V roku 1895 objavil nemecký fyzik W. Roentgen nový, dovtedy neznámy typ elektromagnetického žiarenia, ktorý dostal na počesť svojho objaviteľa názov RTG. W. Roentgen sa stal autorom svojho objavu ako 50-ročný, zastával post rektora univerzity vo Würzburgu a mal povesť jedného z najlepších experimentátorov svojej doby. Jedným z prvých, ktorí našli technickú aplikáciu pre Roentgenov objav, bol Američan Edison. Vytvoril šikovnú demonštračnú aparatúru a už v máji 1896 zorganizoval v New Yorku röntgenovú výstavu, kde si návštevníci mohli pozrieť vlastnú ruku na svietiacom plátne. Po tom, čo Edisonov asistent zomrel na ťažké popáleniny, ktoré utrpel pri neustálych demonštráciách, vynálezca zastavil ďalšie experimenty s röntgenovými lúčmi.

Röntgenové žiarenie sa začalo používať v medicíne pre jeho vysokú prenikavú silu. Spočiatku sa röntgenové lúče používali na vyšetrenie zlomenín kostí a lokalizáciu cudzích telies v ľudskom tele. V súčasnosti existuje niekoľko metód založených na röntgenových lúčoch. Ale tieto metódy majú svoje nevýhody: žiarenie môže spôsobiť hlboké poškodenie kože. Objavujúce sa vredy sa často zmenili na rakovinu. V mnohých prípadoch museli byť prsty alebo ruky amputované. Fluoroskopia(synonymum translucencia) je jednou z hlavných metód RTG vyšetrenia, ktoré spočíva v získaní plošného pozitívneho obrazu skúmaného objektu na priesvitnom (fluorescenčnom) plátne. Počas skiaskopie je subjekt medzi priesvitnou obrazovkou a röntgenovou trubicou. Na moderných röntgenových priesvitných obrazovkách sa obraz objaví v okamihu zapnutia röntgenovej trubice a zmizne ihneď po jej vypnutí. Fluoroskopia umožňuje študovať funkciu orgánu - pulzáciu srdca, dýchacie pohyby rebier, pľúc, bránice, peristaltiku tráviaceho traktu atď. Fluoroskopia sa využíva pri liečbe ochorení žalúdka, tráviaceho traktu, dvanástnika, ochorení pečene, žlčníka a žlčových ciest. Lekárska sonda a manipulátory sú zároveň zavedené bez poškodenia tkaniva a akcie počas operácie sú kontrolované skiaskopiou a sú viditeľné na monitore.
Rádiografia - metóda RTG diagnostiky s registráciou fixného obrazu na fotocitlivom materiáli - špeciálna. fotografický film (röntgenový film) alebo fotografický papier s následným spracovaním fotografie; Pri digitálnej rádiografii je obraz fixovaný v pamäti počítača. Vykonáva sa na RTG diagnostických prístrojoch – stacionárnych, inštalovaných v špeciálne vybavených RTG miestnostiach, alebo mobilných a prenosných – pri lôžku pacienta alebo na operačnej sále. Na röntgenových snímkach sú prvky štruktúr rôznych orgánov zobrazené oveľa jasnejšie ako na fluorescenčnej obrazovke. Rádiografia sa vykonáva s cieľom odhaliť a predchádzať rôznym chorobám, jej hlavným cieľom je pomôcť lekárom rôznych špecialít správne a rýchlo stanoviť diagnózu. Röntgenová snímka zachytáva stav orgánu alebo tkaniva iba v čase expozície. Jediný röntgenový snímok však zachytáva iba anatomické zmeny v určitom okamihu, dáva statiku procesu; prostredníctvom série röntgenových snímok zhotovených v určitých intervaloch je možné študovať dynamiku procesu, to znamená funkčné zmeny. Tomografia. Slovo tomografia možno preložiť z gréčtiny ako výrez obrazu. To znamená, že účelom tomografie je získať vrstvený obraz vnútornej štruktúry predmetu štúdia. Počítačová tomografia sa vyznačuje vysokým rozlíšením, ktoré umožňuje rozlíšiť jemné zmeny v mäkkých tkanivách. CT umožňuje odhaliť také patologické procesy, ktoré nie je možné zistiť inými metódami. Okrem toho použitie CT umožňuje znížiť dávku röntgenového žiarenia, ktoré pacienti dostanú počas diagnostického procesu.
Fluorografia- diagnostická metóda, ktorá umožňuje získať obraz orgánov a tkanív, bola vyvinutá na konci 20. storočia, rok po objavení röntgenových lúčov. Na obrázkoch môžete vidieť sklerózu, fibrózu, cudzie predmety, novotvary, zápaly, ktoré majú vyvinutý stupeň, prítomnosť plynov a infiltrátov v dutinách, abscesy, cysty a pod. Najčastejšie sa vykonáva röntgenové vyšetrenie hrudníka, ktoré umožňuje zistiť tuberkulózu, malígny nádor v pľúcach alebo hrudníku a iné patológie.
Röntgenová terapia- Ide o modernú metódu, s ktorou sa vykonáva liečba určitých patológií kĺbov. Hlavné smery liečby ortopedických ochorení touto metódou sú: Chronické. Zápalové procesy kĺbov (artritída, polyartritída); Degeneratívne (osteoartritída, osteochondróza, deformujúca sa spondylóza). Účel rádioterapie je inhibícia vitálnej aktivity buniek patologicky zmenených tkanív alebo ich úplná deštrukcia. Pri nenádorových ochoreniach je röntgenová terapia zameraná na potlačenie zápalovej reakcie, inhibíciu proliferatívnych procesov, zníženie citlivosti na bolesť a sekrečnú aktivitu žliaz. Treba mať na pamäti, že najcitlivejšie na röntgenové žiarenie sú pohlavné žľazy, krvotvorné orgány, leukocyty a bunky malígnych nádorov. Dávka žiarenia sa v každom prípade určuje individuálne.

Za objav röntgenového žiarenia dostal Roentgen v roku 1901 prvú Nobelovu cenu za fyziku a Nobelov výbor zdôraznil praktický význam jeho objavu.
Röntgenové žiarenie je teda neviditeľné elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou 105 - 102 nm. Röntgenové lúče môžu prenikať do niektorých materiálov, ktoré sú nepriepustné pre viditeľné svetlo. Vyžarujú sa pri spomaľovaní rýchlych elektrónov v hmote (kontinuálne spektrum) a pri prechodoch elektrónov z vonkajších elektrónových obalov atómu do vnútorných (lineárne spektrum). Zdrojmi röntgenového žiarenia sú: röntgenová trubica, niektoré rádioaktívne izotopy, urýchľovače a akumulátory elektrónov (synchrotrónové žiarenie). Prijímače - film, luminiscenčné obrazovky, detektory jadrového žiarenia. Röntgenové lúče sa používajú v röntgenovej difrakčnej analýze, medicíne, detekcii chýb, röntgenovej spektrálnej analýze atď.

Modernú lekársku diagnostiku a liečbu niektorých ochorení si nemožno predstaviť bez prístrojov, ktoré využívajú vlastnosti röntgenového žiarenia. K objavu röntgenového žiarenia došlo pred viac ako 100 rokmi, ale aj teraz sa pracuje na vytvorení nových metód a prístrojov na minimalizáciu negatívneho vplyvu žiarenia na ľudský organizmus.

Kto a ako objavil röntgenové lúče

V prirodzených podmienkach je tok röntgenových lúčov zriedkavý a vyžarujú ho len určité rádioaktívne izotopy. Röntgenové lúče alebo röntgenové lúče objavil až v roku 1895 nemecký vedec Wilhelm Röntgen. K tomuto objavu došlo náhodou, počas experimentu na štúdium správania sa svetelných lúčov v podmienkach približujúcich sa vákuu. Experiment zahŕňal katódovú plynovú výbojku so zníženým tlakom a fluorescenčnú clonu, ktorá zakaždým začala žiariť v momente, keď trubica začala pôsobiť.

Roentgen, ktorý sa zaujímal o zvláštny efekt, vykonal sériu štúdií, ktoré ukázali, že výsledné žiarenie, neviditeľné pre oči, je schopné preniknúť cez rôzne prekážky: papier, drevo, sklo, niektoré kovy a dokonca aj cez ľudské telo. Napriek nepochopeniu samotnej podstaty toho, čo sa deje, či je takýto jav spôsobený generovaním prúdu neznámych častíc alebo vĺn, bol zaznamenaný nasledujúci vzorec - žiarenie ľahko prechádza mäkkými tkanivami tela a cez pevné živé tkanivá a neživé látky oveľa ťažšie.

Roentgen nebol prvý, kto študoval tento jav. V polovici 19. storočia podobné možnosti skúmali Francúz Antoine Mason a Angličan William Crookes. Bol to však Roentgen, kto ako prvý vynašiel katódovú trubicu a indikátor, ktorý by sa dal použiť v medicíne. Ako prvý publikoval vedeckú prácu, ktorá mu priniesla titul prvého laureáta Nobelovej ceny medzi fyzikmi.

V roku 1901 sa začala plodná spolupráca medzi tromi vedcami, ktorí sa stali zakladateľmi rádiológie a rádiológie.

Röntgenové vlastnosti

Röntgenové lúče sú neoddeliteľnou súčasťou všeobecného spektra elektromagnetického žiarenia. Vlnová dĺžka je medzi gama a ultrafialovým žiarením. Röntgenové lúče majú všetky obvyklé vlnové vlastnosti:

• difrakcia;
• lom;
• rušenie;
• rýchlosť šírenia (rovná sa svetlu).

Na umelé generovanie röntgenového toku sa používajú špeciálne zariadenia - röntgenové trubice. Röntgenové žiarenie vzniká kontaktom rýchlych volfrámových elektrónov s látkami vyparujúcimi sa z horúcej anódy. Na pozadí interakcie vznikajú elektromagnetické vlny krátkej dĺžky, ktoré sú v spektre od 100 do 0,01 nm a v energetickom rozsahu 100-0,1 MeV. Ak je vlnová dĺžka lúčov menšia ako 0,2 nm - ide o tvrdé žiarenie, ak je vlnová dĺžka väčšia ako špecifikovaná hodnota, nazývajú sa mäkké röntgenové lúče.

Je príznačné, že kinetická energia vznikajúca pri kontakte elektrónov a anódovej látky je z 99 % premenená na tepelnú energiu a iba 1 % je röntgenové žiarenie.

Röntgenové žiarenie - brzdné žiarenie a charakteristické

Röntgenové žiarenie je superpozícia dvoch typov lúčov - brzdného žiarenia a charakteristického. Sú generované v slúchadle súčasne. Preto röntgenové ožiarenie a charakteristika každej konkrétnej röntgenovej trubice - spektrum jej žiarenia, závisí od týchto indikátorov a predstavuje ich superpozíciu.

Bremsstrahlung alebo kontinuálne röntgenové lúče sú výsledkom spomalenia elektrónov vyparujúcich sa z volfrámového vlákna.

Charakteristické alebo čiarové röntgenové lúče vznikajú v okamihu preskupenia atómov látky anódy rtg. Vlnová dĺžka charakteristických lúčov priamo závisí od atómového čísla chemického prvku použitého na výrobu anódy trubice.

Uvedené vlastnosti röntgenových lúčov umožňujú ich praktické využitie:

• neviditeľné pre bežné oko;
• vysoká schopnosť prenikania cez živé tkanivá a neživé materiály, ktoré neprepúšťajú viditeľné svetlo;
• ionizačný účinok na molekulárne štruktúry.

Princípy röntgenového zobrazovania

Vlastnosťou röntgenových lúčov, na ktorých je založené zobrazovanie, je schopnosť niektoré látky buď rozložiť, alebo spôsobiť žiaru.

Röntgenové žiarenie spôsobuje fluorescenčnú žiaru v sulfidoch kadmia a zinku - zelená a vo wolframane vápenatom - modrá. Táto vlastnosť sa využíva v technike lekárskeho röntgenového presvetľovania a tiež zvyšuje funkčnosť röntgenových obrazoviek.

Fotochemický účinok röntgenových lúčov na svetlocitlivé materiály halogenidov striebra (osvetlenie) umožňuje vykonávať diagnostiku - robiť röntgenové snímky. Táto vlastnosť sa využíva aj pri meraní množstva celkovej dávky, ktorú laboratórni asistenti dostanú v röntgenových miestnostiach. Nositeľné dozimetre majú špeciálne citlivé pásky a indikátory. Ionizačný účinok röntgenového žiarenia umožňuje určiť kvalitatívne charakteristiky získaných röntgenových lúčov.

Jednorazové vystavenie konvenčným röntgenovým lúčom zvyšuje riziko rakoviny len o 0,001 %.

Oblasti, kde sa používa röntgen

Použitie röntgenových lúčov je prijateľné v nasledujúcich odvetviach:

1. Bezpečnosť. Pevné a prenosné zariadenia na detekciu nebezpečných a zakázaných predmetov na letiskách, colniciach alebo v preplnených miestach.
2. Chemický priemysel, hutníctvo, archeológia, architektúra, stavebníctvo, reštaurátorské práce – zisťovať závady a vykonávať chemické rozbory látok.
3. Astronómia. Pomáha pozorovať kozmické telesá a javy pomocou röntgenových ďalekohľadov.
4. vojenský priemysel. Na vývoj laserových zbraní.

Hlavné uplatnenie röntgenových lúčov je v oblasti medicíny. Dnes sekcia lekárskej rádiológie zahŕňa: rádiodiagnostiku, rádioterapiu (röntgenovú terapiu), rádiochirurgiu. Lekárske univerzity produkujú vysoko špecializovaných odborníkov – rádiológov.

Röntgenové žiarenie - poškodenie a prínos, účinky na telo

Vysoká penetračná sila a ionizačný účinok röntgenového žiarenia môže spôsobiť zmenu v štruktúre DNA bunky, preto je pre človeka nebezpečný. Škody spôsobené röntgenovým žiarením sú priamo úmerné prijatej dávke žiarenia. Rôzne orgány reagujú na ožiarenie v rôznej miere. Medzi najnáchylnejšie patria:

• kostná dreň a kostné tkanivo;
• šošovka oka;
• štítna žľaza;
• mliečne a pohlavné žľazy;
• pľúcne tkanivo.

Nekontrolované používanie röntgenového žiarenia môže spôsobiť reverzibilné a nezvratné patológie.

Dôsledky vystavenia röntgenovému žiareniu:

• poškodenie kostnej drene a výskyt patológií hematopoetického systému - erytrocytopénia, trombocytopénia, leukémia;
• poškodenie šošovky s následným rozvojom katarakty;
• bunkové mutácie, ktoré sú zdedené;
• vývoj onkologických ochorení;
• dostať popáleniny spôsobené žiarením;
• rozvoj choroby z ožiarenia.

Dôležité! Na rozdiel od rádioaktívnych látok sa röntgenové lúče nehromadia v tkanivách tela, čo znamená, že nie je potrebné odstraňovať röntgenové lúče z tela. Škodlivý účinok röntgenového žiarenia končí vypnutím lekárskeho zariadenia.

Použitie röntgenových lúčov v medicíne je prípustné nielen na diagnostiku (traumatológia, stomatológia), ale aj na terapeutické účely:

• z röntgenových lúčov v malých dávkach sa stimuluje metabolizmus v živých bunkách a tkanivách;
• na liečbu onkologických a benígnych novotvarov sa používajú určité limitné dávky.

Metódy diagnostiky patológií pomocou röntgenových lúčov

Rádiodiagnostika zahŕňa nasledujúce metódy:

1. Fluoroskopia je štúdia, pri ktorej sa obraz získava na fluorescenčnej obrazovke v reálnom čase. Spolu s klasickým zobrazovaním časti tela v reálnom čase dnes existujú technológie röntgenového televízneho presvetľovania – obraz sa prenáša z fluorescenčnej obrazovky na televízny monitor umiestnený v inej miestnosti. Na spracovanie výsledného obrazu s následným prenosom z obrazovky na papier bolo vyvinutých niekoľko digitálnych metód.
2. Fluorografia je najlacnejšia metóda na vyšetrenie hrudných orgánov, ktorá spočíva vo vyhotovení malého obrázka 7x7 cm, napriek možnosti omylu je to jediný spôsob, ako vykonať hromadné každoročné vyšetrenie populácie. Metóda nie je nebezpečná a nevyžaduje stiahnutie prijatej dávky žiarenia z tela.
3. Rádiografia - získanie súhrnného obrazu na filme alebo papieri na objasnenie tvaru orgánu, jeho polohy alebo tónu. Môže sa použiť na posúdenie peristaltiky a stavu slizníc. Ak existuje možnosť výberu, potom by sa medzi modernými röntgenovými prístrojmi nemali uprednostňovať digitálne prístroje, kde môže byť tok röntgenového žiarenia vyšší ako u starých prístrojov, ale nízkodávkové röntgenové prístroje s priamym plochým polovodičové detektory. Umožňujú vám znížiť zaťaženie tela 4-krát.
4. Počítačová röntgenová tomografia je technika, ktorá využíva röntgenové lúče na získanie požadovaného počtu snímok rezov vybraného orgánu. Spomedzi mnohých druhov moderných CT zariadení sa na sériu opakovaných štúdií používajú nízkodávkové CT skenery s vysokým rozlíšením.

Rádioterapia

Röntgenová terapia sa vzťahuje na metódy lokálnej liečby. Najčastejšie sa metóda používa na ničenie rakovinových buniek. Keďže účinok expozície je porovnateľný s chirurgickým odstránením, táto liečebná metóda sa často nazýva rádiochirurgia.

Dnes sa röntgenové ošetrenie vykonáva nasledujúcimi spôsobmi:

1. Vonkajšie (protónová terapia) - lúč žiarenia vstupuje do tela pacienta zvonku.
2. Vnútorné (brachyterapia) - použitie rádioaktívnych kapsúl ich implantáciou do tela, s umiestnením bližšie k rakovinovému nádoru. Nevýhodou tohto spôsobu liečby je, že kým sa kapsula nevyberie z tela, je potrebné pacienta izolovať.

Tieto metódy sú šetrné a ich použitie je v niektorých prípadoch výhodnejšie ako chemoterapia. Takáto popularita je spôsobená skutočnosťou, že lúče sa nehromadia a nevyžadujú odstránenie z tela, majú selektívny účinok bez ovplyvnenia iných buniek a tkanív.

Bezpečná rýchlosť vystavenia röntgenovému žiareniu

Tento ukazovateľ normy prípustnej ročnej expozície má svoj vlastný názov - geneticky významná ekvivalentná dávka (GED). Pre tento ukazovateľ neexistujú žiadne jasné kvantitatívne hodnoty.

1. Tento ukazovateľ závisí od veku a túžby pacienta mať v budúcnosti deti.
2. Závisí to od toho, ktoré orgány boli vyšetrené alebo liečené.
3. GZD je ovplyvnená úrovňou prirodzeného rádioaktívneho pozadia regiónu, kde človek žije.

Dnes sú v platnosti tieto priemerné normy GZD:

• úroveň ožiarenia zo všetkých zdrojov, s výnimkou lekárskych, a bez zohľadnenia prirodzeného radiačného pozadia - 167 mRem za rok;
• norma pre ročné lekárske vyšetrenie nie je väčšia ako 100 mRem za rok;
• celková bezpečná hodnota je 392 mRem za rok.

Röntgenové žiarenie nevyžaduje vylučovanie z tela a je nebezpečné iba v prípade intenzívnej a dlhodobej expozície. Moderné zdravotnícke zariadenia využívajú nízkoenergetické žiarenie krátkeho trvania, preto sa jeho použitie považuje za relatívne neškodné.

Hoci vedci objavili účinok röntgenového žiarenia až od 90. rokov 19. storočia, využitie röntgenového žiarenia v medicíne pre túto prírodnú silu rýchlo prešlo. Dnes sa v prospech ľudstva využíva röntgenové elektromagnetické žiarenie v medicíne, akademickej obci a priemysle, ako aj na výrobu elektriny.

Okrem toho má žiarenie užitočné aplikácie v oblastiach, ako je poľnohospodárstvo, archeológia, vesmír, presadzovanie práva, geológia (vrátane baníctva) a mnoho ďalších činností, dokonca sa vyvíjajú autá s využitím fenoménu jadrového štiepenia.

Lekárske využitie röntgenových lúčov

V zdravotníckych zariadeniach lekári a zubní lekári používajú rôzne jadrové materiály a postupy na diagnostiku, monitorovanie a liečbu širokého spektra metabolických procesov a chorôb v ľudskom tele. Výsledkom je, že lekárske postupy využívajúce lúče zachránili tisíce životov identifikáciou a liečbou stavov od hyperaktívnej štítnej žľazy až po rakovinu kostí.

Najbežnejšie z týchto lekárskych procedúr zahŕňajú použitie lúčov, ktoré môžu prechádzať našou pokožkou. Keď sa urobí obrázok, zdá sa, že naše kosti a iné štruktúry vrhajú tiene, pretože sú hustejšie ako naša koža a tieto tiene možno zistiť na filme alebo na obrazovke monitora. Efekt je podobný, ako keď medzi papier a svetlo vložíte ceruzku. Na liste papiera bude viditeľný tieň z ceruzky. Rozdiel je v tom, že lúče sú neviditeľné, takže je potrebný záznamový prvok, niečo ako fotografický film. To umožňuje lekárom a zubárom vyhodnotiť aplikáciu röntgenových lúčov na základe zlomených kostí alebo problémov so zubami.

Použitie röntgenových lúčov na lekárske účely

Využitie röntgenového žiarenia cielene na medicínske účely, nielen na zisťovanie poškodenia. Pri špecifickom použití je určený na zabíjanie rakovinového tkaniva, zmenšenie veľkosti nádoru alebo zmiernenie bolesti. Napríklad rádioaktívny jód (konkrétne jód-131) sa často používa na liečbu rakoviny štítnej žľazy, čo je stav, ktorým trpí mnoho ľudí.

Zariadenia využívajúce túto vlastnosť sú tiež pripojené k počítačom a skenujú, nazývané: počítačová axiálna tomografia alebo počítačová tomografia.

Tieto nástroje poskytujú lekárom farebný obraz, ktorý zobrazuje obrysy a detaily vnútorných orgánov. To pomáha lekárom odhaliť a identifikovať nádory, abnormálnu veľkosť alebo iné fyziologické alebo funkčné orgánové problémy.
Okrem toho nemocnice a rádiologické centrá vykonajú ročne milióny zákrokov. Pri takýchto postupoch lekári vystreľujú do tela pacientov mierne rádioaktívne látky, aby sa pozreli na určité vnútorné orgány, ako je pankreas, obličky, štítna žľaza, pečeň alebo mozog, aby diagnostikovali klinické stavy.

Röntgenové žiarenie, neviditeľné žiarenie schopné preniknúť, hoci v rôznej miere, všetkými látkami. Ide o elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou asi 10-8 cm.

Podobne ako viditeľné svetlo, aj röntgenové lúče spôsobujú sčernenie fotografického filmu. Táto vlastnosť má veľký význam pre medicínu, priemysel a vedecký výskum. Röntgenové žiarenie prechádzajúce cez skúmaný objekt a potom dopadajúce na film na ňom zobrazuje jeho vnútornú štruktúru. Keďže penetračná sila röntgenového žiarenia je pre rôzne materiály rôzna, časti objektu, ktoré sú preň menej priehľadné, poskytujú na fotografii svetlejšie oblasti ako tie, cez ktoré žiarenie dobre preniká. Kostné tkanivá sú teda pre röntgenové lúče menej transparentné ako tkanivá, ktoré tvoria kožu a vnútorné orgány. Preto na röntgenovom snímku budú kosti označené ako svetlejšie oblasti a miesto zlomeniny, ktoré je pre žiarenie transparentnejšie, sa dá celkom ľahko zistiť. Röntgenové zobrazovanie sa používa aj v zubnom lekárstve na detekciu kazov a abscesov v koreňoch zubov, ako aj v priemysle na detekciu trhlín v odliatkoch, plastoch a gumách.

Röntgenové lúče sa používajú v chémii na analýzu zlúčenín a vo fyzike na štúdium štruktúry kryštálov. Röntgenový lúč prechádzajúci chemickou zlúčeninou spôsobuje charakteristické sekundárne žiarenie, ktorého spektroskopická analýza umožňuje chemikovi určiť zloženie zlúčeniny. Pri dopade na kryštalickú látku je röntgenový lúč rozptýlený atómami kryštálu, čím vzniká jasný, pravidelný vzor škvŕn a pruhov na fotografickej platni, čo umožňuje stanoviť vnútornú štruktúru kryštálu.

Využitie röntgenového žiarenia pri liečbe rakoviny je založené na tom, že zabíja rakovinové bunky. Môže však mať nežiaduci vplyv aj na normálne bunky. Preto je pri tomto použití röntgenových lúčov potrebná mimoriadna opatrnosť.

Získanie röntgenových lúčov

Röntgenové žiarenie vzniká, keď elektróny pohybujúce sa vysokou rýchlosťou interagujú s hmotou. Keď sa elektróny zrazia s atómami akejkoľvek látky, rýchlo strácajú svoju kinetickú energiu. V tomto prípade sa väčšina premení na teplo a malá časť, zvyčajne menej ako 1 %, sa premení na energiu röntgenového žiarenia. Táto energia sa uvoľňuje vo forme kvánt - častíc nazývaných fotóny, ktoré majú energiu, ale majú nulovú pokojovú hmotnosť. Röntgenové fotóny sa líšia svojou energiou, ktorá je nepriamo úmerná ich vlnovej dĺžke. Pri bežnom spôsobe získavania röntgenových lúčov sa získa široký rozsah vlnových dĺžok, ktorý sa nazýva röntgenové spektrum.

Röntgenové trubice. Na získanie röntgenového žiarenia v dôsledku interakcie elektrónov s hmotou je potrebné mať zdroj elektrónov, prostriedky na ich urýchlenie na vysoké rýchlosti a terč schopný odolať elektrónovému bombardovaniu a produkovať röntgenové žiarenie požadovanú intenzitu. Zariadenie, ktoré toto všetko má, sa nazýva röntgenová trubica. Prví bádatelia používali „hlboké vákuové“ trubice, ako sú dnešné výbojky. Vákuum v nich nebolo veľmi vysoké.

Plynové výbojky obsahujú veľké množstvo plyn, a keď sa na elektródy trubice aplikuje veľký potenciálny rozdiel, atómy plynu sa premenia na kladné a záporné ióny. Pozitívne sa pohybujú smerom k negatívnej elektróde (katóde) a padajúc na ňu, vyrážajú z nej elektróny a tie sa zase pohybujú smerom k pozitívnej elektróde (anóde) a bombardovaním vytvárajú prúd röntgenových fotónov. .

V modernej röntgenovej trubici vyvinutej Coolidgeom (obr. 11) je zdrojom elektrónov volfrámová katóda zahriata na vysokú teplotu.

Ryža. jedenásť.

Elektróny sú urýchľované na vysoké rýchlosti vysokým potenciálovým rozdielom medzi anódou (alebo antikatódou) a katódou. Keďže elektróny musia dosiahnuť anódu bez toho, aby sa zrazili s atómami, je potrebné veľmi vysoké vákuum, pre ktoré musí byť trubica dobre evakuovaná. To tiež znižuje pravdepodobnosť ionizácie zostávajúcich atómov plynu a súvisiacich bočných prúdov.

Pri bombardovaní elektrónmi vyžaruje volfrámová antikatóda charakteristické röntgenové lúče. Prierez röntgenového lúča je menší ako skutočná ožiarená oblasť. 1 - elektrónový lúč; 2 - katóda s zaostrovacou elektródou; 3 - sklenená škrupina (rúrka); 4 - volfrámový terč (antikatóda); 5 - katódové vlákno; 6 - skutočne ožiarená oblasť; 7 - efektívny ohniskový bod; 8 - medená anóda; 9 - okno; 10 - rozptýlené röntgenové lúče.

Elektróny sú zaostrené na anóde pomocou špeciálne tvarovanej elektródy obklopujúcej katódu. Táto elektróda sa nazýva zaostrovacia elektróda a spolu s katódou tvorí „elektronický reflektor“ trubice. Anóda vystavená bombardovaniu elektrónmi musí byť vyrobená zo žiaruvzdorného materiálu, pretože väčšina kinetickej energie bombardujúcich elektrónov sa premieňa na teplo. Okrem toho je žiaduce, aby anóda bola vyrobená z materiálu s vysokým atómovým číslom, pretože výťažok röntgenového žiarenia sa zvyšuje so zvyšujúcim sa atómovým číslom. Ako materiál anódy sa najčastejšie volí volfrám, ktorého atómové číslo je 74. Konštrukcia röntgenových trubíc môže byť rôzna v závislosti od podmienok aplikácie a požiadaviek.

Röntgenové žiarenie zohráva v modernej medicíne obrovskú úlohu, história objavu röntgenového žiarenia siaha až do 19. storočia.

Röntgenové lúče sú elektromagnetické vlny, ktoré vznikajú za účasti elektrónov. Pri silnom zrýchlení nabitých častíc sa vytvárajú umelé röntgenové lúče. Prechádza špeciálnym zariadením:

• urýchľovače častíc.

História objavov

Tieto lúče vynašiel v roku 1895 nemecký vedec Roentgen: pri práci s katódovou trubicou objavil fluorescenčný efekt kyanidu bárnatého platiny. Potom bol popis takýchto lúčov a ich úžasná schopnosť prenikať do tkanív tela. Lúče sa začali nazývať röntgenové lúče (röntgenové lúče). Neskôr sa v Rusku začali nazývať röntgenové.

Röntgenové lúče sú schopné preniknúť aj cez steny. Roentgen si teda uvedomil, že urobil najväčší objav v oblasti medicíny. Od tej doby sa začali formovať samostatné sekcie vo vede, ako rádiológia a rádiológia.

Lúče sú schopné preniknúť do mäkkých tkanív, ale sú oneskorené, ich dĺžka je určená prekážkou tvrdého povrchu. Mäkké tkanivá v ľudskom tele sú koža a tvrdé tkanivá sú kosti. V roku 1901 bol vedec ocenený Nobelovou cenou.

Ešte pred objavom Wilhelma Conrada Roentgena sa však o podobnú tému zaujímali aj ďalší vedci. V roku 1853 študoval francúzsky fyzik Antoine-Philiber Mason vysokonapäťový výboj medzi elektródami v sklenenej trubici. Plyn v ňom obsiahnutý pri nízkom tlaku začal vyžarovať červenkastú žiaru. Odčerpávanie prebytočného plynu z trubice viedlo k rozpadu žiary na zložitý sled jednotlivých svietiacich vrstiev, ktorých odtieň závisel od množstva plynu.

V roku 1878 William Crookes (anglický fyzik) navrhol, že fluorescencia nastáva v dôsledku dopadu lúčov na sklenený povrch trubice. Ale všetky tieto štúdie neboli nikde publikované, takže Roentgen o takýchto objavoch nevedel. Po zverejnení jeho objavov v roku 1895 vo vedeckom časopise, kde vedec napísal, že všetky telesá sú pre tieto lúče priehľadné, aj keď vo veľmi odlišnej miere, sa o podobné experimenty začali zaujímať aj ďalší vedci. Potvrdili vynález Roentgena a začal sa ďalší vývoj a zdokonaľovanie röntgenových lúčov.

Wilhelm Roentgen sám publikoval ďalšie dve vedecké práce na tému röntgenových lúčov v rokoch 1896 a 1897, po ktorých sa začal venovať ďalším aktivitám. Niekoľko vedcov teda vynašlo, ale bol to Roentgen, kto publikoval vedecké práce na túto tému.

Princípy zobrazovania

Vlastnosti tohto žiarenia sú určené samotnou povahou ich vzhľadu. Žiarenie vzniká v dôsledku elektromagnetickej vlny. Medzi jeho hlavné vlastnosti patrí:

1. Reflexia. Ak vlna dopadne na povrch kolmo, neodrazí sa. V niektorých situáciách má diamant vlastnosť odrazu.
2. Schopnosť preniknúť do tkaniva. Okrem toho môžu lúče prechádzať cez nepriehľadné povrchy materiálov, ako je drevo, papier a podobne.
3. nasiakavosť. Absorpcia závisí od hustoty materiálu: čím je hustejší, tým viac ho absorbuje röntgenové žiarenie.
4. Niektoré látky fluoreskujú, teda žiaria. Akonáhle sa žiarenie zastaví, zmizne aj žiara. Ak po ukončení pôsobenia lúčov pokračuje, potom sa tento efekt nazýva fosforescencia.
5. Röntgenové lúče môžu osvetliť fotografický film, rovnako ako viditeľné svetlo.
6. Ak lúč prešiel vzduchom, v atmosfére dochádza k ionizácii. Tento stav sa nazýva elektricky vodivý a určuje sa pomocou dozimetra, ktorý nastavuje rýchlosť dávkovania žiarenia.

Žiarenie - škoda a úžitok

Keď sa objavil objav, fyzik Roentgen si ani nevedel predstaviť, aký nebezpečný je jeho vynález. V starých časoch boli všetky zariadenia, ktoré produkovali žiarenie, ďaleko od dokonalosti a v dôsledku toho sa získali veľké dávky emitovaných lúčov. Ľudia nechápali nebezpečenstvo takéhoto žiarenia. Hoci niektorí vedci už vtedy predložili verzie o nebezpečenstvách röntgenových lúčov.

Röntgenové lúče, prenikajúce do tkanív, majú na ne biologický účinok. Jednotkou merania dávky žiarenia je röntgen za hodinu. Hlavný vplyv je na ionizujúce atómy, ktoré sú vo vnútri tkanív. Tieto lúče pôsobia priamo na štruktúru DNA živej bunky. Dôsledky nekontrolovaného žiarenia zahŕňajú:

• bunková mutácia;
• výskyt nádorov;
• radiačné popáleniny;
• choroba z ožiarenia.

Kontraindikácie pre röntgenové vyšetrenie:

1. Pacienti sú v kritickom stave.
2. Obdobie tehotenstva v dôsledku negatívnych účinkov na plod.
3. Pacienti s krvácaním alebo otvoreným pneumotoraxom.

Ako funguje röntgen a kde sa používa

1. V medicíne. Röntgenová diagnostika sa používa na presvetlenie živých tkanív s cieľom identifikovať určité poruchy v tele. Na odstránenie nádorových formácií sa vykonáva röntgenová terapia.
2. Vo vede. Odhalí sa štruktúra látok a povaha röntgenových lúčov. Týmito otázkami sa zaoberajú také vedy ako chémia, biochémia, kryštalografia.
3. V priemysle. Na zistenie porušení v kovových výrobkoch.
4. Pre bezpečnosť obyvateľstva. Röntgenové lúče sú inštalované na letiskách a iných verejných miestach na skenovanie batožiny.

Lekárske využitie röntgenového žiarenia. Röntgenové lúče sa široko používajú v medicíne a zubnom lekárstve na tieto účely:

1. Na diagnostiku chorôb.
2. Na sledovanie metabolických procesov.
3. Na liečbu mnohých chorôb.

Použitie röntgenových lúčov na lekárske účely

Okrem detekcie zlomenín kostí sa röntgenové lúče široko používajú na lekárske účely. Špecializovaná aplikácia röntgenových lúčov má dosiahnuť tieto ciele:

1. Na zničenie rakovinových buniek.
2. Na zníženie veľkosti nádoru.
3. Na zníženie bolesti.

Napríklad rádioaktívny jód, ktorý sa používa pri endokrinologických ochoreniach, sa aktívne používa pri rakovine štítnej žľazy, čím pomáha mnohým ľuďom zbaviť sa tejto hroznej choroby. V súčasnosti sú na diagnostiku zložitých ochorení röntgenové lúče pripojené k počítačom, v dôsledku čoho sa objavujú najnovšie metódy výskumu, ako je počítačová axiálna tomografia.

Takéto skenovanie poskytuje lekárom farebné obrázky, ktoré zobrazujú vnútorné orgány človeka. Na zistenie práce vnútorných orgánov stačí malá dávka žiarenia. Röntgenové lúče sú tiež široko používané vo fyzioterapii.

Základné vlastnosti röntgenového žiarenia

1. penetračná schopnosť. Všetky telesá sú priehľadné pre röntgenové žiarenie a stupeň priehľadnosti závisí od hrúbky telesa. Vďaka tejto vlastnosti sa lúč začal používať v medicíne na zisťovanie fungovania orgánov, prítomnosti zlomenín a cudzích telies v tele.
2. Sú schopné spôsobiť žiaru niektorých predmetov. Napríklad, ak sa na kartón nanesie bárium a platina, potom po prechode skenovaním lúča bude svietiť zeleno-žlto. Ak vložíte ruku medzi röntgenovú trubicu a obrazovku, svetlo prenikne viac do kosti ako do tkaniva, takže kostné tkanivo bude na obrazovke svietiť najjasnejšie a svalové tkanivo bude menej jasné.
3. Akcia na filme. Röntgenové lúče môžu podobne ako svetlo stmaviť film, čo umožňuje fotografovať tieňovú stranu, ktorá sa získa pri skúmaní predmetov röntgenovými lúčmi.
4. Röntgenové lúče môžu ionizovať plyny. To umožňuje nielen nájsť lúče, ale aj odhaliť ich intenzitu meraním ionizačného prúdu v plyne.
5. Majú biochemický účinok na telo živých bytostí. Vďaka tejto vlastnosti našli röntgenové lúče svoje široké uplatnenie v medicíne: dokážu liečiť kožné choroby aj choroby vnútorných orgánov. V tomto prípade sa zvolí požadovaná dávka žiarenia a trvanie lúčov. Dlhodobé a nadmerné používanie takejto liečby je veľmi škodlivé a škodlivé pre telo.

Dôsledkom použitia röntgenového žiarenia bola záchrana mnohých ľudských životov. Röntgen pomáha nielen včas diagnostikovať ochorenie, ale liečebné metódy využívajúce radiačnú terapiu zbavujú pacientov rôznych patológií, od hyperfunkcie štítnej žľazy až po zhubné nádory kostného tkaniva.