Карантин, безысходность, усталость от всего - стали моим вдохновением и стимулом что-то сотворить. Вспомнил, что у меня где-то валяется целое ведёрко биомедицинского пластика, купленного ещё лет 8 назад и которое я не использовал так как не было оказии. Теперь выдался случай и пошуршав по полкам, найдя целую кучу всякого хлама решил сварганить из него светильник. Вот, что из этого всего получилось.
Продолжаю тему рентгеновской техники. Настало время посмотреть, что прячется за красивыми белыми кожухами и понять, по каким принципам всё это работает. Начнём с конца.
Нет, с другого, а именно с источника рентгеновского излучения – трубки.
Сначала покажу вам раритет, который хранится у нас:
Трубка фирмы Рёрикс. Это представитель культуры и техники ГДР. Я даже не знаю, какого она года выпуска.Снята была с вышедшего из строя плёночного флюорографа.
Вообще сказать, что физики и учёные любят что-то взрывать, сталкивать и разрушать – не сказать ничего. Принцип работы рентгеновской трубы, как и Большого Адронного Коллайдера заключается в том, чтобы посильнее разогнать элементарные частицы и как можно сильнее ударить ими обо что-то плотное и твёрдое, а затем следить за тем, что из этого всего получилось.
В нашем случае трубка разгоняет электроны. Мишень, по которой наносится удар, называют анодом. Важными параметрами анода являются термостойкость, теплопроводность и плотность материала из которого он выполнен. Данным критериям наиболее полно соответствует вольфрам.
На фото выше, можно видеть, анод Рёрикса выполнен целиком из вольфрама. Это достаточно массивный и объёмный кусок металла. С целью экономии столь важного для техники материала, физики стали искать другие более подходящие кандидатуры на эту роль, но найти полную замену даже сейчас не получается. Поэтому стали ухищряться и делать композитные конструкции. Основную часть анода изготавливают из меди или теплопроводящей керамики, на которую в дальнейшем одевают чашечку в виде конуса из вольфрама.
На этом фото представлен узел накала и фокусировки электронного пучка. Он состоит из электростатической линзы и двух накальных спиралей, к которым подводится электрическая энергия.Спиральки, как и сам анод, выполнены из вольфрама (в обычной лампочке всё то же самое). В один момент времени работает только одна спиралька. Диаметр навивки спиралек и толщина их нитей различна.
Задачей спиралек является эмиссия(испускание) электронов. Способность испускать электроны наблюдается у металлов,нагретых до определённой температуры. Что более важно, чем выше температура,тем больше электронов испускает металл в окружающее пространство со своей поверхности. Но есть небольшая загвоздка. Электроны, которые вылетают с поверхности нагретой металлической спиральки, обладают слишком малой энергией и не способны преодолевать значительных расстояний. По сути, электроны собираются вокруг спиральки и зависают рядом с ней в виде небольшого облака. Обведённую красным пунктиром зону расположения спиралек можно условно считать границей «электронного облака».
Теперь для того, чтобы электроны начали бомбардировать анод, необходимо придать им ускорение. Добиваются этого, прикладывая к аноду положительное, а к катоду отрицательное напряжение. Величина напряжения играет важную роль.
Чем больше разница между напряжением на аноде и катоде, тем с большей силой электрическое поле выталкивает электроны из облака расположенного у нити накала в сторону анода. Если бы нить накала не была утоплена в электростатическую линзу, то электроны двигались бы в сторону анода, но по разным направлениям к нему -рассеяно. Электрическое поле вокруг металлических частей линзы заставляет электроны собираться в достаточно тонкий пучок. В зависимости от конфигурации линзы пучок будет иметь длину нити накала и ширину порядка 0,3 - 1,5 мм. Последнее зависит от типа трубки и её назначения. Размеры пучка электронов играют важную роль, от них зависит детализация снимка, а именно минимальный размер сосуда, бронха или опухоли, которую можно будет увидеть на снимке.
Ещё один раритет – наша отечественная трубка под названием 6БД10 80-125. Старше меня, а дата её выпуска начало 60-х годов.
Можно видеть, что размеры этой трубки меньше Рёрикса. Это более компактный вакуумный прибор, но и менее мощный.
Ещё одно фото сбоку на сей девайс.
А вот на этой картинке можно видеть идеальное состояние анода. Если вернуться назад и посмотреть на второе фото Рёрикса, то можно заметить, что анод имеет отчётливо заметную матовую дорожку на поверхности. Эта дорожка есть, ни что иное, как след от бомбардировки электронами.Электроны в статичном состоянии не представляют особой опасности для чего-либо,как и коробка с патронами. Но если патроны зарядить в магазин (эмитировать электроны в области электростатической линзы) и выпустить из ствола нажав на курок (ускорить полем) то они станут по-настоящему опасными.
В аналогии с пулями, электроны обладают различной проникающей способностью. Чем больше будет скорость пули,тем глубже она погрузится в тело врага, чем выше будет скорость электрона, тем глубже он вонзится в материал анода.
В противоположность пулям,электроны более мелкие. Если пуля разрывает ткани человека при попадании, то в случае с электроном, последний может даже не столкнуться с атомом вещества анода,так как расстояния между атомами в самом веществе очень большие, а электрон по отношению к ним очень мал.
Это равносильно вашему посещению огромного торгового центра во время эпидемии. Отдельно шатающиеся продавцы –это атомы вещества, а вы, зашедший в центр – электрон. И попробуй поймай продавца,он ещё убегать от вас будет.
Но в микромире всё интереснее.Там существуют летающие рядом с ядром электроны самих атомов - такие же шальные посетители центра, но уже пытающиеся поймать своего продавца, кружащие вокруг него битый час. За счёт электрического поля, которое постоянно присутствует у электронов, как при каждом человеке мнение об окружающих, слоняющихся во время эпидемии, становится возможной передача энергии (в случае людей - информации).Если вы скажете такому человеку, что вы думаете о нём или о сложившейся ситуации, то может произойти следующее:
1) Вы сойдётесь во мнениях, и окажется, что вам вдвоём будет лучше. После этого, вы вместе пойдёте ловить продавца. Продавец станет теплее, ему придётся бегать уже от вас двоих.
(Атом материала анода с одним свободным для электрона местом на своей орбите присоединит к себе испущенный катодом электрон. Произойдёт поглощение энергии и её преобразование в тепло.)
2) Окажется, что вы схожи во мнениях, но у этого человека уже есть напарник, с которым он ловит продавца и вам придётся идти дальше своим путём, ища себе напарника.
(Для залётного электрона нет атома со свободным местом на его орбите. Свободный электрон летит дальше.)
3) Вас пошлют. Вы пойдёте дальше, чуть медленнее потому, что вам будет легче, ведь вы высказались. А вот у человека, которому вы высказали всё, что думали о нём и о сложившейся ситуации, начнёт подгорать. Тот,поняв, что вы правы, изложит всё, что он думал и думает благим матом на весь торговый центр во всю глотку.
(Электрон атома получит часть энергии от испущенного катодом электрона и преобразуется эту энергию в гамма квант – частичку рентгеновского излучения. Отдавший часть своей энергии электрон полетит дальше, но уже чуть медленнее.)
Вот таким вот образом происходит обмен мнениями среди людей и энергиями среди электронов. Следует отметить, что лишь 1% всей энергии потраченной на получение излучения переходит в него. Основная часть, а это 99%, только разогревают материал анода. В общем и целом солидарности в микромире больше.
А теперь - тепло. Пока говорил про электроны, появилось ещё 2 фото с трубкой от дентального и передвижного палатного аппарата (последняя фотка – это палатная трубка). Отличие данных труб видно сразу. Они много меньше, у них анод выполнен не из вольфрама, а из цельного куска меди, отсутствует ротор.
Разница в конструкции анодной части обусловлена малым значением используемых напряжений между анодом и катодом, малым значением рабочей мощности и большим значением времени ожидания между экспозициями.
С напряжением понятно – чем меньше напряжение, тем меньше скорость электронов, тем меньше греется материал анода.
Чем меньше мощность, тем меньше энергии переходит в тепло, тем меньше нужно усилий, чтобы остудить анод.
Время ожидания между включениями трубки необходимо для охлаждения анода. Анод, при работе, греется очень и очень сильно. В линии на поверхности анода, на которой фокусируется пучок,температура за доли секунды достигает значений способных испарить даже вольфрам.При неисправностях аппаратуры такое иногда происходит, трубка полностью выходит из строя и порой, тянет за собой электронику, которая её питает. Поэтому охлаждение очень важно.
Способов охлаждения несколько, но наиболее распространённые это распределение тепла по аноду с помощью вращения и передача тепла за счёт свойств материала анода в смежные с ним элементы конструкции. Первый вариант используется большими трубами, последний маленькими(дентальные, палатные).
В первом случае анод специально раскручивают до скорости 3000 об/мин или 9000 об/мин. И только затем включают высокое напряжение. Пучок электронов бьёт теперь не водной линии, а по окружности всего анода (посмотрите на дорожку Сименса или Рёрикса).Такой манёвр позволяет распределить тепловую энергию по поверхности анода более равномерно и не концентрировать её в одной маленькой зоне. За счёт этого появляется возможность делать снимки очень часто с перерывом в 1 – 2 минуты.Мощность, которая выделяется на аноде при соударении с электронами, за счёт массивности ротора анода и инфракрасного излучения быстро распределяется по элементам конструкции рентгеновского излучателя.
Корпус рентгеновского излучателя бе начинки. Начинка вокруг.
В случае с маленькими трубами вращающихся частей нет, и теплопередача осуществляется только за счёт присоединения анода (видна резьба крепления) к внешним элементам конструкции.Такое исполнение не позволяет применять большие мощности и накладывает ограничения на время между снимками. Если трубка работает на максимальной мощности, то время её остывания может доходить до 20 минут.
И ещё – все потроха трубок находятся в глубоком вакууме. Необходимость этого обусловлена тем, что в присутствии воздуха испущенные катодом электроны не будут долетать до анода, а будут сталкиваться с атомами и молекулами воздуха, бесцельно ионизируя и нагревая его.
Излучатель – это помещённая в металлический кожух рентгеновская трубка, залитая трансформаторным маслом. Трансформаторное масло выполняет две важные функции: электроизоляция и перенос тепла от трубки к металлическому кожуху.
Важным условием исправной работы трубы в излучателе является высокое качество масла (оно не должно содержать влаги).
Если масло по какой-то причине набирает влагу, то оно катастрофически теряет свои электроизоляционные свойства. Если такое масло будет залито в излучатель, то при высоких напряжениях оно может стать хорошим проводником электричества, что в свою очередь может привести к поломке питающего устройства.
Во избежание подобных вещей используются специальные вакуумные насосы (на последнем фото), которые подключают к горловине излучателя (уже собранного и с установленной трубой). В корпусе откачивают воздух и выдерживают определённое время для контроля герметичности корпуса, а затем за счёт созданного разряжения закачивают масло.Таким образом, масло не контактирует с окружающей атмосферой и сохраняет свои качества. Насос отключают, а горловину закрывают рентгенопрозрачным стеклом.Затем излучатель подключают к стенду, на котором проверяют его характеристики.Если в ходе испытаний напряжения на излучателе удаётся поднять до 150 кВ, при этом не наблюдается пробоев и на выходе излучателя присутствует рентген, то его передают заказчику.
На этом пока всё. Питающие устройства далее….
Всем привет, поехали дальше – Комплексы Рентгеновской Диагностики (КРД).КРД состоят из 3-х отдельных зон проведения обследований или как говорят - из 3-х рабочих мест.
Первое рабочее место - Поворотный Стол-Штатив (ПСШ)
Основная задача данного стола – обеспечить условия, для проведения рентгенографического исследования применяя рентгеноскопические методы наблюдения за органами. Да, такая игра длинных слов.
Скопия – это исследование органов человека с наблюдением за их состоянием в режиме реального времени, а графия – это снимок на плёнке.
Ещё проще – смотрим видео и залипаем на то, как двигаются органы у человека внутри или как двигается что-то в органах человека – это скопия. Тут важно усмирить свою фантазию, чтобы не пострадал разум (на олдфагов не распространяется). Чтобы не стало совсем плохо, скажу, что наблюдают, как правило, за контрастным веществом в реальном времени, а когда вещество занимает необходимую позицию в органе, делают снимок. Все остальные предметы стороной =)
Контрастные вещества – это целый класс препаратов, предназначенных для выявления патологий различных органов. Они делятся на 3 типа: жирорастворимые, водорастворимые, нерастворимые. И ещё на 2 типа по основному элементу контрастного вещества: йод или барий. (В общем, что такое контрастное вещество, радиация и как последняя взаимодействует с окружающим нас миром, требует отдельного поста.) Если необходимо проведение исследования сосудов кровеносной системы (ангиография) или исследование почек (урография) то используют водорастворимые вещества на основе йода. Препарат вводится внутривенно. Гифка не залезла, вот ссылка на видео ангиографи.
На видео представлен процесс зондирования сосудов. Можно видеть, как сокращается сердце человека при подводе контраста через зонд и как быстро первый выводится организмом из зоны наблюдения. Такие обследования проводят в операционной.
Ну, а это уже снимок мочевого пузыря наполняемого почками. Можно наблюдать звёздчатую структуру выводящих каналов почек.
Жирорастворимые вещества, так же на основе йода, используются при исследовании слюнных желёз (сиалография), фаллопиевых труб у женщин (гистеросальпингография), бронхографии. Тут вещества так же вводятся внутрь организма, но уже посредством местной инъекции.
Сиалография
Гистеросальпингография
Бронхография
Исследование желудочно-кишечного тракта (гастрография) проводится с применением нерастворимых контрастов на основе бария. Вам дают выпить белый подслащенный раствор бария (правильнее сказать взвесь бария) или делают вливание через чёрный ход. В последнем случае важно, чтобы туалет был рядом.
Иногда человека переворачивают головой вниз под небольшим углом, чтобы проконтролировать, как работают клапаны пищевода, и нет ли патологии. Если проглоченный контраст идёт верхом, то вам ставят диагноз рефлюкс и говорят, чтобы больше не жрали на ночь.
Положение для проверки клапанов пищевода называется - транделенбург.
Стоит отметить, что все аппараты, представленные на фото, являются аналоговыми, а это значит, что снимки делаются на кассеты с фотоплёнкой. После снимка, её проявляют в специальных машинках.Процесс проявки идентичен тому, который проводили наши старики, когда была только чёрно-белая фотография. В те времена отснятый материал пропускали по порядку через раствор с проявляющим веществом, фиксирующим, а под конец промывали в воде и сушили, подвесив на верёвке прищепками.В проявочной машине для таких работ предусмотрено 3 отсека, соответственно с проявителем, фиксажем и чистой водой. Ещё есть отсек с феном для ускоренной сушки.
Представленная машинка уже изрядно износилась. Видны следы облетевшей краски на блоке сушки и въевшиеся от времени в пластмассу кристаллы раствора. А о том сколько раз менялись, чистились и восстанавливались различные насосные, приводные и греющие элементы, говорить не буду. Данному старичку по имени Оптимакс уже 9 лет.
Скажу даже больше, вообще, возраст техники, что сейчас работает в медицинских учреждениях, давно перевалил за 8 лет и это далеко не предел.Встречаются такие аппараты, которые выпускались 30 лет назад и до сих пор функционируют. Если вспомнить, то получается, что около 70% аппаратов было установлено в период с 2001 по 2013 года. Это касаемо нашего города. От 3% до 5% техники работает со времён советского союза, а всё остальное – это новые устройства, причём не всегда цифровые.
Но вернёмся к ПСШ.Видео на данном столе тоже аналоговое, формируется с помощью прибора называемого РЭОП (Рентгеновский Электронно-Оптический Преобразователь). РЭОП прячется в подвижной секции стола-штатива (очерчен красным).
Следует сказать, что РЭОП двигается вместе с излучателем находящимся под столом, синхронно в одном направлении. Рентгеновский излучатель можно увидеть на самых первых фото с обратной стороны стола. Направление задаёт врач одной рукой при проведении исследования, толкая, поднимая или опуская приёмную часть аппарата (обведена синим). Не смотря на достаточно массивный вид, движение не требует особых усилий, так как вся штативная часть хорошо уравновешена.
Снимок болтогаек из рабочего чемодана.
Едем дальше. Второе рабочее место – стол с колонной и излучателем.
В большинстве мед учреждений на данном столе проводится до 80% всех исследований. Делаются только снимки. Отличительной особенностью данного стола является наличие томографической приставки (обведена красным).
Приставка позволяет получить снимок любой интересующей области человеческого тела на заданной высоте относительно стола.Представьте, что доктор разрезает вас очень тонкой струной на определённой высоте параллельно столу, на котором вы лежите. (Для наглядности можно посмотреть фильм «пила», там есть что-то подобное) Затем убирает мешающую сверху часть и смотрит, что у вас есть на получившемся срезе. Всё то же самое, но без вреда для пациента и санитаркам убирать меньше.
Нет под рукой фото с собранным томографом, поэтому честно стащил из сети что-то похожее.
На картинке можно видеть штангу, которая тянется от приставки к колонне с излучателем. Эта штанга жёстко связывает излучатель и подвижное устройство фиксирующее в себе кассету. Исходное положение томографа показано ярким цветом.
Процедура линейной томографии выглядит следующим образом. Собирают томограф - вставляют специальную штангу в приставку, и крепят её к колонне излучателя. Затем, пациента укладывают на стол. На пульте управления колонны выставляют высоту уровня среза (то самое место, где в теле пациента необходимо увидеть органы).
После определения уровня среза вставляют в стол кассету.
Выводят колонну в исходное крайнее положение. И проводят снимок.
В ходе проведения снимка колонна начинает движение из одного крайнего положения в другое. Всё время пока движется колонна, испускается рентгеновское излучение. Благодаря механической связи кассеты и колонны через штангу, первая движется в обратном с колонной направлении.
Смысл такого сложного манёвра заключается в следующем. Плёнка имеет определённую чувствительность, а это значит, что для получения чёткого изображения ей необходим находиться в засвеченном состоянии определённый промежуток времени, который позволит ей запечатлеть нужный орган. Если мы будем постоянно держать в фокусе одну определённую зону, то двигая кассету относительно этой зоны и подстраивая направление излучения мы сможем добиться чёткого снимка в зоне фокуса.
Если нужно проще - подвигайте камерой фотоаппарата на вашем телефоне при снимке. Изображение смажется. Теперь, попробуйте сделать то же самое, но выбрав точку или объект, на котором камера будет сфокусирована всё время (как это сделано в томографе). При определённой сноровке и ловкости вы получите чёткое изображение объекта, а размажется только фон.Для подкрепления слов, вот два снимка.
Первый – это обычный обзорный снимок, а второй – линейная томография. Сразу заметна разница. Первый более чёткий, второй размытый. Однако, на первом снимке, жёлтая стрелка указывает на место, где с трудом, но можно заметить уплотнение тканей лёгких.
На втором снимке, тот же пациент в режиме съёмки - линейная томография. Можно детально разглядеть уплотнение. Можно точно сказать, какой оно формы, размеров, как расположено в теле и на какие зоны распространяется. Простым языком, томография позволяет отследить и точно указать, где расположены опухоли и очаги воспаления. Последнее возможно благодаря тому, что вы изначально знаете на какой высоте, расположен уровень среза. В общем, штука полезная и может спасти чью-то жизнь, а так же существенно облегчить работу хирургов и уменьшить срок восстановления после операции. Знаешь где резать, нужен меньше разрез, проще организму восстановиться. Едем дальше.
Третье рабочее место – колонна с кассетодержателем.
Ещё её называют – стойка снимков. Как правило, на данной стойке делают снимки пазух носа, лёгких (диагностические снимик), костей черепа и органов, наблюдение за которыми необходимо проводить строго в вертикальном положении. Критерий положения органов тоже существует, но это уже медицинские, а не технические тонкости. Стойка сама по себе очень проста – это колонна с кассетодержателем. Кассетодержатель может двигаться только вверх и вниз.Излучатель для проведения снимков просто поворачивают.
Расстояние от стойки до излучателя регулируется перемещением колонны по рельсам расположенным за столом. Рельсы можно наблюдать на фото ниже.
На этом пока всё, что касается комплексов рентгеновской диагностики и их работы с человеком. О работе человека с данными комплексами чуть позже.Следующий пост будет об источниках высокого напряжения, их потрохах, рентгеновских трубках и излучателях.Спасибо всем кто поддержал ранее.
Уже 8 лет работаю в области ремонта и обслуживания медицинской техники, а именно рентгена и всего, что сним связано. На джое пока не видел годной инфы по данной теме, постараюсь исправить сложившуюся ситуацию. Если кому зайдёт, то продолжу изложение.
Рентгеновская аппаратура делится на несколько типов и каждый из них предназначен для проведения своего вида обследований. Начну с любимого большинства реакторчан – с сисек.
Маммографы (аппарат и его рабочая станция)
Это аппарат для проведения диагностики молочных желёз. Основной его задачей является выявление опухолей и воспалительных процессов. Если вы сразу подумали, что работать за таким аппаратом классно и в кабинет выстраивается целая очередь из молоденьких девочек, чтобы показать доктору сиськи, то разочарую. Обследование проводят дамам в возрасте от 40 лет и преимущественно при наличии показаний. Как правило, наибольшее количество посетительниц кабинета маммографии уже давно находится в возрастной категории 55+++
На таком аппарате проводят обследование обеих желёз за одно посещение. Процедура выглядит следующим образом.
Одна грудь укладывается на столик представляющий сбой чувствительную к рентгеновскому излучению панель и прижимается к ней рентгенопрозрачной лопаткой. Чтобы качество снимка было высоким, можно было выявить проблемные места с высокой точностью, необходимо определённое усилие прижатия, зависящее от размера груди.
Для этого врачи должны использовать показания тензодатчика (устройства измеряющего силу прижатия),которые выводятся на специальном экране (обведён синим цветом) и специальные таблицы в которых даны значения усилий прижатия. Однако, последние, как правило, ориентируются на крики пациенток. Если запищала, значит надо прижать ещё немного и снимок будет хорошим.
После того как будет сделан снимок, грудь отпускают и поворачивают штатив аппарата на 45 градусов (Фото выше). И снова прижим, визги пациентки, но уже с крепкими словами, снимок,свобода. Эта процедура повторяется ещё несколько раз для положения штатива 90 градусов и для другой груди.
Снимки с аппарата выводятся сразу на компьютере лаборанта, который проводит обследование. Поэтому процесс проходит достаточно быстро. Если какой-то снимок не получился его видно сразу и тут же проводят повторную процедуру.
Это касается современной цифровой техники, которая стоИт, как правило, только в 10% - 15% медицинских учреждений.Остальные аппараты – аналоговые. Это значит, что снимки делают на кассеты со специальной рентгеночувствительной плёнкой. В таких аппаратах прижимной столик сделан полым. В него вставляется кассета с плёнкой, а затем повторяется стандартная процедура снимка.
Для ускорения процесса лаборанты делают сразу все необходимые снимки на нескольких кассетах, а затем идут проявлять плёнку на проявочных машинах.
Если снимки получились хорошие,лаборант не ошибся с усилием прижатия и режимом съёмки (это отдельная тема), то пациентку отпускают домой, а фотографии передаются лечащему врачу. В противном случае пытка продолжается и пациентку приглашают на новый мазо-круг.
Следующий по списку передвижной палатный аппарат
Первый импортный, второй отечественный
Данная техника призвана облегчить процедуру съёмки при проведении исследования не транспортабельным пациентам. Это актуально для тех, кто находится в очень тяжёлом состоянии и есть риск смерти при переносе человека или последнее не допустимо из-за малого времени реагирования (нужна срочная операция и снимок), а так же для тех кто только только перенёс операцию, находится в бактериологическом или вирусном изоляторе (сейчас актуально). Последнее необходимо для выявления пневмонии или туберкулёза.
Обследование на таком аппарате не отличается от обследования на обычном комплексе рентгеновской диагностики.
На фото выше представлен "палатник" фирмы AGFA со специальным плоскопанельным детектором (это та пластинка которую запихивает лаборант под пациентку). Последний – это специальное матричное устройство чувствительное к рентгеновскому излучению. Данные с этого устройства после проведения экспозиции(включения и выключения рентгеновского излучения) сразу же преобразуются в картинку, поступают на экран палатного устройства и избавляют персонал от длительной процедуры проявления плёнки химическим способом, а так же снижают лучевую нагрузку с пациентов и персонала.
На этом пока всё. Если хочется большего плюсуйте.
P.S. Краткий анонс, если понравится: комплексы рентгеновской диагностики, стационарные и передвижные флюорографы, дентальные аппараты и ангиографы, их потроха, принцип работы, виды и устройство рентгеновских трубок, генераторы высокой частоты и напряжения, кто такой электромеханик рентгеновской аппаратуры, области знаний,рабочий инструмент и место, сколько за всё это платят =)
Last Dragon
