Рентгенотехника

Рентгенотехника — раздел рентгенологии, занимающийся вопросами изучения физико-технических свойств рентгеновых лучей, а также методов расчета,. конструирования, производства и эксплуатации рентгеновских аппаратов и вспомогательного оборудования рентгеновских кабинетов.

Начало развития рентгенотехники связано с открытием рентгеновых лучей (см. Рентгеновское излучение) и относится к концу 19 века. За сравнительно небольшой отрезок времени в несколько десятилетий рентгенотехника оформилась как важная специальность, имеющая большое научное и прикладное значение в различных областях теоретической и практической деятельности.

Рентгенотехника широко используется в металлургии для просвечивания металлов, в кристаллографии, спектрографии, при структурном анализе.

Рентгенотехника применяется также в геологии при исследовании полезных ископаемых; в лесной, легкой и пищевой промышленности; в товароведении; в биологии (растениеводстве), зоологии и животноводстве, генетике; в ветеринарии; в палеонтологии, антропологии и сравнительной анатомии.

Рентгенотехника применяется также в судебной экспертизе, в таможенной практике и даже в искусстве, где рентгенотехника, в частности, используют для научного анализа подлинности произведений живописи.

Рентгенотехника в медицине выделилась в специальный раздел, ставший базой медицинской рентгенологии, способствующей удовлетворению все возрастающих технических запросов рентгенологии в области рентгенодиагностики (см.),рентгенотерапии (см.), а также требований в отношении объективных способов измерения энергии рентгеновского излучения (см. Дозиметрия, Дозы ионизирующих излучений) и способов защиты от проникающего излучения (см. Противолучевая защита).

Среди различных научных и практических отраслей знания наиболее существенную роль в развитии рентгенотехники сыграли физика, математика, химия, оптика, электротехника, механика, в частности телемеханика, электроника и др. Это влияние было взаимно плодотворным, так как развитие рентгенотехники в свою очередь благоприятно отразилось на последующем развитии питавших ее наук, что особенно наглядно выразилось на примере применения рентгенотехники в теоретической, экспериментальной и прикладной физике.



Поскольку развитие рентгенотехники было подготовлено всем ходом исторического процесса развития науки и техники, оказалось естественным, что, несмотря на относительное несовершенство средств связи (радиосвязь еще была в зачаточном состоянии) и различный уровень технического развития в разных странах Европы и Америки, большинство лабораторий во многих странах мира успешно овладело техникой воспроизводства опыта Рентгена уже вскоре после опубликования им его классической работы «О новом роде лучей», названных его именем.

Прогрессивные врачи конца 19 и начала 20 века сразу оценили значение практического применения рентгеновского излучения в медицине и в содружестве с передовыми инженерами и техниками того времени начали разрабатывать рентгенотехнические устройства для медицинских целей.

Первым рентгенотехником в России был изобретатель радио А. С. Попов, изготовивший в 1896 г. в Кронштадте рентгеновские трубки и собравший первый в стране рентгеновский аппарат.

В том же году в США Эдисон сконструировал экспериментальный рентгеновский аппарат, на котором можно было делать простейшие рентгеновские снимки и просвечивания (рис. 2).

Потребовался, однако, полувековой период развития рентгенотехники, для того чтобы вместо несовершенного оборудования рентгеновских кабинетов первого десятилетия после открытия рентгеновых лучей появились современные, удобные, полностью автоматизированные и безопасные рентгенотехнические устройства для рентгенодиагностики и рентгенотерапии.

Пионеры рентгенотехники добивались первых положительных практических результатов в своих примитивных рентгеновских кабинетах (рис. 1) с большими трудностями и риском для жизни и здоровья. В качестве источников высокого напряжения применялись индукторы, а генераторами рентгеновского излучения служили газосодержащие ионные трубки, весьма ненадежные и трудноуправляемые.

Штативы были хрупкими, неудобными и опасными как в отношении поражения электрическим током, так и в смысле почти полного отсутствия защиты больных и обслуживающего персонала от воздействия проникающего излучения.



Только после того как первые рентгенологи и их пациенты испытали на себе трагические последствия биологического действия рентгеновского излучения, были предприняты серьезные поиски необходимых средств и способов защиты.

Однако даже рациональное расположение исследующего врача при просвечивании относительно рентгеновской трубки, исследуемого объекта и просвечивающего экрана было достигнуто не сразу. Так, Рентген (1895), просвечивая собственную руку, находился между рентгеновской трубкой и просвечивающим экраном, обращенным флюоресцирующей поверхностью к трубке.

Сальвиони (Salvioni, 1896) — автор прототипа современного криптоскопа (прибора, позволяющего просвечивать в незатемненном помещении), уже зная последствия биологического действия рентгеновского излучения, предложил более рациональное, чем Рентген, размещение исследователя при просвечивании. Он установил просвечивающий экран между просвечиваемым объектом и исследователем, обратив экран флюоресцирующей поверхностью не к рентгеновской трубке, как это делал Рентген, а к исследователю, т. е. так, как это практикуется в настоящее время.

Такое на первый взгляд простое решение вопроса создало в дальнейшем необходимые предпосылки для рациональной защиты исследующего врача от прямого рентгеновского излучения.

В настоящее время (благодаря применению в современных рентгеновских установках различного рода защитных материалов и приспособлений на кожухах рентгеновских трубок и их анодах, на рентгеновских штативах, использованию защитных ограждений, ширм, фартуков, перчаток и пр.) персонал рентгеновских кабинетов практически защищен не только от первичного, но и от вторичного, рассеянного излучения.

И все же в свете современных генетических исследований и данных об отдаленных генетических последствиях влияния ионизирующего излучения проблема противолучевой защиты (см.) продолжает оставаться весьма актуальной. Она требует для своего радикального решения дальнейших совместных усилий инженеров, физиков, биологов и врачей.

Серьезным тормозом развития медицинской рентгенотехники в первое десятилетие явилась малая мощность рентгеновской аппаратуры и необходимость в этой связи применять большие экспозиции при снимках. Возникающая при этом так на», динамическая нерезкость делала рентгенограммы технически несовершенными и малопригодными для квалифицированной рентгенодиагностики, а целый ряд областей человеческого тела и вовсе был недоступен рентгенологическому исследованию.

В итало-абиссинскую войну 1896 г., а затем в русско-японскую войну 1904— 1905 гг. рентгенодиагностическая работа сводилась в основном к распознаванию грубых повреждений костей и локализации инородных тел. Для снимка конечностей требовалась экспозиция от 30 сек. до 1 мин., области груди — около 2 мин., а для снимка области таза — 4—5 мин. Эти экспозиции применялись в рентгеновских кабинетах военных госпиталей Хабаровска, Николаевска, Владивостока, Читы и Харбина, в осажденном Порт-Артуре, а также на крейсере «Аврора», участвовавшем в бою под Цусимой. На «Авроре» в рубке беспроволочного телеграфа усилиями пионера военно-морской рентгенологии старшего врача крейсера В. С. Кравченко был оборудован рентгеновский аппарат, питавшийся током высокого напряжения от индукционной катушки Румкорфа, служившей также и для генерирования радиоволн.

Существенным толчком к дальнейшему развитию рентгенотехники явилось в 1904 г. предложение американца Снука заменить индуктор как источник высокого напряжения высоковольтным трансформатором с механическим вращающимся выпрямителем переменного тока высокого напряжения. Это значительно повысило мощность рентгеновских установок и улучшило условия работы рентгеновских трубок.

Примерно 10 лет спустя Кулидж (W. D. Coolidge) успешно завершил длившуюся с 1905 г. работу по усовершенствованию рентгеновских трубок (см.). В результате появились вакуумные трубки с накаливающимся катодом, надежные и хорошо регулируемые, вскоре вытеснившие повсеместно не только капризные и неудобные ионные (газовые) трубки, но и другие менее удачные конструкции уже имевшихся в разных странах рентгеновских трубок с накаливающимся катодом.

Изучение патентной литературы промышленно развитых стран показывает, что в дальнейшем происходил (и до настоящего времени происходит) процесс непрерывного усовершенствования различных рентгенотехнических устройств, узлов и деталей рентгеновских установок и подсобного оборудования рентгеновских кабинетов (отсеивающих решеток, негатоскопов, фотолабораторного оборудования), а также приемников рентгеновской энергии (пленки, усиливающие и просвечивающие экраны).

Непрерывно продолжают улучшаться схемы рентгеновских установок путем усовершенствования выпрямляющих устройств замены кенотронов более удобными и долговечными селеновыми выпрямителями, снабжения этих установок все более совершенными системами регулировки, стабилизации и компенсации тока и напряжения, а также продуманной системой контрольных измерительных приборов, обеспечивающих автоматический и полный контроль за работой.

Особенно большие успехи достигнуты как в отношении защиты больных и персонала рентгеновских кабинетов от поражения током высокого напряжения, так и в части противолучевой защиты.

Радикальное решение проблемы электрической безопасности стало возможным с тех пор, когда во второй четверти 20 века было освоено производство рентгеновских аппаратов так называемого закрытого типа, в которых все токоведущие части высокого напряжения были надежно изолированы от случайного прикосновения.

В настоящее время это достигается двумя способами: либо с помощью высоковольтных изолированных кабелей, соединяющих высоковольтные устройства с рентгеновской трубкой (рис. 3), или же путем создания так называемых блок-аппаратов. Последний способ состоит в том, что все высоковольтное устройство вместе с рентгеновской трубкой монтируется в общем металлическом кожухе, герметически закрытом, надежно изолированном и заземленном, в котором оставляют лишь небольшое окно для выхода полезного пучка рентгеновского излучения. Масло, которое обычно используется в качестве изолирующей и охлаждающей среды, выполняет при этом одновременно и роль первого фильтра, поглощающего самую мягкую часть рентгеновского излучения.

Практическое внедрение в клиническую практику радиоактивных изотопов и ускорителей заряженных частиц для целей лучевой терапии (телегаммаустановки, бетатроны и другие источники излучений высоких энергий) решило проблему дальнейшего повышения напряжения в рентгенотерапевтических установках, поскольку проникающая способность излучения самых мощных современных установок для рентгенотерапии значительно уступает указанным новым источникам лучистой энергии. Усовершенствование рентгенотерапевтических установок в настоящее время идет по пути создания наряду с установками для статического облучения установок для подвижных методов облучения (см. Рентгеновские аппараты).

Хотя конструкции установок для терапии из-за относительной однородности процедур значительно проще, чем конструкции рентгенодиагностических установок, тем не менее и в современных установках для рентгенотерапии имеются сложные системы защитных блокировок и релейных устройств, а также интегральные дозиметры, автоматически выключающие аппарат после получения заранее заданной дозы излучения. Кроме того, в установках для подвижных методов облучения имеются сложные механические системы, обеспечивающие те или иные виды плавного движения рентгеновской трубки в процессе облучения в зависимости от характера применяемого способа (ротационный, конвергентный) терапии.

В настоящее время перед рентгенотехникой, использующей достижения современной науки и техники, открываются новые перспективы, связанные с внедрением в практику медицинской рентгенотехники электронно-оптических преобразователей и усилителей рентгеновского изображения, а также с применением принципов телевидения в медицине (рис. 4). Использование этих современных устройств в рентгенодиагностических аппаратах способствует резкому улучшению условий работы врача-рентгенолога, возможности работать в незатемненном помещении, расширению демонстрационных возможностей, весьма важных в педагогических целях, а главное — резкому уменьшению профессиональной вредности в связи со значительным уменьшением лучевой нагрузки на больных и персонал рентгеновских кабинетов.

Рис. 1. Один из первых рентгеновских аппаратов образца 1896 г., на котором Сегю произвел впервые во Франции снимок кисти. Рис. 2. Эдисон (1896) просвечивает на сконструированном им рентгеновском аппарате кисть своего ассистента при помощи криптоскопа. Рис. 3. Современный универсальный диагностический рентгеновский аппарат на два рабочих места.
Рис. 4. Стационарный диагностический рентгеновский аппарат с телевизионной передачей изображения.