Жорина Л.В., Змиевской Г.Н. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами (2006) (1095846), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Если излучение слишком «мягкое», то низкоэнергетические кванты будут давать вклад лишь в дозу облучения и не будут обеспечивать высокий контраст изображения, поэтому важно, чтобы такие кванты были отфильтрованы прежде, чем они достигнут тела пациента. Это реализуется путем введения алюминиевого или медного фильтра. Размеры фокального пятна в ренттенографических устройствах общего применения со сдвоенным фокусом составляют 0,6... 1,0 мм. Для преобразования падающей энергии рентгеновского излучения в какую-либо другую форму, воспринимаемую человеческим глазом, применяются различные типы приемников изображения.

Рентгеновская пленка прямого экспонирования имеет высокий контраст в изображении. Она применяется в тех случаях, когда эти показатели более важны, чем относительно высокая общая доза облучения (кисти рук, зубы). Нерезкость, обусловленная приемником на основе рентгеновской пленки, равна 0,1...0,2 мм.

Система экран — пленка обладает более высокой скоростью экспонирования, но худшим разрешением, чем рентгеновская пленка прямого экспонирования. Система применяется, когда ограничение дозы облучения более важно, чем потеря мелких деталей в изображении. Усилитель рентгеновского изображения (рис.

2.2) обеспечивает очень невысокую дозу облучения, однако при его использовании возникают дополнительная нерезкость и шум, превышающий соответствующие значения для системы экран — пленка. Он применяется для исследования процессов движения, течения и заполнения в организме. 75 После прохождение через входное металлическое окно рентгеновские фотоны бомбардируют поверхность флуоресцирующего экрана, располагающегося на внутренней поверхности окна. Фотоны, испускаемые этим экраном, бомбардируют фотокатод„ в результате чего образуются фотоэлектроны, которые в свою очередь ускоряются разностью потенциалов 20...30 кВ и фокусируются электронно-оптической системой на выходной флуоресцирующий экран.

Диаметр входного экрана — 12,5...35 (до 57) см, диаметр выходного экрана — около 2,5 см. Это уменьшение изображения, связанное с ускорением электронов, гарантирует очень высокое усиление светового потока в усилителе изображения. Изображение регистрируется на фотопленке или с помощью телекамеры. Рис. 2.2.

Схема усилителя рентгеновского изображения: 1 — фотокатод; 2 — фокуснруюнэнс эдсктроды; 3 — анод; 4 — аы- ходной экйан; 5 — входной экран Фокусирующис электроды предназначены для уменьшения размера изображения с минимальными искажениями. Выходной экран с люминофором должен иметь высокое разрешение, но при этом он все же будет вносить значительный вклад в нерезкость из-за уменьшения размера этого изображения. Кроме того, происходит потеря контраста и возникновение бликов из-за рассеяния и преломления светового излучения в люминофоре выходного экрана.

Преимущество от использования высокого фотонного усиления в этих приборах — малое время экспозиции при получении изображения (высокое быстродействие). Цифровые системы обладают следующими преимуществами; цифровое отображение изображения„пониженная доза облучения, цифровая обработка изображений, цифровое хранение и улучшение качества изображений. 2.3. ТОМОГРАФИЯ. РАДИОИЗОТОПНАЯ, ЛУЧЕВАЯ И ЛАЗЕРНАЯ ДИАГНОСТИКА И ТЕРАПИЯ Рентгеновская трансмиссиоииая компьютерная томография. Как было сказано ранее, с помощью обычной рентгенографии легко различить костную и мышечную ткань, трахею, заполненную воздухом.

Однако различить кровь в кровеносных сосудах и структуры мягких тканей с помощью обычной рентгеновской пленки с контрастным разрешением 2 % не удается. При применении обычной ренттенографии теряется информация и о трехмерной структуре изучаемого объекта. Рентгеновское изображение, полученное с помощью компьютерной томографии (КТ) [16], представляет собой изображение некоторого среза толщиной в несколько миллиметров с пространственным разрешением порядка 1 мм и разрешением по плотности (коэффициенту линейного поглощения) выше 1 %. КТ-сканер — это аппарат с большим отверстием, в которое по- мешается тело или голова пациента для того, чтобы получить изображение (рис. 2.3). Источник (рентгеновская трубка) формирует остронаправленный пучок рентгеновских лучей, параметры которых потом измеряются детектором.

Эта пара источник — приемник последовательно измеряет параллельные проекции, перемещаясь линейно поперек тела пациента. После снятия каждой проекции рама, на которой размещены источник и детектор, поворачивается на некоторый угол для получения следующей проекции. Время функционирования такой системы довольно велико — около 4 мин, что не может соответствовать принципу минимальной дозы, С голами характеристики КТ-сканера постоянно улучшаются. р, Рентгеновская «1> трубка 1 с сканнроааннс <11 2-с 1 ( сканнро- ааннс О Ь„~ Сечение головы Рис. 2.3. Схема КТ-сканера 1-го поколения ддя компьютерной томографии 77 КТ-сканер 4-го поколения оснащен стационарным кольцом Из 1 000 детекторов, а вращается только один источник, который создает веерный пучок РИ (раствор пучка перекрывает ширину объекта) в непрерывном режиме сканирования.

Время обследования— около 0,1 с, что позволяет <сзамораживать» изображения движущегося сердца и пр. У КТ-сканера 5-го поколения нет движушихся частей (рис. 2.4). Мишень рентгеновской трубки имеет форму дуги окружности 1210'). Пациент помещается в центр этой дуги, а пучок от эффективного рентгеновского источника заставляют двигаться по поверхности мишени. При этом время сканирования можно снизить до миллисекунд, следовательно, снизится и дозовая нагрузка на пациента, Рис. 2.4. Схема КТ-сканера 5-го поколения для компьютерной томографии: / — пучок от рентгеновской пушки; 2 — кольцевые мишени; 3 — пвци- снт; 4 — рентгеновский пучок, 5- приемники; б — регистрация лвнных В системе компьютерного томографа имеются также компьютер, управляющий работой механической части н обрабатываюший полученные данные, и выносная консоль, обеспечивающая визуализацию информации, что дает возможность проводить исследования в режиме реального времени.

Применение радиоизотопной диагностики. Лучевая терапия. Радионуклиды в медицине применяют в диагностических и исследовательских целях, а также для биологического воздействия с лечебной целью, включая бактерицидное действие. Метод меченых атомов используется в диагностических целях. Он заключается в следующем: в организм вводят радиоизотопы н определяют их местоположение и активность в органах и тканях. 78 Например, по скорости увеличения концентрации радиоактивного йода ( 531нлн 531) можно сделать вывод о состоянии шитовид- 125 131 ной железы, а при раке шитовндной железы — определить расположение его метастаз, Применяя радиоактивные индикаторы, можно проследить за обменом веществ в организме, измерить объем жидкостей и крови. В живой организм радиоактивные элементы вводят в таком небольшом количестве, что ни они, ни продукты их распада не наносят вреда организму. Для обнаружения получившегося распределения радионуклидов в разных органах используют гамма-топограф (сцинтиграф), который автоматически регистрирует интенсивности радиоактивного препарата.

Он представляет собой сканирующий счетчик, который постепенно проходит большие участки над телом больного, Регистрация излучения фиксируется, например, штриховой отметкой на бумаге. Это дает сравнительно грубое распределение ионизирующего излучения в органах. Более детальные сведения можно получить методом авторадиографии; на исследуемый объект наносится слой чувствительной фотопленки, в которой оставляют след содержашиеся в объекте радионуклиды.

Полученный снимок называют радиоавтографом или авторадиограммой [2б1. Обратимся к а-терапии, а-частицы поглощаются даже небольшим слоем воздуха, поэтому необходим контакт источника а-частиц с организмом или их введение внутрь организма. Характерным примером является радоновая терапия: минеральные воды, содержашие, Кп и его дочерние продукты, используются для воздействия на кожу (ванны), органы пищеварения (питье), органы дыхания (ингаляции). Другой прием а-терапии заключается в следующем; в опухоль предварительно вводят элементы, ядра которых под действием нейтронов вызывают ядерную реакцию с образованием а-частиц.

Например, 5 В+о п — ь5 1лв ь2 а или 31-1+о и — в! Н+2 а. Таким 1О 1 7 4 б 1 3 4 образом, а-частицы и ядра отдачи образуются прямо внутри органа, на который они должны оказывать разрушительное воздействие. При проведении у-терапии применяют установку, которая со- 60 стоит из источника, обычно Со, и зашитного контейнера вокруг источника; больной размещается на столе. Применение у-излучения высокой энергии позволяет разрушать глубоко расположенные опу- 79 холн, при этом приповерхностно расположенные органы и ткани подвергаются меньшему губительному воздействию. При облучении организма ИИ (лучевая терапия) участки тканей, находящиеся на разных глубинах, поглощают разную энергию, поэтому и поглощенная доза (Пп) для этих глубин будет разная.

Если энергия излучения мала, то распределение дозы 2)п по глубине будет определяться экспоненциальным законом ослабления интенсивности излучения. Жесткое излучение вызывает эффект вторичной ионизации, а это повышает локальное выделение энергии на глубинах, где она возникает. Такие эффекты могут приводить к появлению на некоторых характерных глубинах максимума поглощенной дозы гуп. Чем выше энергия фотона, тем глубже сдвигается максимум дозы, При лечении опухолей подбором жесткости излучения достигают выделения максимальной энергии в местах очага (рис.

Характеристики

Список файлов книги