Принцип отримання рентгенівського зображення

Принцип рентгенографії заснований на здатності Х-променів проходити крізь людський організм на відміну від променів видимого світла, що не мають такої здатності. Отже, рентгенівські промені дають можливість досліднику «зазирнути» всередину організму. Принцип отримання рентгенівського зображення показаний на рис. 27. У міру прохожденіня променів крізь тіло, вони сильніші затримуються більш щільними матеріалами або речовиною, що складається з елементів з високим атомним числом *. Як правило, рентгенівські промені легше проходять крізь м'які тканини і важче крізь кістки. Справа в тому, що кістка не тільки щільніше м'яких тканин, а й містить більшу кількість кальцію, у якого висока атомне число. Інтенсивність почорніння фотоплівки, розташованої позаду просвічуваний тіла, залежить від кількості падаючих на неї Х-променів. Фотоплівка буде найбільш темною в тих місцях, де відповідні частини тіла тонкі і представлені м'якими тканинами. Кістки виглядають на плівці світлими утвореннями, тому що вони поглинають деяку кількість рентгенівських променів, перешкоджаючи їх потраплянню на фотоплівку. Для недосвідченого ока кісткові структури - це всього лише утворення, які чітко видно на рентгенограмі. Але для досвідченого рентголога, який провів половину свого життя за розшифровкою тіней на рентгенівському знімку, стають очевидними більш тонкі деталі анатомічної структури.

До цих пір більшість рентгенограм роблять на світлочутливій плівці. Через виробництва великого числа знімків та їх розміру (наприклад, типова рентгенограма грудної клітки має розмір 30X35 см) більшу частину світового видобутку срібла використовують для виготовлення світлочутливої емульсії плівки. Зараз це становище змінюється. У багатьох пристроях Х-промені падають не на плівку, а на розташовані в певному порядку чутливі кристали, які перетворять зображення - рентгенографічний образ в електричні імпульси. В результаті рентгенівське зображення може бути потім переведено на телевізійний екран і оброблено за допомогою електронних пристроїв, що змінюють контраст і яскравість з метою отримання додаткової інформації. Даний метод називають цифрова рентгенограма.

Ще одна перевага описаного технічного нововведення полягає в тому, що замість зберігання інформації у великих пакетах з важкими рентгенівськими плівками на кожного з тисяч хворих, щорічно проходять обстеження у великому медичному центрі, можна цей же обсяг інформації уміщати на декількох відеодисках. Рентгенологічну інформацію про хворих, записану в одному вигляді, можна також передавати по телефонній мережі з однієї лікарні в іншу в межах міста або країни. Так комп'ютерний вік революціонізує рентгенологію.

Кілька прикладів дуже корисного застосування рентгенівських променів для діагностики захворювання або виявлення порушень дано на наведених малюнках. Зламана або тріснула кістка відразу видно на рентгенограмі навіть в тих випадках, коли дані порушення важко діагностувати при безпосередньому зовнішньому обстеженні через наявність набряку або крайньої хворобливості. На рис. показана рентгенограма зламаної кістки передпліччя.

Точне визначення розташування чужорідного тіла, наприклад кулі чи осколка снаряда, також відносно просте для рентгенографії справу, але має неоціненне значення для хірурга, завдання якого - цей предмет видалити.

Рентгенограми особливо цінні в діагностиці глибоко розташованих порушень, де пряме фізикальне обстеження організму неможливо, за винятком застосування великого хірургічного втручання. Головне достоїнство методу полягає в тому, що для встановлення діагнозу проводять серію рентгенологічних обстежень без ризику для життя хворого і з мінімальним фізичним занепокоєнням і травмуванням. Наприклад, за допомогою такої серії рентгенівських знімків можна виявити наявність каменя в нирці або жовчному міхурі. На рис. показана величезна пухлина матки. Вона схожа на великий м'яч діаметром 10 см, добре видимий, тому що відбувся процес кальцифікації пухлини. Оскільки кальцій має відносно велику атомну число, він чітко видно на рентгенограмі.

Непрохідність або інші порушення травного тракту стають видимими на рентгенівському знімку тільки при використанні особливого методичного прийому. У зв'язку з тим що стінки шлунка і кишечника цілком складаються з м'яких тканин, то на безпосередній рентгенограмі багатьох деталей не видно. Інша справа, коли пацієнт перед знімком випиває містить барій мікстуру, щодо непроникну для Х-променів. Коли ця мікстура заповнює травний тракт, обриси останнього стають чіткими. Таким прийомом часто виявляють виразку дванадцятипалої кишки або непрохідність в тонкому кишечнику, обумовлену зростанням пухлини. Один з таких прикладів наведено на рис. . За допомогою рентгенографії можна проводити також і динамічне спостереження, наприклад, таке як визначення швидкості випорожнення шлунка. При цьому через кожні кілька хвилин роблять ряд знімків у міру того, як рентгенонепроникний барій проходить по шлунку і покидає його.

Для виявлення порушень в малюнку венозної та артеріальної систем в кровотік можна ввести рентгеноконтрастні речовини. Наприклад, іноді про наявність пухлини у головному мозку та її розташуванні судять по помітних змін характеру судинного малюнка, який стає видимим в результаті введення рентгеноконтрастних речовин. Використовуючи рентгеноконтрастні речовини, можна також зробити видимими різні ураження і закупорку лімфатичної системи.

Мамографія

Особливою сферою застосування рентгенографії для діагностики захворювань, яка багато рекламувалася в останні роки, є мамографія - метод отримання рентгенівського зображення молочних залоз з метою виявлення можливого присутності ракової пухлини.

Мамографія - єдиний метод масового обстеження жінок для виявлення раку молочної залози, який, як доведено, досі залишається придатним, так як дозволяє виявити пухлину діаметром менше 5 мм, що неможливо зробити будь-якими іншими методами обстеження. Оскільки молочна залоза повністю складається з м'яких тканин без кісткових структур, для виявлення тонких відмінностей в будові м'язів і жирової тканини і дрібних порушень, що вказують на присутність доброякісної кісти або злоякісної пухлини, застосовують спеціальний низьковольтний рентгенівський апарат (рис.). Пухлини діаметром 5 мм зазвичай виявляють в тому випадку, якщо є «гілляста мікрокальціфікація», це крихітні відкладення кальцію, розкидані в пухлині, на зразок гілок дерева. Кальцій чітко видно на рентгенівському знімку, тому що, як уже говорили, має відносна велика атомне число (2) в порівнянні з речовинами, що входять до складу м'яких тканин і жиру. Характерний вигляд підозрілого утворення в молочній залозі зображений на рис. . Використання мамографії як регулярного широкого обстеження величезного числа жінок з метою визначення можливої наявності раку було предметом численних суперечок серед фахівців протягом ряду років.

Щоб мамографія не зашкодила здоров'ю жінки, її повинен проводити фахівець, який використовує апаратуру, розроблену саме для цієї мети. Низьковольтна апаратура, чутлива плівка і захисні екрани на сьогодні вдосконалені до такого стану, що мамографічне обстеження може бути проведено при дозі опромінення, що не перевищує 2 мГр. Дана доза в 10, а іноді і в 100 разів нижче тієї, яку отримувала жінка при обстеженнях подібного роду, що проводяться десять років тому.

Є цікаві результати деяких з проведених великомасштабних програм профілактичного обстеження. Так, у Великобританії в великої торговельної компанії «Marks and Spenser» профілактичне обстеження 21000 працівниць допомогло встановити 103 випадки раку, раніше не виявлених. Це відповідає частоті виявлення, приблизно рівною 5 випадків на 1000 жінок у віці 35 років і 8 випадків на 1000 жінок у віці 50 років і більше. У США подібна програма включала набагато більше число обстежуваних - 261000 жінок. Частота виявлення раку молочної залози становила близько 5 випадків на 1000 жінок. В середньому близько чверті виявлених ракових пухлин були невеликими за розміром, тобто менше 1 см в діаметрі. Але ця статистика сильно коливається по різних штатах країни, від мінімального значення 13% до максимального - 80%.

Незважаючи на розбіжність у думках серед «фахівців», з наведених цифр ясно, що мамографія - цінний метод виявлення раку молочної залози на ранній стадії, розвитку.

Дамо жінкам, які не мають симптомів раку, загальновизнаний рада - зробіть вихідне мамографічне обстеження у віці між 35 і 40 роками, а потім повторюйте обстеження через кожні 1-3 роки, навіть якщо приводу для підозр немає. У жінок старше 50 років мамографія повинна бути включена в щорічні медогляди.

Комп’ютерна томографія.

У практичній рентгенодіагностиці у зв'язку з впровадженням в 1972 р. комп'ютерної томографії сталася революція. Пристрій, за допомогою якого це стало можливим - комп'ютерний томографічний сканер - спочатку був розроблений для підвищення якості одержуваного рентгенівського зображення головного мозку. Рентгенівський апарат обертається навколо голови обстежуваного протягом певного періоду часу, за який вузький пучок Х-променів багаторазово (кілька тисяч разів) впливає на головний мозок (рис.). Кожен раз, проходячи крізь голову, пучок рентгенівських променів в більшій чи меншій мірі затримується в залежності від товщини кістки та м'яких тканин, що обумовлює зміни в щільності речовини на шляху проходження пучка. Рентгенівські промені надходять не на фотопластинку, як зазвичай, а на кристалічний детектор, який, збуджуючись, посилає електричні сигнали на невеликий комп'ютер. Комп'ютер збирає всю інформацію, відтворює топографію внутрішньочерепного речовини, що має різну щільність і атомні числа, і виділяє результат обробки у вигляді зображення на телеекран. Стрибкоподібні зміни густини речовини, відповідні кордонів між різними структурами мозку, видно особливо чітко. Вся процедура комп'ютерної томографії займає кілька хвилин.

В результаті даного методу отримують вражаюче чітке зображення «тонкого зрізу» голови. Що з'явилася можливість розгледіти деталі далеко перевершує все те, що отримували при звичайному рентгенівському знімку черепа. Ця оригінальна установка вперше створена невеликий англійською фірмою ЕМІ, що спеціалізується на виробництві електронних і музичних інструментів, і могла бути використана тільки для томографічного обстеження голови Згодом багатьма великими фірмами світу були розроблені нові вдосконалені моделі, здатні створювати томографічне зображення будь-якої частини людського тіла. Зазначені установки коштують дорого (близько мільйона доларів), і їх використання виправдане у великих медичних центрах, де вони можуть експлуатуватися на повну потужність.

РАДІОІЗОТОПНА МЕДИЦИНА

Поява в розпорядженні у медиків радіоактивно мічених атомів відкрило цілу область, відому як радіоізотопна медицина і вже вступила в якості нової спеціальності в свої законні права. Нова галузь медицини заснована на використанні радіоактивних ізотопів. Атоми називають ізотопами, якщо вони в своїх ядрах мають те ж число протонів, що і звичайні відповідні їм елементи, але різне число нейтронів. Іншими словами, ізотопи представляють собою різновид звичайних хімічних елементів. Так як вони мають те ж число протонів, що і відповідні їм звичайні хімічні елементи, то у них такий же тип розподілу електронів по орбіталях. Внаслідок сказаного, хімічні властивості ізотопу ідентичні з такими звичайного відповідного елемента. Маючи дуже багато або дуже мало нейтронів в ядрі, деякі з ізотопів є радіоактивними, тобто випускають випромінювання, яке можна виявити за допомогою чутливого приладу, наприклад лічильника Гейгера або сцинтиляційного лічильника. Випромінювання може складатися з гама-або бета-променів, або з променів обох видів. Існують певні ізотопи, які використовують в радіоізотопної медицині.

Коли радіоактивний ізотоп вводять в організм людини, з'являється можливість за допомогою лічильника виміряти створюване випромінювання і визначити локалізацію, кількість і характер розподілу введеного ізотопу. Подібна інформація неоціненна для діагностики ряду медичних порушень.

Завдяки високій чутливості лічильників, що визначають випромінювання, в організм людини вводять дуже невелику кількість радіоактивних речовин. Тому подібні обстеження проводять при досить низьких дозах опромінення тканин, що одночасно означає необхідність введення дуже невеликої маси радіопрепарату. У багатьох відбуваються в організмі процесах, особливо тих, які включають взаємодію з гормонами або вітамінами, нормальну рівновагу речовин легко порушити. Радіоактивне ж обстеження рідко коли вимагає запровадження більш ніж 1 мкг (одна мільйонна частина грама) речовини, шлях якого в організмі необхідно простежити, що не призведе до порушення зазначеного вище нормального рівноваги. Це цінна якість радіоізотопного методу, який використовують при проведенні медичних і біологічних досліджень.