Cổng thông tin điện tử Sở Khoa học công nghệ tỉnh Sóc Trăng
 
 
 
Liên kết website
Skip portlet Portlet Menu
 
 
Hit counter
Lượt truy cập
0 3 1 1 7 9 6 1
 
 
 
 
 
Tin tức an toàn bức xạ
Vài nét về tia X và thiết bị X - quang chẩn đoán trong y tế
(08/05/2015)

Tia X hay X quang hay tia Rơntgen là một dạng của sóng điện từ, nó có bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 nanômét tương ứng với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz  và năng lượng từ 120 eV đến 120 keV. Bước sóng của nó ngắn hơn tia tử ngoại nhưng dài hơn tia Gamma.

Nhờ vào tính chất tia X có khả năng đâm xuyên vật chất, năng lượng càng cao, tính đâm xuyên càng lớn. Từ đó được phát triển để sử dụng cho chụp hình trong chẩn đoán y tế, đặc biệt chẩn đoán cấu trúc xương. Cũng có thể sử dụng tia X tìm ra các bệnh về phần mềm, sử dụng trong kỹ thuật soi thăm khám thành mạch máu. Ngày nay, việc dùng các tia X có năng lượng mạnh trở nên phổ biến (xạ trị bằng tia X), là một biện pháp can thiệp y tế dùng chuyên biệt cho ung thư. Các loại thiết bị X - quang chẩn đoán trong y tế thường dùng như: Thiết bị X - quang tổng hợp; thiết bị X - quang chụp răng, chụp sọ; thiết bị chụp cắt lớp vi tính (CT scanner); thiết bị  chụp cộng hưởng từ (MRI) và các loại thiết bị dùng trong xạ trị.

Tia X được nhà Bác học Wilhelm Conrad Rơntgen  phát hiện vào năm 1895. Sau 49 ngày nghiên cứu, ông đã tìm ra tính chất của tia X và mang lại cho ông giải Nobel về vật lý đầu tiên vào năm 1901.

Tia X được tạo ra khi chùm tia điện tử giải phóng năng lượng, sự dừng đột ngột của chùm tia điện tử di chuyển với tốc độ nhanh, khi đó một phần năng lượng động năng chuyển thành năng lượng tia X. Dựa vào nguyên lý trên, người ta tạo ra bóng đèn tia X (bóng đèn X - quang).

1. Nguyên lý, cấu tạo của bóng đèn X - quang

Theo nguyên lý cơ bản, tia X phát sinh cần hội đủ 03 điều kiện: (1) Nguồn phóng âm điện tử (thác Electron); (2) Tốc độ di chuyển dòng điện tử (điện trường); (3) Bia chắn.

Cấu tạo bóng đèn X - quang là một bóng thủy tinh được hút chân không mà bên trong nó gồm có:

- Anode  (cực dương): là một tấm bia kim loại dẫn nhiệt tốt. Trên bề mặt kim loại phủ một lớp kim loại cứng có khả năng chịu nhiệt cao (Tungsten), là nơi nhận chùm tia điện tử và phát ra tia X. Góc phát tia được thiết kế từ 6° đến 20º.

- Cathode  (cực âm): thành phần chính gồm tim đèn và chén hội tụ. Tim đèn là những sợi tungsten có hình xoắn thẳng đứng. Khi có một dòng điện chạy qua tim đèn, tim đèn nóng lên làm phát sinh chùm tia điện tử , số lượng chùm tia này phụ thuộc vào nhiệt dộ của tim đèn. Chùm tia hội tụ nhờ vào chén hội tụ bao quanh tim.
Muốn tạo tia X trong bóng đèn X - quang , người ta cung cấp một điện thế thấp để đốt tim đèn làm bức xạ electron. Sau đó áp một hiệu điện thế cao giữa hai đầu cực dương và cực âm nhằm tạo ra một điện trường mạnh. Electron chuyển động từ cực âm sang cực dương với vận tốc lớn, đập mạnh vào bia cực dương. 1% năng lượng chuyển thành tia X; 99% năng lượng biến thành nhiệt.

2 . Phân loại máy X - quang

Căn cứ vào nguyên lý, cấu tạo máy X - quang, máy X - quang được phân thành 03 loại sau:

a. Máy X - quang thường quy: Điện áp cấp cho bộ phận cao thế có tần số hoạt động f = 50/60 Hz.

Nguồn điện được lấy từ lưới điện (f = 50/60Hz) qua cầu dao tự động của máy (CB) đưa vào cấp điện cho biến thế nguồn của máy. Máy biến áp hầu hết là loại tự ngẫu có đầu vào và đầu ra thay đổi được. Đầu vào thay đổi để điều chỉnh điện thế cấp cho biến thế phù hợp với lưới điện hiện hành. Đầu ra lấy điện thế thay đổi cấp cho biến thế cao thế làm thay đổi điện áp đặt trên đèn X - quang (thay đổi yếu tố kV khi chụp hoặc chiếu). Điện áp cấp cho biến thế cao thế qua công tắc tơ mà thời gian đóng mở (thời gian chụp/chiếu) được điều khiển bởi bộ định thời (Timer). Điện thế ra tại thứ cấp cao thế sau khi qua bộ chỉnh lưu, được đưa tới đầu đèn X - quang.
Để đèn X - quang phát xạ được điện tử ổn định trong một thời gian nhất định, cần có nguồn ổn áp cung cấp cho mạch đốt tim (Tube Filament Stabilizer). Để thay đổi dòng qua bóng , người ta thay đổi điện áp đốt tim đèn thông qua bộ điện trở. Đồng hồ M1 và M2 chỉ thị nguồn vào và dòng điện qua bóng.

b. Máy X - quang cao tần: Điện áp cấp cho bộ phận cao thế có tần số hoạt động f = 20kHz đến 100 kHz

- Mạch chỉnh lưu: Biến điện áp xoay chiều từ lưới điện (1 pha hoặc 3 pha) thành điện một chiều (DC).

- Ngân hàng tụ (Capacitor Bank ): Làm phẳng dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu và tích năng lượng.

- Bộ Inverter: Đổi điện áp DC thành điện áp xoay chiều với tần số cao. Đầu ra của Inverter cung cấp đến thùng cao thế.

- Thùng cao thế (Tank): Làm nhiệm vụ tăng áp và chỉnh lưu thành điện áp một chiều cấp cho bóng đèn X - quang.

- Hệ thống vi xử lý (MicroProcessor): Là bộ não của máy. Nó kiểm soát và điều khiển hoạt động toàn bộ quá trình làm việc của máy, đặc biệt bộ Inverter và mạch đốt tim đèn.

c. Máy X - quang dùng tụ: Năng lượng cung cấp cho bộ phận cao thế được lấy từ tụ điện cao thế.

Máy X - quang này thường là loại X - quang di động (Capacitor Discharge Mobil X - Ray Unit). Năng lượng được nạp vào tụ cao thế tương ứng với mức kV đặt trước. Khi tiến hành phát tia, năng lượng tích sẵn trong tụ xả qua đầu đèn. Thời gian phát tia chính là thời gian xả tụ. Thời gian này được nhà sản xuất tính toán chính xác.
Đầu đèn sử dụng cho loại X - quang này là đầu đèn 03 cực, ngoài anode và cathode, còn có cực lưới .

3. Thông số kỹ thuật của máy X - quang

a. Kilovolts (kVp): Đặc trưng cho độ cứng của tia X phát ra (khả năng xuyên thấu của tia). 

Điện áp càng cao, khả năng xuyên thấu càng lớn, tia X dễ dàng đi xuyên qua vật thể dày (Tia X cứng). Ngược lại, tia mềm chỉ đi qua vật thể có độ dày mỏng. Ứng dụng tính chất này, khi chụp những bộ phận dày mỏng trong cơ thể khác nhau, cần thay đổi kV.

b. Milliaperes (mA): Đặc trưng cho lượng tia phát ra. mA càng cao thì lượng tia X phát ra càng nhiều và ngược lại.

c. Seconds (Sec): Thời gian phát tia. Thời gian càng dài, lượng tia X đến vật thể càng nhiều và ngược lại.

d. mAs (milliampere-Seconds): Đặc trưng cho mật độ tia tại vị trí vật thể. Tác dụng của tia X lên vật thể là không đổi khi tích số dòng điện qua bóng và thời gian là một hằng số: mAs = mA x Seconds.

4. Các bộ phận khác của máy X - quang

Tùy vào mục đích sử dụng, cấu hình của máy X - quang cũng được thiết kế khác nhau:

a. Hệ thống cột bàn

- Cột X - quang dùng để gắn đầu đèn nhờ vào cánh tay đòn gắn vuông góc với cột, giúp cho đầu đèn X - quang chuyển động theo các hướng được dễ dàng, thuận lợi trong việc định vùng phát tia. Cột mang đầu đèn chạy dọc theo bàn nhờ trượt trên hệ thống đường ray và cánh tay đòn mang đầu đèn nâng hạ lên xuống theo cột. Ngoài ra, bàn thân đầu đèn xoay quanh cánh tay đòn.

- Bàn X - quang dùng để đặt vật thể cần chụp (cụ thể là bệnh nhân). Mặt bàn X - quang có thể cố định hoặc trượt theo 02 hướng hoặc 04 hướng nhằm tạo thuận lợi cho việc dịch chuyển bệnh nhân dễ dàng.

b. Hệ thống Bucky

Bucky là một thiết bị dùng để lọc tia được đặt gần sát dưới mặt bàn và chạy dọc theo bàn. Cấu tạo của nó bao gồm: (1) Khung Bucky mang bạc đạn chạy dọc theo bàn; (2) Khay giữ cassett có thể kéo ra vào được; (3) Lưới lọc tia (Grid) đặt trên cùng.

Tia X phát ra từ đầu đèn xuyên qua vật thể chụp, đi qua lưới lọc tia và cuối cùng đập vào cassett để cho hình ảnh.

c. Bộ định vị (Collimator)

Bộ định vị có nhiệm vụ định vị trung tâm vùng thăm khám và khu trú vùng phát tia. Cấu tạo cơ bản của nó gồm đèn chiếu định vị và hai cửa sổ đóng mở độc lập.

d. Giá chụp phổi (Cassette Holder)

Chức năng chính của giá là để chụp phổi. Ngoài ra, chúng còn được dùng để chụp các bộ phận khác như tay, chân, đầu. Giá chụp phổi có 02 loại: Giá chụp phổi cố định được gắn lên tường và giá chụp phổi di động

e. Bucky tường (Bucky Stand)

Có chức năng như giá chụp phổi nhưng có gắn thêm Bucky .

5. Các hư hỏng thường gặp

a. Pan đánh cao thế (Một trạng thái hư hỏng chức năng của máy)

- Hiện tượng : Máy chụp tiêu thụ dòng tải lớn.

+ Khi chụp, cầu dao bảo vệ tự nhảy hoặc cầu chì chính của máy bị đứt.

+ Khi chụp, có tiếng kêu lạ trong thùng cao thế hoặc trong đầu đèn.

+ Khi chụp, máy báo lỗi về cao thế 

- Cao thế có dãi điện áp từ 35kV đến 150 kV nên dễ dàng đánh lửa ra các vỏ kim loại đặt gần nó nếu môi trường cách điện kém như dầu cách điện, môi trường chân không, giấy cách điện…

- Cần: Kiểm tra dầu cách điện, kiểm tra chân không của bóng, kiểm tra giấy cách điện, kiểm tra cáp cao thế.

b. Máy không phát tia

- Kiểm tra cầu chì cho mạch cấp nguồn đến thùng cao thế

- Cuộn dây relay đóng mở nguồn cao thế đứt hoặc tiếp điểm relay hỏng.

- Kiểm tra cầu chì cấp nguồn cho mạch đốt tim đèn.

- Kiểm tra điện trở đốt tim hoặc mạch điện điều khiển.

- Kiểm tra tim đèn.

c. Điện nguồn không vào máy

- Đây là kiểu hư hỏng kinh điển, thường hay gặp là đứt cầu chì nguồn hoặc hỏng công tắc mở máy.

- Relay đóng mở nguồn hỏng hoặc mạch điều khiển của nó.

d. Máy phát tia liên tục

- Bộ định thời gian hỏng.

- Tiếp điểm relay cao thế nối tắt.

- Mạch điều khiển hỏng.

e. Máy ở trạng thái READY nhưng không chụp được

- Mạch điều khiển chụp hỏng.

- Đầu đèn quá nhiệt.

- Công tắc chụp hỏng.

- Anode đầu đèn không quay hoặc tim đèn không được đốt sáng.

Nguyễn Phạm Thu Hiền (tổng hợp)

Tin đã đưa

Trang đầu Trang trước 12 Trang sau Trang cuối
 
 
 

 
 
 
Hình ảnh hoạt động
Skip portlet Portlet Menu
 
Chuyên mục KHCN
Skip portlet Portlet Menu