Сучасну медичну діагностику та лікування деяких захворювань вже неможливо уявити собі без приладів, що використовують властивості рентгенівського випромінювання. Незважаючи на те, що історія відкриття налічує понад 100 років, не припиняються роботи над створенням нових методик і апаратів, що дозволяють мінімізувати негативний вплив рентгенівського випромінювання на організм людини.

Хто і як відкрив Х-промені

У природних умовах потік променів рентгена зустрічається рідко і випромінюється тільки деякими радіоактивними ізотопами. Напевно, тому рентгенівське випромінювання або Х-промені були виявлені тільки в 1895 році німецьким вченим Wilhelm Rontgen. І це відкриття сталося випадково, під час проведення досвіду з дослідження поведінки променів світла в умовах, що наближаються до вакууму. В експерименті були задіяні катодний газорозрядна трубка зі зниженим тиском і флуоресцентний екран, який щоразу починав світитися, коли ця трубка починала діяти.

Зацікавившись дивним ефектом, Рентген провів серію досліджень, які показали, що виникає невидиме оку випромінювання здатне проникати крізь різні перепони: папір, дерево, скло, деякі метали, в тому числі, і через людське тіло. При цьому, незважаючи на відсутність розуміння самої природи, що відбувається, чи викликано це явище генерацією потоку невідомих часток або хвилями, була відзначена наступна закономірність – випромінювання легко проходить через м’які тканини організму, і набагато важче крізь тверді живі тканини і неживі речовини.

Справедливості заради відзначимо, що Рентген був не першим хто вивчав подібне явище. В середині 19 століття, схожі явища вивчали француз Антуан Масон і англієць Вільям Крукс. Але саме Рентген першим винайшов катодний трубку і індикатор, які можна було застосувати в медицині, і першим опублікував наукову працю, що приніс йому звання першого нобелівського лауреата серед фізиків.

З 1901 року плідну співпрацю цих трьох вчених, які і стали батьками-засновниками радіології і рентгенології.

Властивості рентгенівського випромінювання

Рентгенівські промені – це складова частина загального спектра електромагнітного випромінювання, довжина хвилі яких розташована між гамма і ультрафіолетовим промінням. Для них характерні всі звичайні хвильові властивості – дифракція, заломлення, інтерференція і швидкість поширення, рівна швидкості світла.

Для штучного генерування потоку рентгенівських променів застосовують спеціальні прилади – рентгенівські трубки. Рентген-випромінювання в них виникає через контакт швидких електронів вольфраму з речовинами, які випаровуються з розпеченого анода. Через такої взаємодії і виникають електромагнітні хвилі малої довжини, що знаходяться в діапазоні від 100 до 0,01 нм і в енергетичному діапазоні 100-0,1 МеВ. Якщо довжина хвилі променів менше ніж 0,2 нм – це жорстке випромінювання, а якщо довжина хвилі більше зазначеної величини, то їх називають м’якими рентгенівськими променями.

Показовим є те, що кінетична енергія, що виникає від зіткнення електронів і анодного речовини, на 99% перетворюється в енергію тепла і тільки 1% є Х-променями.

Рентгенівське випромінювання – гальмівний і характеристичне

Х-випромінювання являє собою накладення двох видів променів – гальмівних і характеристичних. Вони генеруються в трубці одночасно. Тому опромінення рентгеном і характеристика кожної конкретної рентгенівської трубки – спектр її випромінювання, залежать від цих показників, і являє собою їх накладення.

Гальмівні або безперервні рентгенівські промені – це результат гальмування електронів, що випаровуються з вольфрамової спіралі.

Характеристичні або лінійчатих промені рентгена утворюються в момент перебудови атомів речовини анода рентгенівської трубки. Довжина хвилі характеристичних променів безпосередньо залежить від атомного номера хімічного елемента, що застосовується при виготовленні анода трубки.

Ось які властивості рентгенівських променів дозволяють застосовувати їх на практиці:

• невидимість для звичайного погляду;
• висока проникаюча здатність крізь живі тканини і неживі матеріали, які не пропускають промені видимого спектру;
• іонізаційну вплив на молекулярні структури.

Принципи отримання рентген-зображення

Властивості рентгенівських променів, на яких грунтується отримання зображення – це здатність або розкладати, або викликати світіння деяких речовин.

Рентген опромінення викликає флуоресцентне світіння у сульфідів кадмію та цинку – зеленим, а у вольфрамату кальцію – блакитним кольором. Ця властивість використовується в методиці медичного рентгенологічного просвічування, а також підвищує функціональність рентгенологічних екранів.

Фотохімічне вплив рентгенівських променів на світлочутливі галогенсеребряний матеріали (засвічування) дозволяє здійснювати діагностику – робити рентгенологічні знімки. Це властивість також використовується при вимірюванні величини сумарної дози, яку отримують лаборанти в рентген-кабінетах. В їх натільні дозиметри вставлені спеціальні чутливі стрічки і індикатори, при цьому іонізуюче дію рентгенівського випромінювання дозволяє визначати і якісну характеристику отриманих рентген-променів.

На замітку. Одноразове опромінення при виконанні звичайної рентгенографії підвищує ризик виникнення раку всього лише на 0,001%.

Області, де застосовують рентгенівське випромінювання

Застосування рентгенівських променів сьогодні можливо в наступних галузях:

• безпека – стаціонарні і переносні прилади для виявлення небезпечних і заборонених предметів в аеропортах, митницях або в місцях великого скупчення людей;
• хімічна промисловість, металургія, археологія, архітектура, будівництво, реставраційні роботи – виявлення дефектів і хімічний аналіз речовин;
• астрономія – спостереження за космічними тілами і явищами за допомогою рентгенівських телескопів;
• військова область – розробка лазерної зброї.

Але звичайно ж, рентгенівське випромінювання, застосування його, в першу чергу, стосується медичної сфери. Сьогодні в розділ медичної радіології входять: Радіодіагностика, радіотерапія (рентгенотерапія) і радіохірургія, а медичні вузи випускають вузькопрофільних фахівців – лікарів-радіологів.

Х-Випромінювання – шкода і користь, вплив на організм

Висока проникаюча здатність і іонізуюче вплив рентгенівських променів може викликати в клітці зміна в структурі її ДНК, і тому становить небезпеку для людини. Шкідливість від рентгенівського випромінювання прямо пропорційна отриманої дозі опромінення. При цьому зазначено, що різні органи по-різному реагують на опромінення. Найбільш «крихкими» є кістковий мозок і кісткова тканина, кришталик, щитовидна, молочна і статеві залози, а також тканину легенів. Безконтрольне рентгенівське опромінення може стати причиною, як оборотних, так і необоротних патологій.

Наслідки рентгенівського опромінення:

• ураження червоного кісткового мозку і виникнення оборотних або необоротних патологій кровотворної системи – еритроцитопенія, тромбоцитопенії, лейкемії;
• ушкодження кришталика, з подальшим розвитком катаракти;
• клітинних мутацій, що передаються у спадок;
• розвитку онкологічних захворювань;
• отримання променевих опіків;
• у великих дозах – розвитку променевої хвороби.

Якщо Х-промені так шкідливі, то як вивести їх з організму і хто, який медичний фахівець може в цьому допомогти?

Важливо! На відміну від радіоактивних речовин, рентгенівські промені не накопичуються в тканинах тіла, а це значить, що і виводити рентгенівські промені з організму не потрібно. Шкідлива дія рентгенівського випромінювання закінчується разом із завершенням роботи медичного приладу.

Проте, можливе застосування рентгенівського випромінювання в медицині, не тільки в діагностичних (травматологія, стоматологія), але і в терапевтичних цілях:

• від рентгена в малих дозах стимулюється обмін речовин в живих клітинах і тканинах;
• певні граничні дози використовуються для лікування онкологічних та доброякісних новоутворень.

Способи діагностики патологій за допомогою Х-променів

Для радіодіагностики сьогодні застосовують такі методики:

1. 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. Також розроблено кілька цифрових способів обробки отриманого зображення, з подальшим перенесенням його з екрану на папір.
2. Флюорографія – найдешевший метод дослідження органів грудної клітини, що містить у виготовленні зменшеної тканинної рентген-фотографії 7х7 см. І до цього дня, незважаючи на йязикурність похибки, є єдиним способом масового щорічного обстеження населення. Метод не представляє небезпеки і не потребує висновку отриманої дози опромінення з організму.
3. Рентгенографія – отримання сумарного зображення на плівку або папір для уточнення форми органу, його положення або тонусу, а також для оцінки перистальтики і стану слизових оболонок. Якщо існує можливість вибору, то серед сучасних рентгенографічних приладів перевагу слід віддавати не цифровим апаратам, де потік х-променів може бути навіть вище ніж у старих приладів, а малодозовим – рентген-апарати з прямими плоскими напівпровідниковими детекторами. Вони дозволяють знизити навантаження на організм в 4 рази.
4. Комп’ютерна рентгенівська томографія – методика, яка використовує рентгенівські промені для отримання потрібної кількості знімків зрізів обраного органу, а не його цілком. Серед безлічі різновидів сучасних апаратів КТ, для серії повторних досліджень використовують нізкодозние комп’ютерні томографи з високою роздільною здатністю.

радіотерапія

Терапія за допомогою рентгенівських променів відноситься до методів місцевого лікування. Переважна більшість випадків його застосування – це знищення клітин ракових пухлин. Оскільки ефект впливу можна порівняти з хірургічним видаленням, то цей метод лікування часто називають радіохірургії.

Сьогодні лікування х-променями проводитися по одному з 2-х способів:

• Зовнішній (протонна терапія) – пучок випромінювання потрапляє на тіло пацієнта ззовні.
• Внутрішній (брахіотерапії) – використання радіоактивних капсул шляхом імплантації їх в тіло, як можна ближче до ракової пухлини. Недолік цього методу лікування полягає в тому, що поки капсул не витягнуть з організму, хворий потребує ізоляції.

Обидві методики краще ніж хіміотерапія, оскільки промені не скупчуються і не вимагають виведення з організму, а також надають вибіркову дію, не потрапляючи до всіх клітин і тканин.

Безпечна норма опромінення Х-променями

Яка норма рентгенівського опромінення, яку можна отримати за рік? У цього показника є своя назва – генетично значима еквівалентна доза (ГЗД). Точних кількісних значень у цього показника немає. Чому?

• По-перше, цей показник залежить від віку і бажання в подальшому мати дітей.
• По-друге, він залежить того які саме органи були піддані дослідженню або лікування.
• По-третє, на ГЗД впливає рівень природного радіоактивного фону місцевості в якій проживає людина.

Сьогодні дію наступні усереднені нормативи для ГЗД:

• рівень опромінення від усіх джерел, за винятком медичних та без урахування природного фону радіації – 167 мБер в рік;
• норма для щорічного медичного обстеження – не вище 100 мБер в рік;
• сумарна безпечна величина – 392 мБер в рік.

І на закінчення, ще раз уточнимо, що рентгенівське випромінювання не вимагає виведення з організму, і стає небезпечним тільки в разі інтенсивного і тривалого впливу. Сучасна медична апаратура використовує низькоенергетичний опромінення малої тривалості, і тому її застосування вважається відносно нешкідливою.