Рентгеновский фильтр (или компенсирующий фильтр) — это устройство, размещаемое перед источником рентгеновского излучения для уменьшения интенсивности определенных длин волн из его спектра и избирательного изменения распределения длин волн рентгеновского излучения в пределах данного пучка перед достижением приемника изображения. [1] Добавление фильтрующего устройства к определенным рентгеновским исследованиям ослабляет рентгеновский пучок, устраняя рентгеновские фотоны с более низкой энергией, чтобы получить более четкое изображение с большей анатомической детализацией для лучшей визуализации различий в плотности тканей. В то время как компенсирующий фильтр обеспечивает лучшее рентгенографическое изображение, удаляя фотоны с более низкой энергией, он также снижает дозу облучения пациента. [1]
Когда рентгеновские лучи попадают в вещество, часть входящего пучка проходит через материал, а часть поглощается материалом. Количество поглощенного зависит от коэффициента поглощения массы материала и имеет тенденцию уменьшаться для падающих фотонов большей энергии. Истинное поглощение происходит, когда рентгеновские лучи достаточной энергии вызывают переходы уровня энергии электронов в атомах поглощающего материала. Энергия от этих рентгеновских лучей используется для возбуждения атомов и не продолжается дальше материала (таким образом, «отфильтровываясь»). Из-за этого, несмотря на общую тенденцию к уменьшению поглощения на более высоких длинах волн энергии, существуют периодические всплески в характеристиках поглощения любого данного материала, соответствующие каждому из переходов уровня энергии атомов. Эти всплески называются краями поглощения. Результатом является то, что каждый материал предпочтительно отфильтровывает рентгеновские лучи, соответствующие и немного превышающие их уровни энергии электронов, в то же время, как правило, позволяя рентгеновским лучам с энергией немного ниже этих уровней проходить относительно невредимыми.
Таким образом, можно избирательно настраивать длины волн рентгеновских лучей, присутствующих в пучке, путем подбора материалов с определенными характеристиками поглощения к различным спектрам источников рентгеновского излучения.
Например, источник рентгеновского излучения на основе меди может преимущественно производить пучок рентгеновских лучей с длинами волн 154 и 139 пикометров. Никель имеет край поглощения на 149 пм, между двумя линиями меди. Таким образом, использование никеля в качестве фильтра для меди приведет к поглощению рентгеновских лучей с немного более высокой энергией 139 пм, при этом пропуская лучи с длиной волны 154 пм без значительного снижения интенсивности. Таким образом, источник рентгеновского излучения на основе меди с фильтром из никеля может производить почти монохроматический рентгеновский пучок с фотонами в основном 154 пм.
В медицинских целях рентгеновские фильтры используются для выборочного ослабления или блокировки низкоэнергетических лучей во время рентгеновской визуализации ( рентгенографии ). Низкоэнергетические рентгеновские лучи (менее 30 кэВ) вносят небольшой вклад в результирующее изображение, поскольку они сильно поглощаются мягкими тканями пациента (особенно кожей). Кроме того, это поглощение увеличивает риск стохастических (например, рак) или нестохастических эффектов излучения (например, тканевые реакции) у пациента. Таким образом, целесообразно удалять эти низкоэнергетические рентгеновские лучи из падающего светового пучка. Фильтрация рентгеновских лучей может быть присуща рентгеновской трубке и материалу корпуса или добавляться из дополнительных листов фильтрующего материала. Минимальная используемая фильтрация обычно составляет 2,5 мм эквивалента алюминия (Al), хотя наблюдается растущая тенденция к использованию большей фильтрации. Производители современного оборудования для рентгеноскопии используют систему добавления переменной толщины фильтрации меди (Cu) в соответствии с толщиной пациента. Обычно она составляет от 0,1 до 0,9 мм Cu.
Необходимость в селективном ослаблении рентгеновских лучей в рентгенографии обусловлена различиями в плотности анатомических областей тела. [1] Менее плотные области или ткани (легкие, пазухи) выглядят темнее или чернее на рентгеновских снимках, в то время как более плотные ткани (кости, кальцификация) выглядят белыми или оттенками серого. Например, грудной отдел позвоночника при визуализации в переднезадней (AP или спереди назад) проекции лежит между двумя легочными полями. Легкие имеют очень низкое значение ослабления, поскольку они заполнены воздухом и отображаются как темные области на рентгенограммах, в то время как грудной отдел позвоночника костный с более высоким ослаблением и отображается как белый или серый. Огромные различия в плотности затрудняют получение высококачественного, подробного рентгеновского снимка, если не применяется компенсирующий фильтр. [1]
Рентгеновские фильтры обычно устанавливаются на коллиматор (монтируется на коллиматор) рентгеновского аппарата, где фотонный луч выходит из рентгеновской трубки. Однако существуют несъемные компенсирующие фильтры, называемые контактными фильтрами, которые размещаются либо на пациенте, либо позади него. Контактные фильтры, размещаемые между пациентом и приемником изображения, где проходящие через пациента фотоны регистрируются для формирования изображения, не ограничивают дозу облучения пациента. [1]
Рентгеновские фильтры также используются для рентгеновской дифракции , при определении межатомных пространств кристаллических твердых тел. Эти расстояния решетки могут быть определены с помощью дифракции Брэгга , но эта техника требует сканирования с использованием приблизительно монохроматических рентгеновских пучков. Таким образом, фильтрующие установки, такие как описанная выше система из меди и никеля, используются для того, чтобы позволить только одной длине волны рентгеновского излучения проникнуть в целевой кристалл, позволяя результирующему рассеянию определять расстояние дифракции.
Подходит для рентгеновской кристаллографии :
Подходит для рентгенографии :
Компенсирующие фильтры, используемые в общей рентгенографии, широко изготавливаются из алюминия из-за его легкого веса и способности эффективно ослаблять рентгеновский луч. [1] Пластики с высокой плотностью являются распространенным материалом для компенсирующих фильтров, в настоящее время предлагается прозрачный свинцовый пластик (Clear-Pb). [1] Хотя алюминиевые компенсирующие фильтры ослабляют рентгеновские фотоны, они также ослабляют световой луч, испускаемый через коллиматор, что позволяет рентгенологу точно видеть, где рентгеновский луч попадет на пациента. Clear-Pb ослабляет рентгеновский луч, но все же позволяет свету коллиматора проходить через прозрачный пластик, что позволяет рентгенологу лучше визуализировать нужную область и при этом снижать дозу облучения пациента. [1]
Примечания:
{{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )