Рентгеновские лучи

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения о рентгеновских лучах и история их открытия

Рентгеновские лучи относятся к той форме материи, которую называют светом. Их. отличие от видимых световых лучей заключается в том, что они имеют значительно меньшие длины волн, - другими словами, энергия фотонов рентгеновского излучения в десятки и сотни тысяч раз больше энергии фотонов видимого света.

Длины волн рентгеновских лучей, применяемых для практических целей, лежат в пределах 2-10^-8-0,6 X 10-¹⁰см. Таким образом, рентгеновские лучи в шкале излучений следуют за ультрафиолетовыми лучами и заходят в область гамма-лучей радиоактивных веществ. Основной особенностью рентгеновских лучей, как и гамма-лучей, является большая проникающая способность: они могут проходить через вещества, совершенно непрозрачные для видимого света. Эта особенность послужила причиной широкого применения рентгеновских лучей в медицине и технике.

Рентгеновские лучи были открыты немецким физиком В. К Рентгеном в конце 1895 г. Рентген назвал открытые им лучи икс-лучами, подчеркивая тем самым их необычность и загадочность. Основные свойства новых лучей были описаны самим Рентгеном, однако природа их оставалась неизвестной вплоть до 1912 г., когда М. Лауэ, обнаружив дифракцию рентгеновских лучей в кристаллах, показал, что они относятся к световым явлениям.

Первой областью, в которой рентгеновские лучи нашли широкое практическое применение, явилась медицинская рентгенодиагностика. Первые снимки частей человеческого тела были сделаны самим Рентгеном.

В России уже в первые месяцы после открытия новых лучей отдельные ученые и врачи наряду с исследованием свойств этих лучей стали применять их для диагностических целей.

Так, например, изобретатель радио А.С. Попов, один из первых создал аппаратуру для получения рентгеновских лучей, которая по его инициативе использовалась в Кронштадтском военно-морском госпитале.

Профессор Петербургской военно-медицинской академии Н.Г. Егоров организовал уже во второй половине 1896 г. регулярный прием пациентов для производства рентгенодиагностических снимков.

Вслед за рентгенодиагностикой стала развиваться рентгенотерапия - лечение посредством рентгеновских лучей некоторых болезней.

В итоге широкого использования рентгеновских лучей для медицинских и технических целей возникло множество рентгеновских кабинетов и лабораторий, потребовавших разнообразной специальной аппаратуры, которая получила общее название рентгеновской.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Рентген неожиданно обнаруживает, что экран, лежащий на столе светится желтовато-зеленоватым светом под воздействием невидимого излучения

1.1 История отечественного рентгеноаппаратостроения

Отечественная рентгеновская промышленность начала создаваться во второй половине 20-х гг. и получила большое развитие в 30-х и 40-х годах.

Пионерами в области разработки и производства были: по рентгеновским аппаратам - В.А. Витка и А.И. Тхоржевский, по рентгеновским трубкам - Ф.Н. Хараджа. Война заставила резко сократить выпуск рентгеновской аппаратуры. Однако уже первое послевоенное пятилетие явилось периодом быстрого восстановления и дальнейшего развития рентгеновской промышленности.

В конце 40-х гг. появились искусственные радиоизотопные источники и 50-е гг. прошли под знаком соревнования между рентгеновскими и гамма-лучами. В итоге за первыми остались полностью медицинская диагностика ¹ и структурный анализ и они сохранили преимущественную роль в дефектоскопии и спектральном анализе. К гамма-лучам отошла ведущая роль в терапии и в новой области - облучении в технологических целях. Такое разделение определялось достоинствами рентгеновских или гамма-лучей для той или иной области.

Рентгеновские аппараты медицинского назначения выпускаются заводами «Мосрентген», «Севкаврентген» и «Актюбрентген». Производство рентгенодефектоскопических аппаратов в основном сосредоточено на. заводе «Актюбрентген». Ленинградский Опытный завод СКБРА «Буревестник» осуществляет выпуск аппаратуры для рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализов и частично для рентгенодефектоскопии.

Рентгеновские трубки изготовляются ленинградским объединением «Светлана». Киевское производственное объединение медицинской техники выпускает некоторые рентгенодиагностические устройства и принадлежности, в частности рентгеновские отсеивающие решетки.

2. Рентгеновская аппаратура

2.1 Классификация

Рентгеновскую аппаратуру можно подразделить на:

1) собственно рентгеновские аппараты

2) вспомогательное рентгеновское оборудование.

Рентгеновским аппаратом называется совокупность технических средств, предназначаемых для получения и использования рентгеновских лучей. Основные составляющие рентгеновского аппарата:

а) рентгеновский излучатель, состоящий из источника рентгеновских лучей - рентгеновской трубки, являющейся высоковольтным электровакуумным прибором, и защитного кожуха, в который встроена рентгеновская трубка;

б) рентгеновское питающее устройство, служащие для питания рентгеновской трубки электрической энергией; в состав рентгеновского питающего устройства входят высоковольтный генератор и пульт управления;

в) устройства для применения рентгеновских лучей, служащие для приведения в рабочее положение (или движение) излучателя, объекта исследования (или объекта облучения) и приемника излучения;

г) дополнительные устройства и принадлежности.

Под вспомогательным понимается такое рентгеновское оборудование, которое входит в состав непосредственно рентгеновского кабинета или лаборатории, например устройства для рассматривания рентгеновских снимков. В ряде случаев трудно провести границу между вспомогательным оборудованием и дополнительными устройствами и принадлежностями рентгеновского аппарата.

2.2 Общие принципы устройства

Рентгеновская трубка представляет собой высоковольтный электровакуумный прибор с двумя электродами: катодом и анодом. Рентгеновские лучи возникают в результате резкого торможения быстродвижущихся электронов об анод рентгеновской трубки.

Электроны разгоняются сильным электрическим полем, которое создается высоким напряжением, приложенным между электродами.

Напряжение имеет обычно величину порядка десятков и сотен киловольт: чем оно выше, тем больше проникающая способность рентгеновских лучей. По способу получения свободных электронов различают два основных класса рентгеновских трубок: ионные трубки и электронные трубки. В ионных трубках свободные электроны получаются в результате ионизации разреженного газа между электродами трубки при давлении порядка 1-0,1 Па (10^-2 - 10 ^{- 3} мм рт. ст.). В электронных трубках для получения свободных электронов используется явление термоэлектронной эмиссии в высоком вакууме при давлении порядка 10^-4-10^{- 5} Па (10^-6 - 10^-7 мм рт. ст.).

Катод электронной рентгеновской трубки имеет вольфрамовую нить, которая накаливается электрическим током и служит источником свободных электронов. В современных рентгеновских аппаратах применяются исключительно электронные трубки, как правило, запаянные. В некоторых случаях используются разборные трубки, работающие с вакуумным насосом.

В импульсных рентгеновских трубках наряду с термоэлектронной эмиссией используется явление электростатической (автоэлектронной) эмиссии - вырывание электронов из катода внешним электрическим полем.

Для устойчивой работы некоторых типов таких трубок требуется, чтобы давление в трубке было снижено до 10-⁸-10-¹⁰ Па (10-¹⁰-10-¹² мм рт. ст.). Защитный кожух, в который встраивается рентгеновская трубка, осуществляет защиту от высокого напряжения обслуживающего персонала, а в аппаратах медицинского назначения - и пациентов. Одновременно защитный кожух ограничивает пучок исходящих рентгеновских лучей, уменьшая нежелательные излучения в окружающую среду, как прямое, так и рассеянное.

Источником (генератором) высокого напряжения для рентгеновской трубки является как правило, высоковольтный трансформатор. В очень редких случаях используются электростатические генераторы. Первичная обмотка высоковольтного трансформатора обычно получает питание от электрической сети или иного источника переменного тока с напряжением 220-380 В и частотой 50 Гц. Вторичная обмотка в простейшем случае соединяется прямо с рентгеновской трубкой, которая работает при этом на переменном напряжении.

Трубка сама является выпрямителем, запирая ток в тот полупериод, когда анод отрицателен относительно катода. В большинстве случаев высокое напряжение предварительно выпрямляется при помощи электрических вентилей - высоковольтных кенотронов, селеновых выпрямителей. При этом используются как однофазные, так и трехфазные выпрямительные схемы. Иногда применяются также высоковольтные - конденсаторы, служащие для повышения напряжения трансформатора (обычно - для удваивания напряжения), а также для сглаживания напряжения на трубке.

В импульсных рентгеновских аппаратах конденсаторы используются для того, чтобы запасать электрическую энергию из сети (или иного источника электрической энергии) в течение длительного времени при малой мощности, а отдавать рентгеновской трубке в течение малого времени при большой мощности. Все элементы высоковольтного генератора обычно размещаются в общем кожухе (баке), заполняемом трансформаторным маслом. Высокое напряжение выводится из бака через специальные гнезда. В эти гнезда вставляются наконечники гибких высоковольтных кабелей, посредством которых присоединяется рентгеновская трубка, встроенная в защитный кожух. В некоторых аппаратах рентгеновская трубка располагается в общем кожухе с высоковольтным генератором» Такое устройство называется моноблоком.

Из сказанного следует, что современные рентгеновские аппараты могут быть названы электрически безопасными, поскольку в них все части, находящиеся под высоким напряжением, окружены оболочками, защищающими от случайного прикосновения к этим частям.

Пульт управления часто выполняется передвижным. На пульте управления сосредоточиваются органы управления, осуществляющие включение и отключение высокого напряжения, регулировку напряжения на трубке, регулировку тока трубки, а также контрольные измерительные приборы.

Наибольшее рабочее (номинальное) напряжение рентгеновского аппарата зависит от его назначения и имеет обычно величину порядка десятков и сотен киловольт.

Предельное напряжение, используемое в рентгеноаппаратостроении, 2000 кВ. Длительная мощность рентгеновского аппарата не превышает 5-10 кВ*А. Таким образом, малая мощность при весьма высоком напряжении является отличительным признаком рентгеновских аппаратов. Благодаря малой мощности потребление электрической энергии также сравнительно мало и стоимость этой энергии невелика по сравнению с прочими эксплуатационными расходами и стоимостью самой аппаратуры. Поэтому величина к. п. д. в рентгеновских аппаратах играет второстепенную роль и ею интересуются в первую очередь с точки зрения влияния потерь энергии в аппарате на его нагрев.

Запас электрической прочности высоковольтных устройств рентгеновских аппаратов имеет величину порядка 40-50%, т.е. значительно меньше, чем у силовой высоковольтной аппаратуры на такое же напряжение, где он достигает 100% и более. Это объясняется тем, что в силовых высоковольтных устройствах необходимо считаться с перенапряжениями, приходящими извне, в частности с атмосферными перенапряжениями, достигающими значительных величин; в рентгеновских же аппаратах имеют дело лишь с перенапряжениями, возникающими в самом аппарате.

Ввиду сравнительно малой мощности рентгеновского аппарата не составляет большого труда ограничить эти перенапряжения или подавить их совершенно. Пониженный запас электрической прочности позволяет придать рентгеновской аппаратуре большую компактность и снижает ее массу, уменьшается и площадь, занимаемая аппаратурой в эксплуатационных условиях. Достаточность применяемого на практике запаса. электрической прочности подтверждается всем опытом эксплуатации рентгеновских аппаратов.

Устройствами для применения рентгеновских лучей в первую очередь являются рентгеновские штативы, служащие для поддержания и перемещения рентгеновского излучателя. В рентгеновских аппаратах медицинского назначения устройства для применения рентгеновских лучей весьма разнообразны и в ряде случаев сложны.

В рентгенодиагностических и рентгенотерапевтических штативах, столах и столах-штативах для перемещения рентгеновского излучателя и других частей широко применяется электро- и гидропривод. Различие между рентгеновскими аппаратами в зависимости от их назначения в первую очередь определяется различием в устройствах для применения лучей.

2.3 Рентгенодиагностические аппараты

Рентгенодиагностические аппараты являются самыми многочисленными, составляя не менее 70% общего количества производимых рентгеновских аппаратов. Рентгенодиагностическое обслуживание населения разнообразно.

Прежде всего это - сеть рентгеновских кабинетов в поликлиниках, больницах и медицинских институтах, требующая стационарных аппаратов различных классов.

Далее идет обслуживание постельных больных в больничных палатах с помощью передвижной аппаратуры, затем - специальное рентгенодиагностическое обслуживание в медицинских кабинетах и отделениях иного назначения, например хирургических. За пределами медицинских учреждений следует указать на рентгенодиагностическое обследование групп населения с помощью разъездных аппаратов и рентгенодиагностическую помощь на дому.

Можно различать условно рентгенодиагностические аппараты и устройства общего назначения и специализированные.

Первые предназначаются для рентгеновских просвечиваний и (или) снимков всех органов человека без применения специальных методов, вторые - для локальных исследований (например, зубные аппараты), для специальных методов (аппараты и устройства для флуорографии) или, наконец, для особых условий (аппараты для рентгеновского контроля при хирургических операциях). Вместе с тем специализированными устройствами, например для томографии, часто оснащаются и аппараты общего назначения.

Основное внимание уделяется здесь аппаратам общего назначения. Из специализированных аппаратов и устройств, не считая томографов, кратко рассматриваются флуорографические аппараты и устройства, «хирургические» аппараты и аппараты и устройства для ангиокардиографии.

Современные стационарные рентгенодиагностические аппараты строятся на предельные напряжения 125-150 кВ при отдаваемой кратковременной мощности 15-50 кВт. Напряжение регулируется в широких пределах - до 30-40 кВ. С понижением напряжения мощность, допускаемая при предельном напряжении, сохраняется до напряжений 90-100 кВ. Во многих аппаратах при этих напряжениях допускается в 1,5-2 раза большая мощность.

В стационарных аппаратах используются исключительно трубки с вращающимся анодом. В аппаратах применяется однофазная двухполупериодная схема или трехфазные схемы с шести- и двенадцатифазным выпрямлением. Питающее устройство обычно допускает присоединение двух и более рентгеновских излучателей и позволяет обслуживать несколько рабочих мест; для попеременного включения излучателей в высоковольтном генераторе предусматриваются высоковольтные переключатели.

Передвижные аппараты палатного типа обычно строятся на предельные напряжения 100-125 кВ и кратковременную мощность не более 15-20 кВт. В них используются трубки с вращающимся анодом, в аппаратах сравнительно малой (до 5 кВт) мощности - трубки с неподвижным анодом. В палатных аппаратах применяется однофазная двухполупериодная, а в аппаратах сравнительно малой мощности - однополупериодная безвентильная схема. Рентгеновские излучатели выполняются иногда в виде моноблоков.

Передвижные аппараты разборного типа (с укладкой в специальные ящики) также строятся на напряжения 100-125 кВ. Их кратковременная мощность обычно не превышает 10 кВт и в них применяются такие же выпрямительные схемы, что и в палатных аппаратах. Рентгеновские излучатели выполняются, как правило, в виде моноблоков с трубками с вращающимся или неподвижным анодом.

Переносные аппараты представляют собой частный случай разборных аппаратов. Они укладываются в 2-3 чемодана массой (вместе с содержимым) не более 15 кг каждый; иногда применяется укладка в брезентовые чехлы. Напряжение в таких аппаратах не превышает 70-75 кВ, кратковременная мощность 1,5-2 кВт. Рентгеновские излучатели выполняются исключительно в виде моноблоков с трубками с неподвижным анодом.

Основная особенность рентгенодиагностических аппаратов - снимки с короткими выдержками при повышенной мощности - влечет за собой следующие обстоятельства:

1. Из-за коротких выдержек допустимо, а из-за повышенной мощности - целесообразно идти на сравнительно большое падение напряжения, позволяющее сокращать размеры и массу в первую очередь высоковольтного генератора и понижать требования к сети. Это выдвигает на первое место расчет на падение напряжения, особенно ввиду сильного влияния напряжения на интенсивность излучения.

2. Выдержка снимка столь мала, что желаемый режим (напряжение, ток) устанавливается перед снимком и подрегулировка во время снимка не производится. Поэтому в питающих устройствах современных рентгенодиагностических аппаратов обычно имеются устройства для предварительной установки режима, имеющие либо предпоказывающие приборы, либо градуированные шкалы, позволяющие задавать электрические данные до включения высокого напряжения.

3. Из-за краткости выдержек коррекция напряжения сети не может производиться во время снимков, поэтому устройство для предварительной установки напряжения должно учитывать ожидаемое падение напряжения не только в питающем устройстве, но и в электрической сети. Поскольку падение напряжения в сети может быть различным (в зависимости от сопротивления сети), в питающем устройстве должна предусматриваться подгонка к сети с тем, чтобы градуировка по напряжению сохранялась правильной независимо от величины падения напряжения в сети.

4. При коротких выдержках допустимая мощность трубки возрастает по сравнению с длительной работой и становится зависимой, с одной стороны, от длительности выдержки, а с другой (при прицельных и серийных снимках) - от предшествовавшей нагрузки и длительности перерыва. Чтобы уменьшить возможность перегрузки, следует предусматривать защиту хотя бы в пределах одиночных снимков.

3. Рентгенодиагностические исследования

Рентгенодиагностическое исследование должно обеспечивать возможно более высокую распознаваемость патологических отклонений человеческого организма от нормы, в частности, на ранних стадиях заболевания. Можно говорить об объеме (количестве, уровне) диагностической информации, получаемой в результате исследования, понимая под этим сумму сведений, извлекаемых рентгенологом из рассматриваемого им рентгеновского изображения и способствующих установлению правильного диагноза.

При таком представлении, объем диагностической информации непосредственно связывается с качеством рентгеновского изображения.

Здесь мы будем говорить об объеме информации и качестве изображения в рентгенодиагностике, когда объект исследования подвижен и лишь в частных случаях условно может считаться неподвижным.

Основными видами рентгенодиагностических исследований являются:

а) рентгеновское визуальное просвечивание.

б) рентгеновские снимки.

в) флюорография.

г) рентгенокиносъемка.

При просвечиваниях объем диагностической информации зависит в первую очередь от степени обнаруживаемое на рентгеновском изображении малых по размеру и контрастности деталей. Объем информации здесь сравнительно невелик, что объясняется сравнительно слабой яркостью свечения экрана и сравнительно малой резкостью (и малой контрастностью) изображения.

Яркость свечения ограничивается допустимой мощностью трубки и допустимой радиационной нагрузкой рентгенолога и пациента. Резкость изображения определяется разрешающей способностью экранов.

В итоге при сравнительно малом объеме информации радиационная нагрузка при просвечиваниях сравнительно велика. К отрицательным свойствам просвечиваний относится также отсутствие какого-либо объективного документа как результата исследования. С другой стороны, просвечивания позволяют осуществлять хотя бы простейшие функциональные исследования, поскольку объект может изучаться в движении. Объем получаемой информации в этом случае расширяется.

Использование усилителей яркости рентгеновского изображения, в особенности в сочетании с рентгенотелевидением, поднимает просвечивание на более высокую ступень. Объем диагностической информации возрастает из-за увеличения яркости и возможности регулировать контраст рентгеновского изображения на телевизионном экране.

Рентгеновский снимок призван фиксировать строго определенное (неподвижное) положение объекта. Можно принять, что объем диагностической информации зависит здесь исключительно от степени обнаруживаемости на снимке малых деталей. При правильном выборе рентгенографических условий рентгенодиагностические снимки дают значительно больший объем информации, чем просвечивания.

Это объясняется тем, что:

а) на негатоскопе можно получить значительно большую яркость, чем на экране для просвечивания,

б) высокая разрешающая способность усиливающих экранов (и пленки) позволяет достигнуть большей резкости изображения

в) при облучении пленки имеется возможность варьировать в широких пределах контраст изображения.

Вопрос о выборе рентгенографических условий снимков рассматривается дальше.

Флуорография представляет собой метод фотоснимков рентгеновского изображения с экрана для просвечивания. Из-за уменьшенного размера снимков (осуществляемых «а пленку шириной 70 или 105 мм) этот метод дает существенную экономию пленки, поэтому он находит себе применение главным образом при групповых обследованиях населения, в первую очередь для обнаруживания заболевания туберкулезом легких. Количество энергии, потребной для флуорографического снимка, в равных условиях примерно в 2 раза больше, чем для обычного рентгеновского. Вопрос об объеме диагностической информации, даваемой флуорографическими снимками по сравнению с обычными рентгеновскими, является дискуссионным.

Рентгенокиносъемка находится еще в сравнительно раннем периоде своего развития. Ее более или менее широкое применение в рентгенодиагностике стало возможным лишь с появлением усилителей яркости рентгеновского изображения, позволивших удерживать радиационную нагрузку рентгенолога и пациента, а также тепловую нагрузку рентгеновской трубки на допустимом уровне.

При рентгенокиносъемке кинокамера фиксирует на кинопленку (шириной 16 или 35 мм) рентгеновское изображение с выходного экрана усилителя яркости и представляет собой, по сути дела, кинофлуорографию. Отдельные кадры сильно проигрывают в сравнении с обычными рентгеновскими снимками. Однако возможность изучать движущееся изображение дает новое качество, которое позволяет резко расширить функциональные исследования и тем самым увеличить объем диагностической информации.

Из всего сказанного следует, что из всех видов рентгенодиагностических исследований снимки по значимости должны быть поставлены на первое место. При определении рентгенографических условий того или иного снимка выбирают, в частности, электрические параметры: напряжение на трубке и ток трубки, а также выдержку.

4. Основные составляющие рентгенологического аппарата

4.1 Питающие устройства стационарных рентгенодиагностических аппаратов

рентгеновский луч аппаратура стационарный

В зарубежном рентгеноаппаратостроении питающие устройства стационарных рентгенодиагностических аппаратов автономны от устройств для применения лучей и представляют собой отдельные изделия. В табл. 1 в качестве примера приведены типы питающих устройств, выпускаемых заводом ТУР (ГДР) и фирмой Сименс. Эти типы достаточно характерны для большинства западноевропейских фирм.

Состав питающих устройств предприятия ТУР сведен к трем наиболее характерным для современного рентгеноаппаратостроения типам. Первый из них можно условно считать питающим устройством средней мощности, два других - питающими устройствами большой мощности. Состав питающих устройств фирмы Сименс более широк. Четыре первых типа образуют группу устройств средней мощности, остальные три - группу устройств большой мощности. «Гелиофос-4» и «Гелио-фос-5» представляют собой модификации одного типа. То же можно сказать в отношении устройств «Гигантос» и «Гигантос-Е».

Таблица 1. Примеры питающих устройств к стационарным рентгенодиагностическим аппаратам общего назначения

Изгото-витель	Название питающего устройства	Схема выпрямления	Предельные электрические режимы	Наименьшая установка выдержки	Число присоеденяемых излучателей
Завод	ТУР-350	Однофазная двухполупериодная	125 кВ, 80 кВ, 55 кВ,	230 мА 350 мА 500 мА		2
ТУР
То же	ТУР-700	Трехфазная с шести-фазным выпрямлением	125 кВ, 90 кВ, 70 кВ,	260 мА 600 мА 700 мА	0,01	2 (4)
«»	ТУР-1001	То же	150 кВ, 120 кВ, 100 кВ,	400 мА 800 мА 1 000 мА	0,003	4
Фирма	Плеофос-4	Однофазная днухполупё-риодная	125 кВ, 90 кВ,	160 мА 320 мА	0,04	2
Сименс
То же	Гелиофос-4	То же	125 кВ, 90 кВ,	ЗСО мА 500 мА	0,02	2
«»	Гелиофос-5	«»	150 кВ, 90 кВ,	250 мА 500 мА	0,02	2
«»	Триомат-2	Трехфазная с шестифазным выпрямлением	125 кВ, 100 кВ, 75 кВ,	160 мА 320 мА 400 мА	0,01	2
«».	Тридорос-5	То же	125 кВ, 100 кВ, 60 кВ,	400 мА 600 мА 800 мА	0,01	2 (4)
«»	Гигантос	Трехфазная с двенадцатифазным выпрямлением	150 кВ, 100 кВ, 80 кВ,	300 мА 1 000 мА 1 250 мА	0,003	2 (4)
«».	Гигантос-Е	То же	150 кВ, 100 кВ, 80 кВ,	500 мА 1 000 мА 1 250 мА	0,001	2 (4)

Из табл. 1 видно, что в устройствах средней мощности применяется, как правило, однофазное выпрямление. В то же время использование здесь (как в устройстве «Триомат-2») трехфазного выпрямления ввиду его преимуществ представляется достаточно целесообразным. Возможно, что дальнейшее развитие устройств средней мощности пойдет, в частности, по пути использования трехфазных высоковольтных выпрямительных схем подобно тому, как в моноблоках взамен однополупериодной все большее применение получает однофазная двухполупериодная схема.

Остановимся вкратце на системах установки режима при снимках, используемых в некоторых питающих устройствах, ограничившись устройствами большой мощности.

В устройстве ТУР-700 имеются три системы установки режима:

а) система кВ-мКл-%,

б) система установки по «световым числам»

в) система с падающей нагрузкой.

В первом случае посредством трех рукояток независимо устанавливаются напряжение, количество электричества и коэффициент нагрузки трубки. Специальное электронное устройство выбирает значения тока и выдержки, соответствующие основным установленным величинам (и выбранному фокусу), и одновременно служит для защиты трубки от перегрузки; выдержка указывается при этом на отдельной шкале.

Система установки по «световым числам» дает возможность, выбрав заранее «относительную жесткость излучения» и коэффициент нагрузки, оперировать одной из рукояток «кВ» или «мКл», которые в этом случае сцеплены друг с другом и определяют связанные значения киловольт и милликулонов, соответствующие ряду «световых чисел». Нужное световое число выбирается по специальной таблице экспозиций и устанавливается с помощью одной из указанных рукояток по специальной шкале. Упомянутое выше электронное устройство выполняет свои функции и в этом случае.

Во всех упоминавшихся питающих устройствах имеется автоматическая коррекция напряжения сети. Регулировка напряжения (и тока) при просвечиваниях отделена от систем установки режима при снимках. Предельное напряжение просвечиваний-100-110 кВ. Имеется реле времени с предельной уставкой 5-10 мин, сигнализирующее об истечении установленной выдержки для ограничения времени облучения рентгенолога и пациента при просвечиваниях. Некоторые питающие устройства приспособлены для присоединения к ним специального дозиметра (счетчика дозы) для учета радиационной нагрузки пациента.



Исследования на поворотном столе-штативе

Остановимся весьма кратко на устройствах для применения рентгеновских лучей в рентгенодиагностике, ограничившись теми из них, которые характерны для стационарных аппаратов общего назначения (рис. 6) и добавив к ним лишь самые общие сведения о томографах.

Основным устройством является поворотный стол-штатив для исследований пациента в различных положениях. На рис. 6 это представлено в очень схематическом виде. Опорная стенка стола-штатива вместе с пациентом может поворачиваться (посредством электропривода) вокруг горизонтальной оси. Одновременно перемещаются также рентгеновский излучатель и экраноснимочное устройство. Они связаны между собою так, что центральный луч, исходящий из излучателя, всегда проходит через центр экрана на экраноснимочном устройстве; в то же время это последнее может перемещаться.

По направлению Центрального луча, т. ё. приближаться и удаляться от опорной стенки. Кроме того, экрано - снимочное устройство и излучатель могут совместно перемещаться вдоль опорной стенки и в некоторых пределах - поперек нее.



а) б) в)

Различные типы поворотных столов-штативов

На рис. 6 положение с занижением головы имеет сравнительно малый угол наклона (10-15°). Имеются поворотные столы-штативы, в которых этот угол достигает 30-60 и даже 90°, что усложняет их конструкцию.

На рис. 7 представлены три типа поворотных столов-штативов в последовательном развитии. Стол-штатив на рис. 7, а характеризуется тем, что экраноснимочное устройство поддерживается двумя консолями (связанными с излучателем) и имеет потолочное пружинное уравновешивание. Излучатель и консоли имеют грузовое уравновешивание, размещенное в корпусе стола-штатива,

4.2 Стабилизация работы питающего устройства

Входное напряжение питающего устройства (и всего рентгеновского аппарата в целом) постоянно колеблется из-за изменений общей нагрузки сети. Изменение входного напряжения в свою очередь сказывается на анодном напряжении рентгеновской трубки и напряжении накала трубки, от которого в сильной степени зависит ее анодный ток.

Колебания анодного напряжения и анодного тока вызывают колебания мощности, воспринимаемой анодом трубки, и интенсивности генерируемого ею рентгеновского излучения. Колебания напряжения сети влияют также на напряжение других (помимо цепи накала трубки) вспомогательных цепей.

Полная стабилизация работы рентгеновского питающего устройства преследует цель - сделать независимой от колебаний напряжения сети всю работу, а именно:

а) стабилизировать анодное напряжение рентгеновской трубки;

б) стабилизировать анодный ток рентгеновской трубки;

в) стабилизировать работу всех вспомогательных цепей.

Конечной целью является стабилизация рентгеновского излучения, генерируемого трубкой, и сохранение нужного режима для всех элементов питающего устройства.

Полная стабилизация может быть достигнута посредством устройства, автоматически корректирующего напряжение сети. В этом случае одно устройство стабилизирует напряжение и в главной и во вспомогательных цепях. Полная стабилизация может быть осуществлена также в виде раздельной стабилизации главной цепи и вспомогательных цепей (включая цепь накала трубки), что требует, естественно, и двух стабилизирующих устройств.

Вариатор с автоматическим управлением щетками: а) на входе б) на выходе

В рентгенологическом аппарате РУМ -22 представлены автоматические вариаторы, в которых чувствительным органом является феррорезонансно-контактные реле.

4.3 Системы регулировок рентгенодиагностического аппарата

а) Предварительная установка режима.

Современные рентгенодиагностические аппараты имеют системы регулировок, позволяющие устанавливать режим снимка до включения высокого напряжения.

б) Регулировка напряжения.

Регулировка напряжения на трубке в рентгенодиагностических аппаратах (как и в аппаратах другого назначения) обычно осуществляется при помощи регулировочного автотрансформатора.

В стационарных аппаратах регулировка при просвечиваниях отделяется от регулировки при снимках.

в) Регулировка тока.

В современных рентгенодиагностических аппаратах при снимках, как правило, применяется ступенчатая регулировка анодного тока трубки, при просвечиваниях - плавная регулировка.

г) Регулировка выдержки.

В рентгенодиагностических аппаратах, для регулировки выдержки обычно используются конденсаторные (релаксационные) реле времени. Они легко позволяют при ступенчатой регулировке воспроизводить логарифмический ряд уставок.

В настоящее время в рентгенодиагностичееких аппаратах для включения и отключения главной цепи начинают применяться тиристоры, в совершенствовании которых за последние годы достигнуты большие успехи.

Системы синхронизированной однофазной и трехфазной коммутации с использованием так называемых «симметричных» тиристоров, обладающих двусторонней проводимостью и заменяющих ячейку из двух простых тиристоров, включенных встречно-параллельно, Подобная же система применена в однофазном рентгенодиагностическом аппарате РУМ-22.

В этих системах тиристоры включаются на первичной стороне главного трансформатора в цепь переменного тока, а потому все особенности, связанные с периодичностью напряжения, с которыми приходится иметь дело при использовании электромагнитных контакторов (или ионных приборов), сохраняются и для тиристоров.

д) Защита трубки от перегрузки.

Защита трубки от перегрузки в диагностических аппаратах обычно преследует ограниченную цель - защищать трубку при одиночных снимках. Настоятельная потребность в такой защите обусловливается тем, что трубка работает при снимке в неустановившемся тепловом режиме и температура фокусного пятна при больших нагрузках в течение долей секунды приближается к предельно допустимому значению.

Распространение получили такие системы защиты, при которых автоматически не допускается включения высокого напряжения, если при предварительно установленных значениях регулируемых величин нагрузка трубки должна превзойти предельную (коэффициент нагрузки превысит единицу).

Таким образом, устройства для защиты трубки от перегрузки органически связаны с устройствами для предварительной установки режима и их часто называют вместе автоматикой рентгенодиагностического аппарата. Становление этой автоматики происходило в середине 30-х гг. Мы приведем здесь примеры устройств для защиты трубки от перегрузки в сочетании с системой уставок кВ-мА-с.

Вывод

Значимое место рентгенологических исследований находится в медицинской радиологии. Они применяются с лечебной диагностической целью.

1. Для диагностики различных патологических состояний, как внутренних органов (органы дыхания, органы пищеварения), так и органов опорно-двигательного аппарата;

2. Для диагностики впервые выявленных доброкачественных и злокачественных опухолей различного гинеза;

3. Для лечения злокачественных опухолей, а также их метостазов, применяется в качестве самостоятельного лечения и комплексного вместе с химиотерапией и хирургическими вмешательствами.

Список литературы

1. Шмелев В.К. Рентгеновские аппараты - М., «Энергия» 1973 г.

2. Линденбратен Л. Д, Наумов Л.Б. - М., «Медицина». 1984 г.

Размещено на Allbest.ru