Рентгеновские аппараты
Рентге́новские аппараты
Совокупность оборудования для получения и использования рентгеновского излучения. В зависимости от назначения Р. а. делят на медицинские и технические.
Рентгеновские аппараты состоят из одного или нескольких рентгеновских излучателей (рентгеновских трубок); питающего устройства, обеспечивающего электрической энергией рентгеновский излучатель; устройства для преобразования рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый объект, в видимое изображение, доступное для наблюдения, анализа или фиксации (экран, рентгеновская кассета с рентгенографической пленкой, усилитель рентгеновского изображения, телевизионное видеоконтрольное устройство, видеомагнитофон, фотокамеры, кинокамеры и др.); штативных устройств, служащих для взаимной ориентации и перемещения излучателя, объекта исследования и приемника излучения: систем защиты и управления Р. а. Для формирования потока излучения применяют диафрагмы, тубусы, фильтры, отсеивающие растры, формирующие излучение в пространстве коллиматоры; автоматические рентгеноэкспонометры и стабилизаторы яркости.
Медицинские Р. а. делятся на рентгенодиагностические и рентгенотерапевтические.
Рентгенодиагностические аппараты в зависимости от конструкции и условий эксплуатации разделяют на стационарные, передвижные и переносные. Стационарные Р. а. предназначены для эксплуатации в специально оборудованных помещениях. К ним относятся, например, рентгенодиагностический комплекс «Рентген-50-2» на 3 рабочих места (рис. 1), РУМ-20М на 2 рабочих места, рентгенодиагностический телеуправляемый комплекс «Рентген-100Т» (рис. 2) для проведения полного объема рентгенодиагностических исследований. Передвижные Р. а. бывают трех типов: перевозимые на специальных автомобилях, например флюорографы; разборные полевые, например РУМ-24 (рис. 3), предназначенные для исследования больных и раненых в военно-полевых, экспедиционных и экстремальных условиях; палатные, например 12П6 (рис. 5), используемые для рентгенодиагностики в условиях стационара, вне рентгеновского отделения. Переносные рентгенодиагностические аппараты, например аппарат 9Л5 (рис. 4), импульсный аппарат «Дина-2» (рис. 6), используют для рентгенодиагностики на дому, в полевых условиях.
Рентгенодиагностические аппараты могут быть общего назначения и специализированные. Последние по методам и условиям исследования подразделяют на флюорографические, например флюорографы 12Ф7, 12Ф7-Ц с 70 и 100 мм фотокамерами, главным образом для массовых профилактических исследований (см. Флюорография), томографические (см. Томография), стимуляторы для планирования лучевой терапии, для работы в операционных, например аппарат хирургический передвижной 10×4, и др. По области применения различают Р. а. для ангиографии (Ангиография), для нейрорентгенодиагностики, урологических исследований, маммографии (Маммография), дентальные, в т.ч. панорамные — ортопантомографы (см. Пантомография) и др.
На принципиальной блок-схеме рентгенодиагностического аппарата (рис. 7) указаны основные его элементы. Питающее напряжение подается в регулятор напряжения, включение которого на заданную длительность экспозиции осуществляют с помощью реле времени. Повышение и выпрямление напряжения для питания рентгеновской трубки осуществляется в генераторном устройстве (размещено в стальном баке, заполненном трансформаторным маслом), содержащем одно- или трехфазный повышающий трансформатор и выпрямители. Высокое напряжение от генераторного устройства подается на рентгеновскую трубку с помощью высоковольтных кабелей, имеющих наружную заземляемую оболочку. Рентгенодиагностическая трубка (рис. 8) — электровакуумный прибор с источником излучения электронов (катод) и мишенью, в которой они тормозятся (анод). Энергия для нагрева катода подается через трансформатор накала, размещаемый к баке генераторного устройства. Накаленная спираль катода испускает электроны, которые ускоряются приложенным к трубке высоким напряжением, а затем тормозятся вольфрамовой пластинкой анода с образованием рентгеновского излучения. Площадь анода, на которую попадают электроны, называют фокусом. Различают одно- или двухфокусные аноды. В аноде свыше 95% энергии электронов превращается в тепловую энергию, нагревающую анод до 2000° и более. По этой причине с увеличением длительности экспозиции допустимая мощность снижается. Рентгенодиагностическая трубка размещается в кожухе, заполненном трансформаторным маслом, со свинцовой оболочкой для защиты от неиспользуемого излучения. В кожухе имеются также гнезда для присоединения высоковольтных кабелей и выходное окно, через которое выводится рабочий пучок излучения. В разборных, палатных, дентальных Р. а. рентгеновская трубка находится в защитном кожухе вместе с генераторным устройством, что часто называют моноблоком.
К выходному окну излучателя крепятся устройства, формирующие пучок излучения с требуемыми параметрами. Имеется также оптический имитатор для освещения белым светом поверхности, площадь которой соответствует площади рабочего пучка излучения, и набор сменных фильтров для изменения энергетического спектра излучения.
В зависимости от назначения современные Р. а. снабжаются разнообразными штативно-механическими устройствами — напольно-потолочными (или потолочными) штативами, столами и стойками для снимков (рис. 9) поворотными столами-штативами для просвечивания и снимков, обеспечивающими проведение соответствующих рентгенологических исследований (Рентгенологическое исследование).
Существуют специальные штативы для томографии, рентгенокимографии, нейрорентгенодиагностики, катетеризации, ангиографии (рис. 10) и других исследований, различающиеся диапазоном взаимных перемещений излучателя, пациента и приемника излучения и особыми устройствами.
Экраноснимочное приспособление современного стационарного Р. а. включает экран для просвечивания, перемещаемый кассетодержатель с кассетой, тубус, защитные устройства, отсеивающий растр и устройство программного управления, обеспечивающее возможность получения на одной рентгенографической пленке в процессе просвечивания последовательно нескольких снимков меньшего формата (так называемых прицельных снимков). Отсеивающий растр (отсеивающая решетка) представляет собой набор тонких чередующихся полос из рентгенопрозрачного и рентгенопоглощающего материала, ориентированных на фокус рентгеновской трубки. Растр устанавливается между пациентом и приемником излучения и служит для уменьшения влияния на качество изображения вторичного (рассеянного) излучения. В большинстве современных диагностических Р. а между растром и кассетой с рентгенографической пленкой располагается камера рентгеноэкспонометра — прибора, который автоматически отключает напряжение на рентгеновской трубке при накоплении пленкой экспозиционной дозы излучения, обеспечивающей заданное значение плотности ее почернения после фотографической обработки. В отечественной рентгеновской аппаратуре применяются рентгеноэкспонометры ионизационного типа РЭР-3, РЭР-3БМ-50-20, которые автоматически, под действием ионизации воздуха, подают в реле времени сигнал на отключение аппарата.
Рентгеновская кассета обычно заряжается рентгенографической пленкой между двумя усиливающими экранами. Свечение усиливающих экранов под действием рентгеновского излучения в 60—100 раз повышает чувствительность рентгенографической пленки (при этом снижается доза радиационной нагрузки на пациента), фотографический эмульсионный слой которой состоит из микроскопических кристаллов бромистого серебра в желатине. Получают распространение малосеребряные и бессеребряные способы регистрации рентгеновского изображения с использованием специальных полупроводниковых преобразователей.
Для медицинских усиливающих экранов используют вольфраматные, цезиевые, лантановые, иттриевые люминофоры — вещества, светящиеся под действием рентгеновского излучения. Так, лантановые усиливающие экраны применяют для рентгенографии желудочно-кишечного тракта, поясничного отдела позвоночника, мочевыделительной системы, иттриевые — для исследования сердца и крупных сосудов. При некоторых исследованиях, не требующих особой резкости изображения (например, при рентгенографии костей), производят съемку без экранов.
Для визуализации рентгеновского изображения при просвечивании используют флюоресцентный экран, аналогичный усиливающему экрану, который защищен свинцовым стеклом. В современных Р. а. (например, «РУМ-20 М», «Рентген-100 Т») вместо экранов применяют электронно-оптические усилители рентгеновского изображения с телевизионным видеоконтрастным устройством, основной частью которых является электронно-оптический преобразователь, позволяющий многократно увеличивать яркость изображения, а дозу излучения снижать в 4—5 раз. При этом существенно улучшается выявление мелких деталей рентгеновского изображения, отпадает необходимость в затемнении помещения процедурной и затрат времени на адаптацию зрения врача. Фокусирующая система обеспечивает передачу изображения на выходной экран с минимальными искажениями, а затем через оптическую систему на телевизионную передающую трубку и экран видеоконтрольного устройства. Одновременно изображение может регистрироваться фото- или кинокамерой, записываться на видеомагнитофонную ленту.
Все шире в Р. а. применяют средства цифровой регистрации рентгеновских изображений. В этих случаях видеосигнал телевизионной передающей трубки поступает в аналого-цифровой преобразователь, а с него в электронную память, что позволяет в ряде случаев заменить непрерывное просвечивание импульсным и существенно снизить дозу облучения, как это делается, например в рентгеновских аппаратах для операционных.
Применение в Р. а. средств вычислительной техники позволяет производить преобразования изображения: выделение малых контрастов, подчеркивание контуров, фильтрацию. С помощью вычислительной техники осуществляется так называемая субтракционная цифровая ангиография, когда производят цифровое вычитание двух изображений, полученных в разные фазы введения контрастного вещества в кровеносную систему. При этом одинаковые элементы изображения исчезают, а движение контрастного вещества по сосудам становится отчетливо видимым.
Рентгенотерапевтические аппараты предназначены для лечения ряда заболеваний тормозным рентгеновским излучением. По назначению их подразделяют на аппараты для поверхностной терапии (максимальное напряжение на трубке 10—60 кВ), аппараты для внутриполостной терапии (максимальное напряжение 60—100 кВ) и аппараты для средней и глубокой терапии (максимальное напряжение 100—300 кВ), например РУТ-250-15-2 (РУМ-17). По способу движения излучателя в процессе облучения различают аппараты для статического и подвижного (ротационного, конвергентного и маятникового) облучения. Существуют также рентгенотерапевтические аппараты для контактной, близкодистанционной (близкофокусной) и дальнедистанционной лучевой терапии (Лучевая терапия).
Принцип работы рентгенотерапевтического аппарата практически аналогичен принципу работы рентгенодиагностического аппарата, с той лишь разницей, что в его блок-схеме отсутствуют приемники рентгеновского излучения, поскольку объектом воздействия при рентгенотерапии является пациент. Для автоматического ограничения дозы облучения в пределах заданного уровня используют реле дозы. В рентгенотерапевтических аппаратах применяют рентгеновские трубки с неподвижным анодом и системы их охлаждения проточным трансформаторным маслом.
См. также Рентгенологическое и радиологическое защитное оборудование.
Библиогр.: Рентгенотехника, под ред. В.В. Клюева, кн. 1—2, М., 1980; Технические средства рентгенодиагностики, под ред. И.А Переслегина, М., 1981.
Рис. 7. Принципиальная блок-схема рентгенодиагностического аппарата: Vc — питающее напряжение; Va — напряжение для исследования; РН — регулятор напряжения; РВ — реле времени; ГУ — генераторное устройство, включающее выпрямители; РТ — рентгеновская трубка; Ф — фильтр; Д — диафрагма; О — объект исследования (пациент); Р — отсеивающий растр; РЭ — камера экспонометра рентгеновского излучения; П — кассета с рентгенографической пленкой и усиливающими экранами; УРИ — усилитель рентгеновского изображения; ТТ — телевизионная передающая трубка; ФК — фотокамера; ВКУ — видеоконтрольное устройство; ФЭУ — фотоэлектронный умножитель; СЯ — стабилизатор яркости; БЭ — блок обработки сигнала экспонометра; БН — блок управления накалом рентгеновской трубки с вычислительным устройством; ТН — трансформатор накала; S — оптическая плотность почернения фотоматериала; В — яркость свечения флюоресцентного экрана; пунктиром обозначен рабочий пучок рентгеновского излучения.
Рис. 5. Исследование больного с помощью передвижного (палатного) диагностического рентгеновского аппарата 12П6.
Рис. 4. Переносной рентгеновский диагностический аппарат 9Л5.
Рис. 9. Штативно-механические устройства: 1 — стол для снимков; 2 — стойка для снимков; 3 — потолочный штатив.
Рис. 6. Импульсный переносной рентгенодиагностический аппарат «Дина-2»: 1 — излучатель; 2 — пульт управления; 3 — штатив; 4 — укладочный ящик.
Рис. 3а). Разборный полевой рентгеновский аппарат «РУМ-24». Развернут для обследования больного в вертикальном положении: 1 — моноблок с рентгеновской трубкой; 2 — опорная стенка поворотного стола-штатива; 3 — экраноснимочное устройство; 4 — колонна с кареткой; 5 — переносный пульт управления; 6 — основание стола-штатива; 7 — носилки; 8 — трехлопастный подэкранный фартук.
Рис. 1. Рентгенодиагностический комплекс «Рентген-50-2»: 1 — поворотный стол-штатив для рентгенографии и рентгеноскопии с усилителем яркости рентгеновского изображения; 2 — колонна для снимков; 3 — стол снимков для рентгенографии и выполнения продольной и горизонтальной томографии; 4 — пульт управления.
Рис. 2. Рентгенодиагностический телеуправляемый комплекс «Рентген-100Т»: 1 — телевизионное устройство; 2 — телеуправляемый поворотный стол-штатив; 3 — пульт управления; 4 — генераторное устройство; 5 — шкаф питания; 6 — пульт управления усилителем рентгеновского изображения.
Рис. 8. Рентгенодиагностическая трубка с вращающимся анодом (а — общий вид, б — образование излучения): 1 — колба; 2 — анодная горловина; 3 — вращающийся диск анода; 4 — фокусное пятно анода; 5 — спираль накала катода; 6 — фокусирующая система катода; 7 — поток электронов; 8 — поток рентгеновских квантов; 9 — видимый размер фокуса со стороны рабочего пучка; 10 — рабочий пучок излучения; α — угол наклона анода к оси рабочего пучка излучения.
Рис. 10. Комплекс столов и штативов для ангиографии.
Рис. 3б). Разборный полевой рентгеновский аппарат «РУМ-24». Развернут для обследования больного в горизонтальном положении: 1 — моноблок с рентгеновской трубкой; 2 — опорная стенка поворотного стола-штатива; 3 — экраноснимочное устройство; 4 — колонна с кареткой; 5 — переносный пульт управления; 6 — основание стола-штатива; 7 — носилки; 8 — трехлопастный подэкранный фартук.
