พวกมันถูกปล่อยออกมาโดยมีอิเล็กตรอนมีส่วนร่วม ตรงกันข้ามกับรังสีแกมมาซึ่งเป็นนิวเคลียร์ รังสีเอกซ์ถูกสร้างขึ้นโดยการเร่งอนุภาคที่มีประจุอย่างแรง และโดยอิเล็กตรอนที่ส่งผ่านจากระดับพลังงานหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง ซึ่งปล่อยพลังงานจำนวนมากออกมา อุปกรณ์ที่สามารถใช้ได้ ได้แก่ หลอดเอ็กซ์เรย์และเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุ แหล่งที่มาตามธรรมชาติของมันคืออะตอมและวัตถุอวกาศที่ไม่เสถียรทางกัมมันตภาพรังสี

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ

สร้างขึ้นในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2438 โดย Roentgen นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันผู้ค้นพบผลการเรืองแสงของแบเรียมแพลตตินัมไซยาไนด์ระหว่างการทำงานของหลอดรังสีแคโทด เขาอธิบายลักษณะของรังสีเหล่านี้โดยละเอียด รวมถึงความสามารถในการทะลุผ่านเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตด้วย นักวิทยาศาสตร์เรียกสิ่งเหล่านี้ว่ารังสีเอกซ์ ชื่อ "รังสีเอกซ์" มีรากฐานมาจากรัสเซียในเวลาต่อมา

รังสีประเภทนี้มีลักษณะอย่างไร?

เป็นเหตุผลที่คุณสมบัติของรังสีนี้ถูกกำหนดโดยธรรมชาติของมัน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือรังสีเอกซ์ คุณสมบัติของมันมีดังนี้:

รังสีเอกซ์ - เป็นอันตราย

แน่นอนว่า ณ ขณะเปิดทำการและ เป็นเวลาหลายปีหลังจากนั้นก็ไม่มีใครรู้ว่ามันอันตรายแค่ไหน

นอกจากนี้ อุปกรณ์ดั้งเดิมที่ผลิตคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้เนื่องจากการออกแบบที่ไม่มีการป้องกัน ทำให้เกิดปริมาณรังสีสูง จริงอยู่ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับอันตรายต่อมนุษย์จากรังสีนี้ด้วย รังสีเอกซ์ที่ผ่านเนื้อเยื่อที่มีชีวิตมีผลกระทบทางชีวภาพต่อพวกมัน ผลกระทบหลักคือการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมของสารที่ประกอบเป็นเนื้อเยื่อ ผลกระทบนี้จะเป็นอันตรายที่สุดเมื่อสัมพันธ์กับ DNA ของเซลล์ที่มีชีวิต ผลที่ตามมาของการได้รับรังสีเอกซ์ ได้แก่ การกลายพันธุ์ เนื้องอก แผลไหม้จากรังสี และการเจ็บป่วยจากรังสี

ใช้รังสีเอกซ์ที่ไหน?

1. ยา. การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์คือ “การตรวจ” สิ่งมีชีวิต การบำบัดด้วยรังสีเอกซ์ส่งผลต่อเซลล์เนื้องอก
2. ศาสตร์. ผลึกศาสตร์ เคมี และชีวเคมีใช้เพื่อเปิดเผยโครงสร้างของสสาร
3. อุตสาหกรรม. การตรวจจับข้อบกพร่องในชิ้นส่วนโลหะ
4. ความปลอดภัย. อุปกรณ์เอ็กซ์เรย์ใช้ในการตรวจจับสิ่งของอันตรายในกระเป๋าเดินทางที่สนามบินและสถานที่อื่นๆ

คำอธิบายสั้น ๆการฉายรังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (การไหลของควอนตัม, โฟตอน) ซึ่งพลังงานนั้นอยู่ในระดับพลังงานระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีแกมมา (รูปที่ 2-1) โฟตอนรังสีเอกซ์มีพลังงานตั้งแต่ 100 eV ถึง 250 keV ซึ่งสอดคล้องกับการแผ่รังสีที่มีความถี่ตั้งแต่ 3×10 16 Hz ถึง 6×10 19 Hz และความยาวคลื่น 0.005-10 นาโนเมตร สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้ารังสีเอกซ์และรังสีแกมมาทับซ้อนกันในระดับมาก

ข้าว. 2-1.ระดับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างรังสีทั้งสองประเภทนี้คือวิธีการกำเนิดรังสี รังสีเอกซ์เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอน (เช่น เมื่อการไหลของพวกมันช้าลง) และรังสีแกมมาจะเกิดขึ้นในระหว่างการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของนิวเคลียสขององค์ประกอบบางอย่าง

รังสีเอกซ์สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อการไหลแบบเร่งของอนุภาคที่มีประจุลดลง (ที่เรียกว่า เบรมสตราห์ลุง) หรือเมื่อการเปลี่ยนแปลงพลังงานสูงเกิดขึ้นในเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม (การแผ่รังสีลักษณะเฉพาะ) อุปกรณ์การแพทย์ใช้หลอดเอ็กซ์เรย์เพื่อสร้างรังสีเอกซ์ (ภาพที่ 2-2) ส่วนประกอบหลักคือแคโทดและแอโนดขนาดใหญ่ อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาเนื่องจากความแตกต่างในศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและแคโทดจะถูกเร่ง ไปถึงขั้วบวก และจะชะลอตัวลงเมื่อชนกับวัสดุ เป็นผลให้เกิดการเอ็กซ์เรย์ bremsstrahlung ในระหว่างการชนกันของอิเล็กตรอนกับขั้วบวก กระบวนการที่สองก็เกิดขึ้นเช่นกัน - อิเล็กตรอนถูกกระแทกออกจากเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมของขั้วบวก อิเล็กตรอนจากเปลือกอื่นของอะตอมยึดครองตำแหน่งของพวกมัน ในระหว่างกระบวนการนี้ รังสีเอกซ์ประเภทที่สองจะถูกสร้างขึ้น - ที่เรียกว่ารังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะ ซึ่งสเปกตรัมส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับวัสดุแอโนด แอโนดส่วนใหญ่มักทำจากโมลิบดีนัมหรือทังสเตน มีอุปกรณ์พิเศษเพื่อโฟกัสและกรองรังสีเอกซ์เพื่อปรับปรุงภาพที่ได้

ข้าว. 2-2.แผนผังของอุปกรณ์หลอดเอ็กซ์เรย์:

คุณสมบัติของรังสีเอกซ์ที่กำหนดใช้ในการแพทย์คือความสามารถในการทะลุทะลวง ผลกระทบจากฟลูออเรสเซนต์ และโฟโตเคมีคอล ความสามารถในการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์และการดูดซับโดยเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์และวัสดุเทียมเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดที่กำหนดใช้ในการวินิจฉัยรังสี ยิ่งความยาวคลื่นสั้นเท่าใด พลังการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

มีรังสีเอกซ์แบบ “อ่อน” ที่มีพลังงานและความถี่รังสีต่ำ (ตามความยาวคลื่นที่ยาวที่สุด) และรังสีเอกซ์แบบ “แข็ง” ที่มีพลังงานโฟตอนและความถี่รังสีสูงและมีความยาวคลื่นสั้น ความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ (ดังนั้น “ความแข็ง” และความสามารถในการทะลุทะลวงของมัน) ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับหลอดรังสีเอกซ์ ยิ่งแรงดันไฟฟ้าบนท่อสูง ความเร็วและพลังงานของการไหลของอิเล็กตรอนก็จะยิ่งมากขึ้น และความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ก็จะสั้นลงด้วย

เมื่อรังสีเอกซ์ที่ทะลุผ่านสารมีปฏิกิริยาโต้ตอบ การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณจะเกิดขึ้น ระดับการดูดซึมรังสีเอกซ์โดยเนื้อเยื่อจะแตกต่างกันไปและถูกกำหนดโดยความหนาแน่นและน้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบที่ประกอบเป็นวัตถุ ยิ่งความหนาแน่นและน้ำหนักอะตอมของสารที่ประกอบเป็นวัตถุ (อวัยวะ) ที่กำลังศึกษามีสูงเท่าใด รังสีเอกซ์ก็จะถูกดูดซับมากขึ้นเท่านั้น ร่างกายมนุษย์มีเนื้อเยื่อและอวัยวะที่มีความหนาแน่นต่างกัน (ปอด กระดูก เนื้อเยื่ออ่อน ฯลฯ) ซึ่งอธิบายการดูดซึมรังสีเอกซ์ที่แตกต่างกัน การแสดงภาพจะขึ้นอยู่กับความแตกต่างเทียมหรือตามธรรมชาติในการดูดกลืนรังสีเอกซ์โดยอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ อวัยวะภายในและโครงสร้าง

ในการลงทะเบียนรังสีที่ผ่านเข้าไปในร่างกาย จะใช้ความสามารถในการทำให้เกิดการเรืองแสงของสารประกอบบางชนิดและมีผลต่อโฟโตเคมีคอลบนฟิล์ม เพื่อจุดประสงค์นี้จึงใช้หน้าจอพิเศษสำหรับฟลูออโรสโคปและฟิล์มถ่ายภาพสำหรับการถ่ายภาพรังสี ในเครื่องเอ็กซ์เรย์สมัยใหม่ ระบบพิเศษของเครื่องตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์แบบดิจิทัล - แผงอิเล็กทรอนิกส์แบบดิจิทัล - ถูกนำมาใช้เพื่อบันทึกรังสีที่ถูกลดทอน ในกรณีนี้ วิธีการเอกซเรย์เรียกว่าดิจิทัล

เนื่องจากผลกระทบทางชีวภาพของการเอ็กซ์เรย์ จึงจำเป็นต้องปกป้องผู้ป่วยในระหว่างการตรวจ นี่คือความสำเร็จ

สูงสุด เวลาอันสั้นการฉายรังสี การแทนที่การส่องกล้องด้วยการถ่ายภาพรังสี การใช้วิธีไอออไนซ์อย่างสมเหตุสมผลอย่างเคร่งครัด การป้องกันโดยการปกป้องผู้ป่วยและบุคลากรจากการสัมผัสกับรังสี

การวินิจฉัยและการรักษาโรคบางชนิดในปัจจุบันไม่สามารถจินตนาการได้หากไม่มีอุปกรณ์ที่ใช้คุณสมบัติของรังสีเอกซ์ การค้นพบรังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่อ 100 กว่าปีที่แล้ว แต่ถึงแม้ขณะนี้งานยังคงดำเนินต่อไปในการสร้างเทคนิคและอุปกรณ์ใหม่ ๆ เพื่อลดผลกระทบด้านลบของรังสีต่อร่างกายมนุษย์

ใครเป็นผู้ค้นพบรังสีเอกซ์และอย่างไร

ภายใต้สภาวะธรรมชาติ ฟลักซ์รังสีเอกซ์นั้นหาได้ยากและปล่อยออกมาจากไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีบางชนิดเท่านั้น รังสีเอกซ์หรือรังสีเอกซ์ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2438 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม เรินต์เกน การค้นพบนี้เกิดขึ้นโดยบังเอิญระหว่างการทดลองเพื่อศึกษาพฤติกรรมของรังสีแสงในสภาวะที่เข้าใกล้สุญญากาศ การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับท่อปล่อยก๊าซแคโทดที่มีความดันลดลงและหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งในแต่ละครั้งจะเริ่มเรืองแสงทันทีที่ท่อเริ่มทำงาน

เรินต์เกนสนใจผลประหลาดนี้ จึงได้ทำการศึกษาหลายชุดซึ่งแสดงให้เห็นว่าสิ่งที่เกิดขึ้นไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้น มองเห็นได้ด้วยตารังสีสามารถทะลุผ่านอุปสรรคต่างๆ ได้ เช่น กระดาษ ไม้ แก้ว โลหะบางชนิด หรือแม้แต่ผ่านร่างกายมนุษย์ แม้จะขาดความเข้าใจในธรรมชาติของสิ่งที่เกิดขึ้นไม่ว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวจะเกิดจากการสร้างกระแสของอนุภาคหรือคลื่นที่ไม่รู้จักก็ตาม รูปแบบต่อไปนี้ถูกบันทึกไว้ - รังสีทะลุผ่านเนื้อเยื่ออ่อนของร่างกายได้อย่างง่ายดายและ ยากกว่ามากผ่านเนื้อเยื่อที่มีชีวิตแข็งและสารไม่มีชีวิต

เรินต์เกนไม่ใช่คนแรกที่ศึกษาปรากฏการณ์นี้ อยู่ตรงกลาง ศตวรรษที่สิบเก้าความเป็นไปได้ที่คล้ายกันนี้ได้รับการศึกษาโดยชาวฝรั่งเศส Antoine Mason และชาวอังกฤษ William Crookes อย่างไรก็ตาม เรินต์เกนเป็นผู้คิดค้นหลอดแคโทดและเป็นตัวบ่งชี้ที่สามารถนำไปใช้ในทางการแพทย์ได้ เขาเป็นคนแรกที่ตีพิมพ์ผลงานทางวิทยาศาสตร์ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลคนแรกในหมู่นักฟิสิกส์

ในปี พ.ศ. 2444 การทำงานร่วมกันอย่างประสบผลสำเร็จระหว่างนักวิทยาศาสตร์สามคนได้เริ่มต้นขึ้น ซึ่งกลายเป็นบิดาผู้ก่อตั้งสาขารังสีวิทยาและรังสีวิทยา

คุณสมบัติของรังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์เป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมทั่วไป รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า- ความยาวคลื่นอยู่ระหว่างรังสีแกมมาและรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์มีคุณสมบัติเป็นคลื่นตามปกติทั้งหมด:

• การเลี้ยวเบน;
• การหักเห;
• การรบกวน;
• ความเร็วการแพร่กระจาย (เท่ากับความเร็วแสง)

ในการสร้างฟลักซ์ของรังสีเอกซ์เทียมจะใช้อุปกรณ์พิเศษ - หลอดเอ็กซ์เรย์ การแผ่รังสีเอกซ์เกิดขึ้นเนื่องจากการสัมผัสกับอิเล็กตรอนเร็วจากทังสเตนกับสารที่ระเหยจากขั้วบวกร้อน เมื่อเทียบกับพื้นหลังของการโต้ตอบ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวสั้นจะปรากฏขึ้น ซึ่งอยู่ในสเปกตรัมตั้งแต่ 100 ถึง 0.01 นาโนเมตร และในช่วงพลังงาน 100-0.1 MeV หากความยาวคลื่นของรังสีน้อยกว่า 0.2 นาโนเมตร เรียกว่ารังสีชนิดแข็ง หากความยาวคลื่นมากกว่าค่านี้ เรียกว่ารังสีเอกซ์อ่อน

เป็นสิ่งสำคัญที่พลังงานจลน์ที่เกิดจากการสัมผัสของอิเล็กตรอนและสารแอโนดจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน 99% และมีเพียง 1% เท่านั้นที่เป็นรังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์ – bremsstrahlung และลักษณะเฉพาะ

รังสีเอกซ์เป็นการซ้อนทับของรังสีสองประเภท - เบรมสตราลุงและลักษณะเฉพาะ พวกมันถูกสร้างขึ้นในหลอดพร้อมกัน ดังนั้นการฉายรังสีเอกซ์และคุณลักษณะของหลอดรังสีเอกซ์แต่ละหลอด - สเปกตรัมรังสี - ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้เหล่านี้และแสดงถึงการทับซ้อนกัน

Bremsstrahlung หรือรังสีเอกซ์ต่อเนื่องเป็นผลจากการชะลอตัวของอิเล็กตรอนที่ระเหยออกจากไส้หลอดทังสเตน

รังสีเอกซ์ลักษณะหรือเส้นเกิดขึ้นในช่วงเวลาของการปรับโครงสร้างอะตอมของสารของขั้วบวกของหลอดเอ็กซ์เรย์ ความยาวคลื่นของรังสีลักษณะเฉพาะขึ้นอยู่กับเลขอะตอมโดยตรง องค์ประกอบทางเคมีใช้ทำขั้วบวกของหลอด

คุณสมบัติที่ระบุไว้ของรังสีเอกซ์ช่วยให้สามารถใช้งานได้ในทางปฏิบัติ:

• มองไม่เห็นด้วยตาธรรมดา
• ความสามารถในการทะลุทะลวงสูงผ่านเนื้อเยื่อที่มีชีวิตและวัสดุที่ไม่มีชีวิตซึ่งไม่ส่งรังสีของสเปกตรัมที่มองเห็นได้
• ผลไอออไนเซชันต่อโครงสร้างโมเลกุล

หลักการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์

คุณสมบัติของรังสีเอกซ์ที่ใช้ถ่ายภาพคือความสามารถในการสลายตัวหรือทำให้เกิดการเรืองแสงของสารบางชนิด

การฉายรังสีเอกซ์ทำให้เกิดแสงเรืองแสงในแคดเมียมและซิงค์ซัลไฟด์ - สีเขียว และในแคลเซียม tungstate - สีฟ้า- คุณสมบัตินี้ใช้ในเทคนิคการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ทางการแพทย์ และยังเพิ่มฟังก์ชันการทำงานของหน้าจอเอ็กซเรย์อีกด้วย

ผลกระทบทางโฟโตเคมีคอลของรังสีเอกซ์ต่อวัสดุซิลเวอร์เฮไลด์ที่ไวต่อแสง (การสัมผัส) ช่วยให้สามารถวินิจฉัยโรคได้ โดยการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ คุณสมบัตินี้ยังใช้ในการวัดปริมาณรวมที่ได้รับโดยผู้ช่วยห้องปฏิบัติการในห้องเอ็กซเรย์ เครื่องวัดปริมาตรของร่างกายประกอบด้วยเทปและตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนเป็นพิเศษ ผลไอออไนซ์ของรังสีเอกซ์ทำให้สามารถกำหนดลักษณะเชิงคุณภาพของรังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นได้

การได้รับรังสีเพียงครั้งเดียวจากรังสีเอกซ์แบบธรรมดาจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งเพียง 0.001%

บริเวณที่ใช้รังสีเอกซ์

อนุญาตให้ใช้รังสีเอกซ์ในอุตสาหกรรมต่อไปนี้:

1. ความปลอดภัย. อุปกรณ์เครื่องเขียนและพกพาสำหรับตรวจจับสิ่งของอันตรายและของต้องห้ามที่สนามบิน ศุลกากร หรือในสถานที่แออัด
2. อุตสาหกรรมเคมี โลหะวิทยา โบราณคดี สถาปัตยกรรม การก่อสร้าง งานบูรณะ - เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องและดำเนินการ การวิเคราะห์ทางเคมีสาร
3. ดาราศาสตร์. ช่วยในการสังเกตวัตถุและปรากฏการณ์ของจักรวาลโดยใช้กล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์
4. อุตสาหกรรมการทหาร. เพื่อพัฒนาอาวุธเลเซอร์

การใช้งานหลักของรังสีเอกซ์อยู่ในวงการแพทย์ ปัจจุบัน แผนกรังสีวิทยาทางการแพทย์ประกอบด้วย: การวินิจฉัยด้วยรังสี รังสีบำบัด (การเอ็กซ์เรย์บำบัด) การผ่าตัดด้วยรังสี มหาวิทยาลัยการแพทย์สำเร็จการศึกษาผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางสูง - นักรังสีวิทยา

X-Radiation - อันตรายและผลประโยชน์ผลกระทบต่อร่างกาย

รังสีเอกซ์มีพลังทะลุทะลวงสูงและเอฟเฟกต์ไอออไนซ์อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง DNA ของเซลล์ และเป็นอันตรายต่อมนุษย์ อันตรายจากรังสีเอกซ์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณรังสีที่ได้รับ อวัยวะต่างๆ ตอบสนองต่อรังสีในระดับที่แตกต่างกัน อ่อนแอที่สุด ได้แก่ :

• ไขกระดูกและเนื้อเยื่อกระดูก
• เลนส์ตา
• ต่อมไทรอยด์;
• เต้านมและต่อมสืบพันธุ์
• เนื้อเยื่อปอด

การใช้การฉายรังสีเอกซ์ที่ไม่สามารถควบคุมได้อาจทำให้เกิดโรคที่กลับคืนสภาพเดิมและไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้

ผลที่ตามมาของการฉายรังสีเอกซ์:

• ความเสียหายต่อไขกระดูกและการเกิดโรคของระบบเม็ดเลือด - เม็ดเลือดแดง, ภาวะเกล็ดเลือดต่ำ, มะเร็งเม็ดเลือดขาว;
• ความเสียหายต่อเลนส์พร้อมกับการพัฒนาต้อกระจกในภายหลัง
• การกลายพันธุ์ของเซลล์ที่สืบทอดมา
• การพัฒนาของมะเร็ง
• การได้รับรังสีไหม้
• การพัฒนาความเจ็บป่วยจากรังสี

สำคัญ! รังสีเอกซ์ไม่สะสมในเนื้อเยื่อของร่างกายต่างจากสารกัมมันตภาพรังสี ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องเอารังสีเอกซ์ออกจากร่างกาย ผลที่เป็นอันตรายของรังสีเอกซ์จะสิ้นสุดลงเมื่อปิดอุปกรณ์ทางการแพทย์

การใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์ได้รับอนุญาตไม่เพียงแต่สำหรับการวินิจฉัย (การบาดเจ็บวิทยา, ทันตกรรม) แต่ยังเพื่อวัตถุประสงค์ในการรักษา:

• การเอ็กซ์เรย์ในปริมาณเล็กน้อยจะกระตุ้นการเผาผลาญในเซลล์และเนื้อเยื่อที่มีชีวิต
• ปริมาณที่ จำกัด บางอย่างใช้สำหรับการรักษาเนื้องอกและเนื้องอกที่ไม่ร้ายแรง

วิธีการวินิจฉัยโรคโดยใช้รังสีเอกซ์

Radiodiagnostics มีเทคนิคดังต่อไปนี้:

1. Fluoroscopy คือการศึกษาในระหว่างที่ได้รับภาพบนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์แบบเรียลไทม์ นอกเหนือจากการได้มาซึ่งภาพส่วนต่างๆ ของร่างกายแบบเรียลไทม์แบบคลาสสิกแล้ว ปัจจุบันยังมีเทคโนโลยีการฉายแสงผ่านรังสีเอกซ์ทางโทรทัศน์ - ภาพจะถูกถ่ายโอนจากหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ไปยังจอโทรทัศน์ที่อยู่ในอีกห้องหนึ่ง วิธีการดิจิทัลหลายวิธีได้รับการพัฒนาสำหรับการประมวลผลภาพที่ได้ ตามด้วยการถ่ายโอนจากหน้าจอไปยังกระดาษ
2. การถ่ายภาพด้วยรังสีเป็นวิธีเดียวที่ถูกที่สุดในการตรวจอวัยวะหน้าอก ซึ่งประกอบด้วยการถ่ายภาพขนาดย่อขนาด 7x7 ซม. แม้จะมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาด แต่ก็เป็นวิธีเดียวที่จะทำการตรวจประชากรจำนวนมากเป็นประจำทุกปี วิธีนี้ไม่เป็นอันตรายและไม่จำเป็นต้องกำจัดปริมาณรังสีที่ได้รับออกจากร่างกาย
3. การถ่ายภาพรังสีคือการผลิตภาพสรุปบนแผ่นฟิล์มหรือกระดาษเพื่อทำให้รูปร่างของอวัยวะ ตำแหน่ง หรือน้ำเสียงชัดเจนขึ้น สามารถใช้เพื่อประเมินการบีบตัวและสภาพของเยื่อเมือก หากมีทางเลือก ไม่ควรเลือกอุปกรณ์เอ็กซเรย์สมัยใหม่สำหรับอุปกรณ์ดิจิทัล ซึ่งฟลักซ์การเอ็กซเรย์อาจสูงกว่าอุปกรณ์รุ่นเก่า แต่สำหรับอุปกรณ์เอ็กซเรย์ขนาดต่ำที่มีเซมิคอนดักเตอร์แบบแบนโดยตรง เครื่องตรวจจับ ช่วยให้คุณลดภาระในร่างกายได้ 4 เท่า
4. เอกซเรย์คอมพิวเตอร์เป็นเทคนิคที่ใช้รังสีเอกซ์เพื่อให้ได้ภาพตามจำนวนที่ต้องการของส่วนต่าง ๆ ของอวัยวะที่เลือก ในบรรดาอุปกรณ์ CT สมัยใหม่หลายประเภท เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีความละเอียดสูงขนาดต่ำใช้สำหรับการศึกษาซ้ำหลายครั้ง

รังสีบำบัด

การบำบัดโดยใช้รังสีเอกซ์หมายถึงวิธีการต่างๆ การรักษาในท้องถิ่น- ส่วนใหญ่มักจะใช้วิธีนี้ในการทำลายเซลล์มะเร็ง เนื่องจากผลที่ได้เทียบได้กับการผ่าตัดเอาออก วิธีการรักษานี้จึงมักเรียกว่าการผ่าตัดด้วยรังสี

วันนี้การรักษาด้วยรังสีเอกซ์ดำเนินการด้วยวิธีต่อไปนี้:

1. ภายนอก (การบำบัดด้วยโปรตอน) – ลำแสงรังสีเข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วยจากภายนอก
2. ภายใน (brachytherapy) - การใช้แคปซูลกัมมันตภาพรังสีโดยฝังเข้าไปในร่างกายโดยวางไว้ใกล้กับเนื้องอกมะเร็ง ข้อเสียของการรักษาด้วยวิธีนี้คือ ผู้ป่วยจะต้องถูกแยกออกจากร่างกายจนกว่าจะนำแคปซูลออกจากร่างกาย

วิธีการเหล่านี้เป็นวิธีที่อ่อนโยน และในบางกรณีการใช้ก็ดีกว่าการใช้เคมีบำบัด ความนิยมนี้เกิดจากการที่รังสีไม่สะสมและไม่จำเป็นต้องกำจัดออกจากร่างกาย พวกมันมีผลการคัดเลือกโดยไม่ส่งผลกระทบต่อเซลล์และเนื้อเยื่ออื่น ๆ

ขีดจำกัดการสัมผัสรังสีเอกซ์อย่างปลอดภัย

ตัวบ่งชี้บรรทัดฐานของการสัมผัสรายปีที่อนุญาตนี้มีชื่อของตัวเอง - ปริมาณเทียบเท่าที่มีนัยสำคัญทางพันธุกรรม (GSD) ตัวบ่งชี้นี้ไม่มีค่าเชิงปริมาณที่ชัดเจน

1. ตัวบ่งชี้นี้ขึ้นอยู่กับอายุของผู้ป่วยและความปรารถนาที่จะมีบุตรในอนาคต
2. ขึ้นอยู่กับอวัยวะที่ได้รับการตรวจหรือรักษา
3. GZD ได้รับอิทธิพลจากระดับของกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติในภูมิภาคที่บุคคลอาศัยอยู่

วันนี้มาตรฐาน GZD โดยเฉลี่ยต่อไปนี้มีผลใช้บังคับ:

• ระดับการสัมผัสจากทุกแหล่ง ยกเว้นแหล่งทางการแพทย์และโดยไม่คำนึงถึงรังสีพื้นหลังตามธรรมชาติ - 167 mrem ต่อปี
• อัตราการตรวจสุขภาพประจำปีเป็นบรรทัดฐานไม่เกิน 100 เมตรต่อปี
• มูลค่าความปลอดภัยรวม 392 ล้านเรมต่อปี

รังสีเอกซ์ไม่จำเป็นต้องกำจัดออกจากร่างกาย และเป็นอันตรายเฉพาะในกรณีที่ได้รับรังสีที่รุนแรงและเป็นเวลานาน อุปกรณ์การแพทย์สมัยใหม่ใช้การฉายรังสีพลังงานต่ำในระยะเวลาสั้น ๆ ดังนั้นการใช้งานจึงถือว่าไม่เป็นอันตราย

ในปี พ.ศ. 2438 เรินต์เกนค้นพบว่าถ้าอากาศถูกสูบออกผ่านหลอดแก้วที่มีอิเล็กโทรดบัดกรีสองอัน จากนั้นอากาศจะถูกสูบออกที่ความดัน 103 มม. ปรอท ศิลปะ ส่งกระแสไฟฟ้า จากนั้นขั้วบวกจะปล่อยรังสีพิเศษที่มองไม่เห็นและมองไม่เห็นมาจนบัดนี้ เขาเรียกมันว่าเอ็กซ์เรย์ ในรัสเซียและในประเทศอื่น ๆ เริ่มเรียกว่ารังสีเอกซ์ การเอ็กซ์เรย์ตรวจสอบคุณสมบัติพบว่า:

1.มีความสามารถในการเจาะทะลุได้ดี ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะของสารและความหนาของสาร ด้วยคุณสมบัตินี้จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแพทย์และอุตสาหกรรม

2. ทำให้เกิดความเรืองแสง (luminescence) แก่ร่างกายบางส่วน ด้วยความช่วยเหลือของหน้าจอที่ทำจากสารดังกล่าวสามารถสังเกตได้

3. มีผลต่อฟิล์มถ่ายภาพ (photochemical effect)

4. สามารถทำให้เกิดไอออนไนซ์อากาศและสารอื่น ๆ ได้

5. มีผลทางชีวภาพต่อเนื้อเยื่อของร่างกาย ซึ่งพบว่ามีประโยชน์ในการรักษาเนื้องอกที่เป็นมะเร็ง

อย่างไรก็ตาม เรินต์เกนเองก็ไม่ได้เปิดเผยธรรมชาติของรังสีเอกซ์ นักวิจัยหลายคนพบความคล้ายคลึงกันระหว่างรังสีเอกซ์และรังสีของแสง โดยรังสีเหล่านี้แพร่กระจายเป็นเส้นตรงและไม่ถูกเบี่ยงเบนจากสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก แต่ถ้าเราถือว่าธรรมชาติของแสงและรังสีเอกซ์เหมือนกัน รังสีเอกซ์ก็ควรมีคุณสมบัติเป็นคลื่นและควอนตัม อย่างไรก็ตาม การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เป็นเวลานานไม่สามารถรับมันได้ ในปี พ.ศ. 2453 P.N. Lebedev เสนอให้ใช้คริสตัลธรรมชาติเป็นตะแกรงการเลี้ยวเบนสำหรับรังสีเอกซ์ และในปี 1912 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Laue ได้ทำการทดลองนี้ กระแสของแสงรังสีเอกซ์ถูกส่งผ่านไดอะแฟรมไปยังคริสตัล และจุดสว่างจำนวนหนึ่งปรากฏบนหน้าจอหรือฟิล์มถ่ายภาพรอบๆ จุดสว่างตรงกลาง (รังสีไม่หักเห) ซึ่งจัดเรียงตามลำดับที่แน่นอน

ระยะห่างระหว่างอะตอมของโครงตาข่ายคริสตัลซึ่งอยู่ที่ประมาณ 1A° นั้นสมส่วนกับความยาวคลื่น และช่องว่างเหล่านี้เป็นศูนย์กลางของคลื่นทุติยภูมิ ซึ่งเมื่อหักเหจะทำให้เกิดจุดสีขาวสูงสุด แต่เพราะว่า อะตอมไม่ได้อยู่ติดกันอย่างเคร่งครัดเหมือนรอยกรีดของตะแกรงเลี้ยวเบน แต่จุดสูงสุดนั้นอยู่ในลำดับที่ซับซ้อนมากกว่าในตะแกรงเลี้ยวเบน ภาพนี้เรียกว่าลอแกรม การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่ารังสีเอกซ์มีลักษณะเป็นคลื่น

ประสบการณ์ของ Laue ทำให้สามารถใช้การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ได้:

1. การหาความยาวคลื่นโดยรู้ระยะห่างระหว่างอะตอม

2. กำหนดโครงสร้างของสารโดยใช้ลอแกรมรู้ความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์

วิธีการศึกษาโครงสร้างโมเลกุล ได้แก่ การกำหนดตำแหน่งของอะตอมในโมเลกุลและธรรมชาติของพวกมันโดยใช้รังสีเอกซ์เรียกว่า การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์- ในการศึกษาโครงสร้างทางชีววิทยาสามารถใช้ปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของปฏิสัมพันธ์ของรังสีเอกซ์กับสสารได้: การดูดซับ, การกระเจิงและการเลี้ยวเบน, การปิดใช้งาน (การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลและการทำงานของส่วนประกอบภายใต้อิทธิพลของรังสีเอกซ์) วิธีการกระเจิงและการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์จะใช้คุณสมบัติของคลื่น รังสีเอกซ์ที่กระจัดกระจายโดยอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลจะเข้ามารบกวนและให้ภาพ - Lauegram ซึ่งตำแหน่งและความเข้มของจุดสูงสุดนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของอะตอมในโมเลกุลและตำแหน่งสัมพัทธ์ของโมเลกุล หากโมเลกุลอยู่ในตำแหน่งที่วุ่นวาย เช่น ในสารละลาย การกระเจิงไม่ได้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในของโมเลกุล แต่ขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของมันเป็นหลัก

ต่อมามีการศึกษาคุณสมบัติอื่นๆ ของรังสีเอกซ์:

1. การรบกวน

2. การหักเหของแสง

3. การสะท้อนภายในทั้งหมด

4. โพลาไรซ์

5. องค์ประกอบสเปกตรัม

6. ปฏิสัมพันธ์กับสสาร

รังสีเอกซ์ผลิตขึ้นโดยใช้หลอดเอ็กซ์เรย์

ประกอบด้วยกระบอกแก้วที่มีสุญญากาศสูงสุดที่เป็นไปได้ (10 -6 - 10 -7 มม. ปรอท) ซึ่งมีอิเล็กโทรดสองตัว

แคโทดเป็นแหล่งของอิเล็กตรอนและถูกสร้างเป็นรูปเกลียว ขั้วบวกประกอบด้วยแท่งทองแดงขนาดใหญ่ ซึ่งส่วนท้ายจะมีแผ่นทังสเตน (กระจกขั้วบวก) อิเล็กตรอนจะถูกเร่งในสนามไฟฟ้าและมีปฏิกิริยากับกระจกแอโนด อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ทำให้เกิดกระแสรังสีเอกซ์เกิดขึ้น ท่อทั้งหมดถูกล้อมรอบด้วยกล่องตะกั่ว มีเพียงหน้าต่างเล็ก ๆ สำหรับให้รังสีเล็ดลอดออกไป เพราะ แอโนดจะร้อนมากระหว่างการทำงาน โดยจะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำหรือน้ำมัน ในบางหลอดแอโนดถูกสร้างขึ้นเพื่อหมุน ความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์อยู่ระหว่าง 0.001 ถึง 2 นาโนเมตร การแผ่รังสีเอกซ์มีลักษณะเฉพาะคือความเข้มและความแข็ง

ความเข้มคือปริมาณพลังงานที่รังสีเอกซ์ส่งผ่านพื้นที่ 1 ซม. 2 ใน 1 วินาที

ความแข็งของรังสีเอกซ์นั้นพิจารณาจากความสามารถในการทะลุผ่านสาร และพลังการเจาะทะลุนั้นขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น การแผ่รังสีเอกซ์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างการไหลของอิเล็กตรอนกับอะตอมของกระจกแอโนด

สามารถแสดงอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางหนึ่งได้ ไฟฟ้าช็อต- เมื่อเข้าสู่สนามไฟฟ้าของอะตอม การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะช้าลงซึ่งสอดคล้องกับกระแสที่ลดลง ลดปัจจุบัน

จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กรอบอิเล็กตรอน และการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าที่จุดที่อยู่ติดกัน เป็นต้น กล่าวคือ เมื่ออิเล็กตรอนถูกชะลอความเร็วโดยอะตอม คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะปรากฏขึ้น ก็มีเช่นกัน ทฤษฎีควอนตัมซึ่งอธิบายการเกิดรังสีเอกซ์ bremsstrahlung นอกจากวงโคจรคงที่แบบวงกลมหรือวงรี เรียกว่าคาบ ยังมีวงโคจรของอิเล็กตรอนที่ไม่ปิด (พาราโบลา ไฮเปอร์โบลิก) ซึ่งอิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ปล่อยหรือดูดซับพลังงาน เมื่อเข้าใกล้อะตอมด้วยความเร็ว υ 1 อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปตามวงโคจรเปิดที่นิ่งอยู่กับที่ด้วยพลังงาน E 1 ลดความเร็วลง มันจะเคลื่อนไปยังวงโคจรที่อยู่นิ่งอีกวงหนึ่งด้วยพลังงาน E 2 และควอนตัมพลังงานถูกปล่อยออกมา พลังงานจลน์เริ่มต้นของอิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าเร่งเท่านั้น ม 1 2 /2=eU และมีค่าคงที่ พลังงานสุดท้ายสามารถรับค่าใดๆ ก็ได้ ขึ้นอยู่กับสภาวะการเบรก หน้า 1 2 /2 ถึง 0 ดังนั้น พลังงานของควอนตัมที่ปล่อยออกมาสามารถมีค่าใดๆ ในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง หน้า 1 2 /2 - สเปกตรัมของรังสีมีความต่อเนื่องและมีขอบเขตจำกัดที่ด้านข้าง

ความยาวคลื่นสั้น

hv =(หน้า 1 2)/2 – (หน้า 2 2)/2

พลังงานควอนตัมขั้นต่ำถูกกำหนดจากสมการนี้

ถ้า (หน้า 2 2)/2= 0 แล้วหรือ hv นาที =(คุณ 1 2)/2

hc/แลมสูงสุด =eU, ที่ไหน แลมสูงสุด = (hc)/(eU)

อิเล็กตรอนที่ทำปฏิกิริยากับอะตอมแอโนดสามารถกำจัดอิเล็กตรอนในวงโคจรออกจากวงโคจร K, L, M ที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุดไปยังอีกวงหนึ่งที่ไกลกว่าหรือแม้กระทั่งเกินขอบเขตของอะตอม อิเล็กตรอนจากวงโคจรที่ไกลกว่าจะเคลื่อนที่ไปยังพื้นที่ว่าง ในกรณีนี้ ควอนตัมเอ็กซ์เรย์จะถูกปล่อยออกมา ความยาวคลื่นจะถูกกำหนดโดยความแตกต่างในสถานะพลังงานที่อนุญาตของอะตอม (hv = จ 2 - จ 1) ดังนั้น การแผ่รังสีสามารถมีความยาวคลื่นได้เพียงบางช่วงเท่านั้น สเปกตรัมของรังสีนั้นจะถูกเรียงกัน และเรียกการแผ่รังสีนั้นว่า ลักษณะเฉพาะ

เมื่อสารแอโนดถูกโจมตีด้วยอิเล็กตรอน จะเกิดรังสีทั้งสองชนิด พิจารณาแผนภาพของเครื่องเอ็กซ์เรย์

เครื่องเอ็กซ์เรย์ประกอบด้วยส่วนประกอบดังต่อไปนี้:

1. หลอดเอ็กซ์เรย์ (RT)

2. หม้อแปลงแบบสเต็ปอัพ (TP2)

3. หม้อแปลงสเต็ปดาวน์ (TR,)

4. หม้อแปลงอัตโนมัติ (ATR)

5. วงจรเรียงกระแสไฟฟ้าแรงสูง (B)

ขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงแบบสเต็ปอัพนั้นได้รับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟหลัก AC ผ่านหม้อแปลงอัตโนมัติ หม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติทำหน้าที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและแคโทด การเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนความยาวคลื่น แลมนาที =ล.24/ อ และความยาวคลื่นเป็นตัวกำหนดลักษณะความแข็งของรังสีเช่น เครื่องเปลี่ยนรูปอัตโนมัติทำหน้าที่ปรับความแข็งของการแผ่รังสีเอกซ์ แรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและแคโทดของหลอดเอ็กซ์เรย์ในเครื่องเอ็กซ์เรย์ทางการแพทย์สูงถึง 60 kV ในอุตสาหกรรม - 200 - 250 kV หลอดนี้ใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสตรง ไดโอดไฟฟ้าแรงสูงหรือคีโนตรอนถูกใช้เป็นวงจรเรียงกระแส ใช้วงจรครึ่งคลื่นและเต็มคลื่น ในการจ่ายไฟให้กับหลอดไส้จะใช้หม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ TP 1 ลิโน่ R ถูกวางไว้ในวงจรปฐมภูมิของหม้อแปลงนี้ โดยการเปลี่ยนความต้านทาน เราจะเปลี่ยนกระแสไส้หลอดของแคโทด และด้วยเหตุนี้ อุณหภูมิและจำนวนอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมา จำนวนอิเล็กตรอนบ่งบอกถึงความเข้มของรังสีเอกซ์เช่น Rheostat R ทำหน้าที่เปลี่ยนความเข้มของรังสีซึ่งกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:

Ф = kJU 2 Z",

โดยที่ J คือกระแสแอโนด U คือแรงดันไฟฟ้าระหว่างแคโทดและแอโนดของหลอด Z คือหมายเลขซีเรียลของสารกระจกแอโนด การป้องกันการสัมผัสรังสีเอกซ์จากอุปกรณ์ทางการแพทย์และการวินิจฉัยมีดังต่อไปนี้:

1. การป้องกันแหล่งกำเนิดรังสี หลอดเอ็กซ์เรย์สามารถป้องกันตัวเองได้ ห้องนี้ถูกหุ้มด้วยแผ่นตะกั่ว

2. อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลสำหรับบุคลากรปฏิบัติการ (ผ้ากันเปื้อน ถุงมือ ตะแกรงแก้วที่ทำจากวัสดุตะกั่ว)

3. ได้รับการคุ้มครองตามกฎหมาย (ชั่วโมงการทำงานที่สั้นลง การลาเพิ่มเติม อาหารพิเศษ ฯลฯ)

เมื่อรังสีเอกซ์ทำปฏิกิริยากับสสาร บางส่วนจะสะท้อนจากพื้นผิว บางส่วนจะทะลุผ่านสสารโดยไม่มีปฏิกิริยา และบางส่วนจะผ่านเข้าไปในสสารโดยมีปฏิกิริยากับอะตอม

ในกรณีนี้ อาจเกิดการโต้ตอบได้ 3 กรณี

1. หากโฟตอนไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะถ่ายโอนอิเล็กตรอนในวงโคจรไปยังระดับพลังงานที่สูงกว่า ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นผ่านการชนแบบยืดหยุ่น ทิศทางของโฟตอนจะเปลี่ยนไป แต่พลังงานและความยาวคลื่นยังคงเหมือนเดิม hv 1 = hv 2 การโต้ตอบนี้เรียกว่า การกระเจิงแบบต่อเนื่องหรือแบบคลาสสิก

2. หากพลังงานของควอนตัมเท่ากับหรือเกินฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจากโลหะเล็กน้อย ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น เอฟเฟกต์แสงพลังงานของโฟตอนถูกใช้ไปกับการปล่อยให้อิเล็กตรอนออกจากอะตอมและให้พลังงานจลน์แก่มัน

hv 1 = A ออก + (mυ 2)/2

หากพลังงานน้อยกว่าฟังก์ชันการทำงาน แต่เพียงพอที่จะถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกวงหนึ่ง (ด้วยระดับพลังงานที่สูงกว่า) การแผ่รังสีในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมก็สามารถเกิดขึ้นได้ การเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์หรือการกระตุ้นโมเลกุล การโต้ตอบทั้งสองประเภทจะรวมกัน ชื่อสามัญ - การดูดซึมที่แท้จริง.

3. หากพลังงานโฟตอนเกินกว่างานของอิเล็กตรอนอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นเรื่องปกติมากขึ้นสำหรับการแผ่รังสีคลื่นสั้นอย่างหนักและอิเล็กตรอนภายนอกของอะตอม ในระหว่างการปฏิสัมพันธ์ โฟตอนจะปล่อยพลังงานส่วนหนึ่งไป โฟตอนที่มีพลังงานต่ำกว่าและโฟโตอิเล็กตรอนแบบหดตัวจะปรากฏขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การกระเจิงที่ไม่สอดคล้องกันหรือ เอฟเฟกต์คอมป์ตัน

โฟตอนและอิเล็กตรอนใหม่ที่เกิดขึ้นจะเรียกว่ารังสีทุติยภูมิ การแผ่รังสีทุติยภูมิอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาใหม่ (การกระเจิงที่สอดคล้องกัน การดูดกลืนแสงที่แท้จริง ผลคอมป์ตัน) กับการก่อตัวของอิเล็กตรอนระดับอุดมศึกษา ควอนตัม ฯลฯ จากกระบวนการทั้งหมดเหล่านี้ ทำให้เกิดไอออนไนซ์ของสารและรังสีที่มีความยาวคลื่นมากขึ้น ซึ่งกระจัดกระจายไปทุกทิศทาง

การไหลแบบขนานของรังสีเอกซ์เมื่อผ่านสารจะลดลง การลดทอนเป็นไปตามกฎของ Bouguer: Ф = Ф 0 อี - μd

FO คือฟลักซ์ที่เกิดขึ้นกับสาร Ф คือฟลักซ์ที่ไหลผ่านสาร μ คือสัมประสิทธิ์การลดทอนเชิงเส้น d คือความหนาของชั้นสาร

สำหรับรังสีเอกซ์ที่ใช้ในทางการแพทย์ที่มีพลังงานโฟตอน 150-200 keV สำหรับการบำบัดแบบลึก 60-100 keV สำหรับการวินิจฉัย ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนถูกกำหนดโดยสูตร:

μ = kpZ 3 แลมบ์ 3 ,

k คือสัมประสิทธิ์สัดส่วน ขึ้นอยู่กับการเลือกหน่วยการวัด p คือความหนาแน่นของสาร Z คือเลขลำดับขององค์ประกอบ lam คือความยาวคลื่นการแผ่รังสี

หากวางสารที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันในเส้นทางของการแผ่รังสีเอกซ์จากนั้นเราจะได้เงาของรายละเอียดส่วนบุคคลบนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์

สาร ร่างกายมนุษย์เป็นสารที่ต่างกันมาก ด้วยการให้แสงสว่างด้วยรังสีเอกซ์ทั้งรูปร่างและขนาดตลอดจนความเข้มของภาพเงาเราจะตัดสินสถานะปกติหรือพยาธิสภาพของอวัยวะต่างๆ วิธีการวินิจฉัยโรคนี้เรียกว่า การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์มีสองวิธีหลัก: การส่องกล้องและการถ่ายภาพรังสีในระหว่างการฟลูออโรสโคป จะสังเกตเห็นภาพเงาของอวัยวะบนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ บนหน้าจอ เนื้อเยื่อที่มีความหนาแน่นมากขึ้น (หัวใจ, หลอดเลือด) จะมองเห็นได้ในความมืด และเนื้อเยื่อที่ดูดซับได้ต่ำ (ช่องปอด) จะมองเห็นได้เป็นแสง ในการถ่ายภาพรังสี ภาพเงาจะถูกถ่ายภาพด้วยฟิล์มถ่ายภาพ ภาพที่ได้รับเป็นค่าลบ (ย้อนกลับ) สัมพันธ์กับภาพบนหน้าจอ

นอกเหนือจากวิธีการพื้นฐานแล้ว ยังใช้เทคนิคการวินิจฉัยเอ็กซ์เรย์แบบพิเศษอีกด้วย

1. การถ่ายภาพรังสีที่ตัดกัน- เพื่อให้ได้ภาพที่ตัดกันมากขึ้น จึงมีการใช้สารพิเศษเข้าไปในเนื้อเยื่อ - มีการใช้สารคอนทราสต์เชิงลบ (อากาศ, ออกซิเจน) ในเนื้อเยื่อหนาแน่น (สมอง), สารคอนทราสต์เชิงบวก (เกลือแบเรียม, คอลลอยด์ที่มีไอโอดีน) สำหรับเนื้อเยื่อที่ดูดซับได้ไม่ดี

2. การถ่ายภาพด้วยรังสีการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์จากหน้าจอลงบนฟิล์มขนาดเล็ก หน้าจอ เลนส์ และฟิล์มของกล้องถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นระบบกันแสงขนาดใหญ่ ซึ่งช่วยให้คุณถ่ายภาพในห้องที่ไม่มืดมิดได้ วิธีนี้ใช้สำหรับการสำรวจประชากรจำนวนมาก

3. คลื่นไฟฟ้าแตกต่างจากการถ่ายภาพรังสีทั่วไปในวิธีการรับภาพ ในวิธีนี้ ลำแสงรังสีเอกซ์ที่ผ่านร่างกายของผู้ป่วยจะถูกส่งตรงไปยังแผ่นซีลีเนียมที่ติดเชื้อก่อนหน้านี้ รังสีเอกซ์ที่ผ่านร่างกายจะเปลี่ยนศักยภาพของแผ่นในพื้นที่ต่าง ๆ ตามความเข้มของรังสีที่ตกลงบนพื้นที่เหล่านี้ - "ภาพไฟฟ้าแฝง" จะปรากฏขึ้นบนจาน ในการ "พัฒนา" ภาพ แผ่นซีลีเนียมจะถูกพ่นด้วยผงกราไฟท์ซึ่งถูกดึงดูดไปยังสถานที่เหล่านั้นซึ่งประจุยังคงอยู่และไม่คงอยู่ในสถานที่เหล่านั้นที่สูญเสียประจุภายใต้อิทธิพลของรังสีเอกซ์ ภาพนี้สามารถถ่ายโอนไปยังกระดาษธรรมดาได้อย่างง่ายดาย หลังจากลบแป้งแล้วสามารถใช้แผ่นได้อีกครั้ง สามารถถ่ายภาพได้มากกว่า 1,000 ภาพในจานเดียว ข้อได้เปรียบหลักของการถ่ายภาพด้วยคลื่นไฟฟ้าคือช่วยให้คุณได้ภาพอย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องเปลืองฟิล์ม ไม่ต้องผ่านขั้นตอนการถ่ายภาพแบบเปียก โดยไม่ทำให้มืดลง และมีความละเอียดสูงกว่า

4. เอกซเรย์คอมพิวเตอร์เอ็กซ์เรย์- วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนท่อเอ็กซ์เรย์ไปตามเส้นทางเฉพาะเพื่อถ่ายภาพวัตถุจากตำแหน่งต่างๆ ในขณะเดียวกัน ภาพบนแผ่นฟิล์มก็เคลื่อนไหวไปด้วย อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพเสร็จสิ้นในลักษณะที่ลำแสงเอ็กซ์เรย์ผ่านจุดเดิม O เสมอ หากคุณย้ายจุดนี้ ก็จะได้ภาพเงาแบบเลเยอร์ต่อเลเยอร์ในภาพ (เอกซเรย์ - เลเยอร์โดย - การบันทึกเลเยอร์) การอ่านภาพดังกล่าวค่อนข้างยาก เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ช่วยแพทย์ในเรื่องนี้จึงเพิ่มคำว่าเอกซเรย์คอมพิวเตอร์เข้าไป เอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์ช่วยให้คุณได้ภาพที่มีรายละเอียดประมาณ 1 มม. การก่อตัวสองแบบแตกต่างกันโดยมีความแตกต่างในการดูดกลืนแสงประมาณ 0.1%

5. โทรทัศน์เอ็กซ์เรย์- การใช้เครื่องเพิ่มความเข้มภาพเอ็กซ์เรย์พิเศษ (XI) ภาพที่ไม่ชัดเจนบนหน้าจอจะถูกบันทึกและขยาย และเมื่อใช้อุปกรณ์ส่งสัญญาณโทรทัศน์ ภาพจะได้รับบนหน้าจอทีวี ภาพบนหน้าจอทีวีมีความสว่างมาก ช่วยให้ระบุรายละเอียดที่ค่อนข้างเล็กของวัตถุ และช่วยให้สามารถถ่ายภาพและถ่ายทำภาพยนตร์ได้

รังสีเอกซ์ใช้ในการ "รักษา" เนื้องอกมะเร็ง - การบำบัดด้วยรังสีเอกซ์- เมื่อเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตถูกฉายรังสีด้วยรังสีเอกซ์ สถานะการทำงานของเซลล์จะเปลี่ยนไป ผลกระทบเบื้องต้นของรังสีเอกซ์ต่อสสารคือการแตกตัวเป็นไอออน พบว่าในปริมาณที่ร้ายแรงจะเกิดไอออนประมาณ 1 ล้านไอออนในเซลล์ (รวมมี 10 14 อะตอมในเซลล์) ในระหว่างการแลกเปลี่ยนพลังงานครั้งแรก จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่มองเห็นได้เกิดขึ้นในอะตอมและโมเลกุล สรีรวิทยาสมัยใหม่พิจารณาถึงผลกระทบหลักของอันตรกิริยาของรังสีไอออไนซ์กับสสาร (รวมถึงรังสีเอกซ์) ในสองแง่มุม: อันตรกิริยากับโมเลกุลของน้ำในสารละลายที่เป็นน้ำ และผลกระทบต่อสารประกอบอินทรีย์ ในสารละลายที่เป็นน้ำจะเกิดอนุมูล (OH -, H +), ไฮโดรเปอร์ออกไซด์และสารประกอบเปอร์ออกไซด์ (H 2 O 2) ซึ่งมีฤทธิ์ทางเคมีสูง เมื่อสัมผัสกับสารประกอบอินทรีย์ จะเกิดโมเลกุล อนุมูล ไอออน และเปอร์ออกไซด์ที่ถูกกระตุ้น ซึ่งมีปฏิกิริยาทางเคมีสูงเช่นกัน ที่. ปฏิสัมพันธ์หลักเกิดขึ้นผ่าน กฎทางกายภาพการกระตุ้นและการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุล การแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมและโมเลกุลทำให้เกิดกระบวนการทุติยภูมิที่พัฒนาขึ้นตามกฎทางชีววิทยา สารประกอบเปอร์ออกไซด์ที่ออกฤทธิ์ออกซิไดซ์และเปลี่ยนเอนไซม์ของเซลล์ซึ่งขัดขวางกระบวนการทางชีวเคมีตามปกติ - เซลล์สูญเสียความสามารถในการสังเคราะห์โปรตีนบางประเภทโดยที่การแบ่งเซลล์เป็นไปไม่ได้ การกลายพันธุ์เกิดขึ้นและการเปลี่ยนแปลงของการเผาผลาญโปรตีน คาร์โบไฮเดรต เปปไทด์ และคอเลสเตอรอล ในระหว่างปฏิกิริยาดังกล่าวโมเลกุลโปรตีนสามารถถูกทำลายและสลายตัวเป็นกรดอะมิโนได้จนถึงการก่อตัวของสารประกอบคล้ายฮิสตามีนที่เป็นพิษมากภายใต้อิทธิพลของการเปลี่ยนแปลง dystrophic และ necrotic รังสีเอกซ์มีผลอย่างมากต่อเซลล์ที่เติบโตอย่างรวดเร็วและมีความแตกต่างไม่ดี - อวัยวะเม็ดเลือด, ผิวหนัง, อวัยวะสืบพันธุ์ซึ่งทำให้สามารถใช้รังสีเอกซ์เพื่อฉายรังสีเนื้องอกมะเร็งของการก่อตัวเหล่านี้ ควรจำไว้ว่ารังสีไม่เพียงส่งผลกระทบต่อวัตถุทางชีวภาพที่สัมผัสกับการฉายรังสีเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบไปยังรุ่นต่อๆ ไปผ่านอุปกรณ์ทางพันธุกรรมของเซลล์อีกด้วย

การบรรยาย

เอ็กซ์เรย์

2. รังสีเอกซ์ Bremsstrahlung คุณสมบัติทางสเปกตรัม

3. ลักษณะรังสีเอกซ์ (สำหรับการอ้างอิง)

4. ปฏิกิริยาระหว่างรังสีเอกซ์กับสสาร

5.พื้นฐานทางกายภาพการใช้รังสีเอกซ์ในการแพทย์

รังสีเอกซ์ (X - rays) ถูกค้นพบโดย K. Roentgen ซึ่งในปี พ.ศ. 2438 ได้กลายเป็นคนแรก ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในวิชาฟิสิกส์

1. ธรรมชาติของรังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์ – คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวตั้งแต่ 80 ถึง 10–5 นาโนเมตร การแผ่รังสีเอกซ์คลื่นยาวซ้อนทับกันด้วยรังสียูวีคลื่นสั้น และรังสีเอกซ์คลื่นสั้นซ้อนทับกันด้วยรังสีจีคลื่นยาว

รังสีเอกซ์ผลิตขึ้นในหลอดเอ็กซ์เรย์ รูปที่ 1.

เค – แคโทด

1 – ลำแสงอิเล็กตรอน

2 – การแผ่รังสีเอกซ์

ข้าว. 1. อุปกรณ์หลอดเอ็กซ์เรย์

หลอดนี้เป็นขวดแก้ว (อาจมีสุญญากาศสูง: ความดันในนั้นอยู่ที่ประมาณ 10–6 mmHg) โดยมีอิเล็กโทรดสองตัว: แอโนด A และแคโทด K ซึ่งใช้ไฟฟ้าแรงสูงคุณ (หลายพันโวลต์) แคโทดเป็นแหล่งของอิเล็กตรอน (เนื่องจากปรากฏการณ์การปล่อยความร้อน) แอโนดเป็นแท่งโลหะที่มี พื้นผิวเอียงเพื่อกำหนดทิศทางการแผ่รังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นให้ทำมุมกับแกนของท่อ มันทำจากวัสดุนำความร้อนสูงเพื่อกระจายความร้อนที่เกิดจากการทิ้งระเบิดอิเล็กตรอน ที่ปลายเอียงจะมีแผ่นโลหะทนไฟ (เช่น ทังสเตน)

การให้ความร้อนที่รุนแรงของขั้วบวกนั้นเกิดจากการที่อิเล็กตรอนส่วนใหญ่ในลำแสงแคโทดเมื่อไปถึงขั้วบวกจะพบกับการชนกันมากมายกับอะตอมของสสารและถ่ายโอนพลังงานมหาศาลให้กับพวกมัน

ภายใต้อิทธิพลของไฟฟ้าแรงสูง อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากไส้หลอดแคโทดร้อนจะถูกเร่งให้มีพลังงานสูง พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนก็คือเอ็มวี 2 /2. เท่ากับพลังงานที่ได้รับขณะเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าสถิตของท่อ:

mv 2 /2 = ยูโร (1)

ที่ไหน ม.จ – มวลและประจุของอิเล็กตรอนคุณ – แรงดันไฟฟ้าเร่ง

กระบวนการที่นำไปสู่การปรากฏตัวของรังสีเอกซ์ bremsstrahlung เกิดจากการชะลอตัวอย่างรุนแรงของอิเล็กตรอนในสารแอโนดโดยสนามไฟฟ้าสถิตของนิวเคลียสของอะตอมและอิเล็กตรอนของอะตอม

กลไกการเกิดสามารถนำเสนอได้ดังนี้ อิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่เป็นกระแสที่แน่นอนที่ก่อตัวเป็นสนามแม่เหล็กของมันเอง การชะลอตัวของอิเล็กตรอน - ลดความแรงของกระแสไฟฟ้าและเปลี่ยนการเหนี่ยวนำตามไปด้วย สนามแม่เหล็กซึ่งจะทำให้เกิดการปรากฏตัวของตัวแปร สนามไฟฟ้า, เช่น. การปรากฏตัวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ดังนั้น เมื่ออนุภาคมีประจุบินเข้าไปในสสาร มันจะชะลอตัวลง สูญเสียพลังงานและความเร็ว และปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา

2. คุณสมบัติทางสเปกตรัมของเอ็กซ์เรย์เบรมสตราลุง .

ดังนั้น ในกรณีของการชะลอตัวของอิเล็กตรอนในสารแอโนด การฉายรังสีเอกซ์ Bremsstrahlung

สเปกตรัมของรังสีเอกซ์ bremsstrahlung มีความต่อเนื่อง - เหตุผลนี้มีดังต่อไปนี้

เมื่ออิเล็กตรอนถูกชะลอความเร็ว พลังงานส่วนหนึ่งจะไปทำให้ขั้วบวกร้อนขึ้น (E 1 =ถาม ) อีกส่วนหนึ่งสำหรับการสร้างโฟตอนเอ็กซ์เรย์ (E 2 = hv ) มิฉะนั้น eU = hv + Q - ความสัมพันธ์ระหว่างส่วนเหล่านี้เป็นแบบสุ่ม

ดังนั้น สเปกตรัมต่อเนื่องของรังสีเอกซ์ bremsstrahlung จึงเกิดขึ้นเนื่องจากการชะลอตัวของอิเล็กตรอนจำนวนมาก ซึ่งแต่ละตัวจะปล่อยควอนตัมรังสีเอกซ์ออกมาหนึ่งตัวชม.(ชม ) ค่าที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ขนาดของควอนตัมนี้ ต่างกันไปตามอิเล็กตรอนที่แตกต่างกันการพึ่งพาฟลักซ์พลังงานรังสีเอกซ์ต่อความยาวคลื่นล , เช่น. สเปกตรัมรังสีเอกซ์แสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2. สเปกตรัมรังสีเอกซ์ Bremsstrahlung: a) ที่แรงดันไฟฟ้าต่างกันคุณ ในหลอด; b) ที่อุณหภูมิต่างกัน T ของแคโทด

รังสีคลื่นสั้น (แข็ง) มีพลังทะลุทะลวงมากกว่ารังสีคลื่นยาว (อ่อน) รังสีอ่อนจะถูกดูดซับโดยสสารได้แรงกว่า

ในด้านความยาวคลื่นสั้น สเปกตรัมจะสิ้นสุดทันทีที่ความยาวคลื่นที่กำหนดฉัน ฉัน n - bremsstrahlung คลื่นสั้นดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อพลังงานที่ได้รับจากอิเล็กตรอนในสนามเร่งถูกแปลงเป็นพลังงานโฟตอนอย่างสมบูรณ์ (ถาม = 0):

eU = hv สูงสุด = hc/ l นาที , l นาที = hc/(eU), (2)

ลิตร นาที (นาโนเมตร) = 1.23/ U กิโลโวลต์

องค์ประกอบทางสเปกตรัมของการแผ่รังสีขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าบนหลอดรังสีเอกซ์ โดยค่าแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นฉัน ฉัน n เลื่อนไปทางความยาวคลื่นสั้น (รูปที่ 2)ก)

เมื่ออุณหภูมิ T ของแคโทดเปลี่ยนแปลง การปล่อยอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้กระแสเพิ่มขึ้นฉัน ในหลอด แต่องค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีไม่เปลี่ยนแปลง (รูปที่ 2b)

การไหลของพลังงาน F * การแผ่รังสีเบรมส์สตราลุงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของแรงดันไฟฟ้าคุณ ระหว่างแอโนดและแคโทด ความแรงของกระแสฉัน ในหลอดและเลขอะตอม Z ของสารแอโนด:

Ф = kZU 2 I. (3)

โดยที่ k = 10 –9 วัตต์/(V 2 A)

3. ลักษณะเฉพาะของรังสีเอกซ์ (สำหรับการอ้างอิง)

แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นบนหลอดรังสีเอกซ์ทำให้เกิดสเปกตรัมเส้นตัดกับพื้นหลังของสเปกตรัมต่อเนื่อง ซึ่งสอดคล้องกับลักษณะเฉพาะของรังสีเอกซ์ การแผ่รังสีนี้จำเพาะต่อวัสดุแอโนด

กลไกของการเกิดขึ้นมีดังนี้ ที่ไฟฟ้าแรงสูง อิเล็กตรอนที่มีความเร่ง (ที่มีพลังงานสูง) จะเจาะลึกเข้าไปในอะตอมและทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากชั้นในของมัน บน ที่นั่งฟรีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากระดับบนซึ่งเป็นผลมาจากการที่โฟตอนของรังสีลักษณะเฉพาะถูกปล่อยออกมา

สเปกตรัมของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะแตกต่างจากสเปกตรัมเชิงแสง

- ความสม่ำเสมอ

ความสม่ำเสมอของสเปกตรัมลักษณะเฉพาะนั้นเกิดจากการที่ชั้นอิเล็กทรอนิกส์ภายในของ อะตอมที่แตกต่างกันมีความเหมือนกันและแตกต่างกันอย่างมีพลังเนื่องจากแรงที่กระทำโดยนิวเคลียสเท่านั้น ซึ่งจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนอะตอมของธาตุที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นสเปกตรัมลักษณะเฉพาะจึงเปลี่ยนไปสู่ความถี่ที่สูงขึ้นพร้อมกับประจุนิวเคลียร์ที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองโดยพนักงานของ Roentgen - โมสลีย์ซึ่งตรวจวัดความถี่ของการเปลี่ยนผ่านรังสีเอกซ์สำหรับองค์ประกอบ 33 ชิ้น พวกเขาได้สถาปนากฎหมายขึ้นมา

กฎของมอสลีย์ – รากที่สองของความถี่การแผ่รังสีลักษณะเฉพาะคือ ฟังก์ชันเชิงเส้นหมายเลขซีเรียลขององค์ประกอบ:

ก × (Z – B), (4)

ที่ไหน – ความถี่ของเส้นสเปกตรัมซี – เลขอะตอมขององค์ประกอบเปล่งแสง A, B เป็นค่าคงที่

ความสำคัญของกฎของโมสลีย์อยู่ที่ความจริงที่ว่าจากการพึ่งพาอาศัยกันนี้ ทำให้สามารถระบุเลขอะตอมขององค์ประกอบที่กำลังศึกษาได้อย่างแม่นยำ โดยพิจารณาจากความถี่ที่วัดได้ของเส้นรังสีเอกซ์ สิ่งนี้มีบทบาทอย่างมากในการวางองค์ประกอบในตารางธาตุ

– ความเป็นอิสระจากสารประกอบทางเคมี

สเปกตรัมรังสีเอกซ์ที่เป็นลักษณะเฉพาะของอะตอมไม่ได้ขึ้นอยู่กับสารประกอบทางเคมีที่มีอะตอมของธาตุรวมอยู่ด้วย ตัวอย่างเช่น สเปกตรัมรังสีเอกซ์ของอะตอมออกซิเจนจะเหมือนกันสำหรับ O 2, H 2 O ในขณะที่สเปกตรัมแสงของสารประกอบเหล่านี้จะแตกต่างกัน คุณลักษณะของสเปกตรัมรังสีเอกซ์ของอะตอมนี้ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับชื่อ " รังสีลักษณะเฉพาะ".

4. ปฏิกิริยาระหว่างรังสีเอกซ์กับสสาร

พิจารณาผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อวัตถุ กระบวนการหลักปฏิกิริยาระหว่างรังสีเอกซ์ โฟตอนกับอิเล็กตรอนอะตอมและโมเลกุลของสสาร

รังสีเอกซ์ในสสาร ดูดซึมหรือ กระจายไป- ในกรณีนี้ กระบวนการต่างๆ อาจเกิดขึ้นได้ ซึ่งกำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ hv และพลังงานไอออไนเซชัน A และ (พลังงานไอออไนเซชัน A และเป็นพลังงานที่จำเป็นในการเอาอิเล็กตรอนภายในออกนอกอะตอมหรือโมเลกุล)

ก) การกระเจิงที่สอดคล้องกัน(การกระเจิงของรังสีคลื่นยาว) เกิดขึ้นเมื่อความสัมพันธ์เป็นที่น่าพอใจ

hv< А и.

สำหรับโฟตอน เนื่องจากการโต้ตอบกับอิเล็กตรอน มีเพียงทิศทางการเคลื่อนที่เท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง (รูปที่ 3a) แต่พลังงาน hv และความยาวคลื่นไม่เปลี่ยนแปลง (จึงเรียกว่าการกระเจิงนี้) สอดคล้องกัน- เนื่องจากพลังงานของโฟตอนและอะตอมไม่เปลี่ยนแปลง การกระเจิงที่ต่อเนื่องกันจึงไม่ส่งผลกระทบ วัตถุทางชีวภาพแต่เมื่อสร้างการป้องกันรังสีเอกซ์ควรคำนึงถึงความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนทิศทางหลักของลำแสงด้วย

ข) เอฟเฟกต์ภาพถ่ายเกิดขึ้นเมื่อใด

hv ³ A และ .

ในกรณีนี้สามารถรับรู้ได้สองกรณี

1. โฟตอนถูกดูดซับ อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากอะตอม (รูปที่ 3b) ไอออนไนซ์เกิดขึ้น อิเล็กตรอนเดี่ยวจะได้รับพลังงานจลน์: E k = hv – A และ - หากพลังงานจลน์สูง อิเล็กตรอนก็สามารถแตกตัวเป็นไอออนให้กับอะตอมข้างเคียงได้โดยการชนกัน และก่อตัวเป็นอะตอมใหม่ รองอิเล็กตรอน

2. โฟตอนถูกดูดซับ แต่พลังงานไม่เพียงพอที่จะกำจัดอิเล็กตรอน และ การกระตุ้นของอะตอมหรือโมเลกุล(รูปที่ 3ค) สิ่งนี้มักจะนำไปสู่การปล่อยโฟตอนที่ตามมาในบริเวณที่มองเห็นได้ (การเรืองแสงของรังสีเอกซ์) และในเนื้อเยื่อไปสู่การกระตุ้นการทำงานของโมเลกุลและปฏิกิริยาโฟโตเคมีคอล โฟโตอิเล็กทริคเกิดขึ้นที่อิเล็กตรอนของเปลือกชั้นในของอะตอมที่มีค่าสูงเป็นหลักซี.

วี) การกระเจิงที่ไม่ต่อเนื่องกัน(ปรากฏการณ์คอมป์ตัน, 1922) เกิดขึ้นเมื่อพลังงานโฟตอนมากกว่าพลังงานไอออไนเซชันมาก

hv » ก และ.

ในกรณีนี้อิเล็กตรอนจะถูกลบออกจากอะตอม (เรียกว่าอิเล็กตรอนดังกล่าว หดตัวอิเล็กตรอน), ได้รับพลังงานจลน์บางอย่างอีถึง พลังงานของโฟตอนจะลดลง (รูปที่ 4d):

hv = hv " + เอ และ + อีเค (5)

การแผ่รังสีที่เกิดขึ้นจึงเกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ (ความยาว) เรียกว่า รองก็แผ่กระจายไปทุกทิศทุกทาง

หากอิเล็กตรอนมีพลังงานจลน์เพียงพอ ก็สามารถแตกตัวเป็นไอออนให้กับอะตอมข้างเคียงได้โดยการชนกัน ดังนั้นจากการกระเจิงที่ไม่ต่อเนื่องกันจึงเกิดรังสีเอกซ์ที่กระจัดกระจายทุติยภูมิและเกิดการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมของสาร

กระบวนการที่ระบุ (a, b, c) อาจทำให้เกิดกระบวนการที่ตามมาจำนวนหนึ่ง ตัวอย่างเช่น (รูปที่ 3 มิติ) ในระหว่างปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก หากอิเล็กตรอนบนเปลือกชั้นในถูกแยกออกจากอะตอม ก็จะมีจำนวนอิเล็กตรอนเพิ่มมากขึ้น ระดับสูงซึ่งมาพร้อมกับรังสีเอกซ์ลักษณะรองของสารนี้ โฟตอนของรังสีทุติยภูมิซึ่งมีปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนของอะตอมใกล้เคียงสามารถทำให้เกิดปรากฏการณ์รองได้

การกระเจิงที่สอดคล้องกัน

hv< А И

พลังงานและความยาวคลื่นยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

เอฟเฟกต์แสง

hv ³ A และ

โฟตอนถูกดูดซับ e – ถูกแยกออกจากอะตอม – ไอออไนซ์

hv = A และ + E k

อะตอม เอ รู้สึกตื่นเต้นเมื่อโฟตอนถูกดูดซับร - การเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์

การกระเจิงที่ไม่ต่อเนื่องกัน

hv » ก และ

hv = hv "+A และ +E ถึง

กระบวนการรองในเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค

ข้าว. 3 กลไกอันตรกิริยาของรังสีเอกซ์กับสสาร

พื้นฐานทางกายภาพของการใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์

เมื่อรังสีเอกซ์ตกบนร่างกาย มันจะสะท้อนจากพื้นผิวเล็กน้อย แต่ส่วนใหญ่จะผ่านเข้าไปลึกเข้าไปในขณะที่รังสีเอกซ์ถูกดูดซับและกระจัดกระจายบางส่วน และบางส่วนผ่านเข้าไป

กฎแห่งความอ่อนแอ

ฟลักซ์รังสีเอกซ์จะถูกทำให้อ่อนลงในสารตามกฎหมาย:

Ф = Ф 0 อี – ม. × x (6)

ที่ไหน ม – เชิงเส้น ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอน,ซึ่งขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสารอย่างมาก มันเท่ากับผลรวมของสามพจน์ที่สอดคล้องกับการกระเจิงแบบต่อเนื่องกันม. 1, ไม่ต่อเนื่องกัน ม. 2 และเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค ม. 3:

ม. = ม. 1 + ม. 2 + ม. 3 (7)

การมีส่วนร่วมของแต่ละเทอมถูกกำหนดโดยพลังงานโฟตอน ด้านล่างนี้คือความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการเหล่านี้กับเนื้อเยื่ออ่อน (น้ำ)

พลังงานเควี	เอฟเฟกต์ภาพถ่าย	เอฟเฟกต์คอมป์ตัน
	100 %

สนุก ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวลซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสารร:

ม. ม. = ม. / ร . (8)

ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนของมวลขึ้นอยู่กับพลังงานโฟตอนและเลขอะตอมของสารดูดซับ:

ม. ม. = k l 3 Z 3 . (9)

ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวลของกระดูกและเนื้อเยื่ออ่อน (น้ำ) แตกต่าง:ม. กระดูก / ม. น้ำ = 68

หากร่างกายที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันถูกวางในเส้นทางของรังสีเอกซ์และวางหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ไว้ด้านหน้าร่างกายนี้จะดูดซับและทำให้รังสีอ่อนลงจะก่อตัวเป็นเงาบนหน้าจอ โดยธรรมชาติของเงานี้ เราสามารถตัดสินรูปร่าง ความหนาแน่น โครงสร้าง และในหลายกรณี ธรรมชาติของร่างกาย เหล่านั้น. ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในการดูดซับรังสีเอกซ์โดยเนื้อเยื่อต่าง ๆ ช่วยให้มองเห็นภาพอวัยวะภายในในการฉายเงา

หากอวัยวะที่กำลังตรวจและเนื้อเยื่อรอบๆ ลดรังสีเอกซ์ลงเท่ากัน ก็จะมีการใช้สารทึบแสง ตัวอย่างเช่นโดยการเติมแบเรียมซัลเฟตลงในกระเพาะอาหารและลำไส้ (บาส 0 4) คุณสามารถเห็นภาพเงาได้ (อัตราส่วนของสัมประสิทธิ์การลดทอนคือ 354)

ใช้ในทางการแพทย์

ในทางการแพทย์ ใช้รังสีเอกซ์กับพลังงานโฟตอนตั้งแต่ 60 ถึง 100-120 keV สำหรับการวินิจฉัย และ 150-200 keV สำหรับการบำบัด

การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ – การรับรู้โรคโดยใช้การตรวจเอกซเรย์ร่างกาย

มีการใช้การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ ตัวเลือกต่างๆซึ่งได้รับด้านล่าง

1. ด้วยการส่องกล้อง ท่อเอ็กซเรย์ตั้งอยู่ด้านหลังผู้ป่วย ด้านหน้าเป็นหน้าจอเรืองแสง สังเกตเห็นภาพเงา (บวก) บนหน้าจอ ในแต่ละกรณี จะมีการเลือกความแข็งของรังสีที่เหมาะสมเพื่อให้ผ่านเนื้อเยื่ออ่อน แต่จะถูกดูดซับอย่างเพียงพอโดยเนื้อเยื่อที่มีความหนาแน่น มิฉะนั้นคุณจะได้เงาที่สม่ำเสมอ บนหน้าจอ หัวใจและซี่โครงมองเห็นได้มืด ปอดสว่าง

2. ด้วยการถ่ายภาพรังสี วัตถุจะถูกวางบนตลับบรรจุฟิล์มที่มีอิมัลชันการถ่ายภาพแบบพิเศษ หลอดเอ็กซ์เรย์ตั้งอยู่เหนือวัตถุ ภาพเอ็กซ์เรย์ที่ได้จะให้ภาพเชิงลบเช่น ตรงกันข้ามกับภาพที่สังเกตได้ระหว่างการทรานส์ลูมิเนชั่น วิธีนี้ทำให้ภาพมีความชัดเจนมากกว่าใน (1) จึงสังเกตรายละเอียดได้ยากผ่านการถ่ายทอด

วิธีที่มีแนวโน้มดีของวิธีนี้คือการเอ็กซ์เรย์ การตรวจเอกซเรย์และ “เวอร์ชันเครื่อง” – คอมพิวเตอร์ การตรวจเอกซเรย์

3. ด้วยการถ่ายภาพด้วยรังสีรูปภาพด้วย หน้าจอขนาดใหญ่- เมื่อดู ภาพถ่ายจะถูกชมโดยใช้แว่นขยายพิเศษ

การบำบัดด้วยรังสีเอกซ์ – การใช้รังสีเอกซ์เพื่อทำลายเนื้องอกที่เป็นมะเร็ง

ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีคือการรบกวนการทำงานที่สำคัญ โดยเฉพาะเซลล์ที่มีการขยายตัวอย่างรวดเร็ว

เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT)

วิธีการเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ด้วยรังสีเอกซ์จะขึ้นอยู่กับการสร้างภาพใหม่ของสหกรณ์เลือกส่วนของร่างกายคนไข้โดยบันทึกภาพเอ็กซ์เรย์ส่วนนี้จำนวนมากโดยทำในมุมที่ต่างกัน ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่บันทึกการฉายภาพเหล่านี้จะเข้าสู่คอมพิวเตอร์ซึ่ง โปรแกรมพิเศษ คำนวณการกระจาย แน่น ขนาดตัวอย่างในส่วนที่กำลังศึกษาและแสดงไว้บนหน้าจอแสดงผล ภาพที่ได้จึงได้ภาพตัดขวางของร่างกายผู้ป่วยมีความชัดเจนเป็นเลิศและมีเนื้อหาข้อมูลสูง โปรแกรมอนุญาตหากจำเป็นเพิ่มขึ้น ความคมชัดของภาพวี นับสิบหรือหลายร้อยครั้ง ซึ่งจะขยายความสามารถในการวินิจฉัยของวิธีการนี้

ช่างถ่ายวิดีโอ (อุปกรณ์ที่มีการประมวลผลภาพเอ็กซ์เรย์ดิจิทัล) ในทางทันตกรรมสมัยใหม่

ในทางทันตกรรมโดยเฉพาะ การตรวจเอ็กซ์เรย์เป็นวิธีการวินิจฉัยหลัก อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะทางเทคนิคและองค์กรแบบดั้งเดิมหลายประการของการวินิจฉัยด้วยเอ็กซเรย์ ทำให้ทั้งผู้ป่วยและคลินิกทันตกรรมไม่สะดวกนัก ประการแรกคือความจำเป็นในการสัมผัสกับรังสีไอออไนซ์ของผู้ป่วยซึ่งมักจะสร้างภาระการแผ่รังสีที่มีนัยสำคัญต่อร่างกาย นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องมีกระบวนการถ่ายภาพด้วยดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีสารทำปฏิกิริยาแสงรวมถึงสารพิษด้วย ในที่สุด นี่คือเอกสารสำคัญขนาดใหญ่ โฟลเดอร์หนักๆ และซองจดหมายที่มีฟิล์มเอ็กซเรย์

นอกจากนี้ระดับการพัฒนาทางทันตกรรมในปัจจุบันทำให้การประเมินภาพรังสีด้วยสายตามนุษย์แบบอัตนัยยังไม่เพียงพอ เมื่อปรากฎว่าจากเฉดสีเทาที่หลากหลายที่มีอยู่ในภาพเอ็กซ์เรย์ ดวงตาจะรับรู้ได้เพียง 64 เท่านั้น

เห็นได้ชัดว่าเพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจนและละเอียดของเนื้อเยื่อแข็งของระบบทันตกรรมใบหน้าโดยได้รับรังสีน้อยที่สุด จำเป็นต้องมีวิธีแก้ไขปัญหาอื่นๆ การค้นหานำไปสู่การสร้างสิ่งที่เรียกว่าระบบภาพรังสี ภาพวิดีโอ - ระบบภาพรังสีดิจิตอล

หากไม่มีรายละเอียดทางเทคนิค หลักการทำงานของระบบดังกล่าวจะเป็นดังนี้ รังสีเอกซ์จะผ่านวัตถุไม่ใช่ไปยังฟิล์มไวแสง แต่ไปยังเซ็นเซอร์ภายในช่องปากแบบพิเศษ (เมทริกซ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพิเศษ) สัญญาณที่เกี่ยวข้องจากเมทริกซ์จะถูกส่งไปยังอุปกรณ์แปลงดิจิทัล (ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล, ADC) ที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ซึ่งจะแปลงเป็นรูปแบบดิจิทัล พิเศษ ซอฟต์แวร์สร้างภาพเอ็กซ์เรย์บนหน้าจอคอมพิวเตอร์และช่วยให้คุณสามารถประมวลผล บันทึกลงในสื่อบันทึกข้อมูลแบบแข็งหรือแบบยืดหยุ่น (ฮาร์ดไดรฟ์ ฟล็อปปี้ดิสก์) และพิมพ์เป็นไฟล์เป็นรูปภาพ

ในระบบดิจิทัล ภาพเอ็กซ์เรย์คือกลุ่มของจุดที่มีค่าระดับสีเทาดิจิทัลต่างกัน การปรับการแสดงข้อมูลให้เหมาะสมโดยโปรแกรมทำให้ได้เฟรมที่มีความสว่างและความเปรียบต่างที่เหมาะสมที่สุดด้วยปริมาณรังสีที่ค่อนข้างต่ำ

ในระบบสมัยใหม่ที่สร้างขึ้นโดยบริษัทต่างๆถ้วยรางวัล (ฝรั่งเศส) หรือชิค (สหรัฐอเมริกา) เมื่อสร้างกรอบ จะใช้สีเทา 4096 เฉด เวลาเปิดรับแสงขึ้นอยู่กับวัตถุที่ศึกษา และโดยเฉลี่ยคือหนึ่งในร้อย - สิบของวินาที การลดการสัมผัสรังสีเมื่อเทียบกับฟิล์ม - มากถึง 90% สำหรับระบบภายในช่องปาก มากถึง 70% สำหรับช่างถ่ายวิดีโอพาโนรามา

เมื่อประมวลผลภาพ ช่างถ่ายวิดีโอสามารถ:

1. รับภาพบวกและลบ ภาพสีหลอก ภาพนูนต่ำ

2. เพิ่มคอนทราสต์และขยายพื้นที่ที่สนใจในภาพ

3. ประเมินการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของเนื้อเยื่อฟันและ โครงสร้างกระดูกควบคุมความสม่ำเสมอของการเติมช่อง

4. บี เอ็นโดดอนต์ กำหนดความยาวของคลองที่มีความโค้ง และในการผ่าตัด ให้เลือกขนาดของรากฟันเทียมที่มีความแม่นยำ 0.1 มม.

5. ระบบที่ไม่ซ้ำใครเครื่องตรวจจับฟันผุ ด้วยองค์ประกอบของปัญญาประดิษฐ์เมื่อวิเคราะห์ภาพ ช่วยให้คุณตรวจจับโรคฟันผุในระยะเฉพาะจุด โรคฟันผุที่ราก และโรคฟันผุที่ซ่อนอยู่

* « Ф" ในสูตร (3) หมายถึงช่วงความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาทั้งหมด และมักเรียกว่า "ฟลักซ์พลังงานอินทิกรัล"