Принципиальная схема рентгендиагностический установки.

1 — питающее устройство.

В электрической сети идет ток в 220-360 В.

Для накала спирали катода имеется понижающий трансформатор, который подает ток от 4 до 14 В.

Понижающие трансформаторы – это электрические приборы специализированного назначения, позволяющие питать электроприборы или оборудование напряжением различных нагрузок, требующихся в каждом конкретном случае. Понижающий трансформатор представляет собой электромагнитное устройство, которое преобразует переменный электрический ток исходного напряжения, в переменный электрический ток другого требующегося напряжения. В классическом исполнении, понижающие трансформаторы состоят из замкнутого ферромагнитного сердечника, и двух проволочных (как правило, медных) обмоток (первичной и вторичной). Работа понижающих трансформаторов основана на явлении взаимной индукции, действующей через магнитное поле, и используемое для передачи энергии из оного контура трансформатора в другой.

Для питания рентгеновской трубки нужен ток очень высокого напряжения в пределах от 40000 до 250000 В, для преобразования такого тока из сетевого служит повышающий трансформатор. Повышающий трансформатор вырабатывает на выходе (во вторичной обмотке) более высокое напряжение, чем приложено на входе (к первичной обмотке). Для этого число витков вторичной обмотки делается больше числа витков первичной обмотки.

Кенотроны. Современные рентгеновские аппараты работают на режиме постоянного тока. Для выпрямления переменного тока служат кенотроны-выпрямители.

Кенотрон (от греч. kenos — пустой и электрон), электровакуумный диод, предназначенный для выпрямления переменного тока главным образом промышленной частоты.

Его применяют в выпрямителях радиоприёмной, усилительной и измерительной аппаратуры, рентгеновских установок и т. д. Низковольтные кенотроны (допустимое обратное напряжение на аноде до 2 кв, допустимая сила прямого тока до нескольких ампер) имеют оксидные прямонакальные или подогревные катоды, черненные или матированные ребристые аноды (чаще два). Высоковольтные кенотроны (напряжение до 100 кв, сила тока до 500 ма) имеют оксидный или карбидированный катод и также чернёный ребристый анод (один). С развитием полупроводниковой техники низковольтные кенотроны постепенно вытесняются полупроводниковыми диодами.

2 — излучатель (рентгеновская трубка);

3 — устройство для коллимации пучка излучения

Оно предназначено для ограничения пучка рентгеновского излучения, выходящего из рентгеновского излучателя, и формирования узкого веерного пучка излучения в рентгенодиагностических аппаратах сканирующего типа, например цифровом флюорографе. Техническим результатом является обеспечение возможности световой имитации пучка излучения в рентгенодиагностических аппаратах сканирующего типа. Рентгеновский щелевой коллиматор содержит две плоскопараллельные пластины из материала с высоким атомным номером, закрепленные взаимно параллельно с небольшим зазором, образующим щелевой канал коллиматора, дополнен оптико-электронной системой, включающей оптически сопряженные лазер, две прямоугольные призмы и зеркальный отражатель. Лазер и первая призма находятся с внешней стороны одной из плоскопараллельных пластин и закрыты свето- и рентгенозащитным кожухом, а вторая призма и зеркальный отражатель, изготовленные из материала, слабо поглощающего рентгеновские лучи, размещены в отверстиях между плоскопараллельными пластинами и перекрывают щелевой канал коллиматора. Зеркальный отражатель, представляющий собой прямоугольный многогранник с отражающими боковыми гранями, соединен своим основанием с осью электродвигателя, проходящей перпендикулярно к щелевому каналу коллиматора, кроме того, на выходе щелевого канала установлена бленда из светонепроницаемого и рентгенопрозрачного материала. 4 — пациент;

5 — отсеивающая решетка

Растр - это устройство, позволяющее отфильтровывать рентгеновские лучи длинноволновой части рентгеновского спектра и рентгеновские лучи, направленные не перпендикулярно к  рентгеновской кассете.

Следствием его использования является увеличение четкости рентгенограммы и уменьшение вуали на снимке, которая ухудшает ценность рентгеновского изображения.

Применение растров может приводить к корректировке параметров рентгенсъемки - киловольт и милиампер-секунд в сторону увеличения примерно на 10%.

Растр был изобретен в 1913 году доктором Густавом Баки.

Принцип действия растра.

Когда рентгеновский аппарат посылает излучения через тело, происходит поглощение и изменение напрвления рентгеновских лучей. Только около 1 процента рентгена проходят через тело по прямой линии и вызывают изменения на средстве визуализации (рентгеновская пленка, CR или DR-детектор. Остальные лучи являются лишними и их фильтрация улучшает качество рентгенограммы. 

Строение растра.

Основу растра составляет сетка из свинца, никеля и алюминия. Полоски металла должны быть очень тонкими. Это позволяет расположить большое количество ячеек на 1 мм. При 2-3 ячейках, расположенных на 1 мм растра, возможно увидеть саму решетку на рентгенограмме в виде тонкой сетки. При 6 ячейках и больше, расположенных на 1 мм растра, сетка на растре не видна.  Одним из показателей растра яваляется соотношение размера грани ячейки к ее протяженности. Чем это соотношение больше, тем лучше степень фильтрации и тем больше требований к перпендикулярности системы рентгеновский луч/детектор. В компьютерной рентгенографии растр на изображении убирается программой оцифровщика.

6 —рентгеноэкспонометр

Предназначен для автоматического отключения рентгеновской трубки в рентгенодиагностическнх аппаратах по достижении заданного почернения рентгеновской пленки с целью получения качественного снимка, содержащие измерительную камеру с конденсатором, электрический сигнал с которого подается через усилитель постоянного тока и релейное выходное устройство, обеспечивающее отключение рентгеновской трубки после того, как измерительный конденсатор разряжается через измерительную камеру на определенную величину, соответствующую заданной плотности почернения рентгеновской пленки.

7 — рентгеновская кассета

Светонепроницаемый футляр, предназначенный для зарядки рентгеновскими фотоматериалами. Рентгеновская кассета представляет собой плоскую прямоугольную коробку с тонким дном и массивной крышкой, выстлана изнутри слоем сукна или войлока и тонким листовым свинцом, который служит для поглощения вторичного излучения, возникающего в столешнице стола для снимков и снижающего качество рентгеновского изображения. Рентгеновские кассеты комплектуют двумя усиливающими экранами, между которыми закладывают при зарядке кассеты рентгеновскую пленку. Поверхность кассеты, обращенная к рентгеновской трубке, выполнена из однородного материала, слабо поглощающего рентгеновское излучение (алюминий, гетинакс и др.). Крышка кассеты снабжена пружинящим приспособлением, обеспечивающим плотное равномерное прилегание поверхности пленки к плоскости усиливающих экранов.

8 — рентгеновская пленка в комбинации с усиливающими экранами

Наиболее часто в практике встречаются рентгеновские пленки, покрытые эмульсией с двух сторон. Основные элементы структуры пленки:

Защитное покрытие — тонкий слой прозрачного вещества, защищающего эмульсию от царапин.

Эмульсия — смесь желатины и галогенидов серебра (в основном бромида и йодида). Толщина эмульсии около 5 микрон.

Клеящий слой — тонкий (в несколько молекул) слой специального вещества адгезивного и к полиэстеру, и к эмульсии.

Основание пленки (подложка) — это чаще всего тетрафталат полиэтилена (полиэстер). Это инертное, не горючее, оптически прозрачное вещество, стабильное в агрессивных средах, гибкое, но сохраняющее форму. Полиэстер сам по себе бесцветен, но в него добавляют голубой краситель, чтобы изображение на снимке лучше воспринималось глазом при рассматривании снимка на негатоскопе с цветовой температурой ламп 6500 К. Толщина основы 180-250 микрон.

Действие рентгеновских экранов основано на способности рентгеновских лучей вызывать свечение (люминесценцию) некоторых веществ, носящих название светосоставов (люминофоров). В качестве светосоставов применяют вольфрамат кальция и цинк-кадмий-сульфид, активированный серебром , рентгеновские экраны представляют собой пленку, равномерно покрытую порошкообразным светосоставом, наклеенную на бумажную или пластмассовую подложку.

9 — электронно-оптический усилитель

Это устройство,   предназначенное  для  многократного увеличения яркости изображения на рентгеновском экране путем преобразования светового изображения в электронное и последующего преобразования его в световое. Такое усиление изображения в электронно-оптическом усилителе  достигается с помощью электровакуумного прибора, называемого электронно-оптическим преобразователем. Усилитель рентгеновского изображения применяют главным образом при просвечивании, рентгенокинематографии и использовании телевидения в рентгенодиагностике . Основным преимуществом электронно-оптического усилителя является резкое снижение дозы рентгеновского излучения при диагностических исследованиях, особенно при рентгенокинематографии, а также возможность благодаря резкому увеличению яркости изображения просвечивать в слабо затемненном помещении, пользуясь при этом маломощными рентгеновскими аппаратами.

Увеличение яркости изображения достигается путем промежуточного преобразования рентгеновского изображения в электронное и усиления последнего за счет дополнительно подводимой электрической энергии. Основным усилительным элементом такого устройства является вакуумный прибор, называемый электронно-оптическим преобразователем. Наиболее широкое применение получили усилители с рентгеновскими электронно-оптическими преобразователями (РЭОП). Первичным приемником рентгеновского излучения является в этом случае люминесцентный экран из сульфид-цинка - или цинк-кадмий-сульфид активированных серебром - люминофора внутри вакуумной трубки. Экран находится в оптическом контакте с полупрозрачным сурьмяно-цезиевым или мультищелочным фотокатодом. Экрано-катодный узел вместе с конусообразным анодом и подфокусирующим электродом образует трехэлектродную ускоряющую и фокусирующую систему преобразователя. У основания анодного конуса расположен выходной катодолюминесцентный экран. На анод подается высокий положительный потенциал (25 кВ) относительно катода, на фокусирующий электрод — небольшой потенциал (200—300 В).

Пучок рентгеновых лучей, попадая на выходной экран, вызывает его свечение (рентгенолюминесценцию). Под действием квантов света фотокатод испускает (эмиттирует) электроны, причем распределение плотности электронов в пучке воспроизводит распределение освещенности, создаваемой экраном на поверхности фотокатода. В результате световое изображение преобразуется в электронное. Поток электронов, устремляясь к аноду, бомбардирует выходной люминесцентный экран, вызывая его свечение. Таким образом, осуществляется обратное преобразование электронного изображения в световое. Увеличение яркости достигается путем ускорения электронов в электростатическом поле и электронно-оптического уменьшения изображения, что приводит к увеличению плотности потока электронов. Изображение на выходном экране наблюдают через оптическую систему, увеличивающую его размеры до нормальных. Его можно также фотографировать на широкоформатную пленку, на кинопленку или передавать на телевизионную трубку. Современные усилители с РЭОП обладают коэффициентом усиления, равным 3000 или более. Это означает, что яркость свечения их выходного экрана превосходит яркость свечения обычного экрана для рентгеноскопии в 3000 или более раз. Это основное преимущество усилителя, дающее возможность увеличить степень восприятия информации, заложенной в изображении, благодаря повышению остроты зрения и контрастной чувствительности глаза; сократить время исследования; уменьшить вероятность ошибок, связанных с утомлением глаз; устранить необходимость в затемнении и дополнительной адаптации; уменьшить облучение пациента при рентгеноскопии; производить рентгенокиносъемку, а также применять телевизионные установки с использованием видиконов в качестве передающих трубок. Недостатком усилителя с РЭОП является относительно небольшой размер рабочего поля (технически сложно сделать РЭОП с диаметром выходного экрана более 220—230 мм). Для увеличения рабочего поля используют усилители яркости рентгеновского изображения иной конструкции со световым электронно-оптическим преобразователем. В этом усилителе рентгеноскопический экран находится вне ЭОП, а изображение, получаемое на экране, проектируется на фотокатод преобразователя светосильной зеркально-линзовой оптикой. Недостатками такой системы являются громоздкость и значительные потери света при переносе изображения с экрана на фотокатод.

Электронно-оптические усилители рентгеновского изображения применяют при исследовании пищеварительного тракта и сердечно-сосудистой системы, для рентгеноскопического контроля при введении зондов, катетеров и радиоактивных препаратов, для быстрого исследования травматических повреждений и во всех случаях, когда применение обычного метода просвечивания сопряжено с опасностью чрезмерного облучения пациентов и персонала. Телевизионные установки с усилителем позволяют производить одновременное наблюдение группой врачей и осуществлять рентгенологический контроль при операциях непосредственно у операционного стола. Рентгенокиносъемка при помощи усилителя сочетает в себе одно из важных преимуществ рентгенографии — документальность с возможностью функциональных исследований различных органов. Двухканальная выходная оптическая система позволяет визуально контролировать процесс киносъемки. При использовании новейших усилителей рентгеновского изображения интегральная доза при рентгеноскопии в ряде случаев уменьшается в 10—15 раз. Стремление свести к минимуму облучение пациентов и персонала и расширить возможности рентгенодиагностики приводит к ограничению сферы применения обычного рентгенологического исследования с заменой его исследованием при помощи электронно-оптического усилителя рентгеновского изображения

10 — люминесцентная пластина для цифровой рентгенографии

Цифровая система с использованием люминофорных пластин занимает второе место по частоте использования. В основе метода лежит фиксация изображения анатомических структур запоминающим люминофором. Покрытый таким люминофором экран запоминает информацию в форме скрытого изображения, которое сохраняется длительное время (до нескольких часов).

Скрытое изображение считывается с экрана инфракрасным лазером, который последовательно сканирует его, стимулируя при этом люминофор и освобождая накопленную в нем энергию в виде вспышек видимого света (явление фотостимулированной люминесценции). Свечение пропорционально числу поглощенных люминофором рентгеновских фотонов. Вспышки света преобразуются в серию электрических сигналов, которые затем преобразуются в цифровые сигналы.

Скрытое изображение, оставшееся на экране, стирается способом интенсивной засветки видимым светом и далее экран может вновь использоваться.

Преимущество люминофоров в том, что их можно применять в комплекте с традиционной аналоговой рентгеновской аппаратурой, что значительно повышает качество визуализации.

11 — дисплей;

12 — магнитный накопитель изображений.

Штатив. Штатив рентгеновского аппарата это передвижной остов, на котором укрепляются рентгеновская трубка, флюоресцирующий экран, регулятор величины диафрагмы, электронно-оптический преобразователь, приспособление для прицельных снимков и т. д.

Пульт управления. Столик (пульт) управления служит для пуска аппарата в работу и поэтому на панели монтируют различные выключатели и тумблеры измерительных приборов. Там же расположены многие электроприборы, необходимые для регулирования режима работы рентгеновской трубки. устройство рентгеновского аппарата