Рентгеновский фильтр
( Рентгеновский фильтр или компенсирующий фильтр) — это устройство, размещаемое перед источником рентгеновского излучения с целью уменьшения интенсивности определенных длин волн из его спектра и выборочного изменения распределения длин волн рентгеновского излучения внутри данного луча до того, как он достигнет рецептор изображения. [1] Добавление фильтрующего устройства к некоторым рентгеновским исследованиям ослабляет рентгеновский луч за счет устранения рентгеновских фотонов с более низкой энергией, что позволяет получить более четкое изображение с большей анатомической детализацией и лучше визуализировать различия в плотности тканей. Хотя компенсирующий фильтр обеспечивает лучшее рентгенологическое изображение, удаляя фотоны с более низкой энергией, он также снижает дозу облучения пациента. [1]
Когда рентгеновские лучи попадают на вещество, часть входящего луча проходит через материал, а часть поглощается материалом. материала Поглощенное количество зависит от коэффициента массового поглощения и имеет тенденцию к уменьшению для падающих фотонов большей энергии. Истинное поглощение происходит, когда рентгеновские лучи достаточной энергии вызывают переходы энергетических уровней электронов в атомах поглощающего материала. Энергия этих рентгеновских лучей используется для возбуждения атомов и не проходит мимо материала (таким образом, «отфильтровывается»). Из-за этого, несмотря на общую тенденцию к уменьшению поглощения на длинах волн с более высокими энергиями, в характеристиках поглощения любого материала наблюдаются периодические всплески, соответствующие каждому переходу между уровнями атомной энергии. Эти пики называются краями поглощения. В результате каждый материал преимущественно отфильтровывает рентгеновские лучи, соответствующие уровням энергии электронов и немного превышающие его, в то же время позволяя рентгеновским лучам с энергиями, немного меньшими, чем эти уровни, проходить относительно невредимыми.
Следовательно, можно выборочно точно настроить, какие длины волн рентгеновских лучей присутствуют в луче, путем сопоставления материалов с определенными характеристиками поглощения с различными спектрами источников рентгеновского излучения.
Приложения
[ редактировать ]Например, медный источник рентгеновского излучения может предпочтительно генерировать пучок рентгеновских лучей с длинами волн 154 и 139 пикометров. Никель имеет край поглощения в 149 часов, между двумя медными линиями. Таким образом, использование никеля в качестве фильтра для меди приведет к поглощению рентгеновских лучей с длиной волны 139 пм с немного более высокой энергией, пропуская при этом лучи с длиной волны 154 пм без значительного снижения интенсивности. Таким образом, медный источник рентгеновского излучения с никелевым фильтром может генерировать почти монохроматический рентгеновский луч с фотонами в основном с длиной волны 154 пм.
В медицинских целях рентгеновские фильтры используются для избирательного ослабления или блокировки низкоэнергетических лучей во время рентгеновской визуализации ( рентгенографии ). Рентгеновские лучи низкой энергии (менее 30 кэВ) мало влияют на получаемое изображение, поскольку они сильно поглощаются мягкими тканями пациента (особенно кожей). Кроме того, такое поглощение увеличивает риск стохастических (например, рака) или нестохастических радиационных эффектов (например, тканевых реакций) у пациента. Таким образом, выгодно удалять эти низкоэнергетические рентгеновские лучи из падающего светового луча. Фильтрация рентгеновских лучей может быть обусловлена самим материалом рентгеновской трубки и корпуса или добавлена из дополнительных листов фильтрующего материала. Минимальная используемая фильтрация обычно составляет 2,5 мм в эквиваленте алюминия (Al), хотя наблюдается растущая тенденция к использованию более высокой фильтрации. Производители современного рентгеноскопического оборудования используют систему добавления медной (Cu) фильтрации переменной толщины в зависимости от толщины пациента. Обычно он находится в диапазоне от 0,1 до 0,9 мм меди.
Необходимость избирательного ослабления рентгеновских лучей при рентгенографии обусловлена различиями в плотности рентгеновских лучей в анатомических областях тела. [1] Менее плотные области или ткани (легкие, пазухи) на рентгеновских снимках выглядят темнее или черными, тогда как более плотные ткани (кости, кальцификация) имеют белый цвет или оттенки серого. Например, грудной отдел позвоночника при визуализации в передне-задней (AP или спереди назад) проекции лежит между обоими легочными полями. Легкие имеют очень низкий показатель ослабления, поскольку они заполнены воздухом и на рентгенограммах выглядят как темные области, тогда как грудной отдел позвоночника костный, с более высоким ослаблением и отображается белым или серым цветом. Огромные различия в плотности затрудняют получение высококачественных и подробных рентгеновских снимков без применения компенсирующего фильтра. [1]
Рентгеновские фильтры обычно устанавливаются на коллиматоре (установленном на коллиматоре) рентгеновского аппарата, где пучок фотонов выходит из рентгеновской трубки. Однако существуют несъемные компенсирующие фильтры, называемые контактными фильтрами, которые размещаются на пациенте или позади него. Контактные фильтры, расположенные между пациентом и рецептором изображения, где фотоны, прошедшие через пациента, регистрируются для формирования изображения, не ограничивают дозу облучения пациента. [1]
Рентгеновские фильтры также используются для дифракции рентгеновских лучей при определении межатомного пространства кристаллических твердых тел. Эти интервалы решетки можно определить с помощью дифракции Брэгга , но этот метод требует, чтобы сканирование выполнялось примерно монохроматическими рентгеновскими лучами. Таким образом, фильтры, такие как медно-никелевая система, описанная выше, используются для того, чтобы обеспечить проникновение рентгеновских лучей только одной длины волны в целевой кристалл, что позволяет результирующему рассеянию определять дифракционное расстояние.
Типы рентгеновских фильтров
[ редактировать ]Клин [1]
[ редактировать ]- Самый распространенный фильтр, используемый в рентгеновских изображениях.
- Коллиматор, установленный на источнике рентгеновского излучения.
- Лучше всего использовать для участков длинной оси, где плотность тканей сильно различается.
- AP-проекция грудного отдела позвоночника
- Боковая проекция костей носа
- АП-фут
- AP Hip для истощенных пациентов
Впадина [1]
[ редактировать ]- Форма канала или двойной клин.
- Лучше всего подходит для частей тела, где плотность выше в центре изображения, а ткани менее плотны по краям.
- Коллиматор установлен
Ферлик Пловец [1]
[ редактировать ]- Коллиматор установлен
- Латеральный шейно-грудной отдел (вид пловца)
- Аксиолатеральная проекция бедра (Данелиуса-Миллера)
Бумеранг [1]
[ редактировать ]- Контактный фильтр (устанавливается между анатомическими структурами, подлежащими визуализации, и рецептором изображения)
- Доза облучения пациента не снижается, поскольку рентгеновские фотоны попадают в точку, где пациент попадает до попадания в фильтр.
- Предназначен для плеча, но также может быть полезен для боковых костей лица.
Сколиоз [1]
[ редактировать ]- Используется для визуализации всего позвоночника.
- Проекция PA использует клиновидный фильтр над шейным и грудным отделами позвоночника для удаления избыточных фотонов в результате более высокой дозы, необходимой для поясничного отдела позвоночника.
- Боковая проекция предполагает использование двойного клиновидного фильтра от среднегрудного отдела до шейного отдела позвоночника.
Различные эффекты стихий
[ редактировать ]Подходит для рентгеновской кристаллографии :
- Цирконий – поглощает Бремстраль и К-бета .
- Железо – поглощает весь спектр.
- Молибден – поглощает тормозной свет – оставляя K-бета и K-альфа .
- Алюминий — «сжимает» тормозной свет* и удаляет пики третьего поколения.
- Серебро – то же, что алюминий, но в большей степени.
- Индий – то же, что и железо, но в меньшей степени.
- Медь – то же, что и алюминий, оставляя только пики 1-го поколения.
Подходит для рентгенографии :
- Молибден - используется в маммографии.
- Родий - используется в маммографии с родиевыми анодами.
- Алюминий - используется в рентгеновских трубках для общей рентгенографии.
- Медь . Используется в общей рентгенографии, особенно в педиатрической практике.
- Серебро - используется в маммографии с вольфрамовым анодом.
- Тантал - используется в рентгеноскопии с вольфрамовыми анодами.
- Ниобий - используется в рентгенографии и стоматологической рентгенографии с вольфрамовыми анодами.
- Эрбий - используется в рентгенографии с вольфрамовыми анодами.
Компенсационные фильтры, используемые в общей рентгенографии, широко производятся из алюминия из-за его легкого веса и способности эффективно ослаблять рентгеновский луч. [1] Пластмассы с высокой плотностью являются распространенным компенсирующим фильтрующим материалом, в настоящее время предлагается прозрачный пластик со свинцом (Clear-Pb). [1] Хотя алюминиевые компенсационные фильтры ослабляют рентгеновские фотоны, они также ослабляют луч света, испускаемый через коллиматор, что позволяет рентгенологу точно видеть, куда рентгеновский луч попадет на пациента. Clear-Pb ослабляет рентгеновский луч, но при этом позволяет коллиматорному свету проходить сквозь прозрачный пластик, позволяя технологу лучше визуализировать намеченную область и при этом снижая дозу облучения пациента. [1]
Примечания:
- - Тормозное излучение обусловлено атомной массой. Чем плотнее атом, тем выше поглощение рентгеновских лучей. Через фильтр проходят только рентгеновские лучи более высокой энергии, создавая впечатление, будто континуум тормозного излучения был зажат.
- - В этом случае Мо, похоже, оставляет К-Альфу и К-Бету в покое, поглощая тормозное излучение. Это связано с тем, что Мо поглощает всю энергию спектра, но при этом дает те же характерные пики, что и мишень.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м Лонг1 Смит2 Меррилл3, Брюс В.1 Барбара Дж.2 Винита3 (2016). Атлас рентгенографического позиционирования и процедур Меррилла (тринадцатое изд.). Сент-Луис: Эльзевир. стр. 52–64. ISBN 978-0-323-26342-9 .
{{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- BD Cullity & SR Stock, Элементы дифракции рентгеновских лучей , 3-е изд., Prentice-Hall Inc., 2001, стр. 167-171, ISBN 0-201-61091-4 .
- Диагностика изображений КЛЛ