Книга. Рентгенология
 Скачать 4.25 Mb.
|
|
1 Ж.И. Казиев ВЕТЕРИНАРНАЯ РЕНТГЕНОЛОГИЯ Алматы 2010 2 УДК 619 ББК 48.7 К 14 Рецензенты: К.К. Муралинов - профессор кафедры акушерства и хирургии, д.в.н. Ш.А. Барамова - заведующий лабораторией туберкулеза ТОО КазНИВИ, д.б.н., профессор. Казиев Ж.И. К14 Ветеринарная рентгенология: учебное пособие - Алматы, 2010. – 165 с. ISBN 978-601-241-188-1 В учебном пособии содержатся данные о рентгеновском излучении и его свойствах, особенностях формирования рентгеновского изображения, а также приводятся основные сведения о рентгеновской аппаратуре. Последовательно освещены средства и методы рентгенологической диагностики, принципы и системы рентгенологического исследования легких, органов пищеварения и мочеполовой системы, костей и суставов животных. Рекомендована учебно-методической комиссией факультета ветеринарной медицины и биотехнологии (протокол № 6 от 7 апреля 2010 г). ISBN 978-601-241-188-1 © Ж.И. Казиев 2010 г. 3 ВВЕДЕНИЕ «Открытие рентгеновских лучей было первым великим прорывом в область, куда ещё ни один человеческий ум не дерзал проникнуть». Артур Кларк Ветеринарная рентгенология в настоящее время прочно вошла в программу преподования в ветеринарных факультетах институтов. Лучи Рентгена все шире применяют для диагностики различных заболеваний сельскохозяйственных животных. Оно обладало удивительным свойством – проникать через тела и предметы, не пропускающие видимый свет. Именно на этом свойстве был основан новый способ исследования – рентгенологический метод. Он заключается в пропускании пучка рентгенологического излучения через исследуемый объект с фиксацией получаемого изображения на флюоресцирующем экране или специальной пленке. Особенностью же рентгенологии как науки является то, что она выделена и построена по признаку того основного метода, которым пользуется. Большинство же клинических дисциплин обособлено либо по признаку изучаемых ими объектов (гепатология, урология и т.д.), либо по характеру исследуемых заболеваний (инфекционные болезни, незаразные болезни), либо по возрасту больных (болезни молодняка, геронтология). В этом отношении рентгенология сближается со своим ведущим методом воздействия на организм – операцией, рентгенология вся основана на применении рентгенологического метода исследования. Отсюда вытекает еще одна особенность рентгенологии, а именно ее универсальность. Предметом ее изучения служит почти весь организм животного. Рентгенология нужна всем ветеринарным дисциплинам. Данная книга рекомендуются в первую очередь в качестве учебного пособия для студентов ветеринарных колледжей и институтов. Кроме того, ею могут пользоваться практикующие ветеринарные врачи. Книга состоит из двух частей: общей и специальной. В общей части приводятся основные сведения по рентгенофизике, о рентгеновских аппаратах, методах рентгеновского исследования, а также средствах индивидуальной защиты от рентгеновых лучей. В отдельном разделе описаны методы «укладок» различных частей тела разных животных. В специальной части излагаются вопросы рентгенодиагностики заболевании различных систем и органов, в частности заболеваний костей и суставов, печени и желчного пузыря, органов грудной полости, органов пищеварения и мочеполовой системы и др. В основе настоящей работы лежат материалы рентгенологических исследовании, проведенных автором, к.в.н., заведующим ветеринарным рентгенкабинетом Казахского национального аграрного университета, полученные за последние десять лет. При работе над учебным пособием были 4 использованы научные труды следующих ученых: Липина В.А., Терехиной М.Т., Рейнберг С.А., Бекмуратова Е.Б., Кишковского А.Н., Тютина Л.А. Какие же цели преследует преподавание рентгенологии? Опознавать по снимкам изображение всех органов и систем и различать в них грубые патологические изменения, а также обнаружить и правильно истолковывать симптомы повреждений и заболеваний, при которых требуется оказание неотложной ветеринарной помощи; ставить правильный диагноз и установить, какие патологические изменения развиваются в органах и системах животного. В настоящее время это осуществляют с помощью разных приемов и методов, в том числе и рентгенологического. Рентгенологическое исследование производится с применением разнообразных аппаратов и приспособлений, которые дают понять сущность рентгеннологических процедур. 5 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ РЕНТГЕНОЛОГИИ История рентгенодиагностики немыслима без имени известного немецкого физика Вильгельма Конрада Рентгена (1845-1923 г.г.). Именно он в конце 1895 году сообщил миру о новых лучах, известных сегодня как рентгеновские лучи. Рентген, изучая прохождение электрического тока высокого напряжения через разряженный газ, неожиданно обнаружил неизвестное до того излучение, впоследствии названное рентгеновским. Оно обладало удивительным свойством – проникать через тела и предметы, не пропускающие видимый свет. Именно на этом свойстве был основан новый способ исследования – рентгенологический метод. Он заключается в пропускании пучка рентгенологического излучения через исследуемый объект с фиксацией получаемого изображения на флюоресцирующем экране или специальной пленке. Следует отметить, что не он первым узнал о существовании этих лучей и не он первым их использовал на практике для получения изображения. Есть факты, что первые снимки в катодных лучах (а это и есть лучи, названные впоследствии рентгеновскими) были сделаны в г. Баку еще в 1884 году. За 11 лет до Рентгена директор Бакинского реального училища Евгений Каменский описал лучи, обладающие фотохимическим действием, производились даже опыты в области фотографии, аналогичные рентгеновым. К сожалению, сообщение об этом опубликовано было только в 1896 году в журнале "Природа и люди" N 28. А также в 1890 году в Америке был случайно получен рентгеновский снимок лабораторных предметов. За 10 лет до опубликования открытия Рентгеном разрядами в вакуумных трубках начал интересоваться русский профессор Иван Павлович Пулюй. Он заметил, что эти лучи проникают через непрозрачные предметы и засвечивают фотопластинки. В 1890 году им были получены фотографии скелета лягушки и детской руки, результаты были опубликованы в европейских журналах. Однако дальнейшим изучением лучей и получением патента он не занимался. По его словам, он показывал эти снимки Рентгену. Забыл ли об этом великий ученый, или умолчал, мы об этом никогда не узнаем, поскольку свой архив Рентген завещал сжечь после его смерти. Но факт остаётся фактом – в России икс- лучами стали заниматься задолго до Рентгена. Как и в случае с Америго Виспучи, который не знал, что уже открыл Америку, многие учёные долгое 6 время «держали в руках» рентгеновские лучи не объявляя на весь мир об их открытии. И вот уже прошло более века со дня открытия этих лучей. За это время рентгеновские лучи получили широкое применение в профессиональной сфере и находятся на службе у человечества. Так, они помогают находить дефекты в различных конструкциях, изучать строение вещества, проверять багаж пассажиров и, наконец, самое главное, - стоят на страже здоровья человека. Интерес медицинских работников к рентгеновым лучам был огромным. Рентгенодиагностика сегодня – лучший и надёжный помощник пациента и врача. Не маловажное значение придают им и ветеринарные специалисты. Русские ветеринарные врачи предсказывали этим лучам как диагностическому средству большую будущность. С 1896 г. С.С. Лисовский применил рентгеновы лучи для просвечивания собаки. Более обстоятельные опыты провел М.А. Мальцев в 1899 г. Он сделал не только просвечивание, но и снимки головы, шеи и конечностей у собаки, плюсны и пута лошади и пясти коровы, применяя для фиксации наркоз. В 1912 г. в лаборатории физиологии Харьковского ветеринарного института была собрана рентгеновская установка; ею пользовались для определения переломов костей, вывихов, плодов у мелких беременных животных и обнаружения инородных тел. В 1923 г. Г.В. Домрачев и А.И. Вишняков, которые являлись основоположниками ветеринарной рентгенологии в СССР, независимо друг от друга начали систематическую и серьезную работу по рентгенологии (первый в Казанском, а второй в Ленинградском ветеринарном институтах). Для исследования (в основном мелких животных) они вначале использовали медицинские рентгеновские кабинеты. Казанский и Ленинградский ветеринарные институты становятся центрами ветеринарной рентгенологии, где выходят целый ряд оригинальных и ценных работ. Здесь же готовились кадры ветеринарных рентгенологов. Каждый из этих центров ветеринарной рентгенологии имел свое определенное направление. Казанская школа (Г.В. Домрачев) в основном разрабатывала вопросы рентгенодиагностики заболеваний внутренних органов домашних животных; ленинградская (А.И. Вишняков) - занималась преимущественно вопросами рентгенодиагностики костно-суставных заболеваний. Для широкого ознакомления ветеринарных специалистов с рентгенодиагностикой в 1931 г. была выпущена книга А.И. Вишнякова «Основы ветеринарной рентгенологии». В ней были приведены данные литературы и материалы исследований автора по методике ветеринарных рентгенологических исследований и рентгеновской картины различной патологии у животных. .И.Вишняковым в 1940 году, а в 1966 году В.А.Липиным издаются специальные учебники «Ветеринарная рентгенология». В них освещаются такие вопросы, как рентгенофизика, рентгенотехника, и приводится 7 обширный и систематизированный материал по рентгенодиагностике различных заболеваний животных. В 1924 году в мастерских города Москвы было начато производство отечественных рентгеновских аппаратов, а с 1927 года - в Ленинграде. Впоследствии эти мастерские переросли в рентгеновские заводы, и начали выпускать аппараты, которые были пригодны для исследования не только мелких, но и крупных животных. В 1932 году в Ленинградском, Харьковском и Казанском ветеринарном институтах были оборудованы специализированные ветеринарные рентгеновские кабинеты. Позже такой кабинет появился в Алма-Атинском зооветеринарном институте, который действует до настоящего времени в составе Казахского Национального аграрного университета. Во время Великой Отечественной войны сотрудниками и ветеринарными врачами-рентгенологами Алма-Атинского зооветеринарного института была проведена огромная работа по отбору лошадей для кавалерии фронта (материалы архива КазНАУ). В послевоенный период А.П. Берггрин занимался усовершенствованием рентгеновских установок для исследования мелких и крупных животных. В 70-х г.г. под руководством профессора Е.Ф.Дымко (ветврачи-рентгенологи А.Напалков, М.Джапаров) были проведены научные работы по исследованию воздействия больших доз рентгеновских излучений на организм животных. После приобретения Казахстаном независимости на базе Алма- Атинского Ордена Трудового Красного знамени зооветеринарного института рентгенологические исследования были продолжены молодым ученым Казиевым Ж.И. Так, им велись работы по исследованию заболеваний в биогеопровинциях. Было обнаружено, что вокруг суперфосфатных заводов города Тараз образовалась энзоотия по флюорозу среди животных. Рентгенографические изменения в трубчатых костях и зубной ткани этих животных были исследованы ветврачом-рентгенологом Ж.И. Казиевым, который использовал материалы исследований и под руководством доцента А.Н. Ермаханова защитил кандидатскую диссертацию по этой проблематике. Этими авторами было опубликовано множество статей и научных докладов на республиканских и международных конференциях. А в 2008 году под редакцией Ж.И.Казиева впервые вышло в свет учебное пособие «Ветеринариялық рентгенология» на казахском языке. 8 ОБЩАЯ ЧАСТЬ ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ Рентгеновские лучи образуются в рентгеновской трубке в результате непрерывного потока из раскаленной спирали отрицательно заряженных электронов, которые при высоком напряжении приобретают большую скорость от катода к аноду. Где резко тормозятся в веществе анода. При этом образуется тепловая энергия и электромагнитный импульс, или рентгеновское излучение. Рентгеновские лучи - это электромагнитные колебания, возникающие при ударе или торможении электронов в вольфрамовом зеркале анода. Рентгеновские лучи по своей физической сущности ничем не отличаются от других видов электромагнитных колебаний (лучи видимого света, инфракрасные, ультрафиолетовые лучи, радиоволны и др.). Различие состоит лишь в длине волны. Место, которое занимают рентгеновские лучи среди других электромагнитных излучений, показано в таблице 1. Таблица 1. Длина волн различных видов электромагнитных излучений Вид излучения Длина волны Космические лучи Гамма-лучи радиоактивных элементов Рентгеновские лучи Ультрафиолетовые лучи Лучи видимого света Инфракрасные лучи Радиоволны 5×10 -5 -1×10 -3 нм 1×10 -3 -3×10 -3 нм 3×10 -3 -1,5 нм 1,5-400 нм 400-700 нм 700-0,15 см 0,15-30 км 1 нм (нанометр) = 1 × 10 -9 м Рентгеновское излучение генерируется в рентгеновской трубке, которая представляет собой устройство, состоящее из стеклянного баллона и двух металлических электродов: катода и анода (антикатода). Внутри баллона создается высокое разрежение воздуха. Катод подключен к отрицательному, а анод — к положительному полюсу источника высокого напряжения. На нить накала катода подается напряжение мощностью около 10 В. При протекании тока в цепи накала, катод начинает испускать свободные электроны (электронная эмиссия), которые образуют вокруг него электронное облачко (рис. 1, а). Электроны между анодом и катодом устремляются к положительно заряженному аноду. И это происходит под воздействием высокого напряжения. В трубке имеется также фокусирующее устройство, которое направляет поток электронов в одну точку — фокусное пятно анода. При 9 столкновении электронов с анодом в результате резкого торможения происходит превращение кинетической энергии электронов в тепловую энергию и энергию рентгеновского излучения (рис. 1, б). Рисунок 1. Схематическое изображение образования рентгеновского излучения: а- электронная эмиссия; б- генерирование рентгеновского излучения; В медицине и ветеринарии для диагностики и лечения применение рентгеновского излучения основано на его способностях: 1. проникать через различные вещества, в том числе через органы и ткани человеческого тела, не пропускающие лучи видимого света; 2. вызывать флюоресценцию — свечение некоторых химических соединений (активированные сульфиды цинка и кадмия, кристаллы вольфрамита кальция, платиносинеродистый барий). На этом свойстве основано рентгеновское просвечивание, а также использование усиливающих экранов при рентгенографии; 3. оказывать фотохимическое воздействие: разлагать соединения серебра с галогенами и вызывать почернение фотографических слоев (рентгенографической пленки). Это свойство лежит в основе получения рентгеновских снимков; 4. вызывать физиологические и патологические (в зависимости от дозы) изменения в облученных органах и. тканях (оказывать биологическое действие). На этом свойстве основано использование рентгеновского излучения для лечения опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваний. Однако, при недостаточно контролируемом облучении в больших дозах возможно развитие острой или хронической лучевой болезни либо лучевых поражений; 5. передавать энергию излучения атомам и молекулам окружающей среды, вызывая их возбуждение, а также распад на положительные и отрицательные ионы — ионизационное действие. При определенных условиях между ионизационным эффектом и дозой облучения существует прямая зависимость. Это позволяет, оценивая с помощью специальных приборов (дозиметров) степень ионизации воздуха, определить количество и качество рентгеновских лучей, применяемых для диагностики или терапии. 10 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ РЕНТГЕНОВСКИХ ТРУБОК Рентгеновская трубка илирентгеновский излучатель представляет собой электровакуумный прибор, преобразующий электрическую энергию в энергию рентгеновского излучения. Любая рентгеновская трубка состоит из стеклянного баллона с высокой степенью разрежения (до 10 -7 мм рт. ст.), в котором расположены два металлических электрода: катод и анод. Стекло баллона рентгеновской трубки должно удовлетворять определенным требованиям: быть прочным, не иметь микропор, хорошо плавиться, отличаться повышенной устойчивостью к высокой температуре, пропускать рентгеновское излучение (рис.2). Рисунок 2. Рентгеновская трубка, (схема): 1−стеклянный баллон; 2.− катод; 3.−анод; 4.−отверсткие для выхода лучей; 5.−тубус; 6.−фильтр. В некоторых излучателях в месте выхода рентгеновских лучей в баллоне имеется специальное квадратное окно, покрываемое гетаном, позволяющее пропускать рентгеновское излучение определенной длины волн. В состав стекла рентгеновских трубок в последнее время вводят боросиликат, обеспечивающий более высокую прочность и устойчивость к нагреванию, а также фильтрацию рентгеновского излучения, аналогичную алюминиевому фильтру толщиной в 1 мм. Катод рентгеновского излучателя представляет собой вольфрамовую спираль линейной формы, накаливающуюся током низкого напряжения (6— 14 В, 2,5—8 А). В излучателях для лучевой терапии вольфрамовая нить катода изготовляется в виде круглой спирали. По числу нитей катода все рентгеновские трубки делятся на однофокусные и двухфокусные. В двухфокусных трубках имеются две вольфрамовые спирали, располагаемые последовательно друг за другом или параллельно. Вольфрамовые нити погружаются в металлические колпачки, представляющие собой фокусирующие устройства. Анод рентгеновской трубки выполняется в виде массивного медного стержня. Поверхность анода, обращенная к катоду и называемая зеркалом 11 анода, скошена под углом в 15 -20 е (чаще 19°). При работе излучателя температура на аноде может достигать 2000 °C, поэтому на рабочей поверхности зеркала анода монтируется прямоугольная пластина из тугоплавкого металла, чаще из вольфрама, реже — из платины. Место генерирования рентгеновского излучения на зеркале анода называют фокусом рентгеновской трубки. Различают действительный (истинный) и оптической (эффективный) фокусы трубки. Д е й с т в и т е л ь н ы й ф о к у с полностью соответствует размерам прямоугольной (в диагностических трубках) или округлой (в терапевтических трубках) площадке анода, бомбардируемой электронами в процессе работы излучателя. О п т и ч е с к и й , или э ф ф е к т и в н ы й ф о к у с представляет собой проекцию истинного фокуса в направлении снимаемого объекта по ходу центрального луча. Оптические (геометрические) качества (рис.3) рентгеновской трубки во многом зависят от величины оптического фокуса. Чем меньше величина оптического фокуса, тем более четкое изображение деталей на рентгеновских снимках. Поэтому при конструировании рентгеновских трубок стремятся получить минимальные (до 0,1 мм) размеры эффективного фокуса. Усиленное нагревание фокусного пятна рентгеновских трубок с неподвижным анодом в значительной мере ограничивает их мощность. Стремление увеличить мощность рентгеновской трубки, сохранив или даже уменьшив величину оптического фокуса, привело к созданию трубок с вращающимся анодом (рис. 4). Рисунок 3. Схематическое изображение рентгеновской трубки: 1 – катод, 2 – анод, фокусирующее устройство; 4 – линейчатый (истинный) фокус; 5 – зеркало анода; 6 – оптический фокус; 7 – нить накала катода; 8 – угол среза анода. Анод такой трубки изготовляют в виде диска диаметром до 80—100 мм и толщиной 4—5 мм. Стержень диска соединяется с ротором, укрепленным в баллоне трубки на подшипниках со специальной графитовой смазкой. В защитном кожухе вне стеклянного баллона располагается статор асинхронного двигателя. Скорость вращения анода в современных трубках достигает 2800, 6000 и даже 9000 оборотов в минуту. При этом 12 действительный фокус трубки описывает за один поворот окружность длиной около 19 см, в то время как размеры оптического фокуса остаются неизменными (от 0,1 до 2,0 мм). Рисунок 4. Внешний вид современной двухфокусной трубки с вращающимся анодом: 1 – стеклянный баллон; 2 – катод; 3 – вращающийся анод; 4 – ротор. Катод у трубки с вращающимся анодом смещен в сторону от центра ее оси с тем, чтобы электронный пучок попадал непосредственно на фокусную дорожку (рис. 5). В двухфокусных рентгеновских трубках с вращающимся анодом нити накала катода могут располагаться последовательно или параллельно друг другу. Рисунок 5. Устройство вращающегося анода рентгеновской трубки (схема): 1 – катод; 2 – зеркало анода; 3 – проекция действительного фокуса трубки; 4 - действительный фокус; 5 – эффективный фокус трубки (стрелкой указано направление вращения анода трубки). Создание трубок с вращающимся анодом позволило резко увеличить их мощность—до 100 кВт за 0,1 с, что сыграло большую роль в развитии и совершенствовании клинической рентгенологии, однако выявились и некоторые недостатки. Оказалось, что в процессе кратковременного 13 воздействия электронного пучка происходит быстрое разогревание (до 2000 °С) лишь поверхностного слоя диска анода, в то время как более глубокие слои почти не меняют своей температуры. В результате этого происходит деформация анода, а фокусная дорожка его становится шероховатой, с многочисленными трещинами. Для борьбы с преждевременным старением диск анода такой трубки изготавливают из молибдена, а сверху его покрывают тонким слоем вольфрама с рениевой присадкой. Комбинированные аноды более устойчивы к перепадам температуры и мощность излучателей может быть увеличена в 1,5—2 раза. Следует отметить, что преимущества рентгеновских трубок с вращающимся анодом сохраняются при использовании коротких выдержек, не более 0,1 с. Более длительные включения в режиме рентгенографии приводят к перегреву анода О работе рентгеновской трубки судят по ее основным параметрам: величине тока и напряжению накала, величине анодного тока и высокого напряжения, тепловому режиму Связи между этими параметрами работы рентгеновской трубки называют х а р а к т е р и с т и к а м и . Э м и с с и о н н а я , или накальная, х а р а к т е р и с т и к а устанавливает зависимость между током накала и анодным током. Электронная эмиссия на катоде проявляется при токе накала в 2,8—3 А и относительно медленно нарастает по мере нагревания нити накала. Начиная с 4 А отмечается чрезвычайно резкое возрастание анодного тока до максимальных его величин. Отсюда делается важный в практическом отношении вывод — регулировку накала трубки следует производить плавно, во избежание ее перегрузки и искажения рабочего режима. А н о д н а я (вольт-амперная) х а р а к т е р и с т и к а показывает зависимость анодного тока трубки от величины, приложенного к ней высокого напряжения при неизменном накале. При определенном (для данного тока накала) напряжении все электроны переносятся от катода к аноду, и величина анодного тока становится постоянной, не зависящей от изменения высокого напряжения. Такое состояние получило название режима насыщения. Для увеличения в этом случае анодного тока необходимо увеличить ток в цепи накала. Режим насыщения обеспечивает электронам высокую скорость, необходимую для генерирования рентгеновского излучения на аноде. |