11 клас

Урок 77

Рентгенівське випромінювання, його застосування в медицині та техніці.

Роботи І. Пулюя.

Мета уроку:

навчальна:

• сформувати поняття про рентгенівське випромінювання;
• ознайомити з його фізичними властивостями і практичним використанням;

розвивальна:

• розвивати пізнавальні інтереси та інтелектуальні здібності учнів;
• формувати в учнів вміння користуватися науково-популярною літературою та виявлення творчих здібностей при розв’язуванні вправ;

виховна:

• виховати працелюбність, точність і чіткість при відповідях  і розв’язуванні завдань та навчити дітей  «бачити» фізику навколо себе;
• виховувати почуття відповідальності й уміння працювати в колективі.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу

Обладнання: презентація

Хід уроку

І. Організаційний момент

    (привітання, перевірка д/з)

ІІ. Мотивація пізнавальної діяльності

На сьогоднішній день ми знаємо, що рентгенівські промені можуть робити

багато корисних речей – виявляти зламані кістки, пухлини та зубні порожнини,

аналізувати атоми в різноманітних матеріалах та перевірку багажів в аеропортах,

навіть можуть спричиняти формування кристалів.

Відкриття рентгенівського випромінювання – в числі найважливіших наукових досягнень сучасності. Такий результат опитування, проведеного лондонським Музеєм наук серед майже 50 тисяч відвідувачів музею і його сайту.

З відкриття рентгенівського випромінювання бере початок нова ера в медицині – ера рентгенодіагностики. Гідний шлях пройшла рентгенологія за 110 років свого існування: від рентгенограм, для експозиції яких необхідні були години, вона досягла часу цифрової рентгенівської техніки та рентгенівської комп’ютерної томографії.

Нині рентгенологія переживає новий період свого розвитку. Коли вже здавалося, що її можливості вичерпані повністю, на допомогу прийшли нові технології. Саме цифрові технології дозволили знизити дозу опромінення у десятки разів і в стільки ж підвищити інформативність зображення, покращити його якість, розширити зону застосування, знизивши його вартість. Ми стаємо свідками виникнення нової рентгенології початку XXI століття.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Відкриття і властивості рентгенівського випромінювання.

Наприкінці XIX ст. загальну увагу фізиків привернув газовий розряд під малим тиском. У газорозрядній трубці виникав потік частинок невідомої природи. Оскільки свій початок воно брало на катоді трубки, проміння називали катодним. Пізніше було з’ясовано, що катодне проміння - це потік електронів.

Досліджували катодне проміння Іван Пулюй та Вільям Рентген. І. Пулюй досліджував катод­не проміння за 10 років до відкриття В. Рентге­на. Він помітив, що фотопластинка поблизу газо­розрядної трубки засвічувалась навіть тоді, коли трубка була обгорнута чорним папером.

Таким чином, йому вдалось встановити, що невідомі промені, які виникають під час роботи трубки, здатні виходити за її межі. Якщо між трубкою і фотопластинкою розташовували якийсь пред­мет, невідомі промені проникали крізь нього і за­свічували фотопластинку. У такий спосіб до1890 р. І. Пулюй отримав «фотографії» скелета жаби та дитячої руки, які були опубліковані в журна­лах Європи. Зі своїми працями І. Пулюй ознайо­мив В. Рентгена, який і запатентував відкриття. Рентген назвав ці промені невідомої природи Х-променями. Ця назва збереглася донині в ан­гломовній та франкомовній науковій літерату­рі, ввійшовши в мови багатьох народів світу. У нашій країні ми частіше використовуємо назву рентгенівське випромінювання, хоча поправу його можна назвати пулюївське проміння.

Мал. Чудо-промені видатного українця. Іван Пулюй

Іван Пулюй уродженець невеличкого містечка Гримайлів на Тернопіллі.

Тут народився Іван Пулюй

Він народився 2 лютого 1845 року в багатодітній сім’ї освіченого і доброго господаря Павла Пулюя, який певний час був бургомістром містечка. У Гримайлові закінчив початкову школу. Наступним освітнім етапом для нього стала Тернопільська класична гімназія. Незвичайна гімназія, в якій у різні роки навчалися такі майбутні діячі української науки, духовності, культури, як Володимир і Олександр Барвинські, Йосип Сліпий, Іван Горбачевський, Кирило Студинський, Станіслав Дністрянський.

У гімназії панував український дух. І ним не міг не пройнятися юнак з Гримайлова. Разом з братами Барвінськими він стає одним із засновників «Громади», таємної організації, члени якої поклялися служити Україні. Тричі на тиждень, після уроків, вони збиралися на свої засідання. Кожне з них мало чітке спрямування: у середу присвячувалося поглибленому вивченню української і світової історії, в суботу – літературі і в неділю – читанню й декламації слова Божого. У сучасних дослідженнях про життя й діяльність Івана Пулюя часто цитуються його промовисті слова: «Немає більшого гонору для інтелігентного чоловіка, як берегти свою і національну честь та без нагороди вірно працювати для добра свого народу, щоб забезпечити йому кращу долю». Звісно, що саме тоді, під час навчання Івана Пулюя в Тернопільській гімназії, закладалися основи цих переконань і формувалась його патріотична проукраїнська позиція.

Батьки хотіли бачити його греко-католицьким священиком, і в 1865 році він їде у Відень (тоді Тернопілля, як і вся Галичина й Буковина, входило до Австрійської імперії) і поступає у Греко-католицьку духовну семінарію. Навчаючись у ній, не забуває про свою клятву служити українській справі. Вже на першому курсі перекладає українською мовою підручник з геометрії, у 1868 році стає співзасновником студентського товариства «Січ», перекладає українською ряд творів духовної літератури. Не виключено, що вже тоді в нього з’являється задум здійснити грандіозний проект – перекласти й видати українською мовою Біблію. З цього погляду, великий вплив на нього мала зустріч в 1969 році з Пантелеймоном Кулішем, який тоді працював над першим перекладом Старого Заповіту.

Іван Пулюй під час навчання в семінарії продовжував шукати свій шлях, замислюватися над тим, чому присвятити свою службову і професійну кар’єру. На старших курсах він захоплюється філософією, математикою і фізикою і по закінченні семінарії не висвячується на священика, а три роки навчається на філософському факультеті Віденського університету.

Але й філософія не стала справою його життя, бо вже у 1872 році Івана Пулюя вже можна було зустріти в стінах фізичної лабораторії віденського професора фон Лянге. Через два роки він уже в хорватському місті Фіюме (нині Рієка), де працює викладачем на кафедрі фізики, механіки й математики Військово-морської академії. Саме там проявляється його винахідницький талант: Пулюй сконструював прилад для вимірювання механічного еквіваленту теплоти, який отримав срібну медаль на Всесвітній виставці 1878 року в Парижі.

Після академії – новий курс навчання. Цього разу в Фізичному інституті Страсбургського університету під науковим керівництвом професора Августа Кундта. Отримавши звання доктора наук, Іван Пулюй повертається у Віденський університет і присвячує себе викладацькій роботі й фізичним дослідженням. Його ім’я з’являється на сторінках журналу «Доповіді Віденської академії наук». Науковий світ зацікавили зокрема дві його статті, в яких теоретично обґрунтовувалися результати експериментальних досліджень залежності внутрішнього тертя газів від температури.

Згодом, на початку вісімдесятих років, у цьому журналі з’являються публікації вченого, які засвідчують новий поворот у його наукових дослідженнях і технічних експериментах: вони присвячені вивченню катодних променів і створенню електричних апаратів. До його праць виявляють зацікавленість не лише науковці, а й практики. Він отримує нагороди престижних виставок, Пулюя запрошують на посаду директора фабрики освітлювальних ламп в австрійському місті Штайрі, і він два роки працює на цьому підприємстві, займаючись, зокрема, виробництвом ламп власної конструкції. У 1884-ому в Штайрі була організована електротехнічна промислова виставка. І саму її територію, і підступи до неї яскраво освітлювали лампочки Пулюя. Це справило велике враження на відвідувачів виставки, зокрема, й на цісаря Австро-Угорської імперії Франца-Йосифа, який під час відвідання мав тривалу розмову з Іваном Пулюєм. Того ж року на запрошення Міністерства освіти Австро-Угорщини Іван Пулюй переїздить до Праги, де обіймає посаду професора експериментальної фізики Німецької вищої технічної школи. Наприкінці вісімдесятих він обирався деканом математичного факультету, ректором Празької політехніки. Його удостоюють високих нагород імперії, присвоюють високий титул Радника цісарського двору. Пулюй очолює проектування і консультує будівництво в Чехії цілого ряду електростанцій на змінному струмі. Одна з таких електростанцій досі працює під Прагою.

У середині дев’яностих – нове зацікавлення: Пулюй зосереджується на теоретичних і практичних дослідженнях Х- променів і публікує на цю тему в «Доповідях Віденської академії наук» дві статті. Він вивчає пов’язані з цими променями процеси на атомно-молекулярному рівні. Більше того: створена Пулюєм лампа давала змогу побачити ці невидимі для людського ока промені. І це було феноменальним досягненням. Але авторство у відкритті короткохвильового електромагнітного випромінювання було віддане німецькому фізику Вільгельму Конраду Рентгену, і саме це епохальне відкриття принесло йому звання першого лауреата Нобелівської премії в галузі фізики.

ЧОМУ ІВАН ПУЛЮЙ НЕ СТАВ НОБЕЛІВСЬКИМ ЛАУРЕАТОМ?

Пулюй і Рентген – однолітки. І склалося так, що в тридцятилітньому віці їхні шляхи зійшлися: у 1875 році обоє працювали в одній лабораторії Страсбурзького університету під керівництвом уже згадуваного професора Августа Кундта. Це знайомство не переросло в тісну дружбу, хоча після Страсбурга вони періодично обмінювалися листами, в яких ділилися результатами своїх досліджень. Рентгену, зокрема, була добре відома лампа Пулюя, завдяки якій можна було побачити ці загадкові Х-промені. Використовуючи цю лампу, Іван Пулюй робив знімки, які згодом стали називатися рентгенівськими. Але німецький фізик у 1895 році заявив про ці промені першим. Ось як на це прореагував Іван Пулюй. Подаємо його реакцію, виходячи із спогадів його сина: "... Батько прочитав звістку про відкриття Рентгена, лежачи ще в ліжку. Зірвавшись з ліжка і обхопивши голову руками, він раз від разу вигукував: «Моя лампа! Моя лампа!..». Пулюй надіслав Рентгену лист з проханням відповісти, чи використовувалася його лампа в експериментах. Відповіді він так і не отримав. Коли Рентгену вручали Нобелівську премію, він ухилявся від пояснення природи свого відкриття. А в заповіті розпорядився знищити всі свої записи стосовно Х-променів, що й було зроблено».

Проаналізувавши праці як Пулюя, так і Рентгена, вчений і дослідник історії науки, доктор фізико-математичних наук Василь Шендровський прийшов до висновку, що пояснення природи Х- променів повністю дав саме Іван Пулюй. Його працю, вважає професор Шендровський, можна навіть назвати предтечею відкриття електрона, яке у 1897 році здійснив Джозеф Джон Томсон. Пулюй сконструював лампу, якою користувався Рентген. У Рентгенових роботах немає ні слова про користь цього відкриття для медицини, і саме Пулюй це показав. До речі, американські лікарі брати Едвін і Гілман Фрост, які вперше діагностували перелом зап'ястя у 14-річного пацієнта, у наукових виданнях стверджували, що використовували при цьому лампу Пулюя.

Чому ж тоді не Пулюєві, а Рентгену була присуджена Нобелівська премія? Як уже мовилося, формальним приводом для цього стало те, що німецький фізик першим опублікував інформацію про відкриття променів. Але чи не найточніше на це питання відповів у спілкуванні з Іваном Пулюєм видатний фізик, славнозвісний Альберт Ейнштейн: «Що сталося – не змінити. Хай залишається при Вас сатисфакція, що й Ви вклали свою частку в епохальне відкриття. Хіба цього мало? А якщо на тверезу голову, то все має логіку. Хто стоїть за Вами, русинами, – яка культура, які акції? Прикро Вам це слухати, але куди дінешся від своєї долі? А за Рентгеном – уся Європа». У відповідь Іван Павлович зауважив Ейнштейну: «Що має статися – станеться обов'язково, і те, що відбудеться, буде найкращим, тому що така воля Господня!»

БІБЛІЯ В ПЕРЕКЛАДІ УКРАЇНСЬКОЮ

Іван Пулюй не став священиком, як того дуже хотіли його батьки. Але він був глибоко віруючою людиною і доклав чимало зусиль, щоб донести слово Боже українцям їхньою рідною мовою. Цьому сприяло те, що Іван Пулюй вивчив і знав понад десять мов – сучасних європейських і древніх. Ще в студентські роки Пулюй переклав українською мовою «Молитовник». Саме його знання древньогебрейської мови привернули до нього увагу Пантелеймона Куліша, соратника Тараса Шевченка. Куліш запропонував юнакові долучитися до його праці над перекладом українською тексту Біблії. Їхня робота над перекладом наближалася до кінця, але пожежа в Кулішевому маєтку в 1885 році знищила майже завершений текст. Довелося все починати по суті спочатку. Згодом до цих трудів приєднався класик української літератури Іван Нечуй-Левицький. Пантелеймон Куліш не дожив до того дня, коли Старий і Новий Завіти побачили світ українською мовою. Біблія була видана в 1903 році у Відні. Влада Росії відмовилася її поширювати на території імперії.

Івана Пулюя вважали в Росії неблагонадійним і тому йому відмовили у працевлаштуванні. Там добре знали про його проукраїнські переконання й позиції. Їх він відверто висловив в одній із своїх останніх праць, написаних у розпал Першої світової війни. «Найважливіше значення для досягнення миру в Європі, – підкреслив він, – може мати тільки незалежна Україна. Це є, на наше переконання, ключем до миру в Європі». Ці слова не менш актуально звучать і сьогодні.

Іван Пулюй віддано й щиро любив Україну. В патріотичному українському дусі виховав він разом з Катериною Стозіцькою і своїх дітей. У їхній сім’ї виросли три доньки і три сини. За відсутності в Празі української школи подружжя Пулюїв наймали для дітей вчителів української мови. Сини Павло і Юрій після смерті батька вчилися в українській гімназії Львова. Олександр, найстарший син, у сімнадцятирічному віці добровільно приєднався до Січових стрільців і воював в Українській Галицькій армії.

Як і в царській Росії, ім’я Івана Пулюя замовчувалося за радянської влади. Кілька рядків про нього було лише в першому виданні УРЕ. В другому про вченого із світовою славою «забули». Тож тільки нині, у незалежній Україні, про яку мріяв Іван Пулюй, стало можливим говорити й писати про нього. Однак, на наш погляд, глибоке, достойне цього великого імені дослідження життя й наукової та громадської діяльності Івана Пулюя лише починається. Не так багато маємо в українській історії творців таких масштабів, як він. Промені лампи нашого видатного земляка проникли з позаминулого століття до наших днів і продовжують вірно служити людській цивілізації.

Рентгенівські промені утворюються під час гальмування швидких електронів. Навколо потоку цих електронів існує магнітне поле, оскільки напрямлений рух електронів є електричним струмом. У момент удару об перешкоду і різкого гальмування електрона його магнітне поле швидко змінюється, і в простір випромінюється електромагнітна хвиля, довжина якої тим менша, чим більша швидкість електрона до удару об перешкоду.

Рентгенівське випромінювання (Х- промені) - це електромагнітні хвилі з довжиною меншою, ніж у ультрафіолетового випромінювання (80нм - 10^-4нм), які виникають або при гальмуванні швидких електронів в речовині чи полі, або випромінюються атомами з високим порядковим номером при переходах електронів на внутрішніх орбітах.
            Важливими властивостями Х- променів є їх велика проникність, що залежить від густини речовини, здібність викликати світіння деяких речовин, засвічувати фотоплівку, добре поглинатись атомами важких металів.

Рентгенівські промені добувають за допомогою спеціальних двох­електродних ламп (мал. 286), на які подається висока напруга порядку 50-200 кВ. Принцип дії рентгенівської трубки такий. Електрони, що їх ви­пускає розжарений катод рентгенівської трубки, прискорюються потужним електричним полем у просторі між анодом і катодом і з великою швидкістю ударяються об анод. При цьому з поверхні анода випромінюється рентгенів­ське проміння, яке виходить назовні крізь скло трубки.

Якщо ж електрони в прискорюючому полі набувають достатньо великої швидкості, щоб проникнути всередину атомів речовини анода і вибити один

із електронів його внутрішнього шару, то на його місце переходить електрон з віддаленішого шару з випромінюванням кванта великої енергії.

Таким чином, рентгенівське випромінювання виникає внаслідок гальмування швидких елек­тронів у речовині та випромінюється під час енергетичних переходів електронів між рівнями внутрішніх оболонок атома. Рентгенівські промені розрізняють за їх жорст­кістю: чим коротша довжина хвилі рентгенівських променів, тим вони жорсткіші. Важливою особливістю рентгенівських проме­нів є їх висока проникна здатність. Чим жорсткіші рентгенівські промені, тим слабше вони поглина­ються і тим вища їх проникна здатність. Поглинан­ня рентгенівських променів речовиною залежить від її природи. Добре поглинають рентгенівські промені атоми важких елементів, незважаючи на те, до складу яких хімічних речовин вони входять. Як і будь-які електромагнітні хвилі, рентге­нівські промені не відхиляються в електричному і магнітному полях. Вони майже не заломлюють­ся, переходячи з одного середовища в інше. Цю властивість у поєднанні з їх високою проникною здатністю використовують у практичних, цілях в медицині, техніці, виробництві.

Застосування рентгенівського випромінювання в науці, техніці, медицині, на виробництві.

Як ми з’ясували, кожен елемент дає свій характеристичний спектр незалежно від того, чи цей елемент до випускання рентгенівських променів перебуває у вільному стані чи в хімічному з’єднанні. Ця особливість характеристичного спектра рентгенівських променів використовується для ідентифікації різних елементів у складних з’єднаннях і є основою рентгеноспектрального аналізу.

Рентгеноспектральний аналіз - це розділ аналітичної хімії, який використовує рентгенівські спектри елементів для хімічного аналізу речовини.

Найбільш широко рентгеноспектральний аналіз застосовують у металургії та геології для визначення макро- і мїкрокомлонентів; для визначення вмісту Рh в нафті і бензинах, сірки в газоліні, домішок у мастилах та продуктах зношування в машинах; для аналізу каталізаторів; для експресних силікатних аналізів та ін.

Важливою сферою застосування рентгенівських променів є рентге­нографія металів і сплавів, яка перетворилася на окрему галузь науки. Рентгенографія охоплює різні способи використання рентгенівських променів - рентгенівську дефектоскопію (просвічування), рентгеноспек­тральний аналіз, рентгеноструктурний аналіз, рентгенівську мікроскопію та інше.

Застосування рентгенівських променів допустимо в наступних галузях:

1. Безпека. Стаціонарні і переносні прилади для виявлення небезпечних і заборонених предметів в аеропортах, митницях або в місцях великого скупчення людей.

2. Хімічна промисловість, металургія, археологія, архітектура, будівництво, реставраційні роботи - для виявлення дефектів і проведення хімічного аналізу речовин.

3. Астрономія. Допомагає проводити спостереження за космічними тілами і явищами за допомогою рентгенівських телескопів.

4. Військова галузь. Для розробки лазерної зброї.

Рентгенівська спектроскопія для отримання спектра використовує явище дифракції променів на кристалах. Дифракція рентгенівських променів є основним методом визначення структури кристалів. Методами рентгеноструктурного аналізу вивчають метали, сплави, мінерали, неорганічні та органічні сполуки, полімери, аморфні матеріали, рідини і гази, молекули білків, нуклеїнових кислот і т.д.

Властивості рентгенівських променів широко використовуються в ме­дицині для виявлення змін в організмі (рентгенодіагностика) та для ліку­вання злоякісних пухлин. Хворі клітини і тканини організму мають підвищену чутливість до дії рентгенівських променів, тому відповідною дозою випромінювання можна стримувати ріст і навіть руйнувати хворі клітини організму, не пошкоджуючи інших органів.

У медицині рентгенівське випромінювання найчастіше застосовується в діагностиці. Існують два основних методи рентгенодіагностики: просвічування (рентгеноскопія) і рентгенівська зйомка (рентгенографія).

 Рентгенодіагностика - це діагностика захворювань внутрішніх органів і тканин за допомогою просвічування тіла рентгенівськими променями. Її види:

• рентгеноскопія - дослідження, в ході якого отримують зображення на флуоресцентного екрані в режимі реального часу. Поряд з класичним отриманням зображення частини тіла в реальному часі, сьогодні існують технології рентгенотелевізійного просвічування - зображення переноситься з флуоресцентного екрана на телевізійний монітор, що знаходиться в іншому приміщенні. Розроблено кілька цифрових способів обробки отриманого зображення, з подальшим перенесенням його з екрану на папір.
• рентгенографія - фотографування частин тіла чи органів за допомогою рентгенівських променів на спеціальну рентгенівську плівку.

Рентгенографія - отримання сумарного зображення на плівку або папір для уточнення форми органу, його положення або тонусу. Може використовуватися для оцінки перистальтики і стану слизових оболонок. Якщо існує можливість вибору, то серед сучасних рентгенографічних приладів перевагу слід віддавати ні цифровим апаратам, де потік х-променів може бути вище ніж у старих приладів, а малодозовим - рентген-апарати з прямими плоскими напівпровідниковими детекторами. Вони дозволяють знизити навантаження на організм в 4 рази.

• флюорографія - фотографування на чутливу малоформатну плівку зображення органу з великого рентгенолюмінесцентного екрану.
• Флюорографія - найдешевший метод дослідження органів грудної клітини, що містить у виготовленні зменшеного знімка 7х7 см. Незважаючи на ймовірність похибки, є єдиним способом масового щорічного обстеження населення. Метод не представляє небезпеки і не потребує висновку отриманої дози опромінення з організму.
• рентгенокінематографія: з метою детального дослідження моторної функції деяких органів виконують з великою частотою серійні знімки на кіноплівку.
• комп’ютерна томографія - це пошарова рентгенографія, при якій комп'ютер аналізує отримані зображення і створює об'ємну візуалізацію досліджуваного органу.

Комп’ютерна рентгенівська томографія - методика, яка використовує рентгенівські промені для отримання потрібної кількості знімків зрізів обраного органу. Серед безлічі різновидів сучасних апаратів КТ, для серії повторних досліджень використовують комп'ютерні томографи з високою роздільною здатністю.

радіовізіографія - метод стоматологічної діагностики хвороб зубного ряду.
 

Рентгеноскопія.

У цьому методі реєструючим пристроєм є екран, який світиться під дією рентгенів­ського випромінювання (флуо­ресцентний екран). Світлоті­ньове зображення досліджува­ної частини тіла на цьому екрані розглядає (спостерігає) лікар-рентгенолог, який здійс­нює візуальний контроль). Між екраном і оком рентгенолога ставиться свинцеве скло, щоб захистити лікаря від рентге­нівського випромінювання, яке проходить через пацієнта.

Рентгеноскопія дає уявлен­ня про функціональний стан ор­гану. Недоліки рентгеноскопії: низька яскравість флуорес­центного екрана, недостатня контрастність зображення на звичайному рентгенівському екрані, робота проводиться в затемненому приміщенні, спос­тереження проводить одна особа. При рентгенівській зйомці екран замінюється касетою з рентгенівською плівкою, зазвичай використовується рентгенівська відсіююча решітка. 

Рентгенівське випромінювання надає шкідливий вплив на організм людини. Тому, а також з-за недоліків роботи в затемненому приміщенні намагаються застосовувати підсилювачі яскравості рентгенівського зображення в тих областях, де це представляється можливим.

          
Рис. 2.1. Розташування джерела рентгенівського випромінювання, що досліджується та екрану при просвічуванні.  1- рентгенівська трубка; 2- фокус трубки; 3- опорна стінка; 4- напівпрозорий екран; 5- відсіююча решітка

Рентгенографія. 

Рентгенографія - метод рентгенологічного досліджен­ня, при якому в ролі пристрою для реєстрації використо­вується рентгенівська плівка. Зображення предмета діста­ють на фотоплівці. Рентгенівську зйомку будь-якого органа проводять не менш ніж в двох взаємно перпендикулярних проекціях. Технічні умови зйомки автоматично задаються спеціальними приладами, що входять до комплекту рентге­нівської установки. На рентгенограмах виявляється більше деталей зображення, ніж при рентгеноскопії.

Рентгенографічний метод характеризується значно біль­шою інформативністю, ніж рентгеноскопічний. Для аналізу рентгенограми можна залучити інших, більш досвідчених спеціалістів, і це є документ, який можна порівняти з наступними аналогічними знімками.

При рентгенографії сумарна експозиція в багато разів менша, ніж при рентгеноскопії (при рентгеноскопії, як видно з рис. 8.15, відстань між фокусами рентгенівської трубки і поверхнею тіла мінімальна – до 30-40см, а час включення високої напруги на рентгенівській трубці є великим). За експозицією одне рентгенівське обстеження еквівалентне 5-9 рентгенограмам. Пропорційно експозиції змінюється величина тканинних доз. Для підвищення роздільної здатності і зменшення променевих навантажень використовують підсилювачі рентгенівського зображення (ПРЗ). Застосування ПРЗ створює менші дозові навантажен­ня, ніж при використанні звичайного екрана для рентгено­скопії. Проте і в цьому випадку при більшій тривалості обстеження можливі достатньо великі дозові навантаження.

В даний час рентгенівська зйомка знаходить широке застосування в практиці. Найбільш старий і поширений спосіб зйомки такий: зйомка проводиться при розташуванні об’єкта на касеті з плівкою, вміщеній між підсилювальними екранами, а джерело рентгенівських променів знаходиться над досліджуваним органом. Для поліпшення якості знімка між об’єктом і касетою поміщають рентгенівську решітку. Значною мірою зменшуючи розсіяне випромінювання, решітка дещо зменшує інтенсивність прямого випромінювання, тому при зйомці з решітками необхідно збільшити генерування випромінювання, тобто енергію випромінювання.

Рис. 2. Розташування трубки, що досліджується, відсікаючої сітки і плівки при телерентгенографії

1. фокус рентгенівської трубки;

2. рентгенівська трубка;

3. колонка;

4. касета з плівкою;

5. рентгенівська відсіює решітка 

Якщо досліджуваний об’єкт знаходиться на відстані 1,5 - 3 м від рентгенівської трубки, але впритул до касеті, то масштаб знімка виходить близьким до 1:1. При цьому джерело рентгенівських променів можна вважати точковим, а рентгенівські промені, що проходять через об’єкт, паралельними. Інтенсивність рентгенівського випромінювання з-за великої відстані між джерелом і плівкою значно зменшується, тому необхідно збільшити умови генерування. Такий знімок може проводитися і без рентгенівської решітки.

При дослідженні деяких внутрішніх органів, що знаходяться в безперервному русі (наприклад, шлунка), застосовуються прицільні знімки, які дозволяють зафіксувати зображення досліджуваного органу у різних фазах його руху. Апарат для виробництва прицільних знімків забезпечений просвічує екраном, рентгенівської ґратами і пристосуванням для серійної зйомки. За допомогою такого пристосування робляться і швидко наступні один за одним серійні знімки.

Томограф служить для отримання рентгенівського зображення певного зрізу досліджуваного об’єкта. Суть роботи томографа полягає в тому, що з трьох параметрів (досліджуваний об’єкт, джерело рентгенівського випромінювання і плівка) два під час виробництва знімка рухаються по певній траєкторії. Найбільш простим є переміщення по прямій. Під час однієї експозиції можна отримати одночасно кілька томограм, які дають уявлення по різних зрізах. Цей метод рентгенографії називається симультанною томографією.

Для розпізнання невеликих патологічних змін роблять рентгенівські знімки з прямим збільшенням масштабу. Це представляється можливим при використанні гострофокусних трубок, в яких рентгенівські промені, що розходяться з точкового джерела, дають пряме збільшене зображення, якщо об’єкт наближений до джерела, а плівка знаходиться на деякій відстані від нього. У томографії також може бути використаний принцип прямого збільшення.

Кімограф служить для отримання зображення рухомих внутрішніх органів за допомогою спеціальної сітки і рухомої рентгенівської плівки. Метод кімографії застосовується для виявлення патологічних змін руху органу. Для швидкого проведення масових обстежень населення (виявлення туберкульозу і силікозу легень) застосовується метод, що отримав назву флюорографії. При цьому зйомка проводиться з флуоресцентного екрана за допомогою спеціально пристосованого фотоапарата. Цей метод застосовується і для отримання серійних флуорограм.

Апарати для серійної зйомки широко використовуються для дослідження органів кровообігу з допомогою контрастних речовин. Заміна касет і пересування плівки в цих апаратах виробляються або вручну, або за допомогою електродвигуна. Найбільш досконалим способом швидкісної зйомки є рентгенокінематографія і запис рентгенівського зображення за допомогою спеціальних апаратів на відео магнітну стрічку.

Рентгенотелебачення

Зображення з екрана ЕОП проектується об'єктивом на фоточутливу поверхню передавальної телевізійної трубки, де воно перетворюється в електричні імпульси (відеосигнали). Відеосигнали по провідниках (коаксіальних кабелях) подаються на вхід телевізора, на екрані якого видно зобра­ження досліджуваної частини тіла або органа. Схема прин­ципу рентгенотелевізійної установки наведена на рис. 8.18.

Рис. 8.18. Схема рентгенотелевізійної установки.

Основними компонентами рентгенотелевізійної уста­новки є: 1 - джерело рентгенівського випромінювання; 2 - об’єкт; 3 - ЕОП; 4 - проектуюча оптика; 5 - передавальна телекамера; 6 - кабель; 7 - приймальний пристрій; 8 -екран.

Застосування рентгенотелебачення зменшує дозу опро­мінення пацієнта в 15 разів порівняно з тією, яку дістають при проведенні звичайного просвічування, і в 3-5 разів менше порівняно з дозою, отриманою при просвічуванні за допомогою ЕОП. Час обстеження скорочується приблизно на чверть порівняно з часом звичайного дослідження завдяки достатньо високій яскравості та контрастності зображення.

Якщо до того ж врахувати, що при рентгенотелевізійному дослідженні зменшується кількість рентгенівських знімків, то сумарна доза опромінення при такому дослід­женні зменшується в 25-30 разів порівняно із звичайною рентгеноскопією. Рентгенотелевізійне зображення можна сфотографувати, зняти на кіноплівку, записати на відео­касету.

Рентгенотерапія

Рентгенівське випромінювання здатне порушувати життєдіяльність клітин, особливо молодих і тих, що швидко розмножуються. Це робить опромінення найбільш небез­печним для дітей і вагітних жінок. На цьому ж ґрунтується використання рентгенівського випромінювання для ліку­вальних цілей - рентгенотерапія. Рентгенотерапію прово­дять переважно для лікування поверхнево розміщених пухлин і при деяких інших захворюваннях. Ракова тканина гине при дозах опромінення, які менше пошкоджують навколишні нормальні тканини. При рентгенотерапії рентгенівські промені генеруються при напрузі на рентге­нівській трубці 20-60 кВ і шкірно-фокусній відстані 3-7 см (короткодистанційна рентгенотерапія) або при напрузі 180000 кВ і шкірно-фокусній відстані 30-150 см (дистан­ційна рентгенотерапія).

 У промисловості рентгенівські промені застосовуються для рентгенодефектоскопії і для рентгеноструктурного аналізу. При рентгеноструктурному аналізі рентгенівське випромінювання використовується для дослідження будови і складу кристалічних речовин. Рентгеноструктурний аналіз проводиться за допомогою спеціальних рентгенівських трубок, які легко фільтруються і дають інтенсивне характеристичне випромінювання. Рентгенодефектоскопія служить для виявлення неоднорідностей і дефектів структури різних матеріалів.

Ці дослідження проводяться або при просвічуванні, або з допомогою зйомки. Просвічування застосовується рідко. Рентгенівські апарати, що застосовуються при рентгеноструктурному аналізі, володіють невеликою потужністю, а апарати для рентгенодефектоскопії мають велику потужність. Вони зазвичай робляться пересувними.

Вплив рентгена на людський організм

Буквально відразу після такого гучного відкриття в науковому світі, стало відомо, що промені Рентгена можуть впливати на тіло людини:

1. В ході досліджень властивостей Х- променів з’ясувалося, що вони здатні викликати опіки на шкірному покриві. Дуже схожі на термічні. Однак глибина поразки була куди більше, ніж побутові травми, а гоїлися вони гірше. Багато вчені, які займаються цими підступними випромінюваннями втрачали пальці на руках.

2. Методом проб і помилок було встановлено, що якщо зменшити час і дозу опромінення, то опіків можна уникнути. Пізніше стали застосовуватися свинцеві екрани і дистанційний метод опромінення пацієнтів.

3. Довгострокова перспектива шкідливості променів показує, що зміни складу крові після опромінення призводить до лейкемії і раннього старіння.

4. Ступінь тяжкості впливу рентгенівських променів на організм людини прямо залежить від опромінюється органу. Так, при рентгенографії малого таза може наступити безплідність, а при діагностиці кровотворних органів - хвороби крові.

5. Навіть самі незначні опромінення, але протягом довгого часу, можуть привести до змін на генетичному рівні.

Звичайно, все дослідження проводилися на тваринах, однак вченими доведено, що патологічні зміни будуть поширюватися і на людину.

ВАЖЛИВО! На основі отриманих даних були розроблені стандарти рентгенівського опромінення, які єдині на весь світ.

Дози рентгенівських променів при діагностиці

Напевно, кожен, хто виходить з кабінету доктора після проведеного рентгена, задається питанням про те, як ця процедура вплине на подальше здоров’я?

Радіаційної опромінення в природі також існує і з ним ми стикаємося щодня. Щоб було простіше зрозуміти, як рентген впливає на наш організм, ми порівняємо цю процедуру з одержуваних природним опроміненням:

1. при рентгенографії грудної клітини людина отримує дозу радіації, що прирівнюється до 10 дням фонового опромінення, а шлунка або кишечника - 3 років;

2. томограма на комп'ютері черевної порожнини або всього тіла - еквівалент 3 років опромінення;

3. обстеження на рентгені грудей - 3 місяці;

4.кінцівки опромінюється, практично не приносячи шкодячи здоров'ю;

5. стоматологічний рентген в силу точної спрямованості променевого пучка і мінімального часу впливу - також не є небезпечним.

ВАЖЛИВО! Незважаючи на те, що наведені дані, як би лякаюче вони не звучали, відповідають міжнародним вимогам. Однак пацієнт має повне право попросити додаткові засоби захисту в разі сильного побоювання за своє самопочуття. Всі ми стикаємося з рентгенівським обстеженням, причому неодноразово. Однак одна категорія людей поза покладених процедур - це вагітні жінки.

Справа в тому, що Х- промені надзвичайно позначаються на здоров’ї майбутньої дитини. Ці хвилі здатні викликати пороки внутрішньоутробного розвитку в результаті впливу на хромосоми.

ВАЖЛИВО! Найбільш небезпечним періодом для проведення рентгена є вагітність до 16 тижня. У цей період найбільш вразливими є тазовий, черевна і хребетна область малюка.

Знаючи про такий негативний властивості рентгена, лікарі всього світу намагаються уникати призначення його проведення у вагітних.

Але існують і інші джерела випромінювання, з якими може зіткнутися вагітна жінка:

1. мікроскопи, що працюють на електриці;

2. монітори кольорових телевізорів.

В період лактації рентгенівські промені не несуть загрози для організму матері  і малюка.

ІV. Підсумок уроку.

Вправа «Мікрофон».

Учні дають відповіді на запитання:

• Сьогодні на уроці я дізнався (-лася)…
• Було цікаво…
• Я зрозумів (-ла), що…
• Тепер я можу…
• Я відчув (-ла), що…
• Я навчився (-лася)…
• В мене вийшло…
• Я зміг (-ла)…
• Я спробую…
• Мене здивувало…
• Урок дав мені для життя…
• Мені захотілося…

V. Домашнє завдання:

1. Опрацювати § 35(п4,5) 

2. Вправа 35 (4,5)