Применение рентгеновских лучей

Наиболее широкое применение рентгеновские лучи нашли в медицине, где они впервые и начали использоваться. Различные ткани организма по-разному пропускают рентгеновские лучи. Лёгочная ткань и органы брюшной полости хорошо пропускают рентгеновские лучи, а костная ткань и сердце сравнительно сильно задерживают их. Поэтому, при исследовании различных органов, приходится регулировать и интенсивность и жёсткость лучей. Однако и этих регулировок для исследования недостаточно. В этом случае в организм вводят контрастные вещества, содержашие соединения тяжёлых металлов. В частности, применяют вещества, содержашие соединения бария.

При любом рентгеновском исследовании следует учитывать то, что рентгеновские лучи вредны для организма. Поэтому приходится идти на компромисс: использовать рентгеновские исследования только тогда, когда это действительно необходимо, чтобы вред от рентгеновского облучения больного был значительно меньше того вреда, который был бы, если бы рентгеновского исследования не было и диагноз не был бы правильно поставлен. Кроме того, постоянно идут работы, направленные на то, чтобы как можно меньше была при исследовании лучевая нагрузка на пациента без ущерба для объективности постановки диагноза.

Самый первый метод рентгеновского исследования был метод рентгеноскопии. При этом методе рентгеновские лучи, после прохождения через тело пациента, попадали на флюоресцирующий экран, на котором создавали видимое изображение. Врач наблюдал это изображение визуально, при этом он мог видеть тело пациента на просвет в динамике. При этом он видел, как работает сердце, как двигаются лёгкие при дыхании. Врач мог при этом пациента поворачивать и рассматривать его с разных сторон. Для защиты врача от рентгеновских лучей перед экраном ставилось защитное стекло, которое в своём составе содержит соли свинца. Такое стекло пропускает видимые лучи, но не пропускает рентгеновское излучение.

На схеме показана работа рентгеноскопического аппарата:

Метод рентгеноскопии в своё время имел чрезвычайно широкое распространение. Данный метод имеет ряд преимуществ: врач видел внутренние органы в динамике, кроме того, изображение на экране было позитивным: прозрачные для рентгеновских лучей места на экране казались светлыми, а тени – тёмными. Однако этот метод имел целый ряд недостатков. Во-первых, лучевая нагрузка на пациента была довольно большой, во-вторых врач, при малой яркости экрана и при строгом ограничении времени наблюдения мог кое-чего не заметить или неправильно истолковать увиденное. Поэтому, для устранения указанных недостатков, был изобретён другой метод, который называется рентгенографией. Суть этого метода такова. В рентгеновском аппарате лучи, пройдя через тело пациента попадали не на флюоресцирующий экран, а на фотоплёнку. Потом фотоплёнка проявлялась и на ней появлялось изображение внутренних органов на просвет. Фотоплёнка представляет собой лист прозрачной плёнки (целлулоид, диацетатная пластмасса), на которую нанесена фотоэмульсия, представляющая собой мельчайшие кристаллики бромистого серебра (AgBr) в желатине. Молекулы бромистого серебра обладают следующим свойством: если на них падает свет или другой вид электромагнитного излучения (ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи, гамма-лучи) либо радиация, то при этом молекула разрывается на ионы серебра и брома. И если в кристалле бромистого серебра будет таким образом разорвана хотя бы одна молекула, то, при погружении в специальный раствор проявляющего вещества, в этом кристалле будут разорваны все остальные молекулы бромистого серебра. А если в кристалле не будет разорвана ни одна молекула, то в растворе проявителя ни одна молекула разорвана не будет. Таким образом, кристаллы, в которых образовались ионы серебра, будут иметь чёрный цвет. Следующим этапом будет операция удаления из фотослоя кристаллов бромистого серебра, которые проявитель не тронул. Фотоплёнку потом погружают в раствор фиксажа. При этом ионы серебра превращаются в нейтральные атомы, а из фотослоя удаляется бром и непроявившиеся кристаллы бромистого серебра и те места, которые не были затронуты излучением, будут на плёнке прозрачными. Таким образом, на фотоплёнке будет изображение негативным: тени будут прозрачными, а светлые участки – чёрными. Ниже приводится схема аппарата для рентгенографии:

Данный метод имеет ряд преимуществ. Во-первых – это объективность. Фотоплёнка беспрестрастно фиксирует то, что на неё падает. Во-вторых, снимок можно хранить как документ и показывать большому количеству людей, что очень важно для обучения студентов и для коллективного обсуждения диагноза. В-третьих, затемнять помещение при рентгеноскопии необязательно: фотоплёнка помещается в алюминиевую кассету, а алюминий хорошо пропускает рентгеновские лучи и не пропускает свет. Конечно, изображение на плёнке получается непривычным, в негативе, но это не мешает привыкнуть к такого рода изображению и правильно расшифровать снимок. Как известно, рентгеновские лучи не подчиняются ни зеркалам, ни линзам, поэтому рентгеновский снимок можно получить только в натуральную величину и поэтому фотоплёнка должна быть достаточно большой по площади. А если потребуется исследовать на наличие туберкулёза большое количество людей – то это вызовет очень большие материальные затраты. А нельзя ли сделать рентгеновские снимки маленького размера для выявления туберкулёза? Ведь рентгеновские лучи невозможно сфокусировать линзой, как в обычном фотоаппарате световые лучи? Выход был найден. Решили в аппарат вернуть флюоресцирующий экран, на нём получить изображение и сфотографировать его с помощью обычного фотоаппарата с шириной фотоплёнки всего 6 см. Такой метод получил название флюорографии, то есть фотосъёмки с флюоресцирующего экрана. Ниже приводится схема фоюорографического аппарата:

Существует ещё один метод рентгенодиагностики. Он называется компьютерной томографией. При этом методе можно получить рентгеновский снимок строго определённого слоя организма. Но здесь уже в построении изображения участвует компьютер.

В последнее время появилась возможность обойтись при рентгенографии и при флюорографии без фотоплёнки. Изображение стало появляться на экране компьютера и неограниченно долго храниться в его памяти. Кроме того, с помощью компьютера появилась возможность обрабатывать полученное изображение с целью более точной постановки диагноза. К тому же и лучевая нагрузка на пациента значительно уменьшилась.

В настоящее время рентгеновские лучи нашли своё применение на только в медицине. В ряде научных исследований с помощью рентгеновских лучей установлена атомно-молекулярная структура многих твёрдых веществ, расшифрована структура таких гигантских молекул, как молекулы белковых тел.

С помощью рентгеновских лучей на таможнях и в аэропортах просвечивают багаж пассажиров, что позволяет выявить содержимое багажа пассажиров, не вскрывая сумок и чемоданов.

Контрольные вопросы