Bài tiểu luận Đề tài phương pháp tia x

Một thực tế phổ biến là để phân biệt giữa hai loại bức xạ dựa trên nguồn của chúng: tia X phát ra bởi các electron, trong khi các tia gamma được phát ra bởi hạt nhân nguyên tử Định nghĩa

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT Y DƯỢC ĐÀ NẴNG

BÀI TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI Phương pháp tia X

Giảng viên hướng dẫn : Võ Thị Thanh Trúc Sinh viên thực hiện :

 Lê Nguyên Phương

Phan Thị Hương Giang

Nguyễn

Phan Diệu Linh

Trần Thị Thanh Duyên

Lê Thị Ngọc Lệ

Lớp : Xét nghiệm kĩ thuật y học 11A

ỜI NÓI

Nhóm 3 : Phương pháp tia X

ục đích khi phân tích đề

ệ ụ khi phân tích

đề

Phương pháp nghiên cứ

Ổ

ị ử ra

đờ ệ

ạ

ấ ạ ố

ạt độ ủ ố

Cơ chế

III/ CƠ SỞ Ậ

ấ ậ

ả năng đâm xuyên và truyề

ẳ ả năng hấ ụ

Cơ chế để ụ

Trong Y dượ

Xương và

răng ự

Ung thư

Trong các lĩnh vự

Nhóm 3 : Phương pháp tia X

Lời nói đầu

Lý do chọn đề tài

Được biết đến là một trong những phát hiện quan trọng trong lịch sử y học hiện đại Việc phát minh ra tia X và phương pháp chụp X quang đã mang lại những ứng dụng truyệt vời hiện và hỗ trợ chẩn đoán, điều trị bệnh đạt hiệu quản và độ chính xác cao Vậy bản chất của được ứng dụng như thế nào ? Dựa trên những cơ sở nào để phát mình ra

ộ ủa trường Đạ ọc Kĩ thuậ Dược Đà Nẵng, cũng là ngườ ế ể

ận này, đã tìm hiể ề cơ sở để ạo ra các phương pháp, thiế ị ựa trên cơ sở ứ

ề ợi ích cho đờ ống đã cho chúng tôi thêm sự ứ ự ọn đề tài “Phương

Mục đích phân tích đề tài

Bài tiểu luận nghiên cứu nhằm đưa ra cho người đọc những cái nhìn tổng quát cho người đọc

về lịch sử, cơ sở phát minh và ứng dụng rộng rãi mà tia X mang lại trong đời sống

Nhiệm vụ khi phân tích

Sơ lược lịch sử ra đời

Cơ sở vật lý

Ứng dụng trong y học, ứng dụng trong lĩnh vực khác

Phương pháp nghiên cứu

Tiểu luận sử dụng một số phương pháp nghiên cứu cơ sở lý thuyết như kết hợp phân tích và tổng hợp dựa trên những tài liệu, thông tin liên quan

Tổng quát

Lịch sử

Tối ngày năm 1895, đang kiểm tra xem liệu tia cathode (

âm cực) có thể đi xuyên qua kính hay không thì bất ngờ nhận thấy một ánh sáng phát ra

từ một tấm được phủ hóa chất gần đó Ông gọi những tia tạo ra ánh sáng này là tia X, vì bản chất chưa rõ của chúng

Với đầu óc nhạy bén, đầy kinh nghiệm của một nhà vật lý học, việc này đã lôi cuốn ông

và 49 ngày sau ông liên tục ở lỳ trong phòng thí nghiệm, mỗi ngày ông chỉ ngừng công việc nghiên cứu ít phút để ăn uống, vệ sinh và chợp mắt nghỉ ngơi vài giờ Nhờ thế, ông

đã tìm ra tính chất của thứ tia bí mật mà ông tạm đặt tên là tia X

Khái niệm

Bức xạ X

hết tia X có dải bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 tương ứng với dãy tần

số từ 30 đến 30 Hz) và có năng lượng từ đến 120 Trong nhiều ngôn ngữ, bức xạ X được gọi là bức xạ Röntgen, được đặt tên theo nhà khoa học người Đức gốc

ra một loại bức xạ mà chưa ai biết đến

Nhóm 3 : Phương pháp tia X

≤ 0,01 nm ≥ 30 EHz

Dải năng lượng của tia gamma và Tia X

Không có sự đồng thuận về một định nghĩa phân biệt giữa tia X và tia gamma Một thực tế phổ biến là để phân biệt giữa hai loại bức xạ dựa trên nguồn của chúng: tia X phát ra bởi các electron, trong khi các tia gamma được phát ra bởi hạt nhân nguyên tử Định nghĩa này gặp một số vấn đề: các quá trình khác cũng có thể tạo ra các photon năng lượng cao, hoặc đôi khi phương pháp tạo ra không được biết Một giải pháp thay thế phổ biến khác là phân biệt X và gamma trên cơ sở bước sóng (tần số hoặc năng lượng photon),Với bức xạ ngắn hơn một số bước sóng tùy ý, chẳng hạn như 10−11 ), thì là bức xạ gamma Phương pháp này chỉ định một photon cho một thể loại đã rõ, nhưng chỉ có thể xác định được nếu biết được bước sóng Tuy nhiên, hai định nghĩa này thường trùng với nhau vì bức xạ điện từ phát ra bởi các tia X thường có bước sóng và năng lượng photon thấp hơn phóng xạ phát ra từ hạt nhân phóng xạ

Các tạo tia X

Sơ đồ vận hành của tia

Cấu tạo ống Coolidge

Ban đầu, ống Coolidge có dạng một bình bình cầu bên trong là chân không và có 2 điện cực Catot là một chõm cầu có tác dụng là tập trung các electron về phía tâm của bình cầu Một dây tím để nung nóng catot (để phát ra electron) được cấp nhờ một nguồn điện Anot là điện cực dương, bề mặt của anot là một lớp kim loại có nguyên tử lượng lớn, khó nóng chảy Để giải nhiệt cho anot người ta cho dòng nước chảy luồn bên trong anot nhờ một ống nhỏ

Nhóm 3 : Phương pháp tia X

Hình ảnh ống Coolidge[5][6]

Hoạt dộng của ống Coolidge

Khi đặt vào giữa anốt và catốt một hiệu điện thế không đổi (khoảng vài chục kV) thì lúc này electron bứt ra từ catốt được tăng tốc rất mạnh Khi đập vào đối âm cực, các electron này bị đột ngột hãm lại và phát ra tia X Người ta gọi tia X là bức xạ hãm

Cơ chế phát tia X

Các điện cực của cực âm được gia tốc trong điện trường mạnh nên có động năng rất lớn Khi gặp nguyên tử cực dương, các electron này xuyên sâu vào lớp vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân và các lớp điện tích của nguyên tử làm dịch chuyển các electron từ tầng này sang tầng khác (Nguyên tử có nhiều lớp các electron bên trong, bên ngoài được đặt tên K, L , M theo mức năng lượng của electron từ thấp tới cao) Đó là quá trình dịch chuyển từ lớp này sang lớp electron khác tạo ra tia X Có hai loại tia X được tạo là ‘bức xạ hãm’ đặc trưng và tia X Bức xạ được tạo ra bởi sự tương tác giữa các electron và hạt nhân nguyên tử từ vật chất mục tiêu Các tia X đặc trưng được tạo ra khi các điện tích bắn phá mục tiêu đánh bật các điện tích ở quỹ đạo bên trong ra khỏi nguyên tử của vật liệu mục tiêu Những tia X này gọi là tia X đặc trưng vì nó đặc trưng cho từng loại nguyên tố làm bia (Bản chất sâu hơn nữa hiện nay chưa được cập nhật rộng rãi) Hình ảnh tạo ra khi chụp X quang do bức xạ hãm, tia

X đặc trưng tạo nhiệt lớn cần được giải nhiệt để đầu đèn hoạt động tốt

→ ột dòng electron có động năng cực đại đậ ấ ạ ử lượ

Ngoài ra, tia X còn có thể được tạo ra bằng các hiện tượng tự nhiên sau :

+ Vụ nổ sao: Khi một ngôi sao khổng lồ chết đi, nó sẽ phát nổ thành một vụ siêu tân Trong quá trình nổ, các hạt nhân nguyên tử sẽ va chạm với nhau và giải phóng một lượng lớn năng lượng, bao gồm cả tia X

+ Bức xạ vũ trụ: Tia X là một thành phần của bức xạ vũ trụ, được tạo ra bởi các ngôi các thiên hà và các quá trình vật lý khác trong vũ trụ

Cơ sở vật lý

a) Bản chất

Tia X là bức xạ điện từ mà mắt không nhìn thấy được có bước sóng ngắn hơn bước sóng của tia tử ngoại nhưng lớn hơn bước sóng của tia gamma (xem bài Sự phóng xạ ở chương sau) Bước sóng của tia X có giá trị từ 10 m đến 10 m (tức là từ 0,01 nm đến khoảng vài nm)

Những tia X có bước sóng từ 0,01 nm đến 0,1 nm có tính đâm xuyên mạnh hơn nên gọi

tia X cứng

Những tia X có bước sóng từ 0,1 nm đến khoảng vài nm có tính đâm xuyên yếu hơn

được gọi là tia X mềm

Tính chất vật lý Nhóm 3 : Phương pháp tia X Tính truyền thẳng và đâm xuyên:

Tia X truyền thẳng theo mọi hướng và có khả năng xuyên qua vật chất, qua cơ thể người

Sự đâm xuyên này càng dễ dàng khi cường độ tia X càng tăng

→ Tia X có bức xạ điện từ mạnh, bước sóng ngắn, mag năng lượng lớn, khả năng đâm xuyên lớn

Khả năng hấp thụ:

Sau khi xuyên qua vật chất thì cường độ chum tia X bị giảm xuống do một phần năng lượng bị hấp thụ Sự hấp thụ này tỉ lẹ thuận với:

+ Thể tích của vật bị chiếu xạ: vật càng lớn thì tia X bị hấp thụ càng nhiều + Bước sóng của chum tia X: Bước sóng càng dài tức là tia X càng mềm thì sẽ bị hấp thụ càng nhiều

+ Trọng lượng nguyên tử của vật: Sự hấp thụ tăng theo trọng lượng nguyên tử của chất bị chiếu xạ

+ Mật độ của vật: Số nguyên tử trong một thể tích nhất định của vật càng nhiều thì sự hấp thụ tia X càng tăng

Tính chất quang học

Tia X có đầy đủ các tính chất quang học như khả năng khúc xạ, tán xạ, phản xạ, nhiễu xạ + Khúc xạ : là hiện tượng các tia sáng bị lệch phương, bị gãy khi truyền xiên góc qua mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt có chiết suất khác nhau

sắc là hiện tượng ánh sáng trắng bị phân tách thành các thành phần màu sắc khác nhau khi đi qua lăng kính

+ Phản xạ: Hiện tượng sóng khi lan truyền tới bề mặt tiếp xúc của 2 môi trường bị dổi hướng lan truyền và quay trở lại môi trường mà nó đã tới

+ Nhiễu xạ: là hiện tưởng quan sát được khi sóng lan truyền qua khe nhỏ hoặc mép vật cản

Nhóm 3 : Phương pháp tia X Những tính chất này tạo nên chùm tia thứ cấp bao gồm chùm tia tán xạ và Tia X khi tiến hành chụp X

Biến đổi màu một số muối (Phim X quang có cấu tạo cơ bản là 2 mặt được tráng bởi nhũ tương muối bạc (bromua bạc)), được ứng dụng làm phim chụp X Quang (bạc bromua)

Nguyên lí hoạt động để chụp X

Chụp X quang là một kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh sử dụng tia X để tạo ra hình ảnh của các cấu trúc bên trong cơ thể Khi tia X đi qua cơ thể, các mô có mật độ khác nhau sẽ hấp thụ tia X với mức độ khác nhau Mức độ hấp thụ tia X này được ghi lại bởi phim X quang hoặc máy dò điện tử

Máy chụp X quang gồm các bộ phận chính sau:

+ Nguồn phát tia X: Nguồn phát tia X là một ống tia X, trong đó các electron được tăng tốc bởi một điện áp cao và va chạm với một kim loại nặng, giải phóng ra các + Hệ thống định hướng: Hệ thống định hướng giúp định vị vị trí của chùm tia X và bệnh nhân

+ Hệ thống ghi nhận hình ảnh: Hệ thống ghi nhận hình ảnh có thể là phim X quang hoặc máy dò điện tử

Hình ảnh X quang là một hình ảnh đen trắng, trong đó các mô có mật độ cao xuất hiện dưới dạng vùng trắng, các mô có mật độ thấp xuất hiện dưới dạng vùng đen

+ Các mô có mật độ cao như xương, kim loại sẽ hấp thụ nhiều tia X và xuất hiện dưới dạng vùng trắng

+ Các mô có mật độ thấp như mỡ, cơ, nước sẽ hấp thụ ít tia X và xuất hiện dưới dạng vùng đen

IV Ứng dụng của tia X

Trong y dược

Trong y học, máy chụp X quang và máy chụp CT đều là cái kĩ thuật chuẩn đoán hình ảnh sửa dụng tia X để tạo ra hình ảnh của các cấu trúc bên trong cơ thể Tuy nhiên, giữa

2 kĩ thuật này có 1 số điểm khác biệt cơ bản như là:

+ Máy chụp X quang sử dụn một chùm tia X phát ra từ một ống tia X để chiếu qua cơ thể Khi tia X đi qua cơ thể, các mô có mật độ khác nhau sẽ được ghi lại bởi phim X quang hoặc máy dò điện tử

+ Máy chụp CT sử dụng một máy quét để tạo ra hình ảnh X quang ở nhiều góc độ khác nhau Sau đó, các hình ảnh này được xử lý bằng máy tính để tạo ra hình ảnh 3D của các cấu trúc bên trong cơ thể

+ Hình ảnh được máy X quang trả về là ảnh hai chiều, các mô có mật độ cao xuất hiện dưới dạng vùng trắng, các mô có mật độ thấp xuất hiện dưới dạng vùng đen

+ Hình ảnh CT là hình ảnh ba chiều, có thể cung cấp nhiều thông tin hơn so với hình ảnh quang, giúp các bác sĩ xác định vị trí, kích thước và hình dạng của các cấu trúc bên trong cơ thể một cách chính xác hơn

Khác với tia hồng ngoại được ứng dụng nhiều trong đời sống, tia X còn được sử dụng nhiều trong y học để chụp X quang, điều trị ung thư và còn nhiều mục đích khác khác

Nhóm 3 : Phương pháp tia X

Xương và răng

Gãy xương và nhiễm trùng : phần lớn các trường

hợp bị gãy xương và nhiễm trùng ở xương và răng

hiển thị rõ ràng trên tia X

(hình minh họa về gãy xương)

Viêm khớp : – Quang khớp có thể tiết lộ bằng

chứng cho thấy tình trạng viêm khớp X –

được thực hiện trong nhiều năm có thể giúp bác

sĩ xác định xem tình trạng viêm khớp có tồi tề

hơn hay không

(Hình ảnh minh họa viêm khớp ở trẻ)

Sâu răng : Các nha sĩ sử dụng tia X để kiểm tra sâu răng trong răng

Loãng xương: Các loại xét nghiệm X quang đặc biệt có thể đo mật độ xương của bạn

Ung thư xương: X quang có thể phát hiện các khối u xương

(hình minh họa ung thư xương)

Nhóm 3 : Phương pháp tia X

Ngực

ề ổ ặc ung thư phổ ể ể ị ự

(Hình minh họa nhiễm

trùng phổi)

Ung thư

Ung thư vú: Chụp nhũ ảnh là một loại xét nghiệm X quang đặc biệt được sử dụng để kiểm

(ảnh minh họa ung thư vú)

(ảnh minh họa tim sung huyết)

Nhóm 3 : Phương pháp tia X

Xạ trị ung thư : Bằng cách sử dụng bức xạ năng lượng cao, xạ trị tiêu diệt các tế bào ung thư bằng cách làm hỏng DNA của chúng Việc điều trị này cũng có thể làm tổn hại đến các tế bào bình thường

(Hình ảnh minh họa xạ trị)

Trong các lĩnh vực khác

Tia X để phóng xuyên qua phim Năng lượng truyền qua sẽ giúp ta nhận biết được các vùng khuyết tật với hình ảnh rõ ràng Theo đó chúng được ứng dụng để tìm kiếm, phát hiện các lỗi, khuyết tật trong các sản phẩm đúc với thiết bị ứng dụng tia X được thiết kế chuyên dụng dùng rộng rãi trong ngành cơ khí

Hình ảnh minh họa ứng dụng tia x trong ngành cơ khí)

Trong kiểm tra an ninh tại cửa khẩu: Chiếu X quang để thu được hình ảnh các đồ vật bên trong hành lý gói kín hay trong quần áo trên thân người, được thực hiện tại các cửa khẩu

có yêu cầu an ninh cao, như cửa lên máy bay, cửa khẩu sang nước khác, và một số nhà giam đặc biệt Hệ thống quét an ninh thường tích hợp chiếu X quang với quét dò kim loại,

để thu được thông tin tin cậy hơn về đối tượng được quét

ả ọ ứ

ạ ử ẩ

Nhóm 3 : Phương pháp tia X Tia X được sử dụng trong các máy chụp ảnh phóng xạ giúp kiểm tra các khuyết tật có trong các sản phẩm đúc Phương pháp thử nghiệm này được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực

cơ khí giúp tìm lỗi mà không phá hủy sản phẩm

Nhóm 3 : Phương pháp tia X

V Nguồn tham khảo

Haynes, William M biên tập (2011) (ấn bản

Nhóm 3 : Phương pháp tia X