Интенсивность рентгеновского излучения при прохождении через вещество изменяется. В результате многих процессов первичный поток рентгеновского илучения ослабляется в соответствии с законом
, (8)
где – линейный коэффициент поглощения (ослабления), L- толщина слоя
– линейный коэффициент поглощения его можно представить состоящим из трех слагаемых, соответствующих когерентному рассеянию к , некогерентному рассеянию нк , и фотоэффекту ф.:
=к + нк + ф
Это уравнение описывает экспоненциальное уменьшение интенсивности излучение при прохождении рентгеновского излучения через слой поглощающего вещества (рис.5). Линейный коэффициент поглощения вещества увеличивается при увеличении атомного числа и плотности и зависит от энергии падающего рентгеновского излучения. В общем случае увеличивается при уменьшении энергии рентгеновского излучения.
Рис.5. Изменение интенсивности рентгеновского излучения при прохождении через поглощающую среду
Линейный
коэффициент поглощения (ослабления)
зависит от природы вещества (от плотности
и атомного номера) и от длины волны
(энергии
фотонов) излучения. Используют также
массовый коэффициент ослабления, который
равен отношению линейного коэффициента
ослабления к плотности поглотителя
и не зависит от плотности вещества.
Свойство различных веществ и тканей живого организма по-разному поглощать рентгеновское излучение лежит в основе медицинской рентгенографии. Объектом исследования является часть тела пациента. Регистрация изображения производится с помощью фотографической пластинки. Кости, которые в основном состоят их кальция, поглощают рентгеновское излучение лучше, чем мягкие ткани (легкие, гастро-желудочный тракт). Для диагностики желудочного тракта проблема решается путем введения солей бария, которые хорошо распределяются в желудке и хорошо поглощают рентгеновские лучи. Используя тормозное рентгеновское излучение, можно проводить диагностику костного скелета человека, гастро-желудочного тракта, верхних дыхательных путей.
4. Использование рентгеновского излучения в медицине: понятие о рентгеноскопии, рентгенографии, рентгенотерапии и рентгеновской томографии
Для целей диагностики используют фотоны с энергией порядка 60 120кэВ. При этих энергиях массовый коэффициент ослабления в основном определяется фотоэффектом. Его значение
m = k3 Z3, (9)
где k – коэффициент пропорциональности. Существенное различие поглощения рентгеновского излучения разными тканями позволяет в теневой проекции видеть изображения внутриклеточных органов тела человека.
Рентгенодиагностику используют в двух вариантах: рентгеноскопия – изображение рассматривается на рентгенолюминесцирующем экране и рентгенография - изображение фиксируется на фотопленке.
С лечебной целью – рентгенотерапия – рентгеновское излучение применяют главным образом для уничтожения злокачественных образований.
Флюорография – фиксация изображения на чувствительной малоформатной пленке с большого рентгенолюминесцирующего экрана.
Томография – метод рентгенологического исследования, заключающийся в получении теневого изображения отдельных слоев исследуемого объекта, лежащих на разной глубине.
Томографию производят с помощью специальных рентгенодиагностических аппаратов – томографов. Томограф состоит из источника рентгеновского излучения (Рт1, 2, 3 – рентгеновская трубка в положениях 1, 2, 3), приемника излучения (Фп – кассеты с усиливающим экраном и пленкой или селеновой пластиной), устройства для фиксации больного, а также механизма для синхронного перемещения излучателя и приемника либо больного и приемника излучения (см. рис.6).
Томография компьютерная – метод рентгеновского исследования, заключающийся в круговом просвечивании объекта рентгеновским излучением и последующем построении с помощью быстродействующей ЭВМ послойного изображения этого объекта.
Математические принципы метода были обоснованы Кормаком в 60-х годах XX века. Первое официальное сообщение о применении компьютерной томографии для исследования головы человека сделано Хаунсфилдом и Амброусом в 1972г. Первый компьютерный томограф для всего тела был создан Ледли в 1974г. За разработку метода компьютерной томографии в 1979г. Хаунсфилду и Кормаку была присуждена Нобелевская премия.
Рис.6. Рентгеновская томография