rentgenové snímkování
1. Základní principy
Lékařské rentgenové-vyšetření využívá k dosažení účelu „vidět“ vnitřní stav hlavně silnou pronikavou sílu rentgenového- záření do lidských měkkých tkání. Povahou X-paprsků, stejně jako viditelného světla, které vidíme, jsou elektromagnetické vlny. Rozsah vlnových délek pásma viditelného světla je však 380~780nm a vlnová délka rentgenového záření je mnohem menší než vlnová délka pásma viditelného světla, což je 10~10-3nm.
Protože energie fotonu je definována jako E=hv=hc/λ, která je nepřímo úměrná vlnové délce, energie fotonu X- záření je mnohem větší než energie viditelné světlo, díky čemuž je vysoce pronikavé. Zatímco viditelné světlo nedokáže propustit ani tenkou vrstvu našich očních víček, značná část fotonů X-záření může snadno proniknout do našeho těla a být zachycena detektory na druhé straně. Gama paprsky s kratšími vlnovými délkami jsou samozřejmě pronikavější. Ale před gama paprsky jsou naše těla téměř průhledná. Je to jako byste chtěli vidět, co se děje v oblečení osoby na druhé straně, ale průnik je příliš silný. Můžete přímo vidět budovu za ní, což je také pohár. Navíc nemůžeme zaručit, že po jednorázovém ozáření gama paprsky dokážete vstát z postele. Pojď dolů; pokud stále můžete sestoupit, možná se staňte Hulkem.
2. Interakce s hmotou
Jak jsme uvedli dříve, rentgenové záření bude interagovat s různými látkami v těle, takže část energie je absorbována různými tkáněmi lidského těla a druhá část je přijímána detektorem na druhém konci přes lidské tělo.
Poté, co jsou rentgenové paprsky emitovány z vysílacího konce, procházejí různými částmi lidské tkáně a poté jsou přijímány na odpovídajících místech na detektoru. Analýzou výsledků na detektoru můžeme získat vnitřní informace o odpovídající části těla. Jaké interakce tedy mají X-paprsky v lidském těle, jak fungují a s jakými tkáněmi interagují? To jsou otázky, které musíme studovat.
Víme, že hmota se skládá z atomů. Když rentgenové záření prochází lidským tělem, interaguje také s atomy v našem těle a způsobuje útlum. Mezi X-paprsky a atomy existují tři hlavní formy interakce:
1. Fotoelektrický jev
2. Comptonův rozptyl
3. Projděte bez reakce
Protože ve hmotě je vzdálenost mezi atomy velmi velká, nejen že jádro zaujímá velmi malý objem, ale není snadné, aby se foton srazil s elektronem. Takže značná část fotonů projde lidským tělem bez vlivu na detektor. Podrobnosti najdete v Rutherfordově experimentu se zlatou fólií.
Dále se zaměříme na analýzu fotoelektrického jevu a Comptonova rozptylu
2.1 Fotoelektrický jev
Fotoelektrický jev se týká interakce fotonů s vnitřními elektrony atomů a fotony jsou absorbovány. Po pohlcení energie fotonu se elektron uvolní z atomové vazby a vytvoří fotoelektron.
Fotoelektrický efekt je patrnější na kovech a fotoelektrony mohou dokonce konvergovat do fotoproudů. Pravděpodobnost výskytu fotoelektrického jevu je nepřímo úměrná třetí mocnině energie fotonu ([vzorec]) =1/E³, E=hv, to znamená, že čím vyšší je energie fotonu, tím méně bude absorbován a tím vyšší je penetrace; Krychle řadového čísla je úměrná (Z³, Z: atomové číslo), takže olovo (atomové číslo: 82) se často používá pro ochranu před rentgenovým zářením. Ve srovnání s kovy se lidské tělo skládá hlavně z uhlíku, vodíku, kyslíku, dusíku a dalších prvků. Má nízké atomové číslo a nízkou hustotu atomového rozložení. Není tedy třeba se obávat, že by vás při pořizování rentgenových paprsků-samogenerované elektrony zasáhly elektrickým proudem.
Fotoelektrický jev je hlavní formou zeslabení rentgenového záření v klinické praxi a je to také forma zeslabení, kterou potřebujeme. Jak bylo uvedeno výše, v měkkých tkáních složených převážně z organické hmoty je útlum rentgenového záření velmi nízký a většina z nich může procházet přímo. Avšak v kostní části, protože kost se skládá hlavně z fosforečnanu vápenatého a obsahuje také atomy, jako je draslík, hořčík, sodík a stroncium, je útlum rentgenového záření v kosti poměrně vysoký.
Zkoumání situace kostí je proto jednou z nejdůležitějších klinických aplikací rentgenového záření. To je důvod, proč jsou v podstatě všichni ortopedičtí pacienti požádáni, aby natočili film.
2.2 Comptonův rozptyl
No a dalším krokem je rozházení dětských bot Compton.
Na rozdíl od fotoelektrického jevu se Comptonův rozptyl týká interakce fotonů s vnějšími elektrony atomů, což způsobuje oslabení energie fotonu a změnu směru pohybu (rozptyl), přičemž vnější elektrony vzrušují.
Samozřejmě nemusíte panikařit, nemusíte počítat energii rozptýlených fotonů a úhel rozptylu θ a energii a úhel Ø excitovaných elektronů.
Když dojde k Comptonovu rozptylu, je to nepříjemné. Protože v geometrické optice si všichni myslíme, že světlo se šíří přímočaře. Signál přijatý detektorem a konečný výsledek zobrazený na filmu by proto měly být v souladu s anatomickou strukturou našeho lidského těla. Intenzita signálu každého pixelového bodu na detektoru by měla odrážet útlum X-paprsků lidského těla procházejícího spojením mezi tímto bodem a zdrojem světla. Ale když se v bodě objeví Comptonův rozptyl, rozptýlené fotony pravděpodobně náhodně zasáhnou další pixely detektoru, což nejen zeslabí intenzitu světla přijímaného bodem, ale také způsobí náhodné další malé zesílení světla. Navíc, malé pochopení úrovní atomové energie ukazuje, že na rozdíl od fotoelektrického jevu není energie potřebná k excitaci vnějších elektronů stejného řádu jako energie k excitaci vnitřních elektronů:
Výsledkem je dopadající rentgenový foton, který zůstává ve spektrálním rozsahu zdroje rentgenového záření, i když prošel Comptonovým rozptylem a má sníženou energii. Jako hlavní optický šum rentgenového zobrazení má Comptonův rozptyl velký vliv na poměr signálu -k-šumu obrazu. Obecně, abychom potlačili šum způsobený Comptonovým rozptylem, přidáme před detektor olověnou mřížku pro potlačení rentgenových fotonů z jiných úhlů:
3. Generování X-paprsků
Znalost rentgenového záření nestačí, měli bychom být schopni vyzařovat rentgenové -paprsky jako Ultraman, to je skvělé
Samozřejmě, že když pořídíte rentgenové záření, nebude se před vámi schovávat ultraman biubiubiu, ale rentgen -.
Základním principem je, že natlakujeme katodu a vystřelíme paprsek elektronů, který bombarduje anodu (obvykle kov jako wolfram, rhodium atd.). Elektrony jsou v anodě zpomaleny a ztracená kinetická energie se přemění na fotony. Když je napětí na katodě vysoké (měřeno v kV), energie fotonu, kterou získáváme, je v rozsahu vlnových délek X-paprsků. RTG-ZÍSKEJTE!
Tento princip generování fotonů se nazývá Bremsstrahlung, což se německy vyslovuje [ˈbʁɛmsˌʃtʁaːlʊŋ]. Bremsstrahlung si můžete poslechnout zde. Na mě se nedívejte, já vám to rozhodně číst nebudu. Zhruba to znamená zpomalovací záření, což je téměř význam „zpomalovacího záření“.
Kromě charakteristického záření atomů wolframu uprostřed několika vrcholů je to způsobeno vlastní -emisí generovanou vysokoenergetickými elektrony, které bombardují vnitřní elektrony a uvádějí atomy do excitovaného stavu.
Pak nastává problém, v rentgenovém záření, které dostáváme, je velká část fotonové energie relativně nízká. Již jsme zmínili v 2.1 Fotoelektrický jev, že čím nižší je energie fotonu, tím slabší je průnik. To znamená, že značná část rentgenového záření bude tělem téměř úplně pohlcena, což nejenže není užitečné pro detekci, ale také značně zvyšuje dávku záření pro pacienta. Obecně řečeno, nyní přidáme filtr, který odfiltruje tyto nízkoenergetické X-paprsky. Po dokončení natáčení se tak nemusíte bát rakoviny.
4. Aplikace
Jak jsme již zmínili dříve, protože kosti obsahují více fosforečnanu vápenatého a dalších kovových prvků, mají větší míru útlumu ve srovnání s jinými měkkými tkáněmi, takže většina rentgenových aplikací se většinou používá ke kontrole zlomenin a analýze hustoty kostí. a mnoho dalších. Co tedy ostatní díly, které nemají žádné kovové prvky?
Odpověď je velmi jednoduchá, pokud ji nepřidáte~
Jako je baryová moučka. Pomocí angiografie trávicího traktu nebo baryového klystýru (neptejte se mě, jak chutná klystýr, to vám neřeknu), umístěte kontrastní látku síranu barnatého do trávicího traktu a poté použijte rentgenové záření ke kontrole lézí v trávicím traktu. Hlavní složkou barnaté moučky je síran barnatý, který má zjevnou absorpci rentgenového záření a je nerozpustný ve vodě a nerozpustný v kyselině. Neabsorbuje se trávicím traktem a je pro lidské tělo neškodný.
A angiografie. Vstříknutím kontrastní látky obsahující jód-do krevních cév odpovídajících částí lze zobrazit rozložení a léze krevních cév.
