Рентгенография — это метод визуализации, использующий рентгеновские лучи , гамма-лучи или аналогичное ионизирующее и неионизирующее излучение для просмотра внутренней формы объекта. Приложения рентгенографии включают медицинскую («диагностическую» рентгенографию и «терапевтическую») и промышленную рентгенографию . Подобные методы используются в службах безопасности аэропортов (где «сканеры тела» обычно используют рентгеновские лучи обратного рассеяния ). Чтобы создать изображение в традиционной рентгенографии , рентгеновский генератор создает луч рентгеновских лучей и проецирует его на объект. Определенное количество рентгеновских лучей или другого излучения поглощается объектом в зависимости от его плотности и структурного состава. Рентгеновские лучи, проходящие через объект, улавливаются детектором позади объекта ( фотопленкой или цифровым детектором). Получение плоских двумерных изображений с помощью этого метода называется проекционной рентгенографией . При компьютерной томографии (КТ-сканировании) источник рентгеновского излучения и связанные с ним детекторы вращаются вокруг объекта, который сам движется через создаваемый конический рентгеновский луч. Любую точку внутри объекта пересекают со многих сторон множество разных лучей в разное время. Информация об ослаблении этих лучей сопоставляется и подвергается вычислениям для создания двумерных изображений в трех плоскостях (аксиальной, корональной и сагиттальной), которые могут быть дополнительно обработаны для получения трехмерного изображения.
Поскольку тело состоит из различных веществ с разной плотностью, ионизирующее и неионизирующее излучение можно использовать для выявления внутренней структуры тела на рецепторе изображения путем выделения этих различий с помощью ослабления или, в случае ионизирующего излучения, поглощение рентгеновских фотонов более плотными веществами (например, костями, богатыми кальцием ). Дисциплина, изучающая анатомию с помощью рентгенографических изображений, известна как радиографическая анатомия . Сбор медицинских рентгенограмм обычно выполняется рентгенологами , а анализ изображений обычно выполняется рентгенологами . Некоторые рентгенологи также специализируются на интерпретации изображений. Медицинская рентгенография включает в себя ряд методов, позволяющих получить множество различных типов изображений, каждый из которых имеет свое клиническое применение.
Создание изображений путем воздействия на объект рентгеновских лучей или других форм электромагнитного излучения высокой энергии и захвата результирующего остаточного луча (или «тени») в виде скрытого изображения известно как «проекционная радиография». «Тень» может быть преобразована в свет с помощью флуоресцентного экрана, который затем фиксируется на фотопленке , она может быть захвачена люминофорным экраном для последующего «считывания» лазером (CR) или может напрямую активировать матрицу. твердотельных детекторов (DR — аналог очень большой версии ПЗС- матрицы в цифровой камере) . Кости и некоторые органы (например, легкие ) особенно поддаются проекционной рентгенографии. Это относительно недорогое исследование с высокой диагностической эффективностью. Разница между мягкими и твердыми частями тела обусловлена главным образом тем, что углерод имеет очень низкое поперечное сечение рентгеновских лучей по сравнению с кальцием.
Компьютерная томография или компьютерная томография (ранее известная как компьютерная томография, буква «А» означает «осевой») использует ионизирующее излучение (рентгеновское излучение) в сочетании с компьютером для создания изображений как мягких, так и твердых тканей. Эти изображения выглядят так, как будто пациента нарезали, как хлеб (отсюда и «томография» – «томо» означает «ломтик»). Хотя в КТ используется большее количество ионизирующего рентгеновского излучения, чем в диагностическом рентгеновском излучении (оба используют рентгеновское излучение), с развитием технологий уровни дозы КТ-излучения и время сканирования снизились. [1] КТ-обследования, как правило, короткие, в большинстве случаев длятся лишь до задержки дыхания. Также часто используются контрастные вещества , в зависимости от тканей, которые необходимо осмотреть. Эти исследования проводят рентгенологи, иногда совместно с радиологом (например, когда радиолог выполняет биопсию под контролем КТ ).
DEXA , или костная денситометрия, используется в основном для тестов на остеопороз . Это не проекционная рентгенография, поскольку рентгеновские лучи испускаются двумя узкими лучами, которые сканируются поперек пациента под углом 90 градусов друг от друга. Обычно визуализируется бедро (головка бедренной кости ), нижняя часть спины ( поясничный отдел позвоночника ) или пятка ( пяточная кость), а также определяется плотность кости (количество кальция) и присваивается числовое значение (Т-оценка). Он не используется для визуализации костей, поскольку качество изображения недостаточно хорошее для получения точного диагностического изображения переломов, воспалений и т. д. Его также можно использовать для измерения общего количества жира в организме, хотя это не является распространенным явлением. Доза радиации, получаемая при сканировании DEXA, очень мала, намного ниже, чем при проекционной рентгенографии. [ нужна цитата ]
Рентгеноскопия — это термин, изобретенный Томасом Эдисоном во время его ранних исследований рентгеновских лучей. Название относится к флуоресценции, которую он увидел, глядя на светящуюся пластину, бомбардируемую рентгеновскими лучами. [2]
Методика обеспечивает движущиеся проекционные рентгенограммы. Рентгеноскопия в основном проводится для наблюдения за движением (тканей или контрастного вещества) или для направления медицинского вмешательства, такого как ангиопластика, установка кардиостимулятора или восстановление/замена сустава. Последнее часто можно провести в операционной с помощью портативного рентгеноскопического аппарата, называемого С-дугой. [3] Он может перемещаться по операционному столу и создавать цифровые изображения для хирурга. Бипланарная рентгеноскопия работает так же, как и одноплоскостная рентгеноскопия, за исключением одновременного отображения двух плоскостей. Возможность работать в двух плоскостях важна для ортопедической и спинальной хирургии и может сократить время операций за счет исключения повторного позиционирования. [4]
Ангиография — это использование рентгеноскопии для осмотра сердечно-сосудистой системы. Контраст на основе йода вводят в кровоток и наблюдают за его перемещением. Поскольку жидкая кровь и сосуды не очень плотные, для просмотра сосудов под рентгеном используют контраст с высокой плотностью (например, крупные атомы йода). Ангиография используется для обнаружения аневризм , утечек, закупорок ( тромбозов ), роста новых сосудов и установки катетеров и стентов. Баллонную ангиопластику часто выполняют с ангиографией.
Контрастная рентгенография использует радиоконтрастное вещество, тип контрастного вещества , чтобы визуально выделить интересующие структуры на фоне. Контрастные вещества необходимы в традиционной ангиографии и могут использоваться как в проекционной рентгенографии , так и в компьютерной томографии (так называемая контрастная КТ ). [5] [6]
Хотя технически это не рентгенографические методы из-за отсутствия использования рентгеновских лучей, такие методы визуализации, как ПЭТ и МРТ , иногда группируются в рентгенографию, поскольку радиологические отделения больниц занимаются всеми формами визуализации . Лечение с использованием радиации известно как лучевая терапия .
Промышленная радиография — это метод неразрушающего контроля , при котором можно исследовать многие типы изготовленных компонентов, чтобы проверить внутреннюю структуру и целостность образца. Промышленная радиография может выполняться с использованием рентгеновских или гамма-лучей . Оба являются формами электромагнитного излучения . Разница между различными формами электромагнитной энергии связана с длиной волны . Рентгеновские и гамма-лучи имеют самую короткую длину волны, и это свойство приводит к способности проникать, проходить и выходить из различных материалов, таких как углеродистая сталь и другие металлы. К специфическим методам относится промышленная компьютерная томография .
Качество изображения будет зависеть от разрешения и плотности. Разрешение — это способность изображения отображать близко расположенную структуру объекта как отдельные объекты на изображении, а плотность — это степень затемнения изображения. Резкость рентгенографического изображения во многом определяется размером источника рентгеновского излучения. Это определяется площадью электронного луча, попадающего на анод. Большой источник фотонов приводит к большему размытию конечного изображения и усугубляется увеличением расстояния формирования изображения. Это размытие можно измерить как вклад в передаточную функцию модуляции системы формирования изображений. Устройства памяти, используемые в крупномасштабных рентгенографических системах, также очень важны. Они работают эффективно, сохраняя важные данные о контрастности и плотности рентгенографического изображения и соответствующим образом выдавая выходные данные. Накопители меньшей емкости с разъемами высокой плотности также важны для защиты от внутренней вибрации или ударов.
Дозировка радиации, применяемая при рентгенографии, варьируется в зависимости от процедуры. Например, эффективная доза рентгенографии грудной клетки составляет 0,1 мЗв, а КТ брюшной полости — 10 мЗв. [7] Американская ассоциация физиков в медицине (AAPM) заявила, что «риски медицинской визуализации при дозах пациентов ниже 50 мЗв для одной процедуры или 100 мЗв для нескольких процедур в течение коротких периодов времени слишком низки, чтобы их можно было обнаружить, и могут быть несуществующий». Другие научные организации, разделяющие этот вывод, включают Международную организацию медицинских физиков , Научный комитет ООН по действию атомной радиации и Международную комиссию по радиологической защите . Тем не менее, радиологические организации, в том числе Радиологическое общество Северной Америки (RSNA) и Американский колледж радиологии (ACR), а также ряд правительственных учреждений, устанавливают стандарты безопасности, гарантирующие как можно более низкую дозу радиации. [8]
Свинец является наиболее распространенным средством защиты от рентгеновских лучей из-за его высокой плотности (11340 кг/м 3 ), останавливающей способности, простоты установки и низкой стоимости. Максимальный радиус действия фотона высокой энергии, такого как рентгеновские лучи, в веществе бесконечен; в каждой точке материи, через которую проходит фотон, существует вероятность взаимодействия. Таким образом, существует очень малая вероятность отсутствия взаимодействия на очень больших расстояниях. Таким образом, экранирование пучка фотонов является экспоненциальным (с длиной затухания , близкой к длине излучения материала); удвоение толщины экрана приведет к выравниванию эффекта экранирования.
В таблице в этом разделе показана рекомендуемая толщина свинцовой защиты в зависимости от энергии рентгеновского излучения согласно Рекомендациям Второго международного радиологического конгресса. [9]
В ответ на растущую обеспокоенность общественности по поводу доз радиации и продолжающийся прогресс в области передовой практики в рамках Общества детской радиологии был сформирован Альянс за радиационную безопасность в детской визуализации . Совместно с Американским обществом радиологических технологов , Американским колледжем радиологии и Американской ассоциацией медицинских физиков Общество педиатрической радиологии разработало и запустило кампанию Image Gly, призванную поддерживать высокое качество визуализационных исследований при минимальном использовании дозы и передовые методы радиационной безопасности, доступные для педиатрических пациентов. [10] Эта инициатива была одобрена и применена растущим списком различных профессиональных медицинских организаций по всему миру, а также получила поддержку и помощь от компаний, производящих оборудование, используемое в радиологии.
После успеха кампании Image Gly Американский колледж радиологии, Радиологическое общество Северной Америки, Американская ассоциация физиков в медицине и Американское общество радиологических технологов запустили аналогичную кампанию для решения этой проблемы у взрослых. население под названием Image Wisely. [11] Всемирная организация здравоохранения и Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) Организации Объединенных Наций также работают в этой области и реализуют текущие проекты, направленные на расширение передового опыта и снижение дозы облучения пациентов. [12] [13] [14]
Вопреки рекомендациям, которые подчеркивают необходимость проведения рентгенограмм только в интересах пациента, недавние данные свидетельствуют о том, что они используются чаще, когда стоматологам платят за услуги. [15]
.jpg/1280px-Hand_Xray_(48630648876).jpg)
В медицине и стоматологии в проекционной рентгенографии и компьютерной томографии обычно используются рентгеновские лучи, создаваемые генераторами рентгеновского излучения , которые генерируют рентгеновские лучи из рентгеновских трубок . Полученные изображения, полученные с помощью рентгенограммы (рентгеновского генератора/аппарата) или компьютерного томографа, правильно называются «рентгенограммами»/«рентгенограммами» и «томограммами» соответственно.
Возможен ряд других источников рентгеновских фотонов , которые можно использовать в промышленной радиографии или исследованиях; к ним относятся бетатроны , линейные ускорители (линеки) и синхротроны . Для гамма-лучей используются радиоактивные источники , такие как 192 Ir , 60 Co или 137 Cs .
Между пациентом и детектором может быть размещена противорассеивающая сетка , чтобы уменьшить количество рассеянных рентгеновских лучей, попадающих в детектор. Это улучшает контрастное разрешение изображения, но также увеличивает лучевую нагрузку на пациента. [16]
Детекторы можно разделить на две основные категории: детекторы изображения (такие как фотопластинки и рентгеновская пленка ( фотопленка ), которые в настоящее время в основном заменены различными устройствами оцифровки , такими как пластинки изображений или плоские детекторы ) и устройства измерения дозы (такие как ионизационные камеры) . , счетчики Гейгера и дозиметры , используемые для измерения местного радиационного воздействия , дозы и/или мощности дозы, например, для проверки эффективности оборудования и процедур радиационной защиты на постоянной основе). [17] [18] [19]
К каждому изображению добавляется рентгеноконтрастный анатомический боковой маркер. Например, если пациенту делают рентген правой руки, рентгенолог включает рентгеноконтрастный маркер «R» в поле рентгеновского луча в качестве указателя того, какая рука была сфотографирована. Если физический маркер не включен, рентгенолог может добавить правильный боковой маркер позже в ходе цифровой постобработки. [20]
В качестве альтернативы детекторам рентгеновского излучения усилители изображения представляют собой аналоговые устройства, которые легко преобразуют полученное рентгеновское изображение в изображение, видимое на видеоэкране. Это устройство представляет собой вакуумную трубку с широкой входной поверхностью, покрытую изнутри иодидом цезия (CsI). При попадании рентгеновских лучей материал люминофор заставляет соседний с ним фотокатод испускать электроны. Эти электроны затем фокусируются с помощью электронных линз внутри усилителя на выходной экран, покрытый фосфоресцирующими материалами. Изображение с выхода затем можно записать с помощью камеры и отобразить. [21]
Цифровые устройства, известные как матричные детекторы, становятся все более распространенными в рентгеноскопии. Эти устройства состоят из дискретных пиксельных детекторов, известных как тонкопленочные транзисторы (TFT), которые могут работать либо косвенно , используя фотодетекторы, которые обнаруживают свет, излучаемый сцинтилляционным материалом, таким как CsI, либо напрямую , улавливая электроны, образующиеся при рентгеновских лучах. ударить по детектору. Детекторы прямого действия не испытывают эффекта размытия или растекания, вызванного фосфоресцентными сцинтилляторами или пленочными экранами, поскольку детекторы активируются непосредственно рентгеновскими фотонами. [22]
Двухэнергетическая рентгенография – это когда изображения получаются с использованием двух отдельных напряжений трубки . Это стандартный метод костной денситометрии . Он также используется в КТ-ангиографии легких для уменьшения необходимой дозы йодсодержащего контраста . [23]
Истоки рентгенографии и рентгеноскопии можно проследить до 8 ноября 1895 года, когда немецкий профессор физики Вильгельм Конрад Рентген открыл рентгеновские лучи и отметил, что, хотя они могут проходить через ткани человека, они не могут проходить через кость или металл. [24] Рентген назвал это излучение буквой «X», чтобы указать, что это был неизвестный тип излучения. За свое открытие он получил первую Нобелевскую премию по физике . [25]
Существуют противоречивые сведения о его открытии, поскольку после смерти Рентгена сожгли его лабораторные записи, но это, скорее всего, реконструкция его биографов: [26] [27] Рентген исследовал катодные лучи , используя флуоресцентный экран, окрашенный платиноцианидом бария и Крукса . трубку , которую он обернул черным картоном, чтобы защитить ее флуоресцентное свечение. Он заметил слабое зеленое свечение на экране на расстоянии примерно 1 метра. Рентген понял, что некоторые невидимые лучи, исходящие из трубки, проходили через картон, заставляя экран светиться: они проходили через непрозрачный объект и воздействовали на пленку позади него. [28]
Рентген открыл медицинское применение рентгеновских лучей, когда сфотографировал руку своей жены на фотопластинке, образовавшейся под воздействием рентгеновских лучей. Фотография руки его жены была первой фотографией части человеческого тела, сделанной с помощью рентгеновских лучей. Когда она увидела фотографию, она сказала: «Я видела свою смерть». [28]
Первое использование рентгеновских лучей в клинических условиях было осуществлено Джоном Холлом-Эдвардсом в Бирмингеме, Англия , 11 января 1896 года, когда он сделал рентгенографию иглы, застрявшей в руке сотрудника. 14 февраля 1896 года Холл-Эдвардс также стал первым, кто применил рентгеновские лучи при хирургической операции. [29]
В США впервые был получен медицинский рентгеновский снимок с помощью газоразрядной трубки конструкции Ивана Пулюя . В январе 1896 года, прочитав об открытии Рентгена, Фрэнк Остин из Дартмутского колледжа проверил все газоразрядные трубки в физической лаборатории и обнаружил, что только трубка Пулюя излучает рентгеновские лучи. Это произошло в результате того, что Пулюй включил в трубку наклонную «мишень» из слюды , используемую для удержания образцов флуоресцентного материала. 3 февраля 1896 года Гилман Фрост, профессор медицины в колледже, и его брат Эдвин Фрост, профессор физики, подвергли рентгеновскому излучению запястье Эдди Маккарти, которого Гилман несколько недель назад лечил от перелома, и собрали запястье Эдди Маккарти, которого Гилман несколько недель назад лечил от перелома. Полученное изображение сломанной кости на желатиновых фотопластинках, полученное от Говарда Лангилла, местного фотографа, также интересующегося работами Рентгена. [30]
Рентгеновские лучи начали использовать в диагностике очень рано; например, Алан Арчибальд Кэмпбелл-Суинтон открыл рентгенографическую лабораторию в Соединенном Королевстве в 1896 году, до того, как была обнаружена опасность ионизирующего излучения. Действительно, Мария Кюри настаивала на том, чтобы рентгенография использовалась для лечения раненых солдат во время Первой мировой войны. Первоначально рентгенографию в больницах проводили многие виды персонала, в том числе физики, фотографы, врачи, медсестры и инженеры. Медицинская специальность радиология в течение многих лет развивалась вокруг новых технологий. Когда были разработаны новые диагностические тесты, для рентгенологов было естественным пройти обучение и внедрить эту новую технологию. Рентгенологи теперь также выполняют рентгеноскопию , компьютерную томографию , маммографию , ультразвук , ядерную медицину и магнитно-резонансную томографию . Хотя неспециализированный словарь может определить рентгенографию довольно узко как «получение рентгеновских изображений», долгое время это было лишь частью работы «рентгеновских отделений», рентгенологов и рентгенологов. Первоначально рентгенограммы были известны как рентгенограммы, [31] тогда как слово «скиаграф» (от древнегреческих слов «тень» и «писатель») использовалось примерно до 1918 года для обозначения рентгенолога . Японский термин для рентгенограммы, рентгеноген (レントゲン) , имеет общую этимологию с оригинальным английским термином.
