Рентгеновские фильтры
Рентгеновские фильтры — это металлические пластины, применяемые для получения практически однородного рентгеновского излучения. Тормозное рентгеновское излучение (см.) содержит фотоны всех энергий от максимальной, определяемой приложенным к рентгеновской трубке напряжением, до нуля. При прохождении через рентгеновские фильтры излучение ослабляется неравномерно: количество фотонов малой энергии (длинноволновая часть спектра) уменьшается в большей степени, чем количество фотонов большой энергии (коротковолновая часть спектра). Неравномерность ослабления зависит от материала и толщины рентгеновского фильтра. Фильтрованное излучение содержит относительно большее количество фотонов высокой энергии, становится более жестким.
Материал и толщина рентгеновских фильтров подбираются таким образом, чтобы жесткость рентгеновского излучения при дальнейшей фильтрации менялась незначительно. Такое излучение называется практически однородным по энергии. Оно широко используется в рентгенотерапии и позволяет избежать лучевых ожогов кожи. При глубокой рентгенотерапии используют рентгеновские фильтры из меди, олова, свинца толщиной 0,5—2 мм. Так как эти рентгеновские фильтры испускают более мягкое, характеристическое рентгеновское излучение, после такого фильтра (по ходу пучка) ставят алюминиевый фильтр в 1—3 мм. Для поверхностной рентгенотерапии применяются рентгеновские фильтры из алюминия в 1—4 мм. Рентгеновские фильтры не применяют при лечении лучами Букки. В диагностике используют рентгеновские фильтры из алюминия в 0,5—1 мм.
Рентгеновские фильтры — это пластины из однородного материала, предназначенные для более сильного поглощения мягкой части излучения и получения монохроматического излучения.
Способность поглощения прямо пропорциональна удельному весу материала рентгеновских фильтров, которые ставят на пути рабочего пучка излучения, обычно около самого выходного окна защитного кожуха рентгеновской трубки (см.). Как правило, предусматривается возможность установки различных рентгеновских фильтров.
В рентгенодиагностике применяют рентгеновские фильтры из алюминия. Они поглощают длинноволновую часть излучения, которая, сильно ослабляясь в теле, не достигает экрана для просвечивания или пленки и увеличивает лучевую нагрузку на организм. Толщина применяемого рентгеновского фильтра зависит от величины напряжения на трубке (рис. 1, 1). При правильно выбранной толщине фильтра лучевая нагрузка уменьшается (рис. 1, 2). В защитных кожухах рентгеновских трубок, наполненных маслом, последнее эквивалентно алюминиевому рентгеновскому фильтру толщиной 1—1,5 мм.
Рис. 1. Толщина алюминиевого фильтра в зависимости от напряжения.
В рентгенотерапии в зависимости от напряжения применяют рентгеновские фильтры из меди, алюминия или целлофана. В медных рентгеновских фильтрах возникает мягкое характеристическое излучение, могущее привести к рентгеновскому ожогу кожи. Поэтому медный рентгеновский фильтр всегда прикрывают алюминиевым, поглощающим излучение меди. Рентгеновские фильтры поглощают длинноволновую часть излучения, повышая тем самым его жесткость и относительную глубинную дозу.
На рис. 2 показано ослабление в теле излучения, жесткость которого характеризуется слоем половинного ослабления 0,5 мм (рис. 2, 1) и 2 мм меди (рис. 2,2).
Рис. 2. Относительная глубинная доза в зависимости от глубины тела.
При лучевой терапии радиоактивным кобальтом, дающим практически монохроматическое излучение, рентгеновские фильтры приводят только к уменьшению интенсивности излучения, не меняя характера его распределения в теле. Однако здесь широкое применение находят клиновидные рентгеновские фильтры, которые «перекашивают» дозное поле, создаваемое в облучаемой среде (рис. 3). При многопольном облучении клиновидные рентгеновские фильтры расширяют возможности создания дозных полей нужной конфигурации. Степень перекоса поля зависит от угла схода клина. Эти рентгеновские фильтры изготавливают из тяжелых металлов, включая свинец. Клиновидные рентгеновские фильтры в настоящее время применяют и в рентгенотерапии.
Рис. 3. Дозное поле за клиновидным фильтром.
При источниках, дающих излучение с большой неравномерностью по полю (см. Ускорители заряженных частиц), применяют компенсационные рентгеновские фильтры неравномерной толщины: более толстые в центре и более тонкие по краям. Эти фильтры рассчитывают таким образом, чтобы после прохождения через них поток излучения приобретал необходимую равномерность по полю.
Компенсационные рентгеновские фильтры применяют и при отдельных исследованиях в рентгенодиагностике, например для выравнивания почернения изображения легочных полей и срединной тени. Части потока излучения, образующие изображения легочных полей, заставляют проходить через утолщенные участки специального рентгеновского фильтра, более тонкого на участке потока излучения, образующего изображение срединной тени.
Источник
Фильтры в рентгенографии
Фильтры в рентгенографии
Для рентгеновского излучения фильтры состоят из метала, их помещают на пути луча, чтобы изменить пространственное положение луча или понизить уровень энергии луча. Фильтрация необходима для поглощения рентгеновских фотонов с более низкой энергией, испускаемых трубкой, прежде чем они достигнут цели.
Использование фильтров обеспечивает более чистое изображение. Фильтры поглощают рентгеновские фотоны с более низкой энергией, которые обычно имеют тенденцию рассеивать больше.
Полная фильтрация пучка включает в себя собственную фильтрацию (состоящую из части рентгеновской трубки и корпуса трубки) и дополнительную фильтрацию (тонкие листы металла, вставленные в рентгеновский пучок). Фильтры, как правило, размещаются внутри или около рентгеновского порта на прямой траектории рентгеновского луча.
Обратите внимание что размещение тонкого листа меди между деталью и пленочной кассетой (рентгеновской пленкой для рентгенографии) также оказалось эффективным методом фильтрации.
Для промышленной рентгенографии фильтры, добавляемые к рентгеновскому лучу, чаще всего изготавливаются из материалов с высоким атомным номером, таких как свинец, медь или латунь. Фильтры для медицинской рентгенографии обычно изготавливаются из алюминия (Al). Количество как внутренней, так и добавленной фильтрации указывается в мм Al или мм в эквиваленте Al. Степень фильтрации рентгеновского луча определяется и определяется потенциалом напряжения (кэВ), используемым для получения луча. Толщина фильтрующих материалов зависит от атомных номеров, настроек напряжения и требуемого коэффициента фильтрации.
С гамма лучами всё обстоит несколько иначе
Гамма-рентгенография дает относительно высокие уровни энергии при практически монохроматическом излучении, поэтому фильтрация не является полезным методом и используется редко.
Существует два типа фильтрации:
- внутренняя фильтрация компонентов рентгеновской трубки, т. е. окна, корпуса, охлаждающего масла (эквивалентно 0,5-1,0 мм Al)
- добавлена фильтрация из сменных металлических листов (Al, Cu и др.)
Общая фильтрация – это совокупный эффект внутренней и дополнительной фильтрации. Согласно рекомендациям США, для рентгеновских трубок, работающих при мощности выше 70 кВп , требуется минимальная общая фильтрация алюминия 2,5 мм.
Добавленный компонент фильтрации настраивается (толщина фильтра, тип металла) для отдельных исследований и процедур (например, рентгеноскопии) и использует преимущества определенных характеристик фильтрации металлов (например, краев поглощения) для улучшения качества изображения и контрастности. (Structurix рентгеновская пленка купить)
Единицы фильтрации выражены в мм эквивалентности алюминия (мм экв экв.).
Источник
Фильтрация рентгеновского излучения медь алюминий
Рентгеновская трубка дает пучок, состоящий из рентгеновых лучей различной длины волны. Если такой неоднородный пучок, содержащий большое количество мягких лучей, не пропустить через фильтр, то мягкие лучи поглотятся в теле больного, не достигнув рентгеновской пленки.
Все диагностические аппараты должны обеспечивать общую фильтрацию излучения в рабочем пучке (в защитном кожухе, блок-трансформаторе и дополнительном фильтре).
Излишняя фильтрация приводит к чрезмерному ослаблению интенсивности пучка рентгеновых лучей и лишает его той неоднородности, которая при рентгенографии полезна, так как обеспечивает наиболее выгодную контрастность рентгеновского изображения.
При указанной фильтрации излучения происходит значительное поглощение длинноволновой части пучка рентгеновых лучей, пучок становится более однородным, жестким; биологическое действие такого пучка значительно снижается (в 2—3 раза).
Обязательная фильтрация практически не влияет на технические условия рентгенографии.
Ко всему вышеизложенному необходимо добавить, что при выборе экспозиции следует также учитывать и характер заболевания. Например, при эмфиземе легких, остеолизе, остеопорозе и т. д. экспозицию следует уменьшать, а при таких заболеваниях, как костный анкилоз, новообразование, воспалительные процессы, рубцово-мышечные изменения и т. д., экспозицию следует увеличивать. Уменьшение или увеличение экспозиции может колебаться в значительных пределах.
В целях облегчения работы начинающим рентгенолаборантам рекомендуется иметь небольшую картотеку больных, которым производится рентгенографическое исследование. В карточке указывают фамилию, имя и отчество, возраст больного, дату исследования, область исследования и технические условия рентгенографии. Практическое использование такой, картотеки показало, что выбор технических условий рентгенографии намного облегчается и качество снимков значительно улучшается. Кроме того, наличие такой картотеки способствует лучшей ориентации в выборе технических условий рентгенографии вообще. В карточках также можно делать пометки о всех тех особенностях, которые бывают при выполнении укладок больных.
Вырабатывать технические условия съемки без правильно организованной химической обработки (проявления) пленок бессмысленно. Пробные снимки можно между собою сравнивать только в том случае, если они проявлялись при совершенно одинаковых условиях (температура и свежесть проявителя, длительность проявления) Как технические условия (напряжение, ток через трубку, расстояние фокус трубка — пленка, толщина объекта), так и упомянутые условия проявления обязательно записывать, пока отрабатываются таблицы экспозиций для данного кабинета. Незнание хотя бы одной из указанных величин лишает возможности сравнивать пробные снимки. Чаще всего низкое качество снимков объясняется тем, что не учитываются все факторы, от которых зависит результат.
Выбор экспозиции значительно облегчается, если в рентгеновском кабинете имеется таблица с ориентировочными техническими условиями рентгенографии.
Рекомендуется иметь таблицу со следующим наименованием граф:
1) Область исследования (с указанием проекции);
2) Толщина объекта съемки в сантиметрах;
3) Размеры поля облучения (указываются согласно имеющейся маркировке на сменных диафрагмах и тубусах или размеру пленки);
4) Расстояние между фокусом рентгеновской трубки и пленкой (указывается в сантиметрах);
5) Чувствительность ренгеновской пленки (в обр. р.),
6) Коэффициент контрастности рентгеновской пленки;
7) Усиливающие экраны (тип);
8) Величина напряжения на рентгеновской трубке (указывается в киловольтах максимальных);
9) Экспозиция (указывается в миллиамперсекундах);
10) Величина анодного тока (указывается в миллиамперах);
11) Выдержка (указывается в секундах или долях секунды);
12) Рентгеновская решетка (если решетка применяется, то в графе ставится знак «+», а если нет, то знак «—»);
13) Примечания.
Таблица с ориентировочными техническими условиями рентгенографии, как правило, составляется для человека среднего роста и веса (рост 175 см, вес 75 кг), в возрасте от 18 до 50 лет
Для того, чтобы в таблице заполнить все графы, необходимо иметь исходную экспозицию для какой-либо области тела человека. Зная условные коэффициенты для других областей тела, можно без особых затруднений определить нужные экспозиции.
Источник
Устройства для формирования рентгеновского излучения
К этой группе устройств относят диафрагмы и тубусы, ограничивающие размеры рабочего пучка излучения, а также фильтры, отсеивающие рестры, изменяющие качественный состав излучения. В большинстве случаев диафрагмы формируют пирамидальные пучки, которые дают на отстоящей поверхности, перпендикулярной к оси пучка, прямоугольные поля облучения. Диафрагмы позволяют плавно изменять размеры этих полей.
Для поглощения неиспользуемой части пучка излучения диафрагмами и тубусами используют входные экраны поглотители и шторки из тяжелых материалов (например свинца) и его сплавов. При номинальном анодном напряжении излучателя 125 кВ толщина экранов и шторок, согласно ГОСТ 26140-84, должна составлять 2.75 мм.
Устройство для коллимации, как правило, весьма точно сопрягают с корпусом излучателя, для чего узел сопряжения снабжают юстировочным устройством.
Диафрагмы содержат четыре или более подвижные шторки, механизм их попарного согласованного перемещения, фильтры излучения, световой имитатор пучка излучения, корпус и рукоятки перемещения шторок. Известны диафрагмы двух видов: плоские, имеющие две пары шторок, и объемные с числом пар шторок более двух. Взаиморасположение шторок выбирают так, чтобы уменьшить габаритные размеры и уменьшить дою афокального и рассеянного излучения, проходящего через диафрагму. Диафрагмы обоих типов схематически изображены на рис. 1.11. На фокусном расстоянии F при одной и той же величине фокуса b нерезкость H от шторок диафрагмы на краю поля облучения будет тем меньше, чем больше расстояние А:
поэтому в объемных диафрагмах типа «б» Величина этой нерезкости меньше. Кроме того, уменьшение ширины нижних шторок, по которым определяют величину нерезкости, приводит к уменьшению габаритов корпуса диафрагмы.
Объемные диафрагмы, имеющие пару шторок первичной коллимации, расположенных в непосредственной близости от фокуса рентгеновской трубки (в углублении, образованном выходным окном излучателя), называются глубинными диафрагмами. Глубинные диафрагмы существенно уменьшают афокальное излучение рентгеновских трубок.
Если в качестве приемника изображения используется усилитель рентгеновского изображения (УРИ), для уменьшения облучения пациента желательно иметь в диафрагме дополнительные шторки, формирующие круглое регулируемое поле на приемнике, соответствующее круглому входному полю УРИ. Обычно такие диафрагмы формируют близкое к круглому поле в виде правильного многоугольника с числом сторон не менее 8.
Диафрагмы на снимочных рабочих местах обычно снабжены оптическими имитаторами пучка излучения, состоящими из источника света Л и отражающих зеркал З1 и З2. При правильной юстировки оптического имитатора расхождение между оптическим и рентгеновским полями не превышает 1% от расстояния фокус-объект. Выбор величины поля облучения может производиться либо по оптическому имитатору, либо с помощью имеющихся на диафрагме шкал-номограмм, на которых указываются размеры полей облучения и значения фокусных расстояний. На рабочих местах для просвечивания раствор шторок выбирается по визуально наблюдаемому в процессе просвечивания полю излучения.
Шторки диафрагмы для штативов снимков перемещаются оператором за рукоятки Р снаружи корпуса. При использовании диафрагм в других штативах предусматривается дистанционное перемещение либо тросами в оболочках, либо электромеханически.
Для облегчения работы персонала в диафрагмах с электромеханическим приводом может осуществляться автоматическое открытие шторок в зависимости от выбранного формата снимка и расстояния фокус-объект, для чего на диафрагме имеются датчики этих величин. Применение автоматических диафрагм (другой термин – диафрагмы с формат-автоматикой) существенно облегчает работу персонала и снижает уровень облучения при исследовании. В настоящее время такие диафрагмы применяются как на рабочих местах для просвечивания и снимков, так и (реже) на снимочных рабочих местах.
Устройства для ограничения пучка излучения за объектомвыполняются в виде сменных компрессионных тубусов или плоских диафрагм в экрано-снимочном устройстве. Диафрагмирование пучка излучения непосредственно перед пленкой при наличии диафрагмы на излучателе существенно улучшает ограничение поля излучения, так как диафрагма на излучателе создает полутень тем большую, чем больше фокусное расстояние. Компрессионный тубус помимо этого осуществляет компрессию пациента. Размеры плоской диафрагмы или тубуса устанавливаются с помощью механического или электромеханического привода в зависимости от выбранного формата снимка. Благодаря малому расстоянию от пленки такая диафрагма практически не образует полутени и достаточно точно ограничивает размеры снимка.
Фильтры излучения предназначены для полного или частичного поглощения преимущественно длинноволновой части спектра рентгеновского излучения. Применяют алюминиевые, медные, железные, комбинированные фильтры, например, медные на алюминиевой подложке. Работа фильтра поясняется на рис. 1.12, где показано, какую часть спектра излучения поглощают алюминиевые фильтры толщиной 2-5 мм. Фильтры вводят в прямой пучок перпендикулярно центральному лучу до ил после устройства для коллимации. Подобный фильтр по существу является дополнительным собственным фильтрам излучателя и рентгеновской трубки, поэтому его толщину подбирают с учетом собственных фильтров. Плоские фильтры работают равномерно по всему сечению пучка. Клиновидны и фигурные фильтры по-разному поглощают излучение в разных точках сечения пучка, что дает возможность локально изменять интенсивность входного (до объекта) и выходного (после объекта) излучения и компенсировать перепады интенсивности, создаваемые объектом. Наибольшее применение нашли плоские фильтры из алюминия, вставляемые в прямой пучок на входе диафрагмы. Вставные фильтры изготавливают в виде пластин размером (80-100) х (100-120) мм разной толщины. Обозначение алюминиевого эквивалента выбирается на фланцах пластины.
В диафрагмах аппаратов РУМ-20, РДК 50/6 фильтры вводят в соответствующее гнездо вручную. В других конструкциях диафрагм фильтр может быть введен дистанционно с помощью электродвигателя или электромагнита и соответствующего механизма перемещения, причем иногда, если фильтр не введен, включить высокое напряжение при установка свыше 100 кВ невозможна. Применяют светопрозрачные фильтры с различными эквивалентами по алюминию, устанавливаемых на выходе диафрагмы. В качестве фильтров могут работать некоторые детали диафрагмы и тубусов. Ими могут быть зеркало светового имитатора пучка, входное и выходное предохранительные окна диафрагм.
Растры. К устройствам фильтрации рентгеновского излучения относят растры, которые вводят в прямой пучок для избирательного поглощения рассеянного излучения. Растр представляет собой пластину, составленную из чередующихся прозрачных и мало прозрачных для излучения (обычно свинцовых) ламелей. Плоскости ламелей направлены на определенную точку в пространстве, с которой при использовании растра совмещают фокус излучателя. Первичный пучок излучения с некоторой потерей пропускается растром, а рассеянное объектом и произвольно направленное излучение задерживается малопрозрачными ламелями (рис. 1.13). Способность растра отсеивать или задерживать рассеянное излучение характеризуется отношением высоты малопрозрачных Т ламелей к промежутку между ними t. Другими важными параметрами растра, связанными с отношением, являются число ламелей на 1 см и их толщина. Эффективность растра тем выше, чем больше отношение. Прозрачность его тем больше, чем тоньше малопрозразные ламели и чем меньше толщина растра. Наиболее распространены растры с отношением 6 и 8 при напряжении генерирования излучения до 100 кВ, с отношением 10 и более при напряжении свыше 100 кВ (рис. 1.14). Существуют также ячейковые и перекрестные растры. Растры размещают перед рентгенографической кассетой или другим приемником излучения. В устройства для рентгенографии растрам придают возможность возвратно-поступательно перемещаться при выдержке. В кассетах для переносных или передвижных аппаратов растр монтируют в их передние стенки, и в этом случае он остается неподвижным.
Качество снимка обеспечивается точностью соблюдения характеристик геометрии облучения, определяющих взаимное положение излучателя и приемника излучения. Для системы формирования изображения в рентгеновском штативе можно определить собственный предел разрешения, связанный с точностью соблюдения геометрии облучения. Контраст изображения в этом случае также относится к заданным условиям. Как известно, контраст изображения зависит от энергии излучения (напряжение на рентгеновской трубке) в фильтрации рабочего пучка излучения в тех устройствах штатива, через которые проходит пучок (например, дека стола) толщина этих дополнительных фильтров в конкретном штативе является постоянной.
Толщина дополнительного фильтра, создаваемого теми частями устройств, через которые проходит рабочий пучок излучения, в принципе служит мерой оценки совершенства штатива: чем больше фильтрация, тем «жестче» спектр пучка излучения и тем, следовательно, меньше контраст изображения.
Геометрическая составляющая нерезкости изображения в общем случае рассчитывается по формуле:
Где Hr – геометрическая составляющая нерезкости изображения, в мм;
b – линейный размер фокуса рентгеновской трубки;
E0 – расстояние от плоскости исследования до плоскости пленки.
В конкретных штативных устройствах для снимков величины b и E0 являются заданными.
Не трудно видеть, что геометрическая составляющая тем меньше ,чем больше фокусное расстояние съемки.
Приведенные оценки справедливы для статического состояния системы формирования рентгеновского изображения и не учитывают влияние движущихся элементов штативных устройств, создающих колебания, вибрацию .удары и другие динамические эффекты, искажающие геометрию облучения в процессе исследования; вследствие этого возникают «расфокусирование» системы и размазывание, снижающие резкость изображения.
Составляющую нерезкости рентгеновского изображения, возникающую под влиянием динамики штативных устройств, принято называть технологической. Ее понимают как величину, учитывающую как конструктивные характеристики движения штативов, так и отклонения от этих характеристик, появляющиеся в процессе эксплуатации аппарата. В отклонениях не учитываются колебания элементов штативов, возникающие при перемещении, например, рентгеновского излучателя, ЭСУ и др., так как эти колебания затухают так быстро, что не более чем через 205 с после приложения силы штатив возвращается в устойчивое положение и система формирования изображения остается неподвижной.
Источником затухающих колебаний при снимках с ЭСУ является воздействие силы, возникающей в момент остановки кассетодержателя в поле снимка. Аналогичная ситуация наблюдается и при рентгенографии на столе снимков, где затухающие колебания возникают в момент запуска отсеивающего растра в рентгеновской решетке.
Затухающие колебания в различных штативных устройствах аппарата существуют или до включения анодного напряжения, как, например, при снимках с ЭСУ, или так что время работы механизмов в устройствах совпадает с длительностью экспозиции, как экспозиции, как это имеет место при томографии, когда под воздействием вибрации элементы томографической системы движутся по искаженной колебаниями траектории.
Причины увеличения технологической составляющей нерезкости рентгеновского изображения довольно обычны. Это неточная регулировка механизмов и зазоров в зацеплениях, люфты, неплотное крепление сменных деталей в системах, ослабление креплений и т.п.
Вторая группа условий, нарушение которых ухудшает качество изображения, — это асимметрия границ поля облучения, которая возникает, если нарушено центрирование рентгеновского излучателя, диафрагм, тубусов.
Возможные отклонения элементов системы формирования изображения от заданной геометрии облучения следует проверять при контроле технического состояния и технического обслуживания рентгеновских штативных устройств.
Источник