяют активное охлаждение маслом. Анод трубки делают полым и подают в него масло под давлением 3 – 4 атм. Этот способ охлаждения не очень удобен, так как требует дополнительно громоздкого оборудования: насос, шланги и др.

При больших мощностях трубок наиболее эффективным способом охлаждения является применение вращающегося анода. Анод выполнен в виде усеченного конуса, образующая которого составляет с основанием угол 11–15о. Боковая поверхность анода армирована вольфрамом. Анод вращается на стержне, соединенном с металлическим стаканом, к которому подводится анодное напряжение. На колбу надевается трехфазная обмотка, являющаяся статором. Обмотка статора питается током промышленной или повышенной частоты, например 150 Гц. Статор создает вращающееся магнитное поле, которое увлекает за

собой ротор. Частота вращения анода достигает 9000 об/мин. При вращении анода фокус перемещается по его поверхности. В силу тепловой инерции площадь теплоотдачи увеличивается во много раз по сравнению с неподвижным анодом. Трубки с вращающимся анодом допускают очень большие нагрузки. В современных трубках обычно два фокуса и соответственно две спирали накала.

Объект исследования

Объектом исследования является больной, направленный для выявления патологических изменений в его организме или здоровый пациент для профилактического осмотра.

Пришедший на обследование пациент в рентгеновский кабинет должен иметь от врача направление с указанием предварительного диагноза и предполагаемого вида рентгеновского исследования.

Рентгенологическое исследование всегда должно проводиться по определенной системе.

Вначале знакомятся с жалобами и историей заболевания обследуемого, затем с данными других клинических и лабораторных исследований. Это необходимо, поскольку рентгенологическое исследование, несмотря на всю его важность, есть лишь звено в цепи других клинических исследований.

Приемник излучения (детектор)

С помощью приемника излучения невидимые рентгеновские лучи превращают в изображение, на котором можно видеть участки с разною степенью поглощения излучения. Эти участки представляют собой тени разной интенсивности.

По способу приема рентгеновского излучения различают следующие разновидности методов исследования:

Рентгенскопия – метод рентгенологического исследования, при котором изображение объекта получают на флюоресцентном экране.

Рентгеноскопия является наиболее простым, дешевым и легко выполнимым методом рентгенологического исследования. Существенное достоинство рентгеноскопии заключается в возможности производить исследование в различных произвольных проекциях путем

изменения положения исследуемого по отношению к рентгеновской трубке и светящемуся экрану. Такое многоосевое (полипозиционное) исследование позволяет установить в ходе просвечивания наиболее выгодное положение исследуемого органа, в котором при этом выявляются с наибольшей наглядностью и полнотой те или иные изменения. При этом в ряде случаев представляется возможным не только наблюдать, но и ощупывать исследуемый орган, например желудок, желчный пузырь, петли кишечника, путем так называемой рентгеновской пальпации, осуществляемой в перчатках из просвинцованной резины или с помощью специального приспособления, так называемого дистинктора. Такая целенаправленная пальпация(и компрессия) под контролем светящегося экрана дает ценные сведения о смещаемости (или несмещаемости) исследуемого органа, его физиологической или патологической подвижности, болевой чувствительности и пр.

Наряду с этим рентгеноскопия значительно уступает следующему методу – рентгенографии.

2. РЕНТГЕНОГРАФИЯ

Рентгенография - это способ исследования органов и систем органов, при котором фиксированное рентгеновское изображение получают на рентгеновской пленке, или с помощью цифровой системы кодирования рентгеновского излучения с последующей фиксацией изображения на бумаге, других магнитных носителях информации.

Рентгенография — это один из основных методов рентгенологического исследования.

Различают обычную и специальную рентгенографию.

К специальной рентгенографии относят: томографию, прицельную, контактную рентгенографию, телерентгенографию, жесткие или суперэкспонированные снимки, полиграфию, рентгенокинематографию, рентгенокимографию.

Обычную рентгенографию производят в двух стандартных проекциях. Это обусловлено тем, что все снимки имеют при прохождении лучей через исследуемый объект суммацию теней.

Снимок, на котором изображена часть тела (голова, таз и др.) или весь орган (легкие, желудок), называют обзорным. Снимки, на которых получают изображение интересующей врача части органа в оптимальной проекции, наиболее выгодной для исследования той или иной детали, именуют прицельными. Их нередко производит сам врач под контролем просвечивания. Снимки могут быть одиночными или серийными. Серия может состоять из 2— 3 рентгенограмм, на которых зафиксированы разные состояния органа (например, перистальтика желудка). Но чаще под серийной рентгенографией понимают изготовление нескольких рентгенограмм в течение одного исследования и обычно за короткий промежуток времени. Например, при артериографии производят с помощью специального устройства — сериографа — до 6—8 снимков в секунду.

В тех случаях, когда необходимо получить особо четкое изображение деталей объекта, прилежащих к пленке, и устранить изображение тканей, мешающих выявлению исследуемого органа, производят так называемую контактную рентгенографию путем максимального приближения (до непосредственного соприкосновения) рентгеновской трубки к поверхности исследуемого объекта.

С целью получить на рентгенограмме изображение исследуемого объекта в натуральную величину, применяют телерентгенографию. В этом случае устанавливают расстояние между фокусом и объектом до 2 м.

При исследовании двигательной функции некоторых органов применяют полиграфию, когда за короткий промежуток времени на одну пленку последовательно производят несколько снимков (обычно 3), а также рентгенокимографию.

Рентгенография является методом исследования, не безразличным для больного. Поэтому при проведении рентгенографии необходимо стремиться к максимальному снижению лучевой нагрузки на больного.

Рис. 4. Рентгенограммы грудной клетки в стандартных проекциях: 1 — прямой; 2 — боковой.

Как видно из этих двух рентгенограмм, выполненных в прямой и боковой проекциях, тень сердца имеет разную форму.

На представленных рентгенограммах можно изучать такие анатомические ( морфологические) особенности костей как положение, форму, размеры, контуры, структуру костной ткани.

В тех случаях, когда органы при рентгенографии дают одинаковой интенсивности тени и не определяются на рентгенограммах прибегают к искусственному контрастированию.

Контрастные вещества по свойству поглощения рентгеновского излучения, делятся на позитивные (дающие интенсивные тени) и негативные (не образующие тени).

Позитивные контрастные вещества делятся на нерастворимые в воде и водорастворимые. К нерастворимым относится сульфат бария, он применяется только для исследования пищеварительного канала.

Водорастворимые контрасты применяются при исследовании кровеносных и лимфатических сосудов, бронхиального дерева, экскреторных мочевыводящих и желчевыводящих путей, исследовании свищевых ходов. Они бывают ионные и не ионные, в их основу входит элемент йода, образующий по сути позитивную тень. В настоящее время синтезируется огромное их количество, они постоянно совершенствуются по своему химическому составу. Основным требованием к ним является максимальная переносимость пациентом. К их поколению можно отнести ультравист, омнипак, триомбраст и другие.

Негативные контрастные вещества не поглощают рентгеновское излучение и не образуют соответственно теней. Это чаще всего воздух или в ряде случаев инертные газы.

Рис. 6. Исследование желудка, тонкой кишки с применением сульфата бария и толстой кишки

сдвойным контрастированием (одномоментное применение сульфата бария и воздуха).

3.ФЛЮОРОГРАФИЯ

Флюорография - метод рентгенологического исследования, заключающийся в фотографировании изображения с рентгеновского флюоресцентного экрана или экрана электронно-оптического преобразователя на фотопленку небольшого формата.

При наиболее распространенном способе флюорографии уменьшенные рентгеновские снимки - флюорограммы получают на специальном рентгеновском аппарате - флюорографе. В этом аппарате имеется флюоресцентный экран и механизм автоматического перемещения рулонной пленки. Фотографирование изображения осуществляется посредством фотокамеры на эту рулонную пленку с размером кадра 70X70 или 100Х 100 мм.

При другом способе флюорографии, уже упомянутом в предыдущем абзаце, фотосъемку производят на пленки того же формата прямо с экрана электронно-оптического преобразователя. Этот способ исследования называют УРИ-флюорографией. Методика особенно выгодна при исследовании пищевода, желудка и кишечника, так как обеспечивает быстрый переход от просвечивания к съемке.

Основным назначением флюорографии является проведение массовых проверочных рентгенологических исследований, главным образом для выявления скрыто протекающих поражений легких. Такую флюорографию называют проверочной или профилактической. Она является способом отбора из популяции лиц исследуемых с подозрением на заболевание, а также способом диспансерного наблюдения за людьми с неактивными и остаточными туберкулезными изменениями в легких, пневмосклерозами.

Для проверочных исследований применяют флюорографы стационарного и передвижного типа. Первые размещают в поликлиниках, медико-санитарных частях, диспансерах, больницах. Передвижные флюорографы монтируют на автомобильных шасси или в железнодорожных вагонах. Съемку и в тех и в других флюорографах производят на рулонную пленку, которую затем проявляют в специальных бачках. Ввиду малого формата кадра флюорография значительно дешевле рентгенографии. Ее повсеместное использование означает существенную экономию средств медицинской службы. Для исследования пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки созданы специальные гастрофлюорографы.

Готовые флюорограммы рассматривают на специальном фонаре - флюороскопе, который увеличивает изображение. Из общего контингента обследованных отбирают лиц, у которых по флюорограммам заподозрены патологические изменения. Их направляют для дополнительного обследования, которое проводят на рентгенодиагностических установках с применением всех необходимых рентгенологических методов исследования.

Важные достоинства флюорографии — это возможность обследования большого числа лиц в течение короткого времени (высокая пропускная способность), экономичность, удобство хранения флюорограмм. Сопоставление флюорограмм, произведенных при очередном проверочном обследовании, с флюорограммами предыдущих лет позволяет рано выявлять минимальные патологические изменения в органах. Этот прием получил название ретроспективного анализа флюорограмм.

Наиболее эффективным оказалось применение флюорографии для выявления скрыто протекающих заболеваний легких, в первую очередь туберкулеза и рака. Периодичность проверочных обследований определяют с учетом возраста людей, характера их трудовой деятельности, местных эпидемиологических условий.

Мы не приводим флюорограмму, она такая же по информативности как и рентгенограмма.

4.ТОМОГРАФИЯ (Линейная томография).

Всхеме получения линейной томограммы источник излучения, приемник (детектор) такие же, как и при рентгенографии, однако меняется сам принцип получения изображения. Томография дает возможность получать изображения исследуемого объекта в одной плоскости. Эффект получения томографического изображения достигается непрерывным движением в противоположные стороны излучателя и пленки. В каждом конечном пункте остановки проводится экспозиция, затем проводится проявление пленки. При таком исполнении снимка в резкости получаются только те структуры, которые находятся на уровне центра вращения системы излучатель-пленка а размытыми остаются все остальные. Толщина выбираемого слоя исследования зависит от амплитуды движения системы пленка-излучатель: чем она больше, тем тоньше будет томографический слой. Обычная величина этого угла колеблется от 20 до 50 градусов.

Рис. 7. Схема и рентгенаппарат для выполнения линейных томограмм.

На схеме (А) показан принцип получения линейных томограмм, на рисунке Б укладка обследуемого и определение угла наклона рентгеновской трубки для получения линейной томограммы на определенной глубине исследуемой области.

Рис.8. Линейная томограмма (А) и обзорная рентгенограмма органов грудной клетки (Б). На линейной томограмме отсутствуют суммационные тени ребер и других образований, имеющихся на обзорной рентгенограмме.

5. КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ

Компьютерная томография - это способ рентгенологического исследования, при котором осуществляется круговое сканирование узким пучком рентгеновского излучения исследуемой области тела в горизонтальной плоскости с последующей компьютерной реконструкцией.

Рассматривая схему получения изображения, нужно отметить, что источник излучения тот же, как и при рентгенографии, это рентгеновская трубка, приемником излучения служат расположенные по периметру ячеистые детекторы с электронно-оптическим преобразованием рентгеновского луча (ионизационные датчики) и последующей компьютерной реконструкцией.

Рис. 9. Внешний вид КТ и схема принципа получения изображений на КТ.

А- Спиральный компьютерный томограф с гентри, в котором по кругу движется рентгеновская трубка и стол для обследуемого с возможностью поступательного движения через окно гентри.

Б- схема получения КТ изображения, где показано направление движения рентгеновской трубки и коллимированного пучка рентгеновского излучения к приемнику (ионизационному детектору)

КТ явилась новым озарением в рентгенологии, которая оживила, казалось бы, уже рутинные рентгенологические методы, и главное что с помощью этого метода стало возможным изучать у живого человека норму и патологию в классических поперечных срезах великого Н.И.Пирогова, который еще в XIX веке провел титанический труд и создал атласы поперечных срезов анатомии человека.

Воснове этого метода лежит способность поглощения рентгеновского излучения тканями

ичем более плотная ткань, тем больше поглощение. Таким образом, мы этим методом по своей сути определяем ослабление рентгеновского излучения на выходе и по суммации зафиксированных сигналов по всей окружности компьютер реконструирует внутреннюю структуру объекта. На изображении получается тонкий слой изучаемого органа.

Имеется возможность на компьютерном изображении с помощью специальных программ определять денсивность ( плотность) интересующих участков изображения. Она определяется в условных единицах Хаунсфилда, обозначается HU.

За нулевую отметку принята плотность воды. Плотность кости составляет +1000 HU, плотность воздуха -1000 HU. Все остальные ткани человеческого тела занимают промежуточное положение ( обычно от 0 до 200-300 HU). При исследовании, как правило, проводят серию срезов и по ним возможна реконструкция.

Рис.7. Компьютерна томограмма грудной клетки. Видны участи высокой денсивности - кости и отсутствие денсивности в эмфизематозных участках в легких.

В настоящее время совершенствуется КТ и на смену приходит СКТ, то есть спиральная КТ, мультиспиральная КТ, в которых рентгеновская трубка движется вокруг исследуемой области по спирали.

ВРАЧ

Рентгенологическое исследование может проводиться только врачом, имеющим специальную подготовку. Высокая квалификация врача-рентгенолога обеспечивает эффективность рентгенодиагностики и максимальную безопасность всех рентгеновских процедур.

Выполнив рентгенологическое исследование, проводят сопоставление рентгеновских данных с результатами других клинических исследований, с результатами предыдущих исследований.

Итогом рентгенологического исследования является формулировка заключения.

После усвоения теоретического материала и решения заданий на определения исходного уровня знаний и их коррекции опишите изображение полученное одним из разновидностей рентгенологического метода исследования по предлагаемой схеме:

4.Метод исследования.

5.Анатомическую область или орган исследования.

6.Проекцию исследования или срез.

7.Вид контрастирования. Вид контрастного вещества. Путь введения контрастного вещества.

8.Схему получения изображения (источник излучения, вид излучения, детектор)

9.Назначение метода (оценка морфологии, функции органа (системы) или морфологии и функции)

7.Биологическое действие рентгеновского излучения.

Приводим пример:

Описание задания по предлагаемой схеме:

1. Метод исследования - рентгенография.

2.Анатомическую область или орган исследования - кисти рук.

10.Проекцию исследования или срез - передняя прямая проекция.

11.Вид контрастирования. Вид контрастного вещества. Путь введения контрастного вещества - без контрастирования .

12.Схема получения изображения - источник излучения -рентгеновская трубка, вид излучения - рентгеновские лучи, детектор - пленка.

13.Назначение метода (оценка морфологии, функции органа (системы) или морфологии и функции) - оценка морфологии.

7.Биологическое действие рентгеновского излучения - ионизация атомов химических элементов.

Для проверки уровня подготовки к занятию выполните задания.