Рентгеновское излучение

Август 4, 2022

Главная
Медицина
Рентгеновское излучение

Содержание

3. План Исторические аспекты. Получение рентгеновских лучей. Рентгеновская трубка Виды рентгеновского излучения: Тормозное, Характеристическое. КПД рентгеновской трубки.
5. Флюорография- (частный случай рентгенографии) получение косвенного уменьшенного теневого рентгеновского изображения на пленке малых размеров (от 24х24
7. История открытия В 1895г. немецкий физик Рентген открыл проникающее излучение. В 1901г. была присуждена Нобелевская премия
8. Рентгеновская трубка – источник рентгеновского излучения Р=10- 6 – 10- 7 мм рт. ст., U=105 ЭВ
9. В основе работы рентгеновской трубки-явление термоэлектронной эмиссии (ТЭ). ТЭ-испускание электронов нагретыми металлами.
10. Виды рентгеновского излучения: тормозное излучение характеристическое
11. Тормозное излучение Падающие на мишень электроны испытывают внутри нее торможение в поле атомных ядер. Торможение –
12. Спектр тормозного излучения Е λк1
13. Характеристическое излучение Характеристическое излучение возникает в результате взаимодействия ускоренных электронов с внутренними электронами атомов вещества анода.
14. Спектр характеристического излучения E λ К L λ1 λ2 λ3 U3 U2 U1 U3 > U2
15. Механизм образования характеристического излучения + Катод Вещество анода L М К hν –квант характеристического излучения
16. Поток рентгеновского излучения (мощность)-это энергия, излучаемая рентгеновской трубкой в единицу времени со всей площади.
17. КПД рентгеновской трубки
18. КПД рентгеновской трубки – очень мал 3% - электронов преобразуют свою энергию в энергию рентгеновского излучения.
19. U=1000кВ К.п.д.=9% U=43кВ К.п.д.=0,46%
20. Способы охлаждения рентгеновской трубки Воздушное и масляное охлаждение Анод изготавливают из веществ с высокой t плавления
21. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом Когеретное рассеяние Фотоэффект Некогеретное рассеяние (Комптон-эффект)
22. Когерентное рассеяние -возможено, если hν hν – энергия падающего кванта рентгеновского излучения Авых – работа выхода
23. Фотоэффект-возможен, если hν>Aвых -Кинетическая энергия электрона
24. Комптон эффект-возможен, если hν>>Aвых Энергия вторичного кванта
25. Ф0 -падающий поток Фd – прошедший поток d – толщина слоя вещества µ - коофициент ослабленияе
26. Физические основы рентгенодиагностики и рентгенографии Рентгенодиагностика – получение теневого изображения внутренних органов при помощи рентгеновского излучения.
27. В основе рентгенодиагностики и терапии лежит формула µ=кρλ3Z4 µ - линейный коэффициент ослабления. k — коэффициент
28. Мягкие ткани (О2 , С, Н2 ) Z=1-8 Твердые ткани (Ca, P, Mg) Z=8-20 Все ткани
29. Р.И. Объект Фотоизображение Мягкие ткани (Z=1-8) µ=кλ3Z4 –низкий Твердые ткани (Z=8-20) µ=кλ3Z4 -высокий
31. Рентгеновская компьютерная томография
32. Рентгеновская компьютерная томография (РКТ)- это послойное теневое изображение внутренних органов с помощью рентгеновского излучения, обработанного компьютером.
33. Годфри Хаунсфилд Аллен Кормак 1979г – Хаунcфилд (Англия), Кормак (США) – получили Нобелевскую премию за разработку
34. I поколение- однодетекторные. Время исследования- t = 4-20мин, Д = 14 – 16 рад. II поколение
35. Наиболее важные области применения РКТ- диагностика заболеваний: неврологических, сердечных, Онкологических, Системы КТ постоянно совершенствовались, и сегодня
36. Устройство РКТ сканирующая система «Гентри» пульт управления ЭВМ
37. Томограмма может быть получена тремя способами: Объект неподвижен – согласовано движутся в противоположных направлениях рентгеновская трубка
40. Р. тр Детектор –преобразует рентгеновский луч в импульс тока Гентри Обследуемый объект Детектор –преобразует рентгеновский луч
41. Реконструкция изображения В основе реконструкции изображения лежит теория матриц. Простейшая матрица состоит из четырех ячеек. 1+4=а+d
42. В томографе строится матрица 2048*2048 элементов. Всего получается 4194304 элементов, каждый из которых имеет свой коэффициент
43. Шкала Хаунсфилда Единица измерения –единица Хаунсфилда(HU) Каждая ткань имеет свою плотность от -1000 HU до 3000
44. Шкала Хаунсфилда Воздух -1000 Вода 0 Кровь 20-60 Жир 100 Кости 1000 Плотных кости 3000
45. 40 Получается цифровая картина Почки-плотность равна 40
46. Спиральное сканирование заключается в одновременном выполнение двух действий: непрерывного вращения рентгеновского луча вокруг тела пациента, непрерывного
48. Возможности спиральной КТ ангиографии Проведение с помощью спирального КТ ангиографии с внутривенным введением контрастного вещества и
49. Компьютерная томография обладает рядом преимуществ перед обычным рентгенологическим исследованием высокой чувствительностью, что позволяет отдифференцировать отдельные органы
50. Качество изображений растёт при увеличении: числа детекторов, количества регистрируемых проекций. Совершенствование сканирующих систем – уменьшение времени
52. Скачать презентацию

Слайд 2

Слайд 3

План
Исторические аспекты.
Получение рентгеновских лучей. Рентгеновская трубка
Виды рентгеновского излучения:
Тормозное,
Характеристическое.
КПД

рентгеновской трубки.
Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.
Ослабление потока рентгеновского излучения веществом.
Физические основы рентгеноскопии и рентгенографии.
Рентгеновская компьютерная томография.

Слайд 4

Слайд 5

Флюорография- (частный случай рентгенографии) получение косвенного уменьшенного теневого рентгеновского изображения на пленке

малых размеров (от 24х24 мм до 10х12 см) при помощи фотографирования рентгеновской картины органов человеческого тела на флюоресцирующем экране

Слайд 6

Слайд 7

История открытия
В 1895г. немецкий физик Рентген открыл проникающее излучение.
В 1901г. была

присуждена Нобелевская премия за открытие рентгеновских лучей.
Волновая природа рентгеновского излучения была установлена в опытах по дифракции в 1912г. ученым Лауэ.

Слайд 8

Рентгеновская трубка – источник рентгеновского излучения
Р=10- 6 – 10- 7 мм

рт. ст., U=105 ЭВ

hν

Слайд 9

В основе работы рентгеновской трубки-явление термоэлектронной эмиссии (ТЭ).
ТЭ-испускание электронов нагретыми
металлами.

Слайд 10

Виды рентгеновского излучения:
тормозное излучение
характеристическое

Слайд 11

Тормозное излучение
Падающие на мишень электроны испытывают внутри нее торможение в

поле атомных ядер.
Торможение – процесс движения с отрицательным ускорением, но ускоренно движущиеся заряды излучают в окружающее пространство электромагнитные волны.
Электроны теряют часть энергии в виде электромагнитного излучения. Оно и представляет собой тормозное рентгеновское излучение.
Условия торможения для различных электронов различны, поэтому излучаемые фотоны имеют самую различную энергию и излучение имеет сплошной спектр.

Слайд 12

Спектр тормозного излучения
Е
λк1

Слайд 13

Характеристическое излучение
Характеристическое излучение возникает в результате
взаимодействия ускоренных электронов с внутренними
электронами

атомов вещества анода.
При достаточной энергии падающего электрона, могут быть
выбиты электроны из любой оболочки атома мишени, например,
К-слой.
В результате будет происходить целый каскад переходов
электронов между выше и нижележащими уровнями энергии.
Они сопровождаются образованием фотонов.
При увеличении атомного номера (Z), происходит смещение спектров в область высоких частот, т. е. коротких длин волн.

Слайд 14

Спектр характеристического излучения

E
λ
К
L
λ1
λ2
λ3
U3
U2
U1

U3 > U2 > U1

Слайд 15

Механизм образования характеристического излучения

+
Катод
Вещество анода
L
М
К
hν –квант характеристического излучения

Слайд 16

Поток рентгеновского излучения (мощность)-это энергия, излучаемая рентгеновской трубкой в единицу времени

со всей площади.

Слайд 17

КПД рентгеновской трубки

Слайд 18

КПД рентгеновской трубки – очень мал
3% - электронов преобразуют свою

энергию в энергию рентгеновского излучения.
97% - энергии уходит на тепловой эффект.
Так как рентгеновская трубка сильно нагревается, ее необходимо охлаждать.

Слайд 19

U=1000кВ К.п.д.=9%
U=43кВ К.п.д.=0,46%

Слайд 20

Способы охлаждения рентгеновской трубки
Воздушное и масляное охлаждение
Анод изготавливают из веществ с

высокой t плавления и большой теплопроводностью.
Анод изготавливают вращающимся

Анод

зеркальце

Слайд 21

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
Когеретное рассеяние
Фотоэффект
Некогеретное рассеяние (Комптон-эффект)

Слайд 22

Когерентное рассеяние -возможено, если hν
hν – энергия падающего кванта

рентгеновского излучения
Авых – работа выхода электрона

Слайд 23

Фотоэффект-возможен, если hν>Aвых
-Кинетическая энергия электрона

Слайд 24

Комптон эффект-возможен, если hν>>Aвых
Энергия вторичного кванта

Слайд 25

Ф0 -падающий поток
Фd – прошедший поток
d – толщина слоя вещества
µ -

коофициент ослабленияе
е– основание натурального логарифма

Закон ослабления потока рентгеновского излучения
Ф0 Фd

Фd = Ф0е-µd

Слайд 26

Физические основы рентгенодиагностики и рентгенографии
Рентгенодиагностика – получение теневого изображения внутренних органов

при помощи рентгеновского излучения.
Рентгенодиагностика использует два
основных метода:
рентгеноскопию (просвечивание)
рентгенографию (снимок).

Слайд 27

В основе рентгенодиагностики и терапии лежит формула
µ=кρλ3Z4
µ - линейный коэффициент

ослабления.
k — коэффициент пропорциональности
λ- длина волны
Z – порядковый номер элемента вещества, через которое проходит рентгеновское излучение

Слайд 28

Мягкие ткани (О2 , С, Н2 ) Z=1-8
Твердые ткани

(Ca, P, Mg) Z=8-20

Все ткани организма можно разделить на две группы:
мягкие
твёрдые

Слайд 29

Р.И.
Объект
Фотоизображение
Мягкие ткани (Z=1-8) µ=кλ3Z4 –низкий
Твердые ткани (Z=8-20) µ=кλ3Z4 -высокий

Слайд 30

Слайд 31

Рентгеновская компьютерная томография

Слайд 32

Рентгеновская компьютерная томография (РКТ)- это послойное теневое изображение внутренних органов с

помощью рентгеновского излучения, обработанного компьютером.

Слайд 33

Годфри Хаунсфилд
Аллен Кормак
1979г – Хаунcфилд (Англия), Кормак (США) – получили Нобелевскую

премию за разработку и внедрение РКТ.

Слайд 34

I поколение- однодетекторные.
Время исследования- t = 4-20мин, Д

= 14 – 16 рад.
II поколение – число детекторов увеличено до 8.
Время исследования t = 20 – 60с
III поколение- 256-512 ксеноновых детекторов
Время исследования- t = (3 – 5)с
IV поколение- 1400 до 1800 детекторов
Время исследования- t = (1 – 1.5)c внутри 8 холодильников.
V поколение- Работают в реальном масштабе времени. Время исследования t = 50 мс.

Поколения РКТ

Слайд 35

Наиболее важные области применения РКТ- диагностика заболеваний:
неврологических,
сердечных,
Онкологических,
Системы

КТ постоянно совершенствовались, и сегодня они, по общему признанию, являются одними из наиболее передовых средств медицинской визуализации.

Слайд 36

Устройство РКТ
сканирующая система «Гентри»
пульт управления
ЭВМ

Слайд 37

Томограмма может быть получена тремя способами:
Объект неподвижен – согласовано движутся в

противоположных направлениях рентгеновская трубка и датчик
Неподвижна трубка – перемещается объект и датчик
Неподвижен датчик – движется объект и трубка

Слайд 38

Слайд 39

Слайд 40

Р. тр
Детектор –преобразует рентгеновский луч в импульс тока
Гентри
Обследуемый объект
Детектор –преобразует

рентгеновский луч в импульс тока. Сигнал с детектора поступает в компьютер. Затем источник сдвигается по кругу на 30 и снова производит съёмку объекта. Источник за 1 секунду обходит весь круг, совершая 120 съёмок органа. Стол с пациентом сдвигается на один шаг. Далее цикл повторяется.

Слайд 41

Реконструкция изображения
В основе реконструкции изображения лежит теория матриц. Простейшая матрица

состоит из четырех ячеек.
1+4=а+d
1+2=a+в
3+2=c+в
∙
∙
Компьютер решает систему уравнений и
находит плотность в каждой ячейке.
цифра- номер ячейки
буква- плотность вещества в ячейке

1а

2 в

3 с

4 d

матрица 2048*2048 элементов

2в

3с

Слайд 42

В томографе строится матрица 2048*2048 элементов.
Всего получается 4194304 элементов, каждый из

которых имеет свой коэффициент ослабления.
Столько же получается уравнений, которые решаются компьютером, т. е. определяется величина плотности в каждой ячейке.
На экране получается цифровая картина, отражающая распределение плотностей тканей по ячейкам.
Разным числовым значениям коэффициентов ослабления приписывают разные яркости точек изображения на мониторе.
Затем цифровая картина переводится в теневую картину.
Плотность ткани определяется по шкале Хаундсфилда.

Слайд 43

Шкала Хаунсфилда
Единица измерения –единица Хаунсфилда(HU)
Каждая ткань имеет свою плотность от
-1000

HU до 3000 HU

Слайд 44

Шкала Хаунсфилда
Воздух -1000
Вода 0
Кровь 20-60
Жир 100
Кости

1000
Плотных кости 3000

Слайд 45

40
Получается цифровая картина
Почки-плотность равна 40

Слайд 46

Спиральное сканирование заключается в одновременном выполнение двух действий:
непрерывного вращения

рентгеновского луча вокруг тела пациента,
непрерывного поступательного движения стола с пациентом вдоль оси сканирования.
За один оборот источника- 64 среза.
Толщина среза-0,6 мм.
Длительность спирали- 100с.
Сканируется всё тело за одно обследование.

Слайд 47

Слайд 48

Возможности спиральной КТ ангиографии
Проведение с помощью спирального КТ ангиографии с внутривенным

введением контрастного вещества и возможность получения трехмерного изображения сосудов открывают широкие возможности изучения патологии сосудистой системы:
аневризмы аорты,
стеноз почечных артерий,
сосудистые анастомозы,
наличие внутрисосудистых бляшек

Слайд 49

Компьютерная томография обладает рядом преимуществ перед обычным рентгенологическим исследованием
высокой чувствительностью,

что позволяет отдифференцировать отдельные органы и ткани друг от друга по плотности в пределах:
1—2%,
до 0,5% на томографах III и IV поколения ;
на обычных рентгенограммах этот показатель составляет 10—20%.

Слайд 50

Качество изображений растёт при увеличении:
числа детекторов,
количества регистрируемых проекций.

Совершенствование сканирующих систем –
уменьшение времени исследования
увеличение информационных параметров.

Рентгеновское излучение

Содержание

ПланИсторические аспекты.Получение рентгеновских лучей. Рентгеновская трубкаВиды рентгеновского излучения: Тормозное, Характеристическое. КПД

Флюорография- (частный случай рентгенографии) получение косвенного уменьшенного теневого рентгеновского изображения на пленке

История открытияВ 1895г. немецкий физик Рентген открыл проникающее излучение.В 1901г. была

Рентгеновская трубка – источник рентгеновского излучения Р=10- 6 – 10- 7 мм

В основе работы рентгеновской трубки-явление термоэлектронной эмиссии (ТЭ).ТЭ-испускание электронов нагретыми металлами.

Виды рентгеновского излучения: тормозное излучение характеристическое

Тормозное излучение Падающие на мишень электроны испытывают внутри нее торможение в

Спектр тормозного излученияЕλк1

Характеристическое излучение Характеристическое излучение возникает в результатевзаимодействия ускоренных электронов с внутреннимиэлектронами

Спектр характеристического излучения EλКL λ1 λ2 λ3 U3 U2 U1

Механизм образования характеристического излучения +КатодВещество анодаLМКhν –квант характеристического излучения

Поток рентгеновского излучения (мощность)-это энергия, излучаемая рентгеновской трубкой в единицу времени

КПД рентгеновской трубки

КПД рентгеновской трубки – очень мал 3% - электронов преобразуют свою

U=1000кВ К.п.д.=9%U=43кВ К.п.д.=0,46%

Способы охлаждения рентгеновской трубкиВоздушное и масляное охлаждениеАнод изготавливают из веществ с

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществомКогеретное рассеяниеФотоэффектНекогеретное рассеяние (Комптон-эффект)

Когерентное рассеяние -возможено, если hν hν – энергия падающего кванта

Фотоэффект-возможен, если hν>Aвых -Кинетическая энергия электрона

Комптон эффект-возможен, если hν>>Aвых Энергия вторичного кванта

Ф0 -падающий потокФd – прошедший потокd – толщина слоя веществаµ -

Физические основы рентгенодиагностики и рентгенографииРентгенодиагностика – получение теневого изображения внутренних органов

В основе рентгенодиагностики и терапии лежит формулаµ=кρλ3Z4µ - линейный коэффициент

Мягкие ткани (О2 , С, Н2 ) Z=1-8Твердые ткани

Р.И.ОбъектФотоизображениеМягкие ткани (Z=1-8) µ=кλ3Z4 –низкийТвердые ткани (Z=8-20) µ=кλ3Z4 -высокий