рентгеново{0}}изображение
1. Основни принципи
Медицинският{0}}рентгенов преглед използва главно силната проникваща сила на рентгеновите-лъчи в меките тъкани на човека, за да постигне целта за „виждане“ на вътрешното състояние. Природата на X-лъчите, подобно на видимата светлина, която виждаме, са електромагнитни вълни. Въпреки това, обхватът на дължината на вълната на лентата на видимата светлина е 380 ~ 780 nm, а дължината на вълната на X- е много по-малка от тази на лентата на видимата светлина, която е 10 ~ 10-³nm.
Тъй като енергията на фотона се дефинира като E=hv=hc/λ, което е обратно пропорционално на дължината на вълната, енергията на фотона на X- лъчите е много по-голяма от тази на видима светлина, което я прави силно проникваща. Докато видимата светлина не може да пропусне дори тънкия слой на клепачите ни, значителна част от рентгеновите- фотони могат лесно да проникнат в тялото ни и да бъдат уловени от детектори от другата страна. Разбира се, гама лъчите с по-къси дължини на вълната са по-проникващи. Но пред гама лъчите телата ни са почти прозрачни. Все едно сте искали да видите какво се случва в дрехите на човека отсреща, но проникването е твърде силно. Можете директно да видите сградата зад нея, която също е чаша. Освен това не можем да гарантираме, че можете да станете от леглото след еднократно облъчване с гама лъчи. Ела долу; ако все още можеш да слезеш, може би станеш Хълк.
2. Взаимодействие с материята
Както споменахме по-рано, X-лъчите ще взаимодействат с различни вещества в тялото, така че част от енергията се абсорбира от различни тъкани на човешкото тяло, а другата част се приема от детектора на другия край през човешкото тяло.
След като рентгеновите-лъчи бъдат излъчени от предавателния край, те преминават през различни части от човешката тъкан и след това се приемат на съответните позиции на детектора. Чрез анализиране на резултатите на детектора можем да получим вътрешната информация за съответната част от тялото. И така, какви взаимодействия имат рентгеновите-лъчи в човешкото тяло, как работят и с какви тъкани взаимодействат? Това са въпросите, които трябва да проучим.
Знаем, че материята се състои от атоми. Когато рентгеновите-лъчи преминават през човешкото тяло, те също взаимодействат с атомите в нашето тяло и причиняват затихване. Има три основни форми на взаимодействие между X{1}}лъчите и атомите:
1. Фотоелектрически ефект
2. Комптоново разсейване
3. Прекарайте без реакция
Тъй като в материята разстоянието между атомите е много голямо, не само, че ядрото заема много малък обем, но не е лесно за фотон да се сблъска с електрон. Така значителна част от фотоните ще преминат през човешкото тяло незасегнати към детектора. За подробности вижте експеримента на Ръдърфорд със златно фолио.
Следващото е да се съсредоточим върху анализа на фотоелектричния ефект и комптоновото разсейване
2.1 Фотоелектричен ефект
Фотоелектричният ефект се отнася до взаимодействието на фотоните с вътрешните електрони на атомите и фотоните се абсорбират. След като погълне енергията на фотона, електронът се освобождава от атомната връзка и образува фотоелектрон.
Фотоелектричният ефект е по-очевиден при металите и фотоелектроните могат дори да се сливат във фототокове. Вероятността за възникване на фотоелектричния ефект е обратно пропорционална на куба на фотонната енергия ([формула]) =1/E³, E=hv, тоест колкото по-висока е енергията на фотона, толкова по-малко ще се абсорбира и толкова по-високо е проникването; Кубът на поредния номер е пропорционален ( Z³, Z: атомен номер), така че оловото (атомен номер: 82) често се използва за защита от рентгенови лъчи. В сравнение с металите, човешкото тяло се състои главно от въглерод, водород, кислород, азот и други елементи. Има нисък атомен номер и ниска плътност на атомно разпределение. Следователно, няма нужда да се притеснявате, че ще бъдете ударени от ток от самогенерирани-електрони при вземане на рентгенови-лъчи.
Фотоелектричният ефект е основната форма на затихване на X{0}}лъчите в клиничната практика, а също така е и форма на затихване, от която се нуждаем. Както бе споменато по-горе, в меките тъкани, съставени главно от органична материя, затихването на рентгеновите-лъчи е много ниско и повечето от тях могат да преминават директно. Въпреки това, в костната част, тъй като костта се състои главно от калциев фосфат и също така съдържа атоми като калий, магнезий, натрий и стронций, затихването на X- лъчите в костта е относително високо.
Следователно изследването на състоянието на костите е едно от най-важните клинични приложения на рентгеновите{0}}лъчи. Ето защо по принцип всички ортопедични пациенти са помолени да снимат филм.
2.2 Комптоново разсейване
Е, следващата стъпка е разпиляването на детските обувки Compton.
За разлика от фотоелектричния ефект, разсейването на Комптън се отнася до взаимодействието на фотоните с външните електрони на атомите, което води до отслабване на енергията на фотона и промяна на посоката на движение (разсейване), като същевременно възбужда външните електрони.
Разбира се, не е нужно да се паникьосвате, не е нужно да изчислявате енергията на разпръснатите фотони и ъгъла на разсейване θ, както и енергията и ъгъла Ø на възбудените електрони.
Досадно е, когато се появи разсейване на Комптън. Защото в геометричната оптика всички смятаме, че светлината се движи по прави линии. Следователно сигналът, получен от детектора, и крайният резултат, показан на филма, трябва да съответстват едно-към-едно с анатомичната структура на нашето човешко тяло. Интензитетът на сигнала на всяка пикселна точка на детектора трябва да отразява затихването на X-лъчите от човешкото тяло, преминаващо през връзката между тази точка и източника на светлина. Но когато комптъновото разсейване се случи в дадена точка, разпръснатите фотони е вероятно да ударят произволно други пиксели на детектора, което не само ще отслаби интензитета на светлината, получен от точката, но също така ще предизвика произволно друго малко усилване на светлината. Освен това, малко разбиране на нивата на атомната енергия показва, че за разлика от фотоелектричния ефект, енергията, необходима за възбуждане на външните електрони, не е от същия порядък като енергията за възбуждане на вътрешните електрони:
Това води до падащ рентгенов-фотон, който остава в спектралния обхват на рентгеновия-източник, дори ако е претърпял комптоново разсейване и е с намалена енергия. Като основен оптичен шум на рентгеновите изображения, разсейването на Комптон оказва голямо влияние върху съотношението сигнал-/{4}}шум на изображението. Като цяло, за да потиснем шума, причинен от разсейването на Комптън, ще добавим оловна решетка пред детектора, за да потиснем рентгеновите-фотони от други ъгли:
3. Генериране на X{1}}лъчи
Познаването на X{0}}лъчите не е достатъчно, трябва да можем да излъчваме X-лъчи като Ultraman, това е страхотно
Разбира се, когато правите рентгенови-лъчи, няма да се крие ултрамен от вас biubiubiu, а рентгенова-тръба.
Основният принцип е, че притискаме катода под налягане и изстрелваме сноп от електрони, който бомбардира анода (обикновено метал като волфрам, родий и др.). Електроните се забавят в анода и загубената кинетична енергия се превръща във фотони. Когато напрежението на катода е високо (измерено в kV), енергията на фотоните, която получаваме, е в обхвата на дължината на вълната на X-лъчите. X-ВЗЕМЕТЕ!
Този принцип на генериране на фотони се нарича Bremsstrahlung, което се произнася [ˈbʁɛmsˌʃtʁaːlʊŋ] на немски. Можете да слушате Bremsstrahlung тук. Не ме гледай, определено няма да ти го прочета. Това грубо означава радиация на забавяне, което е почти значението на "радиация на забавяне".
С изключение на характерното излъчване на волфрамови атоми в средните няколко пика, то се дължи на собственото-излъчване, генерирано от-електроните с висока енергия, бомбардиращи вътрешните електрони, правейки атомите във възбудено състояние.
Тогава идва проблемът, в рентгеновите-лъчи, които получаваме, голяма част от енергията на фотоните е относително ниска. Вече споменахме в 2.1 Фотоелектрически ефект, че колкото по-ниска е енергията на фотоните, толкова по-слабо е проникването. Това означава, че значителна част от рентгеновите-лъчи ще бъдат почти напълно абсорбирани от тялото, което не само е безполезно за откриване, но също така значително увеличава дозата на радиация на пациента. Така че най-общо казано, сега ще добавим филтър отпред, за да филтрираме тези-рентгенови лъчи с ниска енергия-. По този начин не е нужно да се тревожите за рак, след като приключите със снимките.
4. Приложение
Както споменахме по-рано, тъй като костите съдържат повече калциев фосфат и други метални елементи, те имат по-висока степен на затихване в сравнение с други меки тъкани, така че повечето рентгенови{0}} приложения се използват предимно за проверка на фрактури и анализ на костната плътност. и много други. И така, какво да кажем за други части, които нямат никакви метални елементи?
Отговорът е много прост, ако не го добавите~
Като бариево брашно. Чрез гастроинтестинална ангиография с бариево брашно или бариева клизма (не ме питайте какъв е вкусът на клизма, няма да ви кажа), поставете контрастно вещество с бариев сулфат в храносмилателния тракт и след това използвайте рентгенови лъчи за проверка за лезии в храносмилателния тракт. Основният компонент на бариевото брашно е бариевият сулфат, който има очевидна абсорбция на X- лъчи и е неразтворим във вода и неразтворим в киселина. Той няма да се абсорбира от храносмилателния тракт и е безвреден за човешкото тяло.
И ангиография. Чрез инжектиране на йод{0}}съдържащо контрастно вещество в кръвоносните съдове на съответните части може да се покаже разпределението и лезиите на кръвоносните съдове.
