Рентгеновские снимки: производство и технология¶

Рентгеновский снимок — это изображение внутренней структуры объекта, полученное с помощью рентгеновского излучения, пропускаемого через исследуемый предмет. Метод основан на разной степени поглощения рентгеновских лучей различными материалами: плотные ткани и вещества (кости, металлы) задерживают излучение сильнее, мягкие ткани и воздух — слабее, в результате на принимающем детекторе формируется контрастное изображение.

¶Физические принципы

Рентгеновское излучение — электромагнитные волны с длиной волны от 0,01 до 10 нанометров. При прохождении через вещество лучи ослабляются за счёт трёх основных процессов: фотоэлектрического поглощения, комптоновского рассеяния и образования пар. Степень ослабления зависит от атомного номера элемента и плотности материала, поэтому костная ткань (содержащая кальций) даёт более тёмную тень на снимке, чем окружающие мягкие ткани.

¶Рентгеновская трубка

Источником излучения служит рентгеновская трубка — вакуумный прибор, в котором электроны разгоняются под действием высокого напряжения (обычно 20–150 кВ) и ударяются о металлический анод (мишень). При торможении электронов об анод выделяется около 99 % энергии в виде тепла, и лишь около 1 % превращается в рентгеновские лучи. Поэтому анод охлаждают: в медицинских аппаратах используют вращающиеся аноды в виде диска, чтобы тепловая нагрузка распределялась по большей площади.

¶Медицинский рентгеновский снимок

¶Подготовка пациента

Перед съёмкой пациент снимает металлические предметы и украшения в зоне исследования. В зависимости от области тела подбираются режимы экспозиции: напряжение трубки (кВ), сила тока (мА) и время воздействия. Для защиты от излучения применяются свинцовые фартуки и воротники.

¶Съёмка

Пациент располагается между источником излучения и детектором. Лучевой конус проходит через тело и формирует тень внутренних структур на детекторе. В цифровых системах используется плёночный или матричный детектор (плоскопанельный), преобразующий рентгеновские фотоны в электрический сигнал. Современные аппараты позволяют получать изображение за доли секунды.

¶Цифровая обработка

После съёмки изображение передаётся на компьютер, где проходит обработку: коррекцию контраста, шумоподавление, при необходимости — реконструкцию в объёмное изображение (при компьютерной томографии). Готовый снимок хранится в цифровом архиве (PACS) и может быть распечатан или передан лечащему врачу.

¶Промышленный рентген-контроль

¶Дефектоскопия сварных швов

В промышленности рентгеновский контроль применяется для обнаружения скрытых дефектов: пор, трещин, непроваров в сварных соединениях. Методика схожа с медицинской: источник устанавливают с одной стороны сварного шва, а рентгеновскую плёнку или цифровой детектор — с другой. На снимке дефекты видны как светлые пятна или линии на более тёмном фоне металла.

¶Контроль качества отливок и сварных соединений

Рентгеновский контроль применяется при изготовлении ответственных металлоконструкций: в авиации, атомной энергетике, трубопроводном строительстве. В России работают предприятия, сертифицированные на проведение таких испытаний, в том числе в рамках надзорных систем Ростехнадзора.

¶Рентгеновская компьютерная томография

Компьютерная томография (КТ) — послойное рентгеновское исследование, при котором источник излучения и детекторы вращаются вокруг пациента. За один оборот получается серия проекций, из которых компьютер реконструирует объёмное изображение. Разрешение современных КТ-сканеров позволяет различать структуры размером менее миллиметра. Мультиспиральные томографы имеют от 64 до 320 рядов детекторов, что позволяет сканировать орган за один вдох.

¶Историческая справка

Рентгеновские лучи открыл немецкий физик Вильгельм Рентген в 1895 году. Уже через несколько месяцев после открытия врачи начали использовать новый метод для диагностики переломов. В России первые рентгеновские исследования проводились в 1896 году — практически сразу после публикации сенсационного сообщения. В 1901 году Рентген получил первую Нобелевскую премию по физике.

¶Защита от излучения

При производстве рентгеновских снимков применяются три принципа защиты: время (минимизация длительности экспозиции), расстояние (увеличение дистанции до источника) и экранирование (свинцовые фартуки, стены кабинетов с свинцовой вставкой). Персонал работает за защитным экраном и использует индивидуальные дозиметры.

¶Источники

• Рентгеновские лучи / В. К. Рентген. Открытие и первые применения. — М.: Наука, 1998.
• Цифровая рентгенодиагностика / под ред. Л. А. Чернова. — М.: Медицинская информационная агенция, 2010.
• Рентгеновский контроль: учебное пособие / А. Е. Шевцов. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015.
• Физика медицинской визуализации / Х. Бушберг и др. — СПб.: Лань, 2005.