Imagens de raio X-
1. Princípios básicos
O exame médico-de raios X usa principalmente o forte poder de penetração dos raios X-nos tecidos moles humanos para atingir o objetivo de "ver" o estado interno. A natureza dos raios X-, como a luz visível que vemos, são ondas eletromagnéticas. No entanto, a faixa de comprimento de onda da banda de luz visível é de 380~780nm, e o comprimento de onda dos raios X-é muito menor que o da banda de luz visível, que é de 10~10-³nm.
Como a energia de um fóton é definida como E=hv=hc/λ, que é inversamente proporcional ao comprimento de onda, a energia do fóton dos raios X-é muito maior do que a de luz visível, tornando-o altamente penetrante. Embora a luz visível não possa transmitir nem mesmo a fina camada de nossas pálpebras, uma fração considerável de fótons de raios X-pode penetrar facilmente em nosso corpo e ser captada por detectores do outro lado. Claro, os raios gama com comprimentos de onda mais curtos são mais penetrantes. Mas diante dos raios gama, nossos corpos são quase transparentes. É como se você quisesse ver o que está acontecendo nas roupas da pessoa do outro lado, mas a penetração é muito forte. Você pode ver diretamente o prédio atrás dele, que também é uma xícara. Além disso, não podemos garantir que você possa sair da cama após ter sido irradiado por raios gama uma vez. Descer; se você ainda puder descer, talvez se torne o Hulk.
2. Interação com a matéria
Como mencionamos anteriormente, os-raios X irão interagir com diferentes substâncias do corpo, de modo que parte da energia é absorvida por diferentes tecidos do corpo humano e a outra parte é recebida pelo detector na outra extremidade através do corpo humano.
Depois que os raios X- são emitidos da extremidade transmissora, eles passam por diferentes partes do tecido humano e são recebidos nas posições correspondentes no detector. Ao analisar os resultados no detector, podemos obter as informações internas da parte do corpo correspondente. Então, quais interações os-raios X têm no corpo humano, como eles funcionam e com quais tecidos eles interagem? Estas são as questões que precisamos estudar.
Sabemos que a matéria é feita de átomos. Quando os raios X-passam pelo corpo humano, eles também interagem com os átomos em nosso corpo e causam atenuação. Existem três formas principais de interação entre os-raios X e os átomos:
1. Efeito fotoelétrico
2. Espalhamento Compton
3. Passe sem reação
Porque na matéria, a distância entre os átomos é muito grande, não só o núcleo ocupa um volume muito pequeno, mas não é fácil para um fóton colidir com um elétron. Assim, uma parte considerável dos fótons passará pelo corpo humano sem ser afetada pelo detector. Para detalhes, consulte o experimento de folha de ouro de Rutherford.
O seguinte é para se concentrar na análise do efeito fotoelétrico e espalhamento Compton
2.1 Efeito fotoelétrico
O efeito fotoelétrico refere-se à interação dos fótons com os elétrons internos dos átomos, e os fótons são absorvidos. Depois de absorver a energia do fóton, o elétron se liberta da ligação atômica e forma um fotoelétron.
O efeito fotoelétrico é mais óbvio em metais, e os fotoelétrons podem até convergir em fotocorrentes. A probabilidade de ocorrência do efeito fotoelétrico é inversamente proporcional ao cubo da energia do fóton ([fórmula]) =1/E³, E=hv, ou seja, quanto maior a energia do fóton, menor será absorvido e quanto maior a penetração; O cubo do número ordinal é proporcional ( Z³, Z: número atômico), então o chumbo (número atômico: 82) é frequentemente usado para proteção contra raios X-. Comparado com os metais, o corpo humano é composto principalmente de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outros elementos. Tem um baixo número atômico e uma baixa densidade de distribuição atômica. Portanto, não há necessidade de se preocupar em ser eletrocutado por elétrons auto{4}}gerados ao tirar raios X-.
O efeito fotoelétrico é a principal forma de atenuação dos raios X-na prática clínica, e é também a forma de atenuação que precisamos. Como mencionado acima, no tecido mole composto principalmente de matéria orgânica, a atenuação dos raios X-é muito baixa, e a maioria deles pode passar diretamente. No entanto, na parte óssea, como o osso é composto principalmente de fosfato de cálcio e também contém átomos como potássio, magnésio, sódio e estrôncio, a atenuação dos raios X- no osso é relativamente alta.
Portanto, explorar a situação dos ossos é uma das aplicações clínicas mais importantes dos raios X-. É por isso que basicamente todos os pacientes ortopédicos são convidados a fazer um filme.
2.2 Espalhamento Compton
Bem, o próximo passo é a dispersão dos sapatos infantis Compton.
Diferente do efeito fotoelétrico, o espalhamento Compton refere-se à interação dos fótons com os elétrons externos dos átomos, fazendo com que a energia do fóton enfraqueça e mude a direção do movimento (espalhamento), enquanto excita os elétrons externos.
Claro, você não precisa entrar em pânico, você não precisa calcular a energia dos fótons espalhados e o ângulo de espalhamento θ, e a energia e o ângulo Ø dos elétrons excitados.
É irritante quando ocorre a dispersão Compton. Porque na óptica geométrica, todos nós pensamos que a luz viaja em linhas retas. Portanto, o sinal recebido pelo detector e o resultado final exibido no filme devem estar em correspondência de um-para-um com a estrutura anatômica do nosso corpo humano. A intensidade do sinal de cada ponto de pixel no detector deve refletir a atenuação dos raios X-pelo corpo humano que passam pela conexão entre este ponto e a fonte de luz. Mas quando o espalhamento Compton ocorre em um ponto, os fótons dispersos provavelmente atingirão aleatoriamente outros pixels do detector, o que não apenas enfraquecerá a intensidade da luz recebida pelo ponto, mas também causará outro aumento aleatório de luz. Além disso, um pouco de compreensão dos níveis de energia atômica mostra que, ao contrário do efeito fotoelétrico, a energia necessária para excitar os elétrons externos não é da mesma ordem de grandeza que a energia para excitar os elétrons internos:
Isso resulta em um fóton de raios X-incidente que permanece dentro da faixa espectral da fonte de raios X-mesmo que tenha sofrido espalhamento Compton e tenha energia reduzida. Como o principal ruído óptico da imagem de raios X-, o espalhamento Compton tem uma grande influência na relação sinal-para-ruído da imagem. Geralmente, para suprimir o ruído causado pelo espalhamento Compton, adicionamos uma grade de chumbo na frente do detector para suprimir fótons de raios X-de outros ângulos:
3. Geração de raios X-
Conhecer os-raios X não é suficiente, devemos ser capazes de emitir raios X-como o Ultraman, isso é legal
Claro, quando você tirar raios X-, não haverá um Ultraman escondido em seu biubiubiu, mas um tubo de raios X-.
O princípio básico é que pressurizamos o cátodo e disparamos um feixe de elétrons que bombardeia o ânodo (geralmente um metal como tungstênio, ródio, etc.). Os elétrons são desacelerados no ânodo e a energia cinética perdida é convertida em fótons. Quando a tensão no cátodo é alta (medida em kV), a energia do fóton que obtemos está na faixa de comprimento de onda dos raios X-. X-raio OBTENHA!
Este princípio de geração de fótons é chamado Bremsstrahlung, que é pronunciado [ˈbʁɛmsˌʃtʁaːlʊŋ] em alemão. Você pode ouvir Bremsstrahlung aqui. Não olhe para mim, eu definitivamente não vou ler para você. Significa aproximadamente radiação de desaceleração, que é quase o significado de "radiação de desaceleração".
Exceto pela radiação característica dos átomos de tungstênio no meio de vários picos, é devido à auto{0}}emissão gerada pelos elétrons de alta-energia bombardeando os elétrons internos, deixando os átomos no estado excitado.
Aí vem o problema, nos-raios X que obtemos, uma grande parte da energia do fóton é relativamente baixa. Já mencionamos em 2.1 Efeito fotoelétrico que quanto menor a energia do fóton, mais fraca é a penetração. Isso significa que uma parte considerável dos raios X- será quase completamente absorvida pelo corpo, o que não só é inútil para a detecção, mas também aumenta muito a dose de radiação para o paciente. De modo geral, agora adicionaremos um filtro na frente para filtrar esses raios X de baixa-energia-. Dessa forma, você não precisa se preocupar com câncer depois de terminar as filmagens.
4. Aplicação
Como mencionamos anteriormente, como os ossos contêm mais fosfato de cálcio e outros elementos metálicos, eles têm uma taxa de atenuação maior em comparação com outros tecidos moles, portanto, a maioria das aplicações de-raios X são usadas principalmente para verificar fraturas e analisar a densidade óssea. e muitos mais. E as outras peças que não possuem elementos metálicos?
A resposta é muito simples, se você não adicionar~
Como farinha de bário. Por meio de angiografia gastrointestinal de refeição de bário, ou enema de bário (não me pergunte qual é o gosto de um enema, eu não vou lhe dizer), coloque um agente de contraste de sulfato de bário no trato digestivo e, em seguida, use raios X- para verificar se há lesões no trato digestivo. O principal componente da farinha de bário é o sulfato de bário, que tem absorção óbvia de raios X- e é insolúvel em água e insolúvel em ácido. Não será absorvido pelo trato digestivo e é inofensivo para o corpo humano.
E angiografia. Ao injetar iodo-contendo agente de contraste nos vasos sanguíneos das partes correspondentes, a distribuição e as lesões dos vasos sanguíneos podem ser exibidas.
