для чего применяют метод радиографии
Радиография
Рентгенография (англ. projection radiography, plain film radiography, X-ray imaging, roentgenography, X-ray study, X-ray filming ) — исследование внутренней структуры объектов, которые проецируются при помощи рентгеновских лучей на специальную плёнку или бумагу. Наиболее часто термин используется в медицинском контексте, описывающий неинвазивное исследование, основанное на изучении костных структур и мягких тканей, при помощи суммационного проекционного изображения.
Содержание
История
Применение
В медицине
Рентгенография применяется для диагностики:
В реставрации
Метод получения изображения
Получение изображения основано на ослаблении рентгеновского излучения при его прохождении через различные ткани с последующей регистрацией его на рентгеночувствительную плёнку. Таким образом на плёнке получается усреднённое, суммационное изображение всех тканей (тень).
В современных цифровых аппаратах регистрация выходного излучения может производиться на специальную кассету с плёнкой или на электронную матрицу. При этом печать плёнок производится только при необходимости, а диагностическое изображение выводится на монитор и, в некоторых системах, сохраняется в базе данных, вместе с остальными данными о пациенте.
Рекомендуется проведение снимков не менее чем в двух проекциях.
Многие современные рентгеновские плёнки имеют очень низкую собственную рентгеновскую чувствительность, и рассчитаны на применение с усиливающими флуоресцентными экранами, светящимися голубым или зелёным видимым светом при облучении рентгеновским излучением. Такие экраны вместе с плёнкой помещаются в кассету, которая после снимка переносится из рентгеновского аппарата в проявочную машину, которая из неё извлекает плёнку, проявляет, фиксирует и сушит.
Разрешающая способность
Разрешающая способность достигает 0.4 мм [1]
Одним из самых высоких разрешений плёнки считается «26 пар линий на мм» (=0.02 мм) [2]
Широкое применение радионуклидных методов и их высокая информативность сделали радиоактивные исследования обязательным звеном клинического обследования больных, в частности головного мозга, почек, печени, щитовидной железы и других органов.
История развития
Еще в 1927 году были попытки использования радия для изучения скорости кровотока.
Впервые был использован Р-32 для изучения обмена в костной ткани. Но до 1950 г. внедрение методов радионуклидной диагностики в клинику тормозилось техническими причинами: не было в достаточном количестве радионуклидов, простых в обращении радиометрических приборов, эффективных методик исследования.
После 1955 г. исследования: в области визуализации внутренних органов интенсивно продолжалось в плане расширения ассортимента органотропных РФП и технического перевооружения. Было организовано производство коллоидного раствора Au-198,1-131, Р-32. С 1961 г. началось производство бенгальского розового-1-131, гиппурана-1-131. К
1970 г. в основном сложились определенные традиции использования конкретных методик исследования (радиометрия, радиография, гамматопография, клиническая радиометрия in vitro.
Началось бурное развитие двух новых методик: сцинтиграфии на камерах и радиоимуннологических исследований in vitro, которые сегодня составляют 80% всех радионуклидных исследований в клинике.
Методы радионуклидных исследований делятся на:
К методам относятся:
Антигеном является биохимическое вещество, которое следует определить (гормон, фермент, лекарственное вещество).
Для анализа необходимо иметь:
Это метод лучевой диагностики:
Основой таких изменений являются распад радионуклида, перераспределение препарата в организме и выведение его из организма.
Радиография для изучения различных процессов, напр, динамики мочевыделения (ренография) или изменений концентрации радиофармпрепарата в крови, протекающей через ту или иную полость сердца, что позволяет определить показатели гемодинамики и сократительной функции желудочков (радиокардиография) и др.
Выполняется с использованием одно- или многоканальных радиографов. Информация идентична получаемой при динамической сцинтиграфии, но точность значительно ниже.
Показания лучевой диагностики
Ионизирующее излучение ежедневно используется в больницах и клиниках для проведения диагностических процедур визуализации.
Обычно лучевая диагностика используется для назначения точного диагноза, выявления заболевания или травмы.
Назначить исследование вправе только квалифицированный врач. Однако существуют не только диагностические, но и профилактические рекомендации исследования.
К примеру, женщинам старше сорока лет рекомендуется проходить профилактическую маммографию не реже, чем раз в два года.
В учебных заведениях зачастую требуют ежегодно проходить флюорографию
Доктором может быть назначено выполнение рентгенографии в качестве:
Недостатки
Данный вид исследования имеет широкое распространение, однако у него есть и определенные недостатки:
Противопоказания
Лучевая диагностика практически не имеет абсолютных противопоказаний. Полный запрет на диагностику возможен в отдельных случаях, если в теле пациента присутствуют металлические предметы (такие как имплантат, клипсы и т. п.). Вторым фактором, при котором процедура недопустима, является наличие кардиостимуляторов.
Относительные запреты на лучевую диагностику включают:
Где применяется лучевая диагностика
Лучевую диагностику широко используют для выявления заболеваний в следующих отраслях медицины:
Также лучевую диагностику проводят при:
В педиатрии
Существенным фактором, который может повлиять на результаты медицинского обследования является внедрение своевременной диагностики детских заболеваний.
Из важных факторов, ограничивающих рентгенографические исследования в педиатрии можно выделить:
Если говорить о важных методиках лучевых исследований, применение которых очень сильно повышает информативность процедуры, стоит выделить компьютерную томографию. Лучше всего в педиатрии использовать ультразвуковое исследование, а также магнитно-резонансную томографию, так как они полностью исключают опасность ионизирующего излучения.
Безопасный метод исследования детей это МРТ, в связи с хорошей возможностью применения тканевого контраста, а также многоплоскостных исследований.
Лучевое исследование детям может назначать только опытный педиатр.
В стоматологии
Нередко в стоматологии используют лучевую диагностику для обследования различных отклонений, к примеру:
Чаще всего в челюстно-лицевой диагностике применяют:
В кардиологии и неврологии
МСКТ или мультиспиральная компьютерная томография позволяет обследовать не только непосредственно сердце, но и коронарные сосуды.
Данное обследование является наиболее полным и позволяет выявить и своевременно диагностировать широкий спектр заболеваний, например:
Лучевая диагностика ссс (сердечно-сосудистой системы) позволяет оценить область закрытия просвета сосудов, выявить бляшки.
В неврологии также нашли применение лучевой диагностике. Пациенты с заболеваниями межпозвонковых дисков (грыжи и протрузии) получают более точные диагнозы, благодаря лучевой диагностике.
В травматологии и ортопедии
Наиболее распространённым методом лучевого исследования в травматологии и ортопедии является рентген.
Обследование позволяет выявить:
Наиболее действенные методы лучевой диагностики в травматологии и ортопедии:
Заболеваний органов дыхания
Наиболее применяемым методами обследования органов дыхания являются:
Реже применяют рентгеноскопию и линейную томографию.
На сегодняшний день допустима замена флюорографии на низкодозную КТ органов грудной клетки.
Рентгеноскопия при диагностике органов дыхания существенно ограничивается серьёзной лучевой нагрузкой на пациента, меньшей разрешающей способностью. Её проводят исключительно соответственно строгим показаниям, после проведения флюорографии и рентгенографии. Линейную томографию назначают только в случае невозможности провести КТ.
Обследование позволяет исключить или подтвердить такие заболевания, как:
В гастроэнтерологии
Лучевая диагностика желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) проводится, как правило, с использованием рентгеноконтрастных препаратов.
Таким образом могут:
Иногда специалисты с помощью лучевой диагностики отслеживают и снимают на видео процесс глотания жидкой и твёрдой пищи, чтобы проанализировать и выявить патологии.
В урологии и неврологии
Сонография и УЗИ являются одними из самых распространённых методов обследования мочевыделительной системы. Обычно такие исследования позволяют исключить или диагностировать рак или кисту. Лучевая диагностика помогает визуализировать исследование, даёт больше информации, чем просто общение с больным и пальпация. Процедура занимает немного времени и безболезненна для пациента, при этом позволяет повысить точность диагноза.
При неотложных состояниях
Способом лучевого исследования можно выявить:
Лучевая диагностика при неотложных состояниях позволяет правильно оценить состояние больного и своевременно провести ревматологические процедуры.
При беременности
С помощью различных процедур возможна диагностика уже у плода.
Благодаря УЗИ и ЦДК есть возможность:
На данный момент лишь УЗИ из всех методов лучевой диагностики считается полностью безопасной процедурой при обследовании женщин в период беременности. Чтобы проводить любые другие диагностические исследования беременных, им обязательно иметь соответствующие медицинские показания. И в этом случае – самого факта беременности недостаточно. Если рентген или МРТ на сто процентов не подтверждены медицинскими показаниями, врач вынужден будет искать возможность перенести обследование на период после родов.
Мнение специалистов на этот счет сводится к тому, чтобы исследования КТ, МРТ или рентгеном не проводились в первый триместр беременности. Потому что в это время происходит процесс формирования плода и воздействия любых методов лучевой диагностики на состояние эмбриона до конца неизвестно.
РАДИОГРАФИЯ
Обычно разрешающая способность авторадиографии составляет 10-100 мкм. Применение жидкой ядерной фотоэмульсии позволяет понизить разрешающую способность до 1 мкм. Такой эмульсией покрывают исследуемый объект (при этом обеспечивается наилучший контакт эмульсии с пов-стью), фотоматериал экспонируют, а затем пленку фотоэмульсии отделяют и исследуют. При использовании электронного микроскопа разрешающая способность метода достигает 0,1 мкм.
Для детектирования a-частиц и тяжелых многозарядных ионов кроме фотоматериалов используют также несеребряные твердотельные детекторы: пленки из высокомол. в-в (ацетобутирата целлюлозы, лавсана и др.), неорг. кристаллы (кварц, циркон) и др. После экспонирования такие детекторы подвергают хим. травлению, а протравленные треки заряженных частиц наблюдают в оптич. микроскоп.
С помощью авторадиографии можно идентифицировать участки пов-сти образца, способные к повыш. изотопному обмену с окружающей средой, изучать поведение легирую щей добавки при синтезе монокристаллов или при получении сплавов, выявить характер покрытия на волокнах, получать информацию о локализации лек. препаратов в органах и т. д. Напр., в в-во, к-рое наносят на волокно в качестве покрытия, предварительно вводят радионуклид. После нанесения покрытия авторадиограмма такого волокна позволяет определить, является ли покрытие сплошным, каковы его толщина и форма. На основании этих данных можно оценить эффективность применяемой технологии нанесения покрытия.
Лит.: Роджерс Э., Авторадиография, пер. с англ., М., 1972; Флеров Г. Н., Берзина И. Г., Радиография минералов, горных пород и руд, М., 1979; Румянце в С. В., ШтаньА. С, ГольцевВ. А., Справочник по радиационным методам неразрушающего контроля, М., 1982; Аналитическая авторадиография, М., 1985; Авторадиография поверхностей раздела и структурная стабильность сплавов, М., 1987. В. И. Коробков.
Технология радиографического контроля
В зависимости от используемого вида излучения различают рентгено-, гамма- и бетатронную радиографию. Каждый из перечисленных методов имеет свою сферу использования. В частности, рентгенографию как наиболее чувствительный способ применяют преимущественно в цеховых и реже в полевых условиях в случаях, когда к контролю качества сварных соединений предъявляют наивысшие требования по чувствительности. Гаммаграфия доминирует при контроле качества сварных соединений, расположенных в труднодоступных местах, в полевых и монтажных условиях. Бетатронную радиографию используют при дефектоскопии сварных соединений большой толщины преимущественно в цеховых условиях.
При проведении радиографического контроля необходимо соблюдать условия, при которых обеспечивается максимально возможная чувствительность, т. е. условия при которых можно выявить минимальный дефект.
Чувствительность радиографического метода контроля зависит от следующих основных факторов: энергии первичного излучения, рассеянного излучения, плотности и толщины просвечиваемого материала, формы и места, расположения дефекта, величины фокусного расстояния и фокусного пятна рентгеновской трубки, типа рентгеновской пленки.
Ввиду сложности процессов ослабления энергии рентгеновского излучения при прохождении их через контролируемый металл и многообразия перечисленных факторов учесть одновременное воздействие их на чувствительность метода не представляется возможным. Целесообразно рассмотреть эти факторы в отдельности, оценивая влияние каждого из них на чувствительность метода к выявлению дефектов.
Рассеянное излучение в зависимости от энергии первичного излучения изменяет качество снимка, снижает контрастность и четкость изображения, а следовательно, и чувствительность самого метода. При отсутствии рассеяния дефект на пленке будет изображаться с четкими границами (рис. 2.28, а—в). Однако практически всегда имеет место рассеивание излучения, нарушающее четкость изображения. Вследствие этого явления дефекты малого размера становятся трудно различимыми (размыты границы изображения) и часто могут быть не выявлены совсем.
Рассеивание излучения всегда сильнее в толстостенных материалах (рис. 2.28, б), чем в тонкостенных, поэтому чувствительность метода значительно ухудшается с увеличением толщины просвечиваемого материала. Совершенно избавиться от рассеивания излучения нельзя. Уменьшить его можно применением специальных фильтров, представляющих собой тонкий слой оловянной (0,025 мм) или свинцовой (0,075—0,15 мм) фольги, расположенной либо между источником и контролируемым объектом, либо между пленкой и объектом. Рассеивание излучения можно уменьшить, сократив площадь облучения. Последнее достигается либо с помощью диафрагмы, помещаемой у источника излучения, либо с помощью свинцовой маски с отверстием, помещаемой над просвечиваемым объектом. Рассеивание уменьшается, если увеличить расстояние от контролируемого объекта до пленки.
Толщина материала. Чувствительность более сложным образом зависит от толщины контролируемого материала (рис. 2.29).
Вначале чувствительность возрастает вследствие того, что с увеличением толщины материала убывает эффективный коэффициент ослабления. Мягкие составляющие излучения ослабляются сильнее, чем жесткие, и в последующие слои попадает излучение, уже частично отфильтрованное в предыдущих слоях. По мере прохождения через вещество излучение становится все более жестким и при этом одновременно замедляется убывание коэффициента эффективного ослабления — он приближается к постоянному значению.
Для сравнительно больших толщин подъем кривой (ухудшение чувствительности) объясняется эффектом рассеяния. В конечном итоге ухудшение чувствительности из-за наличия рассеянного излучения определяет предел применяемости всего метода просвечивания материалов до определенной толщины (100—150 мм).
Форма дефектов и их ориентация в шве. Дефекты (непровары), имеющие прямолинейные грани, ориентированные параллельно направлению распространения излучения, выявляются значительно лучше из-за большой резкости изображения их границ (рис. 2.30, а), чем дефекты цилиндрической (шлаковые включения) или шаровой (поры) или другой формы (рис. 2.30, б, в).
Действительно, непровар, как правило, имеет постоянную высоту (AS) по сечению падающего пучка излучения, тогда как у объемных дефектов эта высота переменная, поэтому плотность потемнения изображения в этом случае будет постепенно и равномерно снижаться от максимума, определяемого диаметром дефекта, до плотности потемнения всего^ поля пленки. Вследствие этого резкость изображения отсутствует, а следовательно, и контрастность снимка, воспринимаемая глазом, значительно ухудшается.
Фокусное расстояние. Увеличение величины фокусного расстояния (рис. 2.32) аналогично энергии ослабления излучения делает его более мягким, вследствие чего улучшается чувствительность контроля. Следует заметить, что фокусное расстояние (F) связано с временем просвечивания (t) следующим соотношением: t/to= (F/Fq)2, где t — время просвечивания при выбранном фокусном расстоянии, см; to—время просвечивания при фокусном расстоянии FQ, см, взятом по номограмме. Из соотношения видно, что при увеличении фокусного расстояния резко возрастает время просвечивания. Чем меньше размер фокуса, тем более четкий рельеф изображения дефекта на снимке, тем меньше область полутени, тем выше чувствительность контроля (рис. 2.33).
Усиливающие экраны. Из рис. 2.34 видно, что применение металлических экранов обеспечивает некоторое повышение чувствительности, обусловленное уменьшением воздействия вторичного излучения, источником которого является сам контролируемый материал. Рассеянное вторичное излучение уменьшает резкость и контрастность изображения объекта. Рассеянное излучение от тяжелых элементов, подобных свинцу, сравнительно невелико, они выполняют роль своеобразного фильтра, особенно для первичного излучения низких энергий.
Тип пленки. В зависимости от типа пленки, обусловленного размером зерна и реакцией к излучению, чувствительность радиографического контроля при прочих равных условиях (энергий излучения, рода и толщины материала) может изменяться от 0,5% (РТ-5) до 3% (РТ). Пленки, обеспечивающие лучшую чувствительность, имеют мелкозернистую структуру и слабую реакцию к излучению, но требуют большего времени для просвечивания.
С учетом изложенных факторов, влияющих на чувствительность контроля, кратко рассмотрим операции радиографического контроля на примере сварных соединений.
При радиографировании изделий соблюдают такую последовательность выполнения основных операций. Выбирают источник излучения, радиографическую пленку и определяют оптимальные режимы просвечивания, просвечивают объект, производят фотообработку снимков и их расшифровку, оформляют результаты контроля.
Выбор источника излучения обусловливается технической целесообразностью и экономической эффективностью. Основными факторами, определяющими выбор источника, являются заданная чувствительность, плотность и толщина материала контролируемого изделия, производительность контроля, конфигурация контролируемой детали, доступность ее для контроля и др.
Например, при контроле изделий, в которых допускаются дефекты большого размера, наиболее целесообразно применять изотопы с высокой энергией, обеспечивающие малое время просвечивания. Для изделий ответственного назначения используют рентгеновское излучение и только как исключение — изотопы, имеющие по возможности наименьшую энергию излучения, например 1г (табл. 2.8).
Выбор радиографической пленки осуществляется по толщине и плотности материала просвечиваемого объекта, а также по требуемой производительности и заданной чувствительности контроля.
Пленку РТ-1 используют, главным образом, для контроля сварных соединений больших толщин, так как она обладает высокой контрастностью и чувствительностью к излучению. Универсальную экранную пленку РТ-2 применяют при просвечивании деталей различной толщины, при этом время просвечивания по сравнению с другими типами пленок наименьшее. Для контроля изделий из алюминиевых сплавов и сплавов черных металлов небольшой толщины можно использовать высококонтрастную пленку РТ-3 и РТ-4.
При дефектоскопии ответственных соединений применяют пленку РТ-5. Эта пленка обладает весьма высокой контрастностью, позволяет выявлять незначительные дефекты, хотя и имеет наименьшую чувствительность к излучению, что приводит к увеличению времени экспозиции при контроле. Ориентировочно выбор радиографической пленки целесообразно производить пономограммам (рис. 2.35).
Для контроля сварных соединений различных типов выбирают одну из схем просвечивания, приведенных на рис. 2.36. Стыковые односторонние соединения без разделки кромок, а также с V-образной разделкой просвечивают, как правило, по нормали к плоскости свариваемых элементов (рис. 2.36, схема 1).
При контроле швов нахлесточных, угловых и тавровых соединений центральный луч направляют, как правило, под углом 45° к плоскости листа (схемы 3, 4, 5, 6, 7, 8). Трубы большого диаметра (>200 мм) просвечивают через одну стенку, а источник излучения устанавливают снаружи или внутри изделий с направлением оси рабочего пучка перпендикулярно шву (схемы 9, 11).
При просвечивании через две стенки сварных соединений труб малого диаметра, чтобы избежать наложения изображения участка шва, обращенного к источнику излучения, на изображение участка шва, обращенного к пленке, источник сдвигают от плоскости сварного соединения (схема 10) на угол до 20—25°.
Подбор экспозиции при просвечивании изделий производят по номограммам (рис. 2.37), а уточняют ее с помощью пробных снимков. Экспозиция рентгеновского излучения выражается как произведение тока трубки на время; гамма-излучения — как произведение активности источника излучения, выраженной в гамма-эквиваленте радия, на время. Номограммы даются для определенного типа пленки, фокусного расстояния и источника излучения.
Подготовка контролируемого объекта к просвечиванию заключается в тщательном осмотре и при необходимости в очистке объекта от шлака, грязи и других загрязнений. Наружные дефекты необходимо удалить, так как их изображение на снимках может затемнить изображение внутренних дефектов. Сварное соединение разбивают на участки контроля, которые маркируют, с тем чтобы после просвечивания можно было точно указать расположение выявленных внутренних дефектов. Кассеты для радиографические пленки, заряжаемые в них, должны маркироваться в том же порядке, что и соответствующие участки контроля. Выбранную пленку заряжают в кассету, после чего кассету укрепляют на изделии, а со стороны источника излучения устанавливают эталон чувствительности. В тех случаях, когда его невозможно так установить, например при просвечивании труб через две стенки, разрешается располагать эталон со стороны детектора (кассеты с пленкой).
После выполнения перечисленных операций и обеспечения безопасных условий работы приступают к просвечиванию изделия. При этом источник излучения необходимо установить таким образом, чтобы во время просвечивания он не мог вибрировать или сдвинуться с места, иначе изображение на пленке окажется размытым. По истечении времени просвечивания кассеты с пленкой снимают, и экспонированную пленку подвергают фотообработке. Процесс фотообработки пленки включает следующие операции: проявление, промежуточную промывку, фиксирование изображения, промывку в непроточной воде, окончательную промывку и сушку пленки. При проявлении происходит восстановление кристаллов бромистого серебра в металлическое серебро. Пленку проявляют в специальном растворе — проявителе. Время проявления указано на упаковках пленки и раствора. После проявления пленку ополаскивают в кювете с водой. Такая промежуточная промывка предотвращает попадание проявителя в фиксирующий раствор — фиксаж. В фиксаже растворяются непроявленные зерна бромистого серебра, а восстановленное металлическое серебро не претерпевает изменений.
После фиксирования необходимо производить промывку пленки в непроточной воде с последующим извлечением и сбором серебра. Затем пленку промывают в ванне с проточной водой в течение 20—30 мин для удаления оставшихся после фиксирования химических реактивов. После промывки пленки ее сушат 3—4 ч. Температура сушки не должна превышать 35 °С.
Расшифровка снимков — наиболее ответственный этап в проведении работ по фотообработке. Задача расшифровщика заключается в выявлении дефектов, установлении их ви¬дов и размеров. Расшифровку радиограмм производят в проходящем свете на неготоскопе — устройстве, в котором имеются закрытые молочным или матовым стеклом осветительные лампы для создания равномерно рассеянного светового потока. Помещение для расшифровки затемняют, чтобы поверхность пленки не отражала падающий свет. Современные неготоскопы обеспечивают регулирование яркости освещенного поля н его размеров. Если освещенность неготоскопа не регулируется, то при слишком ярком свете могут быть пропущены мелкие дефекты с незначительными изменениями оптической плотности почернения пленки. Расшифровка радиограмм состоит из трех основных этапов: оценки качества изображения, анализа изображения и отыскания на нем дефектов и составления заключения о качестве изделия. Качество изображения в первую очередь оценивают сточки зрения отсутствия на нем дефектов, вызванных неправильной фотообработкой или неаккуратным обращением с пленкой: радиограмма не должна иметь пятен, полос, загрязнений и повреждений эмульсионного слоя, затрудняющих расшифровку.
Затем оценивают оптическую плотность, которая в соответствии с ГОСТ 7512—82 должна составлять 1,4—4; проверяют, видны ли элементы эталона чувствительности, гарантирующие выявление недопустимых дефектов; есть ли на снимке изображение маркировочных знаков. Оптическую плотность измеряют на денситометрах или на микрофотометрах.
Заключение о качестве проконтролированного сварного соединения дается в соответствии с техническими условиями (ТУ) на изготовление и приемку изделия. Причем оценку качества изделия производят только по сухому снимку, если он отвечает следующим требованиям (ГОСТ 7512—82): на рентгенограмме четко видно изображение сварного соединения с усилением шва по всей длине снимка; на снимке нет пятен, царапин, отпечатков пальцев, потеков от плохой промывки пленки.