10 Tính Chất Của Tia X | Kỹ Thuật Hình Ảnh Y Học

Tia X là một dạng bức xạ điện từ có thể xuyên qua các vật thể rắn, bao gồm cả cơ thể. Tia X xuyên qua các vật thể khác nhau ít nhiều tùy theo mật độ của chúng. Trong y học, tia X được sử dụng để ghi lại hình ảnh của xương và các cấu trúc khác trong cơ thể. 10 tính chất tia x dưới đây sẽ mô tả rõ đặc điểm của tia x.

1.LICH SỬ HÌNH THÀNH VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TIA X.

Ngày 8-11-1895, Wilheim Conrad Roentgen(1845-1923) là giáo sư vật lý, lý thuyết ở trường đại học Wurzburg, đã phát minh ra tia X. Là một nhà vật lý chứ không phải thày thuốc, Roentgen đã bỏ ra bảy tuần làm việc tích cực để viết bản báo cáo nổi tiếng” Về một loại bức xạ nổi tiếng” đã đăng trong kỷ yếu của hội Vật lý- Y học ở Wurzburg tháng 1 năm, 1895. Một năm đăc biệt: Piere Curie cưới Marie Skowoldska, Louis Pasteur từ trần, trong tầng hầm của hiệu cà phê Paris đã tổ chức buổi đầu tiên chiếu phim điện ảnh và xe ô tô bắt đầu có bánh xe bơm hơi.

                                                      Hình. Wilheim Conrad Roentgen(1845-1923).

Không phải la một phát minh tình cờ như một số người đã nói mà những nhà nghiên cứu vật lý học và những phát triển của công nghiệp điện ( chiếu sáng , vận tải, điện tín, điện thoại,…) đã chuẩn bị mảnh đất cho cuộc phát minh. Roentgen tự tay lắp ráp máy, nhưng với dụng cụ đã biết từ trước:

• Tia âm cực đã nghiên cứu nhiều trong phòng thí nghiệm.

• Những bóng có độ chân không cao(

  Hittorf, Crookes

  ) đã phát ra bức xạ này.

• Những nguồn phát sinh điện xoay chiều hiệu điện thế cao như cuộn dây

  Ruhmkorff 

  đã dùng ở 

  Wurzburg

  , hoặc những máy tĩnh điện phóng điện trong các bóng và tạo nên những tia lửa điện dài trong không khí.

•  Những chất huỳnh quang như

  Platino- Cyanua- Barium

   nhận ánh sáng có bước sóng nhất định và phát xạ trở lại ánh sáng với một bước sóng khác.

• Sau cùng chụp ảnh cho phép cố định ánh sáng lỏe lên ở màn huỳnh quang thành những hình ảnh ổn định. Descartes đã viết: ”

  Để có trí tuệ trở nên khôn ngoan, phải hướng nó nghiên cứu cái gì đã được người khác tìm ra”.

Vào buổi tối đáng ghi nhớ ngày 08/11/1895 Roentgen tự hỏi một vấn đề đã được các nhà vật lý  đương thời quan tâm, tia âm cực có thể truyền ra ngoài bóng được không? Nếu có thì truyền được khoảng cách bao nhiêu và gây hậu quả gì?

Ông nhận thấy rằng( giống như Lenard), sau khi bọc bóng Hittorf với một tấm bìa có những bức xạ không phải ánh sáng xuyên qua thủy tinh và tấm bìa đã làm cho một màn có trát  Platino- Cyanua- Barium để cách xa trở nên huỳnh quang , những bức xạ không nhìn thấy đã đi ra khỏi bóng la những tia X. Nó xuyên qua  một tấm bìa, một quyển sách và cả gỗ, những tia này có tính đâm xuyên, chỉ những kim loại có trọng lượng nguyên tử khá cao mới ngăn cản được( hấp thụ chúng).

Để bàn tay giữa bóng phát xạ và màn huỳnh quang, Roentgen nhìn thấy xương của chính mình và vài ngày sau ông đã chụp bàn tay của bà Roentgen: đó là lần chụp x quang đầu tiên.( máy phát tinh X có công suất thấp 1-2mA và thời gian chụp mất vài phút , ngày nay  chỉ còn 0,01s ).

Hình.Bàn tay bà Roentgen.

Những công cụ mà Roentgen và những nhà điện quang tập hợp được đã đi đến một dây chuyền phát xạ tia X có công suất nhỏ( 1-2mA) chụp bàn tay mất vài phút , chụp đầu mất một giờ.

Ứng dụng phát minh trên mục đích y học,  là nhiệm vụ của người sử dụng và những kỹ sư, cuộn dây Ruhmkorff và những máy tĩnh điện đã có sẵn ở nơi làm việc của các bác sĩ điều trị. Người ta biến chúng thành những máy phát điện có công suất cao hơn nhờ công nghiệp điện.

Tấm kính ảnh sau nhiều năm đã được thay thê bằng phim có hai mặt cảm thụ tia, những màn huỳnh quang được dùng theo gợi ý của Edison, đã giảm thời gian chụp xuống còn 1/10, những cassette đầu tiên nhưng buồng tối đã tồn tại.

Những loa khu trú và những lưới chống khuếch tán ( Bucky -1912 và Potter – 1915 ) đã làm tăng chất lượng hình ảnh nhờ xóa bỏ những tia khuếch tán.

• Từ năm 1986 chất

  Bismuth

  ( sau gọi là 

  Barium

  ) đã đưa vào các hốc có thể đưa vào được như ống tiêu hóa( vài năm sau), những ống thông kim loại và những muối Iode được dùng làm chất cản quang cho đường tiết niệu( bàng quang, niệu quản, đài bể thận).

• Năm

  1918

   phẫu thuật viên thần kinh Dandy bơm không khi vào các não thất, năm 1923 A.Sicard bác sĩ thần kinh làm cho ống tủy sống có thể nhìn thấy được nhờ bơm Lipiodol.

Năm 1927 E. Moniz và trường phái Bồ đào nha bắt đầu chụp động mạch tất cả phủ tạng, trước tiên là động mạch não và động mạch nhủ, như vậy đã mở ra công cuộc bơm thuốc có 1-2-3 Iode vào các động mạch và tĩnh mạch nhờ một loại kim, bơm tiêm và ống thăm dò( catheter).

Năm 1970 người ta phát hiện ra chụp cắt lớp vi tính( Computer tomography scanner) còn gọi la cắt lớp đo tỷ trọng( Tomodensitomtrie), dùng máy vi tính để xử lý kết quả, đo sự hấp thu của một chùm tia. Hounsfied – một trong những nhà phát minh phương pháp này đã được tặng giải Nobel năm 1979( giải thứ 2 của ngành điện quang). Sau nhưng năm nghiên cứu về não nay đã mở rộng ra toàn cơ thể và được áp dụng trong tất cả các chuyên ngành, nó là kết quả đầu tiên áp dụng tin học vào ngành điện quang.

Hình.Máy chụp CT Scanner.

Chụp cộng hưởng từ gọi đầy đủ là “chụp cộng hưởng từ hạt nhân” bắt đầu được dùng để chẩn đoán bệnh từ năm 1982.

Sự phát triển tia X và sự lớn mạnh của ngành điện quang là nhờ vào sự phát triển quan trọng của ngành vật lý, công nghiệp, của những áp dụng điện vào y học. Sự phát minh trên chỉ có thể đạt được trình độ hiện nay nhờ các bác sỹ, phẫu thuật viên, kỹ sư, nhà vật lý học, nhà chụp ảnh và nhà tin học.

2.ĐIỀU KIỆN TẠO TIA X.

2.1.Nguồn âm điện tử.

Ta có thể tạo nên nguồn âm điện tử bằng cách làm nóng những vật có chứa âm điện tử, nhiều vật chất trong thiên nhiên có sẵn nguồn âm điện tử và khi vật chất được nung nóng các âm điện tử chuyển động tùy thuộc vào nhiệt độ và nó sẽ xuất hiện dưới dạng đám mây electron.

2.2.Sự dịch chuyển các electron với một vận tốc cao.

Định luật vật lý cơ bản cho rằng những hạt điện tử cùng dấu thì đẩy nhau và khác dấu thì hút nhau. Nếu ta đặt một hạt điện tích  dương thì hạt này được dùng như lực hút và kết quả sẽ tạo nên chuyển động của các âm cực về phía dương cực, vận tốc các âm điện tử càng cao thì hiệu điện thế hai đầu càng cao.

2.3.Sự đập mạnh các âm điện tử vào một dương cực.

Nguồn âm điện tử chuyển động với vận tốc cao sẽ đập mạnh vào vật cản để tạo thành tia X, vật cản đó gọi là đối âm cưc( dương cực), được làm bằng Tungsten( Wolfram).

3.SỰ PHÁT SINH TIA X.

Khi các điện tử có một vận tốc lớn đập vào một bia ngắm bằng kim loại, động năng của chúng biến đổi phần lớn thành nhiệt năng( 99%) và phần nhỏ thành bức xạ tia X, một bóng xạ tia X gồm có:

• Một nguồn điện tử

  : cấu tạo bằng một sợi tóc được đốt nóng, bởi dòng điện đốt tóc và được đo bằng Ampe(A), số lượng tia X phát sinh phụ thuộc vào sự thay đổi của dòng này.

• Lực gia tốc và các điện tử

  : phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa sợi tóc( cực âm) và bia ngắm( cực dương) của bóng. Hiệu điện thế này được đo bằng Kilovolt( kV), chất lượng tia X tức là sức đâm xuyên phụ thuộc vào hiệu điện thế này( 

  thấp từ 40-90 kV, cao từ 100-130kV

   ). Đường đi của các điện tử giữa cực âm và cực dương nằm trong lòng bóng đã được hút chân không.

• Cực dương

  : hay gọi là đối âm cực, là một miếng kim loại kìm hãm của âm điện tử và chất liệu là 1 tấm 

  Tungsten( hay gọi là Wolfram)

  . Diện tích nhận các điện tử đã được gia tốc gọi là tiêu điểm của bóng, gắn vơi cực dương có hệ thống làm nguội bóng để tản nhiệt.

• Bóng phát tia X

  : được bao bọc một vỏ bằng chì chỉ có một cửa sổ để cho chùm tia X cần dùng chui qua. Ngoài ra một hệ thống cửa sổ có lá chắn bằng chì cho phép tăng kích thước của chùm tia X tùy theo vùng cần thăm khám.

4.ĐẶC ĐIỂM TIA X.

4.1.Bản chất tia X.

• Đây là những bức xạ điện từ.

• Bước sóng của tia X khoảng 10

  -8

  n

  m.

• Tia X và tia Gamma có làn sóng khoảng 100A0 – 10-4 A0 có khả năng xuyên qua những vật liệu và tạo nên sự ion hóa. Tia X và tia Gamma dùng trong y khoa có làn sóng 1A0 – 10A0 .

4.2. 10 tính chất của tia X.

Một số tính chất của tia X được ứng dụng vào y học( 10 tính chất quan trọng):

1.Tia X có thể xuyên qua cơ thể người, càng dễ dàng nếu chúng càng đâm xuyên cao( kV cao).

2.Khi xuyên qua một vật nếu chiều dày và tỷ trọng của vật đó càng cao thì chùm tia X sẽ bị suy giảm càng nhiều( các nguyên tử nặng chặn đứng tia X).

3.Chùm tia X khi xuyên qua các vật sẽ phát sinh tia thứ, chủ yếu là tia khuếch tán, tia thứ càng nhiều thì thể tích bị chiếu xạ càng lớn và kV càng cao. Tia khuếch tán bắn ra theo mọi hướng và nó là bức xạ nhiễu, làm giảm độ tương phản của ảnh chụp X Quang.

4.Tia X làm phát sáng của một số muối khoáng, tính chất này được dùng trong các màn chiếu X quang và các bìa tăng quang áp sát phim X quang.

5.Tia X làm đen các nhũ tương của phim ảnh.

6.Tia x ion hóa các khí nó xuyên qua: tính chất này dùng để đo tia X nhờ các buồng ion hóa.

7.Tia X truyền theo đường thẳng và theo mọi hướng.

8.Sự tạo ảnh X quang cũng theo quy luật hình học như ánh sáng trực chiếu, phóng đại, mờ hình học.

9.Cường độ tia X phát xạ giảm theo đảo nghịch của bình phương khoảng cách.

10. Cuối cùng, tia X có những tác dụng sinh học được dùng trong X quang chẩn đoán, X quang trị liệu. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện các kỹ thuật chúng ta cần sử dụng chúng một cách hợp lý, an toàn và hiệu quả để tránh tác hại cho cơ thể bệnh nhân và nhân viên.

BÀI VIẾT LIÊN QUAN