Röntgenstrahlen sind eine Art von elektromagnetischen Wellen, die am besten dafür bekannt sind, die Haut zu durchdringen und Knochenzustände abzubilden. Die Fortschritte in der Technologie haben die Intensität und die Lichtsammeleigenschaften von Röntgenstrahlen verbessert, was zu einer wachsenden Zahl von Anwendungen für Röntgenlichtwellen geführt hat, darunter die Abbildung mikroskopisch kleiner lebender Zellen und Strukturen wie Zement.
Röntgenstrahlen lassen sich in zwei Hauptarten unterteilen: weiche Röntgenstrahlen und harte Röntgenstrahlen.
Weiche Röntgenstrahlen haben eine relativ kurze Wellenlänge von etwa 10 Nanometern und liegen im elektromagnetischen Spektrum zwischen Ultraviolett und Gammastrahlen. Harte Röntgenstrahlen haben eine Wellenlänge von etwa 100 Pikometern. Sie gehören zum gleichen Bereich des elektromagnetischen Spektrums wie Gammastrahlen: Röntgenstrahlen entstehen durch die Beschleunigung von Elektronen, während Gammastrahlen durch vier Kernreaktionen von Atomkernen erzeugt werden.
Geschichte der Röntgenstrahlen
Röntgenstrahlen wurden 1895 von Professor Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt. Laut der Geschichte der Radiographie bemerkte Röntgen, dass Kristalle in der Nähe der Hochspannungs-Kathodenstrahlröhre eine fluoreszierende Farbe aufwiesen, selbst wenn sie durch dunkles Papier abgeschirmt waren. Die Röhre strahlt eine Art Energie ab, die das Papier durchdringt und die Kristalle zum Leuchten bringt. Roentgen nannte diese unbekannte Energie „Röntgenstrahlung“. Experimente zeigten, dass diese Strahlung weiches Gewebe durchdringt, ohne Knochen zu durchdringen, und ein Schattenbild auf einer fotografischen Platte erzeugt.
Das Dosisflächenprodukt – Welche Dosis an Röntgenstrahlung sollte auf eine bestimmte Fläche einwirken?
Dosisflächenproduktmessgeräte werden zur Bewertung der Patientendosis (DAP) verwendet. Diese wird Dosisflächenprodukt genannt. Sie verwenden eine Ionisationskammer, die auf dem Kollimator der Röntgenröhre montiert ist. Die Kammer ist ein Parallelplattentyp, im Allgemeinen mit quadratischen Platten. Sie hat eine Fläche, die größer ist als die maximale Strahlgröße an der Position, an der sie montiert ist. Es handelt sich um eine versiegelte Kammer, um Kalibrierungsänderungen aufgrund von Temperatur- und Druckschwankungen zu vermeiden. Die Menge der in der Kammer erzeugten Ionisierung ist nicht nur proportional zur Dosis, sondern auch zur Fläche des Strahls. Es wird also das Produkt aus Dosis und Fläche mit der Einheit Gy cm2 gemessen. Verschiedene Hersteller können unterschiedliche Submultiplikatoren verwenden, zwei gängige Beispiele sind cGy cm2 und μGy m2.
Die Nutzung von Röntgengeräten hat in den Arztpraxen stark zugenommen. Die diagnostische Radiologie hat einen enormen Anteil der Dosis aus künstlichen Quellen. In der Tat ist die diagnostische Radiologie bisher die größte Quelle für vom Menschen verursachte Strahlung. Zum Beispiel, diagnostische Radiologie und Nuklearmedizin Verfahren etwa 88 % der kollektiven kollektiven effektiven Dosis aus anthropogenen Quellen. Zur Bewertung des stochastischen Risikos durch inhomogener Strahlung zu bewerten, hat die ICRP Bestimmung der effektiven Dosis empfohlen Dosis empfohlen. Die effektive Dosis wurde eingeführt um eine auf die Strahlendosis bezogene Beeinträchtigung auszudrücken in Situationen auszudrücken, in denen die Dosis für den Patienten Körper nicht gleichmäßig ist.
Vorbereitung auf eine Röntgenuntersuchung
Normalerweise müssen Sie nichts Besonderes tun, um sich auf eine Röntgenuntersuchung vorzubereiten. Sie können vor der Untersuchung ganz normal essen und trinken und Ihre gewohnten Medikamente weiter einnehmen. Es kann jedoch sein, dass Sie bestimmte Medikamente absetzen und einige Stunden lang nichts essen und trinken dürfen, wenn Sie geröntgt werden und ein Kontrastmittel verwenden. Es ist ratsam, lockere, bequeme Kleidung zu tragen, da Sie diese während der Röntgenuntersuchung tragen können. Vermeiden Sie das Tragen von Schmuck und metallhaltiger Kleidung (z. B. Reißverschlüsse), da diese entfernt werden müssen.
Beim Röntgen werden Sie normalerweise gebeten, sich auf einen Tisch zu legen oder sich auf eine flache Oberfläche zu stellen, damit der zu untersuchende Körperteil an der richtigen Stelle positioniert werden kann. Das Röntgengerät, das wie eine Röhre mit einer großen Glühbirne aussieht, wird vom Röntgenassistenten sorgfältig auf den zu untersuchenden Körperteil ausgerichtet. Der Röntgenassistent bedient das Gerät hinter einem Bildschirm oder von einem Nebenraum aus. Die Röntgenaufnahme dauert nur den Bruchteil einer Sekunde. Sie werden während der Untersuchung nichts spüren. Während der Röntgenaufnahme müssen Sie stillhalten, damit das Bild nicht unscharf wird. Es können mehrere Röntgenaufnahmen aus verschiedenen Winkeln gemacht werden, um so viele Informationen wie möglich zu erhalten.
Was passiert nach einer Röntgenuntersuchung?
Nach einer normalen Röntgenuntersuchung treten keine Nachwirkungen auf und Sie können kurz danach nach Hause gehen. Sie können sofort zu Ihren normalen Aktivitäten zurückkehren. Wenn bei der Röntgenuntersuchung ein Kontrastmittel verwendet wurde, kann es zu vorübergehenden Nebenwirkungen kommen. So kann Barium Ihren Ausscheidungen für einige Tage eine weißliche Farbe verleihen, und eine Injektion, die Ihnen vor der Röntgenuntersuchung verabreicht wird, um Ihren Magen zu entspannen, kann dazu führen, dass Sie für einige Stunden verschwommen sehen können. Manche Menschen bekommen nach einer Jodspritze einen Ausschlag oder fühlen sich krank.
Quellen und Wirkungen von Röntgenstrahlen
Es können Röntgenstrahlen auf der Erde durch den Beschuss von Kupfer- oder Galliumatomen mit einem Strahl hochenergetischer Elektronen erzeugt werden. Wenn der Strahl auf das Atom trifft, werden die Elektronen in der inneren Schale, der so genannten S-Schale, gestört und manchmal aus ihrer Umlaufbahn herausgeschleudert. Ohne diese Elektronen, so Gaffney, wird das Atom instabil, und um sich zu „entspannen“ und ins Gleichgewicht zurückzukehren, fallen Elektronen, so genannte 1p-Schalen, hinein, um die Lücken zu füllen. Das Ergebnis: ein Röntgenstrahlenbündel wird ausgesandt. Es ist nicht ganz einfach, eine hochenergetische, helle Röntgenquelle herzustellen.
Hier kommen die Synchrotrons ins Spiel, eine Art Teilchenbeschleuniger, der geladene Teilchen wie Elektronen auf einer geschlossenen, kreisförmigen Bahn beschleunigt. Die Grundlagen der Physik besagen, dass Licht entsteht, wenn geladene Teilchen beschleunigt werden. Die Art des Lichts wird durch die Energie der Elektronen (oder anderer geladener Teilchen) und das Magnetfeld bestimmt, das sie um den Kreis laufen lässt. Da die Elektronen in einem Synchrotron mit annähernd Lichtgeschwindigkeit angetrieben werden, geben sie eine enorme Energiemenge ab, hauptsächlich Röntgenstrahlung. Und zwar nicht irgendwelche Röntgenstrahlen, sondern sehr starke, gebündelte Röntgenstrahlen.
Diese Strahlung wurde zunächst als störend empfunden, da sie die Teilchen ihre Energie verlieren ließ, aber in den 1960er Jahren wurde sie als Licht mit besonderen Eigenschaften erkannt, das die Schwächen der Röntgenröhren überwand. Ein interessantes Merkmal der Synchrotronstrahlung ist, dass sie polarisiert ist. Das bedeutet, dass die elektrischen und magnetischen Felder der Photonen alle in dieselbe Richtung schwingen, die linear oder kreisförmig sein kann.
Da Elektronen relativistisch sind, wird das Licht, das sie aussenden, vor ihnen gesammelt. Das heißt, weil so viele Elektronen gespeichert sind, hat das Röntgenlicht nicht nur die richtige Farbe, sondern wird auch bevorzugt nach vorne abgestrahlt.
Röntgenbildgebung
Aufgrund ihrer Fähigkeit, bestimmte Materialien zu durchdringen, werden Röntgenstrahlen bei einer Vielzahl von zerstörungsfreien Bewertungen und Prüfungen eingesetzt, insbesondere zur Erkennung von Defekten und Rissen in Bauteilen. Es durchdringt die Strahlung das Bauteil und erreicht einen Detektor, z. B. einen Film. Das daraus resultierende Schattenbild zeigt die inneren Merkmale und gibt an, ob das Bauteil intakt ist oder nicht. Dies ist die gleiche Technik, die Ärzte und Zahnärzte verwenden, um Röntgenbilder von Knochen und Zähnen zu machen.
Röntgenstrahlen sind auch für Sicherheitskontrollen von Fracht, Gepäck und Passagieren unerlässlich. Elektronische Bildscanner liefern Echtzeitbilder des Inhalts von Paketen und anderem Passagiergepäck.
Ursprünglich wurden Röntgenstrahlen verwendet, um Knochen zu fotografieren, aber damals war es noch einfach, auf dem Film zwischen Knochen und Weichteilen zu unterscheiden. Verbesserungen bei fotografischen Filmen und elektronischen Bildsensoren sowie genauere Fokussierungssysteme und empfindlichere Erkennungsmethoden haben es jedoch möglich gemacht, subtile Unterschiede in der Gewebedichte mit viel geringerer Belichtung zu erkennen. Darüber hinaus werden bei der Computertomographie (CT) mehrere Röntgenbilder kombiniert, um ein dreidimensionales Modell des betroffenen Bereichs zu erstellen.
Fazit zur Röntgenstrahlung
Die Röntgenstrahlung ist heute in vielen Bereichen nicht mehr wegzudenken. Bei der Untersuchung von Knochen und Zähnen, aber auch bei der Herstellung von Werkstücken, spielt sie eine sehr große Rolle.