Физические и биологические основы методов лучевой диагностики

История открытия рентгеновского излучения

8 ноября 1895 г. Вильгельм Конрад Рентген, проводя эксперименты с катодной трубкой, открыл неизвестные лучи, названные впоследствии в его честь «рентгеновскими лучами».

Они обладали способностью проникать через трубку, вызывали свечение кристаллов платиносинеродистого бария.

При тщательном исследовании проникающей способности излучения, Рентген обнаружил, что они проходят через бумагу, дерево, эбонит, тонкие слои металла, но полностью задерживаются свинцовой пластиной.

28 декабря 1895 г. Вильгельм сообщил о своем открытии в знаменитой статье - «O новом виде излучения».

Также в ходе эксперимента, был сделан снимок руки его жены Берты. Когда Вильгельм проявил пленку, на свет появился первый в истории медицины рентгеновский снимок. На нем до сих пор хорошо заметны кости и массивное кольцо на четвертом пальце руки Берты.

Вильгельм Конрад Рентген

Первое применение

Применение в медицине рентгеновского излучения началось в 1896 году. Первоначально рентгеновские снимки производили главным образом для распознавания металлических инородных тел, переломов и болезней костей. В дальнейшем были разработаны способы рентгенологического исследования сердца, легких, желудка и других органов.

Параллельно этому происходило глубокое изучение биологического действия рентгеновского излучения.

В 1896-1899 гг. появились первые сообщения о попытках провести рентгенотерапию опухолей внутренних органов.

Рентгеновские лучи

Рентгеновские лучи – вид электро- магнитного излучения, которое возникает в рентгеновской трубке при резком торможении ускоренных электронов в момент столкновения с веществом анода.

Они занимают область электромагнитного спектра между гамма- и ультрафиолетовым излучением и представляют собой поток квантов (фотонов), распространяющихся со скоростью света (300 000 км/с).

Работа рентгеновской трубки

X - рентгеновские лучи,

K - катод,

А - анод, С - теплоотвод,

Uh - напряжение накала катода,

Ua - ускоряющее напряжение,

Свойства рентгеновских лучей

Проникающая способность

Поглощение

Рассеивание

Преломление

Отражение

Поляризация

Ионизирующее действие

Люминесцирующее свойство

Фотохимическое свойство

Биологическое действие

Когерентное рассеяние

Когерентное рассеяние. Рассеяние длинноволнового рентгеновского излучения происходит в основном без изменения длины волны (принято называть когерентным). Возникает, если энергия фотона меньше энергии ионизации: hv < Аи. Энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяется - когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия. При создании защиты от рентгеновского излучения следует учитывать возможность изменения направления первичного пучка. Этот вид взаимодействия имеет значение для рентгеноструктурного анализа.

Некогерентное рассеяние (эффект Комптона)

Некогерентное рассеяние (эффект Комптона). Рассеяние рентгеновского излучения с изменением длины волны принято называть некогерентным, а само явление — эффектом Комптона. Возникает, если энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии связи электрона в атоме (энергии ионизации): hv > Аи. В этом явлении наряду с вторичным рентгеновским излучением (энергия hv' фотона) появляются электроны отдачи (кинетическая энергия Ек электрона).

Фотоэффект

При фотоэффекте рентгеновское излучение поглощается атомом, в результате чего вылетают электроны из глубоких оболочек атома. Если энергия фотона недостаточна для ионизации, то фотоэффект может проявляться в возбуждении атомов без вылета электронов. Может происходить несколько десятков процессов прежде чем энергия рентгеновского фотона перейдет в энергию молекулярно-теплового движения.

Лучевая диагностика

Лучевая диагностика – это отрасль медицины, использующая ионизирующие и неионизирующие излучения для визуализации структурных и функциональных изменений в органах и тканях с целью диагностики заболеваний.

oЛинейная томография

oФлюорография

oАнгиография

oКомпьютерная томография

oСцинтиграфия