Методи візуалізації в променевій діагностиці та принципи отримання діагностичних зображень(узд, рн, рд, кт, скт, мрт). Рентгенологічний метод дослідження.
Для отримання рентгенологічного зображення внутрішніх органів пучок електромагнітного рентгенівського випромінювання пропускають через тіло хворого. Згідно з фізичними законами внаслідок нерівномірного поглинання і розсіювання частини квантів, що зумовлено нерівномірною щільністю тканин, цей пучок нерівномірно послаблюється. Виходячи з тіла людини, пучок рентгенівського випромінювання несе зображення структури об'єкта, що вивчається.
Фізико-технічні основи рентгенології
Генератором рентгенівського випромінювання є рентгенівська трубка — двохелектродний електровакуумний прилад. Навколо катода (спіралі розжарювання) внаслідок термоелектронної емісії утворюється електронна хмара. Під час підведення до електродів трубки високої напруги в електромагнітному полі відбувається прискорення та швидкий рух електронів до анода. Внаслідок гальмування електронів в речовині аноду виникає рентгенівське випромінювання. 1% кінетичної енергії електронів перетворюється в рентгенівське випромінювання, а решта — в теплову енергію. Схему рентгенівської трубки див.мал.10.1.
Мал.10.1. Схема рентгенівської трубки 1 – скляний балон; 2 – ротор; 3 – диск анода; 4 – фокусна пляма анода; 5 – фокусна система спіралі катода; 6 – потік електронів; 7 - потік рентгенівських квантів
Рентгенівське випромінювання має здатність проникати крізь оптично непрозорі середовища і взаємодіяти з речовиною, внаслідок чого відбувається його нерівномірне поглинання.
Фотохімічний вплив рентгенівського випромінювання лежить в основі отримання рентгенівського зображення на плівці, желатиновий шар якої містить кристали колоїдного срібла. Властивість рентгенівського випромінювання викликати флуоресценцію є основою рентгеноскопії та використання підсилюючих екранів під час проведення рентгенографії.
Рентгенівський діагностичний апарат складається з генератора рентгенівського випромінювання (рентгенівська трубка), джерела живлення (трансформатори), штатива, приймача випромінювання, пристроїв, що формують рентгенівське зображення та пульту керування. Принципова схема влаштування рентгенівського апарата див. мал.10.2.
Мал.10.2. Принципова схема будови рентгенівського апарата.
1 — електромережа; 2 — трансформатор; 3 — система випрямлячів; 4 — рентгенівська трубка; 5 — пульт керування; 6 — блок живлення; 7 — штатив,
8 – рентгенівське випромінювання.
Приймачі випромінювання необхідні для візуалізації рентгенівського випромінювання, що пройшло крізь досліджуваний об'єкт і несе приховане зображення. На екрані, на плівці (після її фотообробки) чи на дисплеї ЕОМ виникає видиме рентгенівське зображення об'єкта. Рентгенівське зображення являє собою модель об'єкта та дозволяє отримати інформацію про структуру, форму і функції органів та систем.
В апаратах для загальної рентгенодіагностики застосовують універсальний поворотний стіл-штатив для просвічування та проведення рентгенографії в ветикальному та горизонтальному положеннях пацієнта. Стіл для рентгенографії обладнаний пристроєм для проведення поздовжньої томографії у горизонтальному положенні пацієнта.
У дитячій рентгенології використовують спеціальні столи-штативи, призначені для проведення триосьового поліпозиційного обстеження дітей різних вікових груп, навісні пристрої для апаратів загального призначення, а також окремі спеціалізовані робочі місця для дво- або триосьового поліпозиційного дослідження.
Формування та властивості рентгенівського зображення. Основні чинники, що визначають інформативність рентгенівського зображення.
Відмінності у поглинанні рентгенівського випромінювання тканинами різної щільності дають можливість одержувати рентгенівське зображення. Так, на тлі м'язів, які слабко поглинають рентгенівське випромінювання, будуть виразно помітні щільні кістки (мал.10.3.). Якщо рентгенівські промені проникнуть крізь грудну клітку, то на тлі легенів, що містять повітря, буде виразно помітно серце, ребра, кровоносні судини і навіть невеликі ущільнення легеневої тканини (мал.10.4.).
Мал. 10.3. Рентгенограма нормальної лівої кисті в прямій проекції
Мал.. 10.4. Рентгенограма нормальної грудної клітки в прямій проекції
Рентгенівське зображення являє собою структурну напівпрозору тінь. Там, де ослаблення рентгенівського випромінювання велике, тінь має найбільшу щільність тобто найбільшу інтенсивність. У разі незначного ослаблення рентгенівського випромінювання тінь буде слабкою, тобто малоінтенсивною. Ступінь інтенсивності тіні залежить від щільності речовини або товщини ділянок однорідного за складом органа, через який проходить рентгенівське випромінювання. Залежно від щільності досліджуваних об'єктів розрізняють чотири ступеня прозорості середовищ: 1-й — повітряне, 2-й — м'якотканинне; 3-й — кісткове; 4-й — металеве.
Рентгенівське зображення є геометричною проекцією об'єкта, що вивчається, на площину приймача. Зображення на рентгенограмі виникає внаслідок різного ступеня почорніння плівки на межі анатомічного утвору і оточуючого тла.
Інформативність рентгенівського зображення оцінюють за об'ємом корисної діагностичної інформації — кількості помітних деталей досліджуваного об'єкта. Технічну якість зображення визначають за його об'єктивними параметрами, а саме; за оптичною щільністю, різкістю розмежування та контрастністю.
Основи рентгенівської скіалогії
При рентгенологічному дослідженні предметом вивчення є тіньове зображенне, яке внаслідок оптичних та геометричних особливостей представлене в незвичній просторовій перспективі і не завжди відображує справжню форму, величину та положення відповідного об’єкта. Тому для правильної інтерпретації рентгенологічної картини необхідно розуміння основних законів скіалогії (вчення про тінеутворення). В основу аналіза рентгеновського зображення покладено вивченне тіней, що його утворюють оцінка основних скіалогічних властивостей: кількості, величини, форми, інтенсивності, структури, контурів та зміщуваності.
Тіні різних патологічних утворень можуть зливатися чи накладатися одна на одну і викривляти уяву про справжню їх кількість та щільність (див.мал. 10.5.). Тому для визначення кількості утворень необхідно проводити багатовісьове дослідження.
Величина та форма тіньового зображення залежать від особливостей просторового розташування об’єкта чи його елементів по відношенню до рентгеновського променя і плівки (див.мал 10.6.).
Мал.10.5. Сумація зображень досліджуваних об’єктів: а - збільшення інтенсивності зображення; б – зменшення інтенсивності зображення.
Мал 10.6. Залежність розмірів рентгенівського зображення від відстані між фокусом трубки (F), об’єктом дослідження і екраном (плівкою)
Форма объекта може змінюватися в залежності від напрямку центрального променя по відношенню до повздовжньої вісі об’єкта ( див.мал. 10.7.). Викривлення форми объекта можливе при отриманні зображення не центральным променем, а за допомогою бокових рентгенівських променей чи косому розташуванні касети (див.мал. 10.8.).
Мал.10.7. Залежність форми рентгенівського зображення від розташування досліджуваного об’єкта відносно рентгеновського променя; F - фокус трубки.
Мал.10.8. Викривлення зображення предметів при рентгенографії боковим випромінюванням (а) та при косому (б) розміщенні приймача випромінювання.
Інтенсивність тіни відображує ступінь поглинання рентгенівских променів та залежить від щільності та товщини об’єкта. Інтенсивність може бути більш щільною в результаті ефекту сумації, тобто накладання однієї тіні на іншу. Інтенсивність тіні може бути менш щільною при накладанні тіні на ділянку просвітлення (див.мал. 10.9.). Чіткість рентгенівського зображення залежить від розміру оптичного фокуса рентгенівської трубки та відстані об’єкта від плівки (див.мал. 10.10.).
Мал. 10.9. Схематичне зображенне (а, б, в) тангенціального закону рентгенівського тіньоуворення.
Рис. 10.10. Залежність чіткості рентгенівського зображення від розмірів оптичного фокуса (F) трубки (а, б); відстіні досліджуваного об’єта від плівки (в, г) та фокусної відстані.
Рентгенологічне дослідження скелету та легень можливе завдяки їх природньої контрасності, тобто різній щільності кісток і оточуючих м’яких тканин. Природня контрасність легень обумовлена вмістом певної кількості повітря в ній.