Исследовательская работа "Рентгенодиагностика и ее значение в развитии современной медицины"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ШКОЛА №1» г. Смоленск

Исследовательская работа

по физике

«Рентгенодиагностика и её значение в развитии современной медицины»

Выполнила: Беляева С.А.

2019-2020 учебный год

План:

Введение………………………………………………………………………………..с.

Ι. Теоретическая часть

Открытие рентгеновских лучей…………………………………………………………………..с.

Получение рентгеновского излучения……………………………………….………..…с.. Свойства рентгеновского излучения…………………………………………...…….с

Опасные факторы рентгеновского излучения …………………………………………с.

Применение рентгеновского излучения в медицине ……………………………с.

Методы диагностики с использованием X-лучей……………………..……………………с

ΙΙ. Практическая часть

Заключение…………………………………………………………………………с

Приложение ………………………………………………………………………с.

Литература ………………………………………………………………………..с

«Diagnosis cetra - ullae therapiaefundamentum»

(перевод: «Достоверный диагноз - основа любого лечения»,

древняя латинская поговорка)

Введение

Физика и медицина - это две структуры, которые окружают нас в повседневной жизни. С каждым днем за счет физики медицина модернизируется, благодаря чему все больше людей могут избавиться от болезней.

В настоящее время обширная линия соприкосновения этих наук всё время расширяется и упрочняется. Нет ни одной области медицины, где бы не применялись физические приборы.

Например:

1. Наркозно-реанимационная аппаратура

2. Хирургическое оборудование: электрохирургические аппараты, лазерные хирургические аппараты, светильники бестеневые хирургические.

3. Терапевтическое оборудование: ингаляторы, микроволновая терапия, высокочастотная терапия, ударно-волновая терапия, низкочастотная терапия, многофункциональные аппараты для физиотерапии, ультразвуковая терапия, магнитотерапия, лазерная терапия.

4. Бактерицидные облучатели и тд.

Благодаря достижениям физики в быту мы используем множество различных медицинских приборов, которые позволяют не посещать врача без особой надобности (например, бытовые глюкометры, тонометры, пульсометры, небулайзеры, ингаляторы, ирригаторы, массажеры, электрогрелки и т. п.)

На протяжении многих веков усилия врачей были направлены на решение труднейшей задачи - улучшение распознавания заболеваний человека. Потребность в методе, который позволил бы заглянуть внутрь человеческого тела, не повреждая его, была огромной, хотя и не всегда осознанной. После того, как в Европе стали широко изучаться вскрытия трупов, врачи смогли изучить строение органов человека, а также изменения, которые они претерпевают при тех или иных заболеваниях. И вряд ли кто-нибудь из ученых прошлого мог предположить, что мечта сделать человеческий организм «прозрачным» вполне осуществима. Потребность увидеть не оболочку, а структуру организма живого человека, его анатомию и физиологию была столь насущной, что, когда чудесные лучи, позволявшие осуществить это на практике, были, наконец открыты, в медицине наступила новая эра.

Цель работы: проверить, является ли на сегодняшний день открытие рентгеновских лучей востребованным в современной медицине.

Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:

1. изучить суть рентгеновского излучения, узнать историю его открытия, понять сущность рентгеновских лучей;

2. выяснить, как часто и с какой целью в современной медицине прибегают к использованию приборов, основанных на открытии рентгеновских лучей;

3. провести анкетирование с целью – узнать отношение взрослого населения к прохождению различных видов рентгенодиагностики.

4. проанализировать полученную в ходе исследования информацию и сделать вывод.

 

Актуальность темы заключается в том, чтобы выяснить насколько значимым является открытие рентгеновских лучей и последующее внедрение знаний о них в область медицины и как данное открытие связано с сегодняшним прогрессом в области медицины.

Методы исследования:  анализ, анкетирование.

Ι. Теоретическая часть

Открытие рентгеновских лучей

Каждый из нас проходил через рентгеновский кабинет. Снимки, сделанные там, известны каждому человеку. В руках человека оказался аппарат, который мог увидеть то, чего не видим мы. В 2020 году исполнится 125 лет этому научному открытию.

Рентгенология - область медицины, изучающая применение рентгеновского излучения для исследования строения и функций органов и систем и диагностики заболеваний. 

Рентгеновские лучи открыл немецкий физик Вильгельм Рентген (1845 – 1923) 8 ноября 1895 года (приложение 1). В тот день Рентген допоздна работал в своей лаборатории. Уже собираясь уходить, он затушил лампу и вдруг в темноте увидел легкое зеленоватое свечение. Светилось вещество в баночке, стоящей на столе. Рентген увидел, что забыл отключить один прибор – электронную вакуумную трубку. Он отключил трубку – свечение исчезло, снова включил – появилось. Самым удивительным было то, что прибор стоял в одном углу лаборатории, а баночка со светящимся веществом – в другом. Значит, решил ученый, от прибора исходит какое-то неизвестное излучение. Понимая, что столкнулся с новым явлением, Рентген начал внимательно исследовать загадочные лучи. Напротив трубки он установил экран и, чтобы определить силу излучения, помещал между ними разные предметы. Книга, доска, листы бумаги – все они оказались прозрачными для лучей. Рентген подставил под лучи коробку с набором гирь. На экране стали хорошо видны их тени. Под пучок лучей случайно попала рука ученого. Рентген замер на месте. Он увидел собственные двигающиеся кости руки. Костная ткань подобно металлу оказалась непроницаема для лучей.

Первой о выдающемся открытии рентгеновских лучей узнала жена ученого. Рентген с помощью неизвестных ранее лучей, он назвал их  Х-лучами, сфотографировал руку своей жены фрау Берты. Это был первый в истории рентгеновский снимок (приложение 2). Современную медицину невозможно представить без этих удивительных лучей, названных в честь своего первооткрывателя.

Получение рентгеновского излучения

Рентгеновские лучи – это вид невидимого глазу электромагнитного излучения, имеющий меньшую длину волны, чем ультрафиолетовые электромагнитные волны. Длина волны X-лучей колеблется от 70 нм до 10^-5нм. Чем короче длина волны X-лучей, тем больше энергия их фотонов и больше проникающая способность. Рентгеновские лучи со сравнительно большой длиной волны (более 10 нм), называются мягкими. Длина волны 1 – 10 нм характеризует жесткие X-лучи. Они обладают огромной проникающей способностью.

Физику явлений можно показать на примере работы рентгеновской трубки, как специального электровакуумного высоковольтного прибора, предназначенного для генерирования рентгеновского излучения.

Рентгеновские лучи возникают, когда быстрые электроны, или катодные лучи, сталкиваются со стенками или анодом газоразрядной трубки низкого давления. Современная рентгеновская трубка представляет собой вакуумизированный стеклянный баллон с расположенными в нем катодом и анодом (приложение 3). Разность потенциалов между катодом и анодом (антикатодом), достигает несколько сотен киловольт. Катод представляет собой вольфрамовую нить, подогреваемую электрическим током. Это приводит к испусканию катодом электронов в результате термоэлектронной эмиссии. Электроны ускоряются электрическим полем в рентгеновской трубке. Поскольку в трубке очень небольшое число молекул газа, то электроны по пути к аноду практически не теряют своей энергии. Они достигают анода с очень большой скоростью.

Рентгеновские лучи возникают всегда, когда движущиеся с высокой скоростью электроны тормозятся материалом анода. Большая часть энергии электронов (примерно 99%) рассеивается в виде тепла. Поэтому анод необходимо искусственно охлаждать. Анод в рентгеновской трубке должен быть сделан из металла, имеющего высокую температуру плавления, например, из вольфрама. Чтобы предотвратить перегрев анода, в мощных рентгеновских трубках применяют водное или масляное охлаждение и вращающийся анод.

Часть энергии, не рассеивающаяся в форме тепла, превращается в энергию электромагнитных волн (рентгеновские лучи). Таким образом, рентгеновские лучи являются результатом бомбардировки электронами вещества анода.

Рентгеновское излучение образуется двумя путями. Первый - в результате торможения быстро движущихся электронов в веществе, так называемое "тормозное" излучение. Второй – в результате изменения энергетического состояния атомов вещества - "характеристическое" излучение.

Опасные факторы рентгеновского излучения

Однако нужно считаться с тем, что любое облучение безопасно лишь в определённых дозах – недаром работа в рентгеновском кабинете считается вредной для здоровья. Опасность заключается в том, что рентгеновские лучи действуют по принципу радиации, превращая нейтральные атомы в положительно или отрицательно заряженные ионы. В свою очередь, это может вызвать изменение структуры клеток, метаболизма и функционирования тканей, органов и всего организма.

Даже при незначительной, но частой дозе облучения возможны изменения в хромосомном аппарате клетки - мутации. Самую большую опасность для пациента представляют процедуры, требующие длительного нахождения в зоне излучения. К таким относятся операции сопоставления осколков костей при травмах, некоторые исследования пищевода и желудка. Кроме того, существуют сведения, что рентгеновские лучи обусловливают образование опухолей. Возможно изменение состава крови на короткий промежуток времени, если облучение было в небольшом избытке. В случае длительного рентгеновского облучения состав крови меняется безвозвратно.

Вследствие этого могут возникнуть раковые заболевания, раннее старение и смерть, образование катаракт, генетические изменения.

Современные доктора сделали все возможное, чтобы снизить негативное влияние рентгеновских лучей. Для этого в рентгеноскопических анализах используются только лучи с низкой энергией, а организм человека подвергается облучению на короткий промежуток времени.

Свойства рентгеновского излучения

Было установлено, что рентгеновское излучение обладает целым рядом удивительных свойств. Во-первых, невидимое для человеческого глаза рентгеновское излучение способно проникать сквозь непрозрачные тела и предметы. Во-вторых, оно способно поглощаться веществами тем интенсивнее, чем больше их атомный (порядковый) номер в периодической системе Менделеева. В-третьих, рентгеновское излучение вызывает свечение некоторых химических веществ и соединений. В-четвёртых, рентгеновские лучи обладают линейным характером распространения. Эти свойства рентгеновских лучей и используются для получения информации о внутреннем содержании и строении "просвечиваемых" ими объектов без их вскрытия.

Применение рентгеновского излучения в медицине

Применение рентгеновского излучения в медицине для диагностики и лечения основано на его способности:

- проникать через различные вещества, в том числе через органы и ткани человеческого тела, не пропускающие лучи видимого света;

- вызывать флюоресценцию – свечение некоторых химических соединений (активированные сульфиды цинка и кадмия, платино-синеродистый барий). На этом свойстве основано R-просвечивание, а также использование усиливающих экранов при рентгенографии;

- оказывать фотохимическое воздействие: разлагать соединения серебра с галогенами и вызывать почернение фотографических слоев (в том числе R-графической пленки);

- вызывать физиологические и патологические (в зависимости от дозы) изменения в облученных органах и тканях (оказывать биологическое действие). На этом свойстве основано использование R-излучения для лечения опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваний, однако при недостаточно контролируемом облучении в больших дозах возможно развитие острой и подострой лучевой болезни, либо лучевых поражений;

- передавать энергию излучения атомам и молекулам окружающей среды, вызывая их возбуждение, а также распад на положительные и отрицательные ионы – ионизационное действие. При определенных условиях между ионизационным эффектом и дозой облучением существует прямая зависимость. Это позволяет, оценивая с помощью специальных приборов (дозиметров) степень ионизации воздуха, определить количество и качество R-лучей, применяемых для диагностики и лечения.

Методы диагностики с использованием X-лучей

Существует несколько методов рентгенодиагностики:

1. Рентгеноскопия.

2. Рентгенография.

3. Компьютерная томография (КТ).

4. Флюорография.

Рентгеновские лучи проходят через тело пациента, после чего специалист, который проводит процедуру, сможет увидеть его теневое изображение. Для защиты врача от вредного воздействия Х-лучей между ним и экраном должно присутствовать окно из свинца, который не пропустит рентгеновские лучи.

Основными требованиями к преобразователям рентгеновского изображения являются: максимальная информативность рентгеновского изображения при минимально возможной поглощённой дозе излучения просвечиваемым объектом и оптимальное преобразование рентгеновского изображения в оптическое, обеспечивающее получение оператором максимума информации, содержащейся в теневом рентгеновском изображении.

Рентгеноскопия дает возможность провести обследование функционирования органов человека. Серьезным минусом этого способа исследования является сравнительно большая степень облучения пациента во время сеанса (приложение 4).

Рентгенография имеет свои особенности. В данном случае, в отличие от вышеописанного способа, производится запись рентгеновского изображения на пленку. Чтобы провести исследование данным способом нужно расположить объект между источником Х-лучей и фотопленкой, функция которой — зафиксировать изображение, несущее данные о положении дел органа, именно в этот момент (приложение 5). Повторные рентгенографии предоставляют возможность следить за изменениями в больном органе. Этот способ диагностики очень эффективен в травматологии и стоматологии, потому что костные ткани состоят из кальция и не прозрачны для Х-лучей. Также рентгенография эффективна при диагностике пневмонии и туберкулеза.

Компьютеризированный томографический аппарат (приложение 6) стал последним словом техники в современной медицине. При помощи этого прибора можно проводить исследование мягких тканей человека. Работа современных томографов построена на следующем принципе: большой пучок Х-лучей в форме веера перекрывает объект исследования и проходит через все тело человека. Результат записывается волноулавливающими датчиками. Продолжительность процедуры составляет не более 10 с. Томография имеет множество плюсов в сравнении с другими методами рентгенодиагностики. КТ содержит высокое качество картинки на экране компьютера, что позволяет увидеть самые незначительные изменения, которые не могут зафиксировать другие исследования. Еще одним существенным преимуществом метода можно назвать уменьшение дозы облучения, которую пациент получает во время процедуры.

Флюорография представляет собой выполнение снимка теневого изображения с просвечивающего экрана. Местоположение пациента при таком методе диагностики должно быть между источником излучения и плоским экраном из люминесцентного вещества. Ткани организма человека имеют разную плотность, из-за этого создаются тени рентгеновского излучения различной интенсивности. Специалист проводит исследование изображения на экране и переходит к постановке диагноза (приложение 7). Когда человек отправляется на флюорографию и получает неудовлетворительные результаты, его могут направить на рентген. А вот делать после рентгена флюорографию не рекомендуется.

Флюорографию в рамках ежегодной диспансеризации рекомендуется проходить всем практически здоровым людям. Заключение о результатах флюорографии требуется при первичном посещении терапевта, госпитализации, трудоустройстве, поступлении на учебу, оформлении санаторной карты, записи в спортивные клубы и бассейны, получении водительских прав, перед планированием беременности. При наличии длительного кашля, одышки, похудания, слабости пациент направляется на флюорографию незамедлительно.

Целью флюорографии является целенаправленное массовое обследование населения, выявляющее скрыто протекающие заболевания легких (туберкулез, пневмокониозы, неспецифические воспалительные заболевания и опухоли легких), поражения плевры и средостения, диафрагмы, крупных сосудов, ребер, сердца. При обнаружении изменений проводится уточняющая рентгенография грудной клетки.

ΙΙ. Практическая часть

Для того чтобы выяснить, как часто в современной медицине прибегают к использованию приборов, основанных на открытии рентгеновских лучей, я обратилась за помощью к специалистам различных медицинских учреждений г. Смоленска:

- ОГБУЗ «Городская детская клиническая больница» (ул. Октябрьской революции, д. 16)

- ОГБУЗ «Консультативно-диагностическая поликлиника №1» (ул. Чаплина, д. 3)

- ОГБУЗ «Смоленский противотуберкулезный клинический диспансер» (ул. Коммунальная, д.10)

- ОГБУЗ «Смоленская областная клиническая больница» ( пр-т Гагарина, д. 27)

- ДОГБУЗ «Детская клиническая больница» (ул. 12 лет Октября, д. 8)

- Стоматологический центр «Максима» (ул. Исаковского, д. 24): в день выполняется до 20 снимков ротовой полости, в месяц – примерно 600 снимков;

С целью – узнать отношение взрослого населения к прохождению различных видов рентгенодиагностики, провела анкетирование (приложение 8).

Всего опрошенных было 50 человек в возрасте от 32 до 64 лет, не имеют детей всего 4 опрошенных (8%). Ежегодно проходят флюорографию всего 27 человек (54 %): 8 человек (16%) в связи с болезнью – направляет врач, 18 человек (36%) - так как требует сфера профессиональной деятельности, и всего 1 человек (2%) самостоятельно следит за здоровьем.

Не проходят флюорографию ежегодно 23 человека (46%), из них 18 человек (26%) не считают данную процедуру обязательной, а 5 человек (10%) не хотят подвергать себя излишнему облучению.

44 человека (88 %) хотя бы раз в жизни делали рентген-снимок ротовой полости.

Положительно к современным рентген-аппаратам относятся 47 человек (94%), так как считают, что рентген-аппараты несут пользу для человечества и облегчают постановку верного диагноза, 2 человека (4%) высказали отрицательное отношение, так как рентгеновское излучение оказывает негативное воздействие на организм человека.

46 человек (92%) считают, что при лечении детей, несмотря на негативное воздействие рентгеновского излучения, всё же рентген-аппараты являются незаменимыми в выявлении бронхитов и различных видов пневмоний, с которыми в последнее время часто сталкиваются родители, как с осложнениями, вызванными различными вирусами и бактериями, в случаях различных переломов и ушибов. 4 человека (8%) хотят, чтобы в медицине появились аппараты, способные давать такие же результаты, как и рентген-аппараты, но не оказывающие никакого негативного воздействия на человеческий организм.

Заключение

В современном мире наряду с многочисленными научными открытиями и изобретениями, применяемыми в области медицины (от постановки диагнозов с помощью различных современных приборов до возможности проведения операций роботами), человечество сталкивается с множеством абсолютно новых, мало знакомых ранее вирусов и бактерий, способных мутировать из одного вида в другой и оказывающих пагубное воздействие на человеческий организм, часто приводящее к серьезным осложнениям. С начала ХΙ века население Земли столкнулось с рядом эпидемий инфекционных заболеваний, поражающих людей и животных на обширных территориях, значительно превышающих границы отдельных государств: атипичная пневмония, птичий грипп, свиной грипп, полиомиелит, вирус Эбола и в 2020 году этот список дополнил коронавирус.

В борьбе с подобными вирусами важным является незамедлительно верная постановка диагноза, диагностика и лечение осложнений, вызываемых подобными заболеваниями. Одним самым распространенным осложнением часто является пневмония, выявление которой не было бы возможным без современных приборов, основанных на использовании рентгеновских лучей.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что умеренное рентгенологическое облучение не может нанести ощутимого вреда организму человека. Рентгеновское исследование, хоть и обладает потенциально опасными эффектами в отношении организма, но на практике практически безопасно. Рентгенодиагностика незаменима в медицине.

Здоровье каждого человека находится непосредственно в его руках. Берегите свое здоровье, соблюдайте здоровый образ жизни и тогда, может быть, вам никогда не понадобится рентген.

Приложение

Приложение 1

Приложение 2

Первый в истории рентгеновский снимок

Приложение 3

Современная рентгеновская трубка

Схема устройства рентгеновской трубки

Приложение 4

Рентгеноскопия

Приложение 5

Рентгенография

Приложение 6

Компьютеризированный томографический аппарат

Приложение 7

Флюорография

Приложение 8

Анкета

Укажите Ваш возраст ­­­____________________Наличие детей_________________________________

1. Проходите ли Вы флюорографию грудной клетки ежегодно:

А) да, так как самостоятельно слежу за здоровьем;

Б) да, так как часто болею, и направляет врач;

В) да, так как этого требует сфера моей профессиональной деятельности;

Г) нет, так как не считаю данную процедуру обязательной;

Д) нет, так как не хочу подвергать себя излишнему облучению.

2. Приходилось ли Вам делать рентген-снимок ротовой полости:

А) да, направлял врач-стоматолог (в случае выбора данного ответа, в скобках укажите, сколько примерно раз в год делали);

Б) нет.

3. Как Вы относитесь к современным рентген-аппаратам?

А) положительно, считаю, что они несут пользу для человечества и облегчают постановку верного диагноза;

Б) отрицательно, так как они оказывают негативное воздействие на организм человека;

В) другой ответ:______________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

4. Как Вы относитесь к использованию рентген –аппаратов при лечении детей? (напишите развернутый ответ)______________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________