1. Свойства рентгеновского изучения. История открытие, применение
 Скачать 408.63 Kb.
|
|
3. Рентген контрастные средства. Показания к применению. Возможные осложнения (принципы профилактики и лечения). 4. Получение и использование рентгеновских лучей. Рентгенодиагностический аппарат, его основные части. История создания рентген аппарата. Рентгеновская трубка - электровакуумный прибор с источником излучения электронов (катод) и мишенью (анод). 1% заряженных электронов переходит в излучение, 99% на нагрев анода. Высоковольтное напряжение для разогрева катода подается через минусовой высоковольтный кабель с накального трансформатора, который находится в генераторном устройстве. Накаленная спираль катода, при прикладывание к рентгеновской трубке высокого напряжения,начинает выбрасывать ускоряющийся поток электронов, а затем они резко тормозятся на вольфрамовой пластинке анода, что и приводит к появлению рентгеновских лучей. Состоит из: 1 - металлический анодный стакан (обычно заземляется); 2 – окна из бериллия для выхода рентгеновского излучения; 3 – термоэмиссионный катод; 4 – стеклянная колба, изолирующая анодную часть трубки от катодной; 5 – выводы катода, к которым подводится напряжение накала, а также высокое (относительно анода) напряжение; 6 – электростатическая система фокусировки электронов; 7 – ввод (антикатод); 8 – патрубки для ввода и вывода проточной воды, охлаждающей вводный стакан. В основе рентгенаппарата лежит генератор излучения - рентгеновская трубка, что управляется системом управления/пультом, регулирующий работу всей установки/ и крепится на штативе. Переменный ток от электросети подводится к первичной обмотке трансформатора. С его вторичной обмотки снимается более высокое напряжение и подается на излучатель непосредственно или через выпрямитель – кенотрон. Накалом катодной нити рентгеновской трубки регулируется ее работа. Не более 1% переходит в излучение, остальное превращается в тепло и греется анод. Для того чтобы избежать его повреждения от перегрева, либо используются тугоплавкие материалы (вольфрам, молибден), либо конструируется специальная система охлаждения (водное охлаждение, вращающийся анод). Современные рентгеновские установки снабжаются специальными устройствами для стабилизации тока и защиты излучателя от перегрузки. Кроме того, устанавливается система защиты окружающих от избыточного излучения (а также от тока высокого напряжения). 5. Основы получения рентгеновского изображения. Формирование рентгеновского изображения на пленке подчиняется всем законам геометрической оптики, т.е. происходит полностью аналогично образованию тени в видимом свете. Таким образом, резкость изображения объекта на пленке непосредственно зависит от размера источника излучения и расстояний от него до пленки и от пленки до объекта. Поэтому, для получения максимально резкого изображения, кассету с пленкой располагают как можно ближе к контролируемому объекту. Контролируемый объект и пленка облучаются или, как говорят, экспонируются в течение определенного времени экспозиции, после чего пленка изымается и подвергается фотообработке. Фотообработка включает в себя этапы проявки, фиксации, промывки и сушки. Обработанная пленка (рентгенограмма) помещается затем на подсвечиваемый экран - так называемый негатоскоп, для просмотра. Различия в интенсивностях рентгеновского пучка прошедшего сквозь различные участки образца, наблюдаются на рентгенограмме в виде различия степени почернения или, иначе говоря, оптической плотности разных участков пленки. Параметры оценки качества рентгеновского изображения. Качество рентгеновского снимка, с технической точки зрения, определяется оптической плотностью почернения, контрастностью и резкостью изображения. Под оптической плотностью почернения понимается плотность почернения рентгеновской пленки. На слишком светлых (прозрачных) или слишком темных (непрозрачных) рентгенограммах изображение видно очень плохо. Только при некоторых средних величинах оптических плотностей почернения определяется наилучшая различимость деталей рентгеновского изображения. Под контрастностью понимается разность плотностей почернения двух соседних участков или деталей рентгеновского снимка. В практических условиях о степени контрастности судят не по разности плотностей почернения двух соседних участков снимка, а по различию света, прошедшего сквозь отдельные участки пленки и воспринятого нашим глазом. Контраст, воспринимаемый нашим глазом, называется субъективным контрастом и является лишь косвенным мерилом объективного контраста, который характеризуется разностью плотностей почернения двух соседних участков снимка. Как уже было сказано, наилучшая различимость достигается при средних оптических плотностях деталей исследуемого объекта. Если рентгеновское изображение будет очень контрастным, то изучение рентгеновского снимка будет затруднено и наиболее мелкие детали останутся незамеченными. Необходимо стремиться не к максимальному контрасту, что очень часто наблюдается, а к оптимальному, при котором обеспечивается наилучшая различимость деталей рентгеновского изображения. Максимальный контраст возможен лишь при работе на пониженных напряжениях. Следует заметить, что снимки с максимальным контрастом изображения не отвечают современным требованиям рентгенодиагностики. Восприятие контраста в значительной степени зависит от размеров деталей. Чем меньше размеры деталей исследуемого объекта, тем больше должна быть контрастность, и, наоборот, чем больше размеры деталей, тем при меньшей контрастности изображения они еще будут замечены нашим глазом. Восприятие контраста также зависит от резкости изображения. Если деталь исследуемого объекта имеет резкие границы, то не требуется большой контрастности изображения и наоборот. Из сказанного следует — чем резче изображение, тем меньший контраст его может быть допущен без ущерба для качества рентгеновского снимка, и, наоборот, нерезкое изображение требует увеличения контрастности его; в противном случае выявление деталей изображения будет ухудшено. Под резкостью понимается четкость контуров рентгеновского изображения в целом или отдельных деталей его. Чем выше резкость рентгеновского изображения, тем легче просматриваются мелкие детали на рентгеновском снимке. Если учесть, что начальные стадии заболеваний вызывают небольшие изменения в органах или тканях, то резкость рентгеновского изображения играет весьма существенную роль в рентгенодиагностике. Физико-технические основы УЗИ. Получение ультразвукового изображения. История развития. Ультразвуковые волны — это упругие колебания среды с частотой, превышающей частоту колебания слышимых человеком звуков,— свыше20 кГц. В ультразвуковой диагностике используют продольные ультразвуковые волны, которые обладают высокой проникающей способностью и проходят через ткани организма, не пропускающие видимый свет. Они относятся к числу неионизирующих излучений и в применяемом в диагностике диапазоне не вызывают выраженных биологических эффектов. Средняя интенсивность их энергии не превышает при использовании коротких импульсов 0,01 Вт/см2, поэтому противопоказаний к исследованию нет. Процедура ультразвуковой диагностики непродолжительна, безболезненна, может быть многократно повторена. Ультразвуковой аппарат занимает мало места и может быть использован для обследования как стационарных, так и амбулаторных больных. Ультразвуковой метод — способ дистантного определения положения, формы, величины, структуры и движения органов и тканей, а также патологических очагов с помощью ультразвукового излучения. Он позволяет зарегистрировать даже незначительные изменения плотности биологических сред. Благодаря перечисленным выше достоинствам ультразвуковой метод стал одним из наиболее популярных и доступных исследований в клинической медицине. В некоторых ее разделах, например акушерстве, педиатрии, он стал основным, а иногда единственным методом диагностической визуализации Аппарат для ультразвукового исследования представляет собой сложное и вместе с тем достаточно портативное устройство, выполняемое в стационарном или переносном варианте (рис. 11.38). Датчик аппарата, называемый также трансдюсером, включает в себя ультразвуковой пре образователь. основной частью которого является пьезокерамический кристалл. Короткие электрические импульсы, поступающие из электронного блока прибора, возбуждают в нем ультразвуковые колебания — обратный пьезоэлектрический эффект. Применяемые для диагностики колебания характеризуются небольшой длиной волны, что позволяет формировать из них узкий пучок, направленный на исследуемую часть тела. Отраженные волны («эхо») воспринимаются тем же пьезоэлементом и преобразуются в электрические сигналы — прямой пьезоэлектрический эффект. Последние поступают в высокочастотный усилитель, обрабатываются в электронном блоке прибора и выдаются пользователю в виде одномерного (в форме кривой) или двухмерного (в форме картинки) изображения. Первое называют эхограммой, а второе — сонограммой (синонимы: улыпрасонограмма, ультразвуковая сканограмма). Таким образом, ультразвуковой преобразователь выполняет следующие функции: I) преобразует электрические сигналы в ультразвуковые колебания: 2) принимает отраженные эхосигналы и преобразует их в электрические; 3) формирует пучок ультразвуковых колебаний необходимой формы; 4) обеспечивает (в ряде систем) перемещение пучка ультразвуковых волн в исследуемой области. Ультразвуковые датчики представляют собой сложные устройства. Их подразделяют на предназначенные для медленного и быстрого — в реальном времени — сканирования. Датчики для медленного сканирования, как правило, одноэлементные, для быстрого — механические или электронные (механическое или электронное сканирование). Механические датчики в большинстве случаев содержат два-три элемента, реже — один элемент. При этом изображение на экране получается в виде сектора (секторные датчики). Датчики для электронного сканирования всегда многоэлементные, выполнены в виде линеек различной длины и формы. В зависимости от формы получаемого изображения различают секторные, линейные и конвексные (выпуклые) датчики. Частоту ультразвуковых волн подбирают в зависимости от цели исследования. Для глубоко расположенных структур применяют более низкие частоты, для поверхностных — более высокие. Например, для изучения сердца используют волны с частотой 2,2—5,0 МГц, для эхографии глаза — 10—15 МГц. На современных установках сонограммы подвергают компьютерному анализу по стандартным программам. Распечатка информации производится в виде картинки — изображения исследуемой области либо, при одномерном исследовании, в виде кривых или ряда цифр. Все ультразвуковые установки, кроме основанных на эффекте Допплера (см. ниже), работают в режиме импульсной эхолокации: излучается короткий импульс и воспринимается короткий сигнал. В зависимости от задач исследования применяют разные виды датчиков. Одни из них предназначены для сканирования с поверхности тела. Другие датчики соединены с эндоскопическим зондом, их используют при внутриполостном исследовании, в том числе в комбинации с эндоскопией. Эти датчики, а также созданные для ультразвуковой локации на операционном столе, можно стерилизовать. Биопсийные, или пункционные, датчики применяют для точного наведения биопсийных, или пункционных, игл. 126 По принципу действия все ультразвуковые датчики делят на две группы: эхоимпульсные и допплеровские. Приборы первой группы служат для определения анатомических структур, их визуализации и измерения Допплеровские датчики позволяют получать кинематическую характеристику быстро протекающих процессов - кровотока в сосудах, сокращений сердца Однако такое деление условно. Многие установки дают возможность одновременно изучать как анатомические, так и функциональные параметры. Для исследования головного мозга, глаза, щитовидной, слюнных и молочной желез, сердца, почек, обследования беременных со сроком более 20 нед специальной подготовки не требуется. При изучении органов брюшной полости, особенно поджелудочной железы, следует тщательно подготовить кишечник, чтобы в нем не было скопления газа. Больной должен явиться в ультразвуковой кабинет натощак. Исследование органов таза рекомендуется проводить при наполненном мочевом пузыре. Больного обследуют при разном положении тела и датчика. При этом врач обычно не ограничивается стандартными позициями, а, меняя положение датчика, стремится получить возможно полную информацию о состоянии органов. Для улучшения контакта с датчиком кожу над исследуемой областью тела хорошо смазывают пропускающим ультразвук специальным акустическим гелем. Ослабление ультразвука в среде определяется так называемым импедансом — ультразвуковым сопротивлением. Величина его зависит от плотности среды и скорости распространения в ней ультразвуковых волн. Достигнув границы двух сред с разным импедансом, пучок этих волн претерпевает изменения: часть его продолжает распространяться в новой среде, а часть отражается. Коэффициент отражения зависит от разности импеданса соприкасающихся сред, т.е. от степени акустической неоднородности граничащих тканей: чем выше различие в импедансе, тем больше волн отражается. Кроме того, степень отражения зависит от угла падения волн на граничащую плоскость: наибольшее отражение отмечается при прямом угле падения. Из-за почти полного отражения ультразвуковых волн на границе некоторых сред при ультразвуковом исследовании приходится сталкиваться со «слепыми» зонами: это наполненные воздухом легкие, кишечник (при наличии в нем газа), участки тканей, расположенные за костями. На границе мышечной ткани и кости отражается до 40 % волн, а на границе мягких тканей и газа — практически 100 %, поскольку газ не проводит ультразвуковые волны. При необходимости ультразвуковое исследование проводят с применением контрастных средств. К их числу относятся, в частности, микропузырьки газа, растворенные в галактозе. Основные методы ультразвуковых исследований. Виды, характеристика. Наибольшее распространение в мимической практике нашли три метода ультразвуковой диагностики: одномерное исследование (эхография), двухмерное исследование (сонография, сканирование) и допплерография. Все они основаны на регистрации отраженных от объекта эхосигналов. Различают два варианта одномерного ультразвукового исследования: А- и М-методы. Принцип Α-метода показан на рис. 11.39, а. Датчик находится в фиксированном положении для регистрации эхосишала в направлении излучения. Эхосигналы представляются в одномерном виде как амп литудные отметки на оси времени. Отсюда, кстати, и название метода (от англ. amplitude — амплитуда). Иными словами, отраженный сигнал образует на экране индикатора фигуру в виде пика на прямой линии. Количество и расположение пиков на горизонтальной прямой соответствуют расположению отражающих ультразвук элементов объекта. Следовательно, одномерный Α-метод позволяет определить расстояние между слоями тканей на пути ультразвукового импульса. Основное клиническое применении А-метода — офтальмология и неврология. При исследовании глаза с помощью этого метода можно определить состояние глазного яблока, выявить помутнение стекловидного тела, отслойку сетчатки или сосудистой оболочки, опухоль или инородное тело в глазнице. В неврологии Α-метод позволяет определить локализацию серповидного отростка и тем самым установить наличие объемного процесса в мозге: кровоизлияния, опухоли. Следует отметить, что, несмотря на наличие в настоящее время более сложных, наглядных и точных методов изучения головного мозга, Α-метод ультразвуковой биолокации по-прежнему достаточно широко применяют в клинике, так как его отличают простота, дешевизна и мобильность исследования. М-метод (от английского motion — движение) также относится к одномерным ультразвуковым исследованиям (рис. 11.39, б). Он предназначен для исследования движущегося объекта — сердца. Датчик также находится в фиксированном положении. Частота посылки ультразвуковых импульсов очень высокая — около 1000 в 1 с, а продолжительность импульса очень небольшая, всего I мкс. Таким образом, датчик лишь 0,1 % времени работает как излучатель, а 99,9 % — как воспринимающее устройство. Отраженные от движущихся стенок сердца эхосигналы записываются на диаграммную бумагу. По форме и расположению зарегистрированных кривых можно составить представление о характере сокращений сердца. Данный метод ультразвуковой биолокации получил также название «эхокардиография» и, как следует из его описания, применяется в кардиологической клинике. Как и Α-метод, Мметод благодаря его простоте и доступности достаточно широко используют в клинической практике, преимущественно на первичном, доклиническом этапе обследования. Ультразвуковое сканирование позволяет получать двухмерное изображение органов (сонография). Этот метод известен также под названием «В-метод> (от англ. bright — яркость). Сущность метода заключается в перемещении ультразвукового пучка по поверхности тела во время исследования. Этим обеспечивается регистрация сигналов одновременно или последовательно от многих объектов Получаемая серия сигналов служит для формирования изображения. Оно возникает на дисплее и может быть зафиксировано на бумаге. Это изображение можно подвергнуть математической обработке, определяя размеры (площадь периметр, поверхность и объем) исследуемого органа. При ультразвуковом сканировании яркость каждой светящейся точки на экране индикатора находится в прямой зависимости от интенсивности эхосигнала. Сигналы разной силы обусловливают на экране участки потемнения различной степени (от белого до черного цвета). На аппаратах с^такими индикаторами плотные камни выглядят ярко-белыми, а образования, содержащие жидкость,— черными (рис. 11.40). 129 Рис. 11.40. Сонограмма желчного пузыря при холелитиазе. В полости пузыря определяется одиночный камень ( + + ), за ним видна акустическая «дорожка». Большинство ультразвуковых установок позволяет производить сканирование пучком волн относительно большого диаметра и с большой частотой кадров в секунду, когда время перемещения ультразвукового луча намного меньше периода движения внутренних органов. Это обеспечивает прямое наблюдение на дисплее за движением органов (сокращениями и расслаблениями сердца, перемещениями органов при дыхании и т.д.). О таких исследованиях говорят, что их проводят в режиме реального времени. Важнейшим элементом ультразвукового сканера, обеспечивающим использование режима реального времени и серой шкалы, является блок промежуточной цифровой памяти. В нем ультразвуковое изображение преобразуется в цифровое и накапливается по мере поступления сигналов отдатчика. Одновременно осуществляется считывание изображения из памяти специальным устройством и представление его с необходимой скоростью на дисплее. У промежуточной памяти есть еще одно назначение: благодаря ей изображение имеет полутоновый характер, такой же, как на рентгенограмме. Однако диапазон градаций серого цвета на рентгенограмме не превышает 15—20 уровней, тогда как в ультразвуковой установке он достигает 64. Промежуточная цифровая память позволяет остановить изображение движущегося органа, т.е. сделать стоп-кадр, и внимательно изучить его на экране дисплея. При необходимости с этого стоп-кадра может быть сделана твердая копия на бумаге, можно записать движение органов на магнитные носители — диск или ленту |