Широкое применение рентгеновских аппаратов, необходимость уменьшения дозы излучения при исследовании предъявили новые требования к рентгеновским установкам. Классическое рентгеновское просвечивание и проведение рентгеновских исследований в операционной сопряжены с большими первыми нагрузками на врача и больного. Слабое свечение экрана при рентгеноскопии не позволяет производить рентгенокиносъемку и применять рентгенотелевизионное просвечивание при малых дозах излучения. 

 Эти задачи были решены после разработки усилителей яркости рентгеновского изображения, позволяющих производить просвечивание в освещенных помещениях, при малой интенсивности пучка рентгеновского излучения. При этом уменьшается первая нагрузка на больного и уменьшается рассеянное излучение. Радиационная опасность существенно не увеличивается даже при длительных рентгеновских исследованиях. При просвечивании с помощью «ЭОП» изображение более четкое, поэтому время исследования сокращается. Во многих случаях четкое просвечивание может заменять снимок. Высокая степень свечения экрана дает возможность применять рентгенокиносъемку и телевизионное просвечивание.

 Характеристики усилителей яркости рентгеновского изображения. Принцип «ЭОП» заключается в том, что рентгеновские лучи малой интенсивности, прошедшие сквозь исследуемого, с помощью преобразователя изображения усиливаются и преобразуются в видимое излучение. 

 Применяемые усилители яркости рентгеновского изображения имеют приблизительно 13, 18 и 23 см в диаметре, они выпускаются венгерской фирмой «Медикор». В хирургии применяются усилители с размерами фотокатода 13 и 18 см, а в терапии 18 или 23 см. Усилители с большим размером экрана делать нецелесообразно, так как при фотокатоде с размером приблизительно 23 см при расстоянии 30 см достигается предел угла зрения человека. 

 Под светосилой усилителя яркости рентгеновского изображения понимается отношение плотности света экрана к плотности света единицы поверхности просвечивающего экрана («Patterson CB 2»), принятого за единицу, при одинаковой дозе излучения. Светосила, коэффициент усиления различных усилителей яркости рентгеновского изображения меняется в пределах 800 - 5000. Усилители яркости рентгеновского изображения с малым коэффициентом усиления снабжены глазком и применяются главным образом при исследовании структуры костей, а усилители с большим коэффициентом усиления используются для хирургических и диагностических целей в сочетании с теле- или кинокамерой. 

 Разрешающая способность электронно-оптического преобразователя меньше разрешающей способности человеческого глаза и даже обыкновенного просвечивающего экрана, обычно она не превышает 16 линий/см. Разрешающая способность усилителей яркости рентгеновского изображения с большим коэффициентом усиления меньше, чем «ЭОП» с меньшим коэффициентом усиления. В центре экранов «ЭОП» разрешающая способность больше, чем по краям. С увеличением полезной площади кадра разрешающая способность уменьшается. 

 При просвечивании, когда используется усилитель яркости рентгеновского изображения, требуется 0,1 - 3,5 ма и 45 - 95 кв, а при съемке - 10 - 30 ма и 45 - 120 кв. Усилитель яркости рентгеновского изображения вместе с электронно-оптическим преобразователем весит 8,5 - 25 кг. 

Структура усилителя яркости рентгеновского изображения 

 Устройство состоит из двух блоков: из блока усиления яркости рентгеновского изображения, содержащего оптическую систему и электронный преобразователь изображения, и блока высоковольтного питания преобразователя изображения. Эти два блока рассматриваются отдельно. 

Рис. 10.40. Схема усилителя яркости рентгеновского изображения 
1. фокус рентгеновской трубки; 2. пучок рентгеновских лучей; 3. просвечиваемый объект; 4. электронно-оптический преобразователь; 5. фото-катод; 6. электрод для установления резкости изображения; 7. пучок электронов; 8. анод; 9. экран; 10. пучок видимого света; 11. вращающаяся призма; 12. кнопка для смены пути световых лучей; 13. камера; 14. призма, поворачивающая изображение на 180'; 15. смотровая лупа; 16. место для наблюдения

 Схема оптической системы и преобразователя изображения показана на рис. 10.40. Рентгеновские лучи, проходящие через больного, попадают на фотокатод преобразователя изображения. Под влиянием рентгеновских лучей из фотокатода выходят электроны, которые ускоряются и фокусируются электрическим полем. Электроны, достигнув большой скорости, попадают на флюоресцирующий экран, вызывают его свечение видимым светом, на нем появляется изображение просвечиваемого объекта. Это изображение с помощью вращающейся призмы проектируется на приемник изображения (перископическое устройство теле- или кинокамеры). 

 Изображение объекта, появляющееся на флюоресцирующем экране диаметром 20 - 25 мм, с помощью окуляра увеличивается до истинных размеров. Существует монокулярное перископическое устройство, обеспечивающее наблюдение за изображением одним глазом. Оно применяется чаще всего. Большим его преимуществом является то, что оно легкое, не громоздкое (рис. 10.41). Бинокулярное перископическое устройство обладает большой светосилой и обеспечивает наблюдение двумя глазами. Изображение или кадр изображения можно перемещать в необходимое положение с помощью вращающейся призмы. Зеркальный глазок (рис. 10.42) позволяет наблюдать изображение двумя глазами. Недостатком является то, что с его помощью трудно найти удобное положение для наблюдения. 

 Электронный преобразователь - наиболее важный элемент усилителя яркости рентгеновского изображения. Его классическая конструкция схематически показана на рис. 10.43. Трубка представляет собой вакуумную колбу; в ней со стороны входа расположен изогнутый электрод, который с внутренней стороны покрыт слоем вещества, флюоресцирующего под влиянием рентгеновских лучей. На этот слой путем испарения в вакууме наносится разделяющий слой и фотокатод. 

 Под влиянием рентгеновских лучей флюоресцирующий слой начинает светиться, вследствие чего на фотокатоде появляется электронная эмиссия. Напротив катода расположен анод, устроенный в виде диффузора. Расширяющаяся часть его окружает поверхность восходящей стеклянной оболочки, на которую нанесен экран. 

Рис. 10.43. Электронный преобразователь изображения 
1. стеклянная оболочка; 2. экран, флюоресцирующий под влиянием рентгеновских лучей; 3. разделяющий слой; 4. фотокатод; 5. анод; 6. экран; 7. электрод для устранения искажений и установления четкости изображения

 Под действием электронов, попадающих на него, экран флюоресцирует желто-зеленым свечением. На экране со стороны катода имеется непрозрачный слой, препятствующий попаданию света с экрана на фотокатод. Однако этот слой пропускает электроны. Между анодом и катодом электронного преобразователя изображения приложено постоянное напряжение в 15 - 25 кв.

 Внутренняя поверхность стеклянной колбы между анодом и катодом покрыта металлическим слоем. На него подается напряжение, с помощью которого регулируется резкость изображения. Это положительное напряжение по отношению к катоду. Величина его составляет около 100 в. Ток, протекающий через трубку (преобразователь), составляет 10^-7 а. Электроны, выходящие из фотокатода под действием рентгеновских лучей, ускоряются электрическим полем и попадают на экран. На экране появляется рентгеновское изображение с уменьшенным масштабом, яркость свечения которого в несколько сот раз превышает яркость свечения фото-катода. 

 Другим фактором увеличения яркости является уменьшение изображения. Так, полное увеличение светосилы есть произведение двух факторов. Конструкция современных электронных преобразователей изображения несколько отличается от вышеизложенной конструкции. Это отличие заключается в том, что на внутреннюю поверхность стеклянной оболочки современных трубок наносят не один, а несколько (чаще всего три) слоев металла, на которые подается напряжение разной величины. Этим уменьшаются до минимума искажения, возникающие по краям изображения.

 Блок питания. Электронный преобразователь изображения потребляет ток очень малой силы (10^-7а) при большом анодном напряжении. Блок питания может быть выполнен в виде самостоятельного блока или его монтируют в электронный преобразователь напряжения. Такая конструкция применяется в усилителях яркости рентгеновского изображения фирмы «Медикор». 

Рис. 10.44. Принципиальная схема усилителя яркости рентгеновского изображения «BV 20» фирмы Muller 

 Высоковольтное напряжение питания обеспечивается либо с помощью трансформатора с частотой сети, либо преобразователем напряжения звуковой частоты (так называемым телевизионным высоковольтным блоком питания). В выпрямителе чаще всего используются вакуумные выпрямительные диоды. На рис. 10.44 показана принципиальная электрическая схема блока питания усилителя яркости рентгеновского изображения «Muller BV 20». Самостоятельный высоковольтный блок питания соединяется с блоком преобразователя при помощи высоковольтного кабеля. Блок питания диагностических усилителей яркости рентгеновского изображения расположен на потолке, особенно в тех случаях, когда он работает на несколько рабочих мест. В хирургических усилителях яркости рентгеновского изображения блок питания помещается обычно в пульте управления рентгеновского аппарата.

Способы применения усилителей яркости рентгеновского изображения 

 Как ранее упоминалось, усилители яркости рентгеновского изображения применяются при хирургических и терапевтических исследованиях. Изображение можно наблюдать с помощью оптических перископических устройств, с помощью телевизионной системы на экране телевизора и, наконец (снимая на пленку) на киноэкране. Применяется каждый из этих способов. Сначала применялись оптические перископы, позже стали применяться кинокамеры для регистрации изображения на пленку и, наконец, телевизионные системы. 

 Оптическое наблюдение. Большинство усилителей яркости рентгеновского изображения снабжено монокулярным глазком. Они обладают всеми преимуществами усилителей яркости рентгеновского изображения, но все же причиняют много неудобств. Работа облегчается при наблюдении изображения на экране телевизора. 

 Рентгенотелевивионное просвечивание. Этот способ имеет большое значение в хирургии, возможности передачи изображения на сравнительно большое расстояние могут быть очень выгодно использованы и при обучении. 

 Рентгенокиносъемка - один из видов особых рентгенографических исследований, применяемых для целей обучения. Иногда киносъемка применяется и для регистрации быстропротекающих процессов. 

 Вследствие небольшой дозы излучения применение усилителей яркости рентгеновского изображения имеет большое значение при исследовании грудных детей. 

Различные типы усилителей яркости рентгеновского изображения 

 Усилители яркости рентгеновского изображения, применяемые в хирургии, имеют самостоятельную тележку, с помощью которой легко передвигаются. Они жестко связаны с источником рентгеновских лучей и легко устанавливаются для работы к операционному столу. Среди усилителей яркости рентгеновского изображения, смонтированных на передвижных аппаратах, наиболее распространенным в Венгрии является «Muller BV 20» с размером фотокатода = 13 см (рис. 10.45). Рентгеновская трубка и усилитель яркости рентгеновского изображения могут быть установлены в любое положение. Рядом с установкой показан телевизионный монитор, выполненный на транзисторах. На рис. 10.46 показана передвижная установка с усилителем яркости рентгеновского изображения фирмы Сименс с размером фотокатода = 18 см, фотокатод снабжен монокулярным оптическим глазком. 

 Усилители яркости рентгеновского изображения могут быть просто присоединены к рентгеновским штативам. Современные штативы для просвечивания сделаны так, что просвечивающий экран можно вынимать из рамки, и на его место можно ставить усилитель яркости рентгеновского изображения. Один усилитель яркости может быть использован на нескольких рабочих местах (рентгеновский штатив для просвечивания, стол для катетеризации). Перископические устройства, кино- и телевизионные камеры присоединяются к усилителям яркости рентгеновского изображения отдельно, попарно и даже все три одновременно. 

Рис. 10.47. Усилитель яркости рентгеновского изображения фирмы Мюллер, укрепленный на эксплораторе в режиме киносъемки 

 На рис. 10.47 показан усилитель яркости рентгеновского изображения фирмы Мюллер, укрепленный на экрано-снимочном устройстве и подготовленный для киносъемки. 

Рис. 10.48. Усилитель яркости рентгеновского изображения с размером экрана 23 см, укрепленный на рентгеновском штативе 
Усилитель яркости рентгеновского изображения работает с зеркальным глазком, телевизионной камерой и кинокамерой 

 На рис. 10.48 изображен универсальный штатив, на экрано-снимочном устройстве которого укреплен усилитель яркости рентгеновского изображения с диаметром кадра = 23 см. На усилителе яркости рентгеновского изображения укреплены кинокамера, телевизионная камера и зеркальный глазок. На обоих рисунках видно, что усилитель яркости рентгеновского изображения подвешен и сбалансирован самостоятельно, это обеспечивает простое обращение, укрепление и снятие его со штатива. Усовершенствованной формой усилителя яркости рентгеновского изображения с размером фотокатода = 23 см является усилитель яркости «Cinelix» фирмы «Odelca», работающий с зеркально-оптическим предусилителем. Усилитель яркости рентгеновского изображения «Cinelix» пригоден для изображения с размером кадра 31,2 см. Его схема показана на рис. 10.49. По схеме видно, что его можно считать усовершенствованным прототипом флюорографической камеры «Odelca». Кадр уменьшается до величины фотокатода электронного преобразователя изображения с помощью зеркальной оптики, а потом изображение усиливается преобразователем, фотокатод которого чувствителен не к рентгеновскому излучению, а к видимому свету. После усиления предоставляется возможность наблюдать рентгеновское изображение с помощью оптики, телевизионной системы или регистрировать на кинопленку. 

Рис. 10.49. Принципиальная схема «Cinelix» 
1. рентгеновские лучи; 2. объект; 3. тонкий растр; 4. просвечивающий экран; 5. световые лучи; 6. зеркало; 7., 8. корригирующие линзы; 9. сферическое зеркало; 10. диафрагма; 11. зеркало; 12. электронный преобразователь изображения; 13. кинокамера

 Частота кадров кинокамеры, применяемой в сочетании с усилителем яркости рентгеновского изображения «Cinelix», меняется в пределах 1 - 50 кадров/сек. Она работает с 35 мм-ой перфорированной пленкой.  

 Устройство выпускается трех типов. У всех размер экрана составляет 31,2 см: первый тип работает с телевизионной системой; второй пригоден для телевизионной системы и для рентгенокиносъемки; третий же служит для рентгенокиносъемки и для просвечивания с оптическим наблюдением. 

Рис. 10.50. Внешний вид «Cinelix» с телевизионной установкой, работающего на столе дли катетеризации сосудов

 Во время съемки работает фотоэлектрический экспонометр, вмонтированный в устройство. Установка состоит из двух частей: из блока (усилитель яркости рентгеновского изображения, зеркальная оптика и глазок) и пульта управления. «Cinelix» можно укреплять на штатив с рельсами на полу и на потолке и на самостоятельный потолочный штатив (рис. 10.50). 

 За последние годы фирмой Сименс была разработана серия усилителей яркости рентгеновского изображения «Sirecon», состоящая из усилителей «Sirecon 23 см», «Sirecon 17 см», «Sirecon duplex 25 см/15 см» и «Sirecon duplex 23 см/13 см».

 Наиболее важными являются два типа «Sirecon duplex». Оба они снабжены электронной оптикой с изменяемым углом обзора. Так, в усилителях яркости рентгеновского изображения «Sirecon duplex» во время просвечивания можно увеличивать любую деталь объекта исследования путем переключения увеличения.