Основы рентгенологии и рентгеновской

СЕМИОТИКИ

●

ОСНОВЫ РЕНТГЕНОЛОГИИ

Рентгеновское излучение представляет собой разновидность электромагнитных колебаний, возникающих при резком тормо­жении ускоренных электронов в момент их столкновения с атома­ми вещества анода рентгеновской трубки, при перестройке элект­ронных оболочек атомов.

По физической сущности рентгеновские лучи не отличаются от других видов электромагнитных колебаний (оптического из­лучения, радиоволн и др.). Особенностью их является то, что они генерируются в диапазоне волн 3-10^-3/1,5нм (1нм —нано­метр = 1 • 10^-9 м), что обусловливает их высокую дифференциальную проникающую способность через среды с различными физическими параметрами, не пропускающими видимые лучи света.

Источником рентгеновского излучения в рентгеновских аппа­ратах и установках является рентгеновская трубка, представляю­щая собой стеклянный вакуумный баллон со степенью разряже­ния до 10^-7 мм рт. ст. с двумя металлическими электродами: като­дом (—) и анодом (+, антикатодом). Она и преобразует электри­ческий ток в рентгеновское излучение. Нить накала катода соединяется с источником напряжения (~ 10 В — 1,6 • 10^-19Дж). При прохождении тока в цепи накала на катоде возникает элект­ронная эмиссия («электронное облако»). Под воздействием высо­кого напряжения между катодом и анодом электроны из этого «электронного облака» устремляются к положительному полюсу (аноду). Фокусирующее устройство при этом концентрирует по­ток электронов на «фокусное пятно» анода. Вследствие их столк­новения с анодом генерируется рентгеновское излучение, интен­сивность которого пропорциональна силе тока, квадрату напря­жения на трубке и атомному номеру вещества анода:

Ф=К • Z • U² • I,

где Ф—интенсивность излучения; К—коэффициент пропорциональности (К= 10^-9 • В^-1); Z— атомный номер вещества анода; U— напряжение на трубке; I— сила тока на рентгеновской трубке.

Величина тока (мА), проходящего через трубку, зависит от количества свободных электронов, генерируемых нитью накала ка­тода. Меняя напряжение в цепи накала трубки, можно изменять интенсивность рентгеновского излучения. Например, если увели­чить ток через рентгеновскую трубку с 2 до 4 мА, то интенсив­ность излучения удвоится, а если удвоить напряжение, то интен­сивность излучения увеличится в 4 раза. Важно, что при этом из­менится не только количество, но и качество рентгеновских лучей (энергия излучения). С увеличением высокого напряжения, т. е. разности потенциалов на электродах трубки, возрастает энергия излучения и уменьшается длина волн рентгеновских лучей. Ко­ротковолновое излучение называют «жестким», оно обладает бо­лее высокой проникающей способностью, чем «мягкое» (длинно­волновое).

Использование рентгеновских лучей в ветеринарии связано с их способностью проникать через ткани организма; вызывать флюоресценцию; оказывать фотохимическое действие (в частно­сти на рентгенографическую пленку); вызывать физиологические и патологические (в зависимости от дозы) изменения в органах и тканях; передавать энергию излучения атомам и молекулам окру­жающей среды (ионизирующий эффект).

Каждая рентгеновская установка состоит из рентгеновской трубки — генератора рентгеновского излучения, блока питания — трансформаторного блока, пульта управления, экранов (для рент­геноскопии) и системы штативов, а также столов для укладки жи­вотных. Электропитание осуществляется через трансформатор­ный блок (блок питания). Он состоит из повышающего и понижа­ющего трансформаторов. С повышающего поступает ток на анод, а с понижающего — на катод («накальный ток»). Пульт управле­ния на стационарных рентгеновских установках выносится в ап­паратную, а на переносных и передвижных монтируется непос­редственно на аппарате. Штативы служат для крепления рентге­новской трубки, просвечивающего экрана и др. Дополнительное оборудование представлено дистанционными приспособлениями (столы, подставки, станки, негатоскопы) и защитными средства­ми для персонала кабинета.

Рентгеновские аппараты и установки должны быть надежно за­землены. Не реже одного раза в год их подвергают контрольным испытаниям. Эксплуатация рентгеновских установок производит­ся с соблюдением правил охраны труда и техники безопасности, в соответствии с техническим паспортом, прилагаемым к каждому рентгеновскому аппарату или рентгеновскому устройству. Основ­ные нормативные требования по этим вопросам изложены в «Правилах устройства и эксплуатации рентгеновских кабинетов и аппаратов на предприятиях Министерства здравоохранения», «Правилах технической эксплуатации электроустановок потреби­телей», «Правилах техники безопасности при эксплуатации элек­троустановок потребителей», а также в «Основных санитарных правилах работы с радиоактивными веществами и другими источни­ками ионизирующих излучений» (ОСП—72).

Биологическое действие рентгеновского излучения.При кратковременном повышенном (10^-12/10^-9с) воздействии ионизирующе­го излучения происходит поглощение тканями энергии излуче­ния; ионизация и возбуждение атомов и молекул; разрыв хими­ческих связей; образование химически активных радикалов и со­единений. При более длительном воздействии (секунды, часы) наблюдают повреждение структур, обеспечивающих нормальную функцию и наследственные свойства клеток; изменение биохими­ческих процессов, функциональных отправлений и морфологии клеток и тканей, их гибель. Появляются клетки с нарушенными наследственными свойствами. Длительное (минуты, сутки, меся­цы) воздействие вызывает поражение целостного организма, фун­кций органов и систем, нарушение их морфологии. При хрони­ческом (годы) облучении повышенными дозами рентгеновского (ионизирующего) излучения снижается продолжительность жиз­ни, возникают злокачественные опухоли, в том числе гемобластозы (лейкозы), возможны наследственные заболевания, аномалии развития, уродства. Таким образом, под воздействием ионизирую­щего излучения проявляется как непрямое (нарушение метабо­лизма вследствие образования ненасыщенных свободных отрица­тельных и положительных радикалов, обладающих высокой реак­ционной активностью и образующих перекисные соединения), так и прямое действие на организм вследствие непосредственного воздействия на радиочувствительные молекулы органических ве­ществ клеточных структур.

Рентгеновское излучение при несоблюдении правил техники безопасности и охраны труда может вызвать различной степени повреждения облучаемых органов и тканей у персонала рентгено­вских кабинетов, вследствие чего могут возникать лучевые реак­ции — от незначительных морфофункциональных отклонений в тканях, проходящих без лечебного вмешательства, до необрати­мых нарушений, которые могут вызвать гибель. Выделяют три степе­ни кожной реакции: эритрему (I степень), сухой эпидермит (II сте­пень) и мокнущий эпидермит (III степень). Эритрема - стойкая гиперемия, умеренная отечность и болезненность кожи возникают обычно через 2 нед после облучения в дозе 500—900 Р и исчезают через несколько недель, оставляя длительную пигментацию кожи. Сухой эпидермит осложняется шелушением кожи через 10—20 сут при облучении дозой 1300—1700 Р. Мокнущий эпидермит прояв­ляется отеком, гиперемией, образованием пузырьков, которые после вскрытия образуют мокнущую ярко-розовую поверхность через 2—4 нед после облучения в дозе, превышающей 2000 Р.

Лучевые повреждения возникают после облучения массивными дозами (лучевая язва, острый лучевой некроз), требующими дли­тельного врачебного вмешательства. Радиационные мутации развиваются в тех случаях, когда энергия излучения поглощается в хромосомах.

Средняя поглощенная доза естественного радиационного фона составляет около 100 мРад в год. По оценкам специалистов, облу­чение миллиона человек в дозе 1 Рад может привести в среднем к возникновению трех случаев заболевания раком, в то время как естественная частота возникновения злокачественных опухолей около 2000 в год на 1 млн населения. Но следует отметить, что число радиационных мутаций возрастает пропорционально дозе облучения. Однако возникать они могут и от воздействия очень малых доз рентгеновского излучения. Это диктует необходимость строгого соблюдения техники и правил противорадиационной за­щиты.

Нормы радиационной безопасности.В целях контроля за радиа­ционной обстановкой в связи с использованием рентгеновских ус­тановок установлены нормы радиационной безопасности (нормы РБ), предусматривающие непревышение дозового предела, ис­ключение необоснованного облучения и снижение дозы излуче­ния до возможно более низкого уровня. Для этого введены поня­тия предельно допустимой дозы (ПДД), предел дозы (ПД) категории облучаемых лиц и группы критических органов.

ПДД — это наибольшая индивидуальная доза за год, которая при равномерном воздействии не вызывает у человека нежела­тельных последствий в течение 50 лет.

ПД — это предельная доза за год, устанавливаемая для исклю­чения необоснованного облучения лиц, не связанных с источни­ками ионизирующего излучения, в связи с профессиональной дея­тельностью. Она в несколько раз меньше ПДД.

Для облегчения радиационной безопасности осуществляется дозиметрический контроль, включающий контроль защиты от из­лучений на рабочих местах, индивидуальный дозиметрический контроль персонала, работающего с источниками излучения, и контроль защиты от излучения в смежных помещениях. Он осу­ществляется путем измерения мощностей экспозиционной дозы и их сравнения с расчетными мощностями дозы (по таблицам, рассчитанным исходя из допустимой мощности дозы, — отноше­ния ПДД и ПД за год ко времени облучения в течение года). Та­кие расчеты обычно делают с учетом двойного коэффициента за­паса.

Вопросы безопасности рентгенологического исследования.Действующие «Правила устройства и эксплуатации рентгеновских ка­бинетов и аппаратов в учреждениях Министерства здравоохране­ния» предъявляют высокие требования к охране труда и технике радиационной безопасности как персонала рентгеновских каби­нетов, так и пациентов, вполне приемлемые в ветеринарии. Ос­новные элементы этих мер — тщательная организация работы, правильное использование защитных устройств, рациональное расположение отдельных блоков рентгеновской установки, точ­ный расчет времени и расстояния съемки.

Рентгенолог обязан соблюдать безопасность рентгенологичес­кого исследования, регистрировать в журнале работу рентгено­логического кабинета, обеспечивая надлежащие учет и отчет­ность.

В рентгеновском кабинете оборудуют процедурную комнату площадью не менее 25—30 м² на цокольном поле или первом эта­же здания. Деревянные и некапитальные стены ее обивают про-свинцованной резиной, свинцовыми листами толщиной до 3 мм или оснащают баритовой штукатуркой толщиной не менее 1 — 1,5 см. На высоте от пола не менее 150—170 см устанавливают об­щее и адаптационное (рабочее) освещение, приточно-вытяжную вентиляцию с трехкратным в 1 ч обменом воздуха. В аппаратном отсеке (комнате управления) размещают пульт управления и трансформаторный блок. Аппаратную от процедурной отделяют дверью, оснащенной окном с просвинцованным стеклом. Рентге­новскую трубку располагают не ближе 2 м от стены, на которую направлен поток рентгеновских лучей. При просвечивании рент­геновский пучок должен быть направлен в сторону капитальной стены или к земле. Рабочие места персонала располагают в зоне, не превышающей допустимый уровень радиации. Каждый рентге­новский кабинет должен иметь средства индивидуальной защиты: фартуки, юбки из просвинцованной резины, перчатки просвин-цованные и др. со свинцовыми эквивалентами не менее 0,3 мм. Защита расстоянием (дистанционное управление) основана на за­коне обратно пропорционального ослабления излучения от квад­рата расстояния. Так, если расстояние трубки увеличить с 0,5 до 2 см (в 4 раза), то интенсивность излучения снизится в 16 раз (за­кон «обратных квадратов»). Фотолабораторию оборудуют рядом с процедурной, надежно защищают и оснащают ее вытяжной вен­тиляцией, не пропускающей свет, оборудуют как белым, так и желто-зеленым или красным освещением.

Степень облучения пациента при рентгеноскопии и рентгено­графии зависит от напряжения и силы тока в рентгеновской труб­ке, фильтрации излучения, времени включения высокого напря­жения, расстояния объекта исследования от трубки, качества эк­рана и чувствительности рентгеновской пленки.

К работе в рентгенологических кабинетах допускают только персонал, прошедший специальную подготовку, аттестованный в установленном порядке и освоивший техническую документацию по устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов и рентге­новских установок, используемых в каждом случае.

Дозиметрия рентгеновского излучения.Обязательное условие ра­диационной безопасности при использовании рентгеновских ус­тановок — точный количественный учет энергии излучения, по­глощаемого людьми при работе с ними — дозиметрия. Для измерения дозы и мощности ионизирующих излучений используют дозиметры, в основе устройства которых лежат регистрация и количественная характеристика ионизирующего, сцинтилляционного, фотографического, химического и других эффектов от взаимо­действия ионизирующих излучений с веществом. Они имеют раз­личное назначение: для измерения излучения в прямом пучке (для дозирования при лучевой терапии); для контроля мощности доз рассеянного излучения на рабочих местах, в смежных помещени­ях и для индивидуального контроля.

Использование дозиметров осуществляется в соответствии с их техническим паспортом и инструкцией по эксплуатации. Обычно для этих целей используют дозиметры разной мощности рентге­новского или гамма-излучения: ДКЗ; МРМ-1; МРМ-2; «Кура»; ДРГЗ-01 («Араке»); ДРГЗ-02; ДРГЗ-03 («Аргунь») и ДРГЗ-04 («Катунь»). Для индивидуального контроля применяют дозиметры ИФК-2,-3; КИД-1,-2,-20; дозиметрический комплект «ТЕЛДЕ» (термолюминесцентный детектор) и др.

Использование рентгеновских методов исследования (рентге­носкопия, рентгенография, флюорография, рентгенотомография, рентгенокимография, рентгенофотооссеометрия и др.) имеют не проходящее значение как в диагностике заболеваний отдельных тканей, органов и систем организма, так и алиментарных, гормо­нальных, токсических, неврогенных и других болезней.

Интерпретация результатов рентгенологического исследования при кажущейся простоте требует глубоких специальных знаний и практической подготовки. На экране или рентгеновском снимке виден не сам объект исследования, а только его теневое отображе­ние, характер которого определяется как количественными и ка­чественными его особенностями, так и избранной методикой и техникой исследования. В образовании рентгеновского изображе­ния важное значение имеют геометрические, физические законо­мерности и технические факторы его образования, так как оно яв­ляется суммарным отображением структуры всех составляющих на пути прохождения рентгеновских лучей через ткани, является плоскостным отображением, не дающим трехмерного представле­ния об объекте исследования, многообразии морфофункциональных его особенностей. Поэтому от исследователя требуются уме­ние и опыт пространственной стереометрической абстракции, способность мысленно воссоздать тот анатомо-морфологический субстрат, который участвует в образовании теневого рентгено­вского изображения.

Надо иметь в виду, что различные по этиологии и патогенети­ческой сущности процессы могут дать сходную рентгенологичес­кую картину и, наоборот, один и тот же процесс в различные ста­дии развития дает разную теневую панораму. Поэтому нужен все­сторонний подход к анализу теневого рентгеновского изображе­ния с точки зрения основных принципов и закономерностей рентгеновского тенеобразования — скиалогии и патоморфологической трактовки теневого симптомокомплекса — семи­отики. Учитывать надо и разрешающие возможности рентгено­логического метода как в смысле возможностей определения эти­ологии заболевания, так и возможности его использования при исследовании животных разных видов и возрастных групп. Целе­сообразно делать два снимка, исследовать объект методом томог­рафии — во взаимно перпендикулярных проекциях. Прямой сни­мок часто не является точным изображением фронтального сече­ния, а боковой не всегда соответствует сагиттальному. Для изуче­ния поверхности исследуемого объекта надо сделать ее краеобразующей, т. е. повернуть объект по отношению к потоку рентгеновских лучей так, чтобы они прошли по касательной к его поверхности, — тангенциальная проекция.

Для получения дифференцированных изображений анатоми­ческих структур надо делать рентгеновские снимки в двух или трех взаимноперпендикулярных проекциях: прямой, боковой и осевой (аксиальной) или менять положение животного при про­свечивании.

Степень проекционного увеличения рентгеновского изобра­жения зависит от пространственных взаимоотношений между рентгеновской трубкой, объектом исследования и экраном или пленкой.

Распознание патологических феноменов находится в прямой зависимости от технического качества рентгенологического ис­следования, произведенного снимка (оптической плотности, кон­трастности, резкости и структурности изображения).

Оптическая плотность — это интенсивность почер­нения экспонированной пленки после проявления. За единицу плотности почернения принимают ослабление проходящего через пленку светового потока в 10 раз. Оптимальность изображения де­талей бывает при средних значениях плотности. Для нормального глаза достаточна оптимальная плотность 0,5—2,3, а наиболее тон­кие детали различаются в пределах 0,7—0,9.

Контрастность есть степень выраженности потемнения изображения соседних участков пленки с изображением и фоном. Она зависит от плотности, толщины, особенностей исследуемого объекта, качества рентгеновского излучения (мягкое, жесткое), расстояния фокус—пленка, экспозиции, вида и качества фотома­териалов и усиливающих экранов и т. п. Так, при жестком излуче­нии рентгенограмма бывает неконтрастной, а при мягком — фо­новое почернение становится интенсивным, а сам объект — про­зрачным, лишенным деталей. Переэкспонированный снимок дает чрезмерное потемнение рентгенограммы, при этом часть деталей теряется в общем почернении и т. п.

Оптимальной следует считать контрастность, обеспечивающую максимально отчетливое выявление деталей изображаемого объекта. Глаз в состоянии выявить разницу оптической плотности до 2 %, а при изучении рентгенограммы на негатоскопе — до 5 %. Малая контрастность деталей изображения лучше выявляется на снимках при невысокой относительной оптической плотности, поэтому не следует допускать значительного почернения рентге­нограмм. Отрицательно влияют на контрастность лучи повыше­ния жесткости и рассеянное излучение.

Резкость изображения — это степень перехода по­чернения одного участка снимка на другой, выраженности изоб­ражения одной структурной компоненты от контуров другой. Нерезкость («смазанность») контуров воспринимается глазом, когда она составляет 0,25 мм и более. Различают геометрическую, дина­мическую и экранную нерезкость.