Rentgena attēlveidošana
1. Pamatprincipi
Medicīniskā rentgena izmeklēšana galvenokārt izmanto rentgenstaru spēcīgo caurlaidības spēku cilvēka mīkstajos audos, lai sasniegtu mērķi "redzēt" iekšējo stāvokli. Rentgenstaru raksturs, tāpat kā redzamā gaisma, ko mēs redzam, ir elektromagnētiskie viļņi. Tomēr redzamās gaismas joslas viļņu garuma diapazons ir 380 ~ 780nm, un rentgena viļņa garums ir daudz mazāks nekā redzamās gaismas joslai, kas ir 10 ~ 10 -10-³nm.
Tā kā fotona enerģija ir definēta kā E=hv=hc/λ, kas ir apgriezti proporcionāla viļņa garumam, rentgenstaru fotonu enerģija ir daudz lielāka nekā redzamās gaismas enerģija, padarot to ļoti iekļūstošu. Lai gan redzamā gaisma nevar pārraidīt pat mūsu plakstiņu plāno slāni, ievērojama rentgena fotonu daļa var viegli iekļūt mūsu ķermenī un tikt uzņemta ar detektoriem otrā pusē. Protams, gamma stari ar īsākiem viļņu garumiem ir vairāk iekļūstoši. Bet gamma staru priekšā mūsu ķermeņi ir gandrīz caurspīdīgi. Tas ir tāpat kā jūs gribējāt redzēt, kas notiek cilvēka drēbēs otrā pusē, bet iespiešanās ir pārāk spēcīga. Jūs varat tieši redzēt ēku aiz tā, kas ir arī kauss. Turklāt mēs nevaram garantēt, ka jūs varat izkļūt no gultas pēc tam, kad vienu reizi esat apstarots ar gamma stariem. Nāc lejā; ja jūs joprojām varat nākt uz leju, varbūt kļūt par Halku.
2. Mijiedarbība ar matēriju
Kā jau iepriekš minējām, rentgena stari mijiedarbosies ar dažādām vielām organismā, lai daļu enerģijas absorbētu dažādi cilvēka ķermeņa audi, bet otru daļu detektors saņem otrā galā caur cilvēka ķermeni.
Pēc tam, kad rentgenstari ir izstaroti no raidošā gala, tie iziet cauri dažādām cilvēka audu daļām un pēc tam tiek saņemti atbilstošajās detektora pozīcijās. Analizējot detektora rezultātus, mēs varam iegūt attiecīgās ķermeņa daļas iekšējo informāciju. Tātad, kāda ir rentgena staru mijiedarbība cilvēka ķermenī, kā tie darbojas un ar kādiem audiem tie mijiedarbojas? Šie ir jautājumi, kas mums ir jāizpēta.
Mēs zinām, ka matēriju veido atomi. Kad rentgena stari iziet cauri cilvēka ķermenim, tie arī mijiedarbojas ar atomiem mūsu ķermenī un izraisa vājināšanos. Ir trīs galvenās rentgenstaru un atomu mijiedarbības formas:
1. Fotoelektrisks efekts
2. Komptona izkliede
3. Iziet cauri bez reakcijas
Jo vairumā gadījumu attālums starp atomiem ir ļoti liels, kodols ne tikai aizņem ļoti nelielu apjomu, bet fotonam nav viegli saduras ar elektronu. Tātad ievērojama daļa fotonu šķērsos cilvēka ķermeni, kas nav ietekmēts detektoram. Sīkāku informāciju skatiet Rutherford zelta folijas eksperimentā.
Turpmāk jākoncentrējas uz fotoelektriskā efekta analīzi un Compton izkliedi.
2.1 Fotoelektrisks efekts
Fotoelektriskais efekts attiecas uz fotonu mijiedarbību ar atomu iekšējiem elektroniem, un fotoni uzsūcas. Pēc fotonu enerģijas absorbcijas elektrons izlaužas no atomu saites un veido fotoelektronu.
Fotoelektriskais efekts ir acīmredzamāks metāliem, un fotoelektroni var pat saplūst fotostrāvās. Fotoelektriskā efekta rašanās varbūtība ir apgriezti proporcionāla fotonu enerģijas kubam ([formula]) α=1/E³, E=hv, tas ir, jo augstāka fotona enerģija, jo mazāk tā tiks absorbēta un jo lielāka iespiešanās; Kārtas skaitļa kubs ir proporcionāls (α Z³, Z: atomskaitlis), tāpēc svinu (atomskaitlis: 82) bieži izmanto rentgena aizsardzībai. Salīdzinot ar metāliem, cilvēka ķermenis galvenokārt sastāv no oglekļa, ūdeņraža, skābekļa, slāpekļa un citiem elementiem. Tam ir zems atomu skaits un zems atomu sadalījuma blīvums. Tāpēc, veicot rentgenstarus, nav jāuztraucas par elektrotraumu ar pašradītiem elektroniem.
Fotoelektriskais efekts ir galvenā rentgenstaru vājināšanās forma klīniskajā praksē, un tā ir arī mums nepieciešamā vājināšanās forma. Kā minēts iepriekš, mīkstajos audos, kas galvenokārt sastāv no organiskām vielām, rentgenstaru vājināšanās ir ļoti zema, un lielākā daļa no tiem var iziet tieši cauri. Tomēr kaulu daļā, tā kā kauls galvenokārt sastāv no kalcija fosfāta un satur arī tādus atomus kā kā kālijs, magnijs, nātrijs un stroncijs, rentgenstaru samazināšanās kaulā ir salīdzinoši augsta.
Tāpēc kaulu situācijas izpēte ir viens no svarīgākajiem rentgena staru klīniskajiem lietojumiem. Tāpēc būtībā visi ortopēdiskie pacienti tiek lūgti uzņemt filmu.
2.2 Komptona izkliede
Nākamais solis ir Compton bērnu apavu izkliede.
Atšķirībā no fotoelektriskā efekta, Compton izkliede attiecas uz fotonu mijiedarbību ar atomu ārējiem elektroniem, izraisot fotona enerģijas vājināšanos un kustības virzienu (izkliedi), vienlaikus aizraujošot ārējos elektronus.
Protams, jums nav nepieciešams panika, jums nav nepieciešams aprēķināt izkaisīto fotonu enerģiju un izkliedes leņķi θ, kā arī satraukto elektronu enerģiju un leņķi Ø.
Tas ir kaitinoši, kad notiek Komptona izkliede. Jo ģeometriskajā optikā mēs visi domājam, ka gaisma pārvietojas taisnās līnijās. Tāpēc detektora saņemtajam signālam un uz filmas redzamajam gala rezultātam jābūt individuālai atbilstībai ar mūsu cilvēka ķermeņa anatomisko struktūru. Katra detektora pikseļu punkta signāla intensitātei jāatspoguļo rentgenstaru pavājinājums cilvēka ķermenī, kas iet caur savienojumu starp šo punktu un gaismas avotu. Bet, kad Compton izkliede notiek punktā, izkaisītie fotoni, visticamāk, nejauši skars citus detektora pikseļus, kas ne tikai vājinās gaismas intensitāti, ko saņem punkts, bet arī radīs nejaušu citu Nelielu gaismas pieaugumu. Turklāt neliela izpratne par atomenerģijas līmeņiem liecina, ka atšķirībā no fotoelektriskā efekta enerģija, kas nepieciešama ārējo elektronu uzbudināšanai, nav tādā pašā apjomā kā enerģija iekšējo elektronu uzbudināšanai:
Tā rezultātā rodas incidents rentgena fotons, kas paliek rentgenstaru avota spektrālajā diapazonā, pat ja tas ir bijis pakļauts Compton izkliedei un ir samazinājis enerģiju. Kā galvenais rentgenstaru attēlveidošanas optiskais troksnis Compton izkliedei ir liela ietekme uz attēla signāla un trokšņa attiecību. Parasti, lai nomāktu Compton izkliedes radīto troksni, mēs pievienosim svina režģi detektora priekšā, lai nomāktu rentgena fotonus no citiem leņķiem:
3. Rentgenstaru ģenerēšana
Zinot, ka rentgena stari nav pietiekami, mums vajadzētu spēt izstarot rentgena starus, piemēram, Ultraman, tas ir forši
Protams, veicot rentgena starus, pie jums biubiubiu neslēpsies Ultraman, bet gan rentgena caurule.
Pamatprincips ir tāds, ka mēs pakļaujam katodu spiedienam un izšaujam elektronu staru kūli, kas bombardē anodu (parasti metāls, piemēram, volframs, rodijs utt.). Elektroni tiek palēnināti anodā, un zaudētā kinētiskā enerģija tiek pārvērsta fotonos. Kad spriegums pāri katodam ir augsts (mērot kV), iegūtā fotonu enerģija ir rentgenstaru viļņu garuma diapazonā. Rentgena GET!
Šo fotonu ģenerēšanas principu sauc par Bremsstrahlung, kas vācu valodā tiek izrunāts [ˈbʁɛmsˌʃtʁaːlʊŋ]. Jūs varat klausīties Bremsstrahlung šeit. Neskaties uz mani, es tev to noteikti nelasīšu. Tas aptuveni nozīmē palēninājuma starojumu, kas ir gandrīz "palēninājuma starojuma" nozīme.
Izņemot volframa atomu raksturīgo starojumu vairāku pīķu vidū, tas ir saistīts ar pašemisiju, ko rada augstas enerģijas elektroni, kas bombardē iekšējos elektronus, padarot atomus satrauktā stāvoklī.
Tad rodas problēma, rentgena staros, ko mēs saņemam, liela daļa fotonu enerģijas ir salīdzinoši zema. 2.1. fotoelektriskajā iedarbībā jau minējām, ka, jo zemāka ir fotona enerģija, jo vājāka ir iespiešanās. Tas nozīmē, ka ievērojama daļa rentgena staru gandrīz pilnībā uzsūcas organismā, kas ir ne tikai nelietderīgi atklāšanai, bet arī ievērojami palielina radiācijas devu pacientam. Tātad, vispārīgi runājot, mēs tagad pievienosim filtru priekšā, lai filtrētu šos zemas enerģijas rentgena starus. Tādā veidā jums nav jāuztraucas par vēzi pēc filmēšanas pabeigšanas.
4. Pieteikums
Kā jau iepriekš minējām, tā kā kauli satur vairāk kalcija fosfātu un citu metāla elementu, tiem ir lielāks pavājināšanas ātrums, salīdzinot ar citiem mīkstajiem audiem, tāpēc lielākā daļa rentgena lietojumu galvenokārt tiek izmantoti, lai pārbaudītu lūzumus un analizētu kaulu blīvumu. un vēl daudz ko citu. Tātad, kā ar citām daļām, kurām nav metāla elementu?
Atbilde ir ļoti vienkārša, ja jūs to nepievienojat ~
Piemēram, bārija milti. Izmantojot kuņģa-zarnu trakta bārija miltu angiogrāfiju vai bārija klizmu (nejautājiet man, kā garšo klizma, es jums neteikšu), ievietojiet bārija sulfāta kontrastvielu gremošanas traktā un pēc tam izmantojiet rentgena starus, lai pārbaudītu gremošanas trakta bojājumus. Bārija miltu galvenā sastāvdaļa ir bārija sulfāts, kam ir acīmredzama rentgenstaru absorbcija, un tas nešķīst ūdenī un nešķīst skābē. Tas neuzsūcas gremošanas traktā un ir nekaitīgs cilvēka ķermenim.
Un angiogrāfija. Injicējot jodu saturošu kontrastvielu attiecīgo daļu asinsvados, var parādīt asinsvadu sadalījumu un bojājumus.
