Kasutaja:Aleksander Koljazin/Radiograafia

Radiograafia on läbipaistmatu objekti struktuuri uurimine, kasutades elektromagnetilist kiirgust, mis on tihti röntgenkiirgus, mida projekteeritakse uuritavale objektile, ja saadakse tema sisemisest struktuurist röntgenpildi, ehk röntgenogrammi. Kasutatakse elektromagnetilist kiirgust, mille lainepikkus ei ole nähtava valguse diapasoonis. Röntgenkiirguse generaatoris tekib röntgenkiirguse heterogeenne kiir, mida projetseeritakse uuritavale objektile. Osa projetseeritud röntgenkiirgusest on neelatud objektis ja selle osa suurus sõltub objekti eritihedusest ja sisemisest struktuurist. See osa röntgenkiirgusest, mis pääseb läbi objekti, saab detektori peale, mis on kas spetsiaalne fotograafiline film või digitaalne detektor, kus kiirgus on registreeritud ja detektoris tekib uuritava objekti sisemise struktuuri kahedimensionaalne projektsioon, mis ongi röntgenpilt.

Tomograafias röntgenkiirguse allikas ja detektor liiguvad koos, et pimendada struktuurid, mis ei ole fokaalsel tasandil. Tänapäeval väga tihti kasutatakse kompuutertomograafiat (ingl. CT scanning), millega saadakse juba kolmemõõtmelist uuritava objekti sisemisest struktuurist kujutist.

Tehnilise arengu tõttu, radiograafiat saab kasutada mitte ainult meditsiinis, vaid ka teistes erialades. Radiograafiat on tänapäeval kaks liiki: meditsiiniline radiograafia ja tööstuslik radiograafia: kui uuritav objekt on elav (ld. in vivo), kas inimene või mingi loom, siis radiograafia on meditsiiniline; kõikide teiste uuritavate objektide radiograafiat nimetatakse tööstuslikuks.

Ajalugu

Röntgenograafia alguseks tähistatakse 8. novembri aastal 1895, kui Saksa füüsik Wilhelm Conrad Röntgen avastas röntgenkiirgust ja märkas, et see ei saa läbi luude või metalli pääseda.. Kuna see oli uus tundmatu kiirgus, tähistas Röntgen seda tähega „X”, mis saigi uue kiirguse nimeks, ehk inglise keeles X-rays. Selle avastuse eest sai Wilhelm Röntgen aastal 1901 Nobeli Preemiat. Füüsikas.

Ka tänäpäeval ei ole täpselt teada, kuidas Röntgen avastas röntgenkiirguse, kuna tema laboratoorsed kirjapanekud olid tulega purustatud juba pärast Röntgeni surma. Avastus oli rekonstrueeritud Röntgeni biograafia kirjutajate abil : Röntgen uuris katoodi kiirgust, kasutades fluorestseeriva ekraani, mis oli värvitud baariumi plaatinatsüaniidiga, koos Crookesi toruga, mida ta pani tumeda kartoonilisse karbisse. Röntgen märkas rohelist valgust ekraanil, mis oli torust umbes ühe meetri kaugusel. Röntgen sai aru, et mingi nähtamatu kiirgus läbib läbipaistmatu karbi ja seega saab ekraanile.

Röntgen mõtles, et uut kiirgust saab kasutada meditsiinis, kui ta tegi spetsiaalsele fotoplaadile pildi oma abikaasa käest, kasutades avatud kiirgust. See pilt oli maailmas esimene inimese organismi röntgenogramm. Kui Röntgen esmakordselt pilti nägi, ütles ta kohe: „Ma nägin oma surma.”

Uudis Röntgeni avastusest levis kiiresti, seega ka mõned inimesed erinevatest erialadest proovisid ka röntgenogrammi teha. Aastal 1896 hakkas röntgenkiirgust kasutama Briminghami kirurg Major John Hall-Edwards. Esimene röntgenipilt Venemaal tehti 12. jaanuaril aastal 1896 Peterburis. Eestis esimene katse röntgenkiirgusega oli tehtud Tartus 2-3 nädalat hiljem.

Ameerika Ühendriikides röntgenkiirguse meditsiiniliseks kasutuseks oli võetud Ivan Pulujiga tehtud esimene maailmas röntgentoru. 1896. aasta jaanuaris, teada saades Röntgeni avastusest, Dartmouth kolledži lõpetanud Frank Austin leidis kõik fotoemissiooni torud kolledži füüsika laboris ja testis neid. Tema arvmuses, röntgenitoruks kõige rohkem sobis Puluji toru. 3. veebruaris aastal 1896 sama kolledži professor Gilman Frost, tema vend füüsika professor Edwin Frost ja Frank Austin tegid röntgenogrammi Eddie McCarthyi käelabast, kes oli kohaliku kooli õpilane ja Gilmani patsient. Saadud spetsiaalsele fotoplaadile röntgenogrammist said nad lõplikult teada, et käeribas oli luumurd .

Röntgenkiirgust võeti kasutusele diagnoosimiseks päris kiiresti, veel enne ohtliku ioniseeriva kiirguse avastamist. Näiteks, Alan Archibald Campbell-Swinton avas esimese radiograafilist labori Suurbritannias juba 1896. aastal, Marie Curie toetas radiograafia kasutamist Esimese Maailmasõjas haavatud sõdurite ravimiseks. Esialgu, meditsiin oli põhiline eriala, milles kasutati röntgenkiirgust. Paljusid protseduure kliinikutes viisid läbi inimesed erinevatest erialadest, näiteks füüsikud, pildistajad, doktorid, insenerid ja meditsiiniõed. Radiograafia spetsialistid olid väga kiiresti välja koolitatud, mille tõttu radioloogia kasutusele võtmine ei võtnud palju aega ja seega uus tehnoloogia levis maailmas väga kiiresti.

Venemaal esimene kliinik, kus hakati kasutama röntgenkiirgust, avati aastal 1918. Aastal 1921 Petrogradis oli avatud ka Venemaal esimene röntgen-stomatoloogiline haigla.

Mõnedes sõnaraamatutes radiograafiat defineeritakse nagu „võtmist röntgenpildi objektist”, mis ei ole selle sõna täpne kirjeldus, kuna paljude aastate jooksul röntgenkiirgus oli põhiline töö, millega tegelesid radioloogid ja röntgenoloogid. Tänapäevas maailmas tehakse ka fluorograafiat, arvutitomograafiat, mammograafiat, uurimist ultraheliga ja magnetresonantstomograafiat.

Röntgenkiirguse teoreetiline mõistmine

Meditsiinilises radiograafias kasutatakse tavaliselt röntgenkiirgust, mille footonid tekivad röntgenitorus niisuguste protsesside jooksul, mis on seotud mõjuga elektronidele. Aga, näiteks, nukleaarses meditsiinis tavaliselt kasutatakse gamma-kiirgust, mis on juba seotud vastastikuse mõjuga aatomi tuumaga. Need kaks kiirgust ongi radiograafias kõige rohkem kasutatud, kuna nemad kannavad rohkem energiat, kui kiirgus, näiteks, raadiolainetega või nähtava valguse diapasoonis, aga mõlemad on ohtlikud elavatele organismitele.

Tähtsamaimad komponendid röntgentorudes, milles tekibki röntgenkiirgus, on looduslikud radioaktiivsed elemendid, nagu raadium või radoon, ja mõned kunstlikult tehtud radioaktiivsed isotoobid ainetest nagu, näiteks koobalt massiarvuga 60 ja iriidium massiarvuga 192. Viimast kaht elementi kasutatakse sagedamini, kuna nad genereerivad rohkem footoneid, ja raadium koos radooniga on ohtlikum. Röntgentorus tekkiv elektromagneetiline kiirgus koosneb ostsilleeritavatest elektriväljast ja magnetväljast, aga tavaliselt kujutatud ühise sinusoidaalse lainena.

Gammakiirgus ei ole otseselt ioniseeriv kiirgus, vaid on selle allikaks. Läbides mingit objekti, gammakiirgus võib saada vastastikmõjule elektroniga, mis ongi juba ioniseeriv osake, ja anda talle oma energiat. Saates energiat, elektron võib vabaneda oma kohast aatomis ja alustada põrkumist teiste elektronidega, millega tekibki ionisatsioon. Mõnikord gammakiirgus ei põrku elektroniga, vaid sattub selle orbiidile, mille tõttu energia on antud soojusena või mingi väikese energiaga footonina, aga elektron ei lahku aatomist ära, vaid jääb oma orbiidile, ja gammakiirgus jätkab „edasi lendamist”, aga nüüd vähema energiaga. Ära antud energia tekitab organismis palju kiirguslikku põletusi, mis ongi ioniseeriva kiirguse ohtlikuse põhjus.

Vastastikmõju elektroni ja gamma-kiirguse vahel toimub kahel viisil. Esimesel juhul gamma-kiirguse kogu energia on ära antud aatomile. Seega gammakiirgus enam ei eksisteeri ja elektron, mille kineetiline energia on nüüd võrdne gammakiirguse energiaga, lahkub aatomist. Seda efekti nimetatakse fotoelektriliseks efektiks ehk fotoefektiks. Teisel juhul gammakiirgus saab vastastikmõjule elektroniga, „liitub” temaga ja annab osa oma kineetilisest energiast, mille tõttu elektron lahkub oma orbiidilt. Vastastikmõju põhjusel kiirgab nii öelda sekundaarne gammakiirgus väiksema energiaga. Seda efekti nimetatakse Komptoni efektiks. Mõlemal juhul lahkunud elektronid kaovad oma kineetilist energiat teiste elektronide ioniseerimise jooksul.

Kiirguse intensiivsust võib mõõta, jälgides kiirguse mõjut spetsiaalsele fotograafilisele filmile. Siin efekt on sama nagu nähtava valgusega, ehk mida intensiivsem on kiirgamine, seda tumedam on kohad filmil, kus kiirgus hajub objektis, ehk seda parem on näha uuritava objekti struktuuri. Kasutusel on ka teised meetodid, näiteks ioniseerimise effekti elektrooniline mõõtmine. Sellel juhul määratakse elektrostaatiliselt laetud plaadil laengu muudatusi või sama plaadi fluoristsensi effekti jälgimisega.