19.11.2022
Курс медицинской рентгенологии. Рентгенотерапия.Часть 3. Глава 14.1
Для иллюстрации той роли и того места, которое занимает рентгенотерапия в ряду других методов лечения, достаточно упомянуть, что она является методом выбора при лечении ряда заболеваний кожи, кроветворного аппарата, женской половой сферы и нервной системы
ОБЩАЯ РЕНТГЕНОТЕРАПИЯ
Прив.-доц. Л. М. ГОЛЬДШТЕЙН
ОСНОВЫ РЕНТГЕНОТЕРАПИЯ
Теперь, когда уже прошло больше 40 лет с тех пор, как рентгеновы лучи были впервые применены с лечебной целью, вряд ли будет преувеличением сказать, что рентгенотерапия стала в современной клинике одним из наиболее активных методов консервативного' лечения. В настоящее время почти нет ни одной области медицины, где бы рентгенотерапия не нашла своего применения. Для иллюстрации той роли и того места, которое занимает рентгенотерапия в ряду других методов лечения, достаточно упомянуть, что она является методом выбора при лечении ряда заболеваний кожи, кроветворного аппарата, женской половой сферы и нервной системы.
Помимо этого, она является также одним из основных методов радикального и паллиативного лечения злокачественных новообразований.
Широкое применение рентгенотерапии при лечении различных заболеваний в значительной степени связано с тем, что все наиболее принципиально и практически важные свойства лечебного метода находят в ней свое отражение. Высокая эффективность, быстрая реализация терапевтического эффекта, безболезненность лечения, почти полное отсутствие осложнений и смертности, выгодно сочетающиеся с дешевизной, простотой и удобством его применения, делают понятными высокую клиническую и социальную ценность рентгенотерапии.
Своими исключительными успехами рентгенотерапия в значительной степени обязана достижениям физики рентгеновых лучей и техническому прогрессу рентгенологии, которые обеспечили высокий уровень технической вооруженности рентгеновских кабинетов и появление новых безупречных методов количественного и качественного учета лучистой энергии. Наряду с этим решающее значение имело также накопление основательных знаний о биологическом Действии рентгеновых лучей на отдельные органы и весь организм, которое явилось толчком к усовершенствованию техники и методики рентгенотерапии. Этот комплекс физических и биологических знаний, положенных в основу современной рентгенотерапии, обеспечивает безопасность применения этого могучего физического агента для лечебных целей.
Необходимо отметить, что в нашей стране рентгенотерапия пока еще не заняла надлежащего места в арсенале лечебных мероприятии врача. Это в известной степени связано с недостатком кадров специалистов-рентгенотерапевтов, а также с недостаточным знакомством широких врачебных масс с научными основами рентгенотерапии, с ее успехами и достижениями. Немаловажную роль играет также полная дезориентированность больных в вопросах рентгенотерапии, которая иногда перерастает в панический страх перед рентгеновыми лучами. Боязнь "быстрого наступления старости", «потери половой способности», «опасного влияния на психику», «ослабления памяти» и тому подобные опасения характерны для многих больных, подвергающихся рентгенотерапии. Необходимо подчеркнуть, что этп необоснованные опасения, к сожалению, встречают несомненную поддержку в некоторых кругах консервативно настроенных и мало компетентных врачей.
Изложенные соображения делают понятной необходимость изложения, хотя бы в сжатом виде, физических и биологических •предпосылок рентгенотерапии, а также опасностей, связанных с неумелым или легкомысленным ее применением. Эти соображения побуждают нас также оттенить преимущества и недостатки рентгенотерапии при лечении различных заболеваний и указать основные показания и противопоказания к ее применению в современной клинике.
ОСНОВЫ ДОЗИМЕТРИИ
Рентгеновы лучи обладают резко выраженным биологическим действием. При местном применении они способны вызывать тяжелые необратимые повреждения со стороны кожи и внутренних органов, а также общие изменения во всем организме, могущие вести к смерти.
Интенсивность изменений, возникающих под влиянием рентгеновых лучей, в значительной мере зависит от количества поглощенной клетками и тканями лучистой энергии.
Поэтому всякий врач, применяющий рентгеновы лучи с диагностической и особенно терапевтической целью, должен в совершенстве знать не только их биологическое действие, но и сознательно владеть методами их измерения. Это, однако, не является простой задачей, так как на пути измерения энергии рентгеновых лучей встречается немало трудностей,.связанных с их характером и физическими свойствами.
По современным представлениям пучок рентгеновых лучей, возникающих в трубке, состоит из большого числа элементарных количеств лучистой энергии — квант или фотонов. Каждый квант является носителем лучистой энергии, количество которой обратно пропорционально длине волны. При прохождении рентгеновых лучей через ткани общая энергия пучка претерпевает значительные изменения. Часть рентгеновых лучей проходит через материальную среду не изменяясь. Другая часть лучей, величина энергии квантов которых находится в соответствии с величиной энергии молекулярных связей и потенциальной энергией электронов атомов, поглощается. При этом энергия рентгеновых лучей преобразуется в кинетическую энерго вылетающих из атомных орбит электронов (фотоэлектроны) (рис. 450,а). Эта форма поглощения, при которой энергия квантов рентгеновых лучей целиком преобразуется в энергию электронов, носит название истинного поглощения. Наконец, часть рентгеновых лучей на своем пути в тканях сталкивается с атомами, отражается от них и изменяет свое первичное направление, иначе говоря, рассеивается. При этом часть энергии квантов рентгеновых лучей поглощается, и из орбит возбужденных атомов освобождаются электроны, получающие пмпульс к ускоренному движению — электроны отдачи или электроны рассеивания (рис. 450,6). Благодаря потере части энергии квантов, утраченной при столкновении с атомами, длина волны рассеянных лучен, по сравнению с первичными, увеличивается (феномен Комптон а). Потеря энергии, которая расходуется квантами рентгеновых лучей при соударении с атомами, носит название рассеянного поглощения. Фотоэлектроны и электроны рассеивания, в свою очередь сталкиваясь с атомами, разменивают свою энергию на энергию вторичных и третичных электронов. Эта электронная энергия, слагающаяся из суммы истинного и рассеянного поглощения, обусловливает биологический эффект действия рентгеновых лучей. Она носит название эффективной энергии (Гребе). Измерение величины этой биологически активной энергии составляет основную задачу дозиметрии.
Пучок рентгеновых лучей, исходящий из трубки, состоит из комплекса лучей с различной длиной волны. Соответственно этому поглощение рентгеновых лучей происходит неравномерно в различных слоях освещенных тканей.
Между тем для получения биологического или терапевтического эффекта весьма важным является поглощение рентгеновых лучей на глубине залегания патологического очага. Поэтому для полной характеристики излучения, помимо измерения количества лучистой энергии, весьма важной является также качественная ее оценка.
Правильная качественная и количественная оценка рентгеновых лучей является основной предпосылкой к рациональной рентгенотерапии.
Качественная оценка рентгеновых лучей
Целью качественной оценки рентгеновых лучей является определение их основных физических свойств — жесткости и однородности. Эти свойства характеризуют проникающую способность рентгеновых лучей и распределение их энергии в освещаемой среде.Наилучшее представление о качественном составе рентгеновского излучения дает графическое изображение его спектра (рис. 451). Оно показывает, что состав пучка рентгеновых лучей, возникающих в трубке, неоднороден. Пучок состоит. из смеси длинноволновых — мягких — и коротковолновых — жестких — рентгеновых лучей. Соответственно этому величина квант лучистой энергии, входящих в состав пучка, различна. На кривой, изображенной на рис. 451, это выражается в неравномерном распределении энергии излучения в длинноволновой и коротковолновой части спектра или, как говорят, в различном распределении интенсивности по спектру.
Спектр рентгеновых лучей характеризуется рядом величин. Одной из основных величин, определяющей спектральный состав излучения, является длина самой короткой его волны, обладающей наибольшей проникающей способностью — граничная длина волны (Xmin). Длина волны, соответствующая наибольшей интенсивности в спектре, носит название длины волны максимальной интенсивности (Хтах). Эффективной длиной волны называют среднюю длину волны спектра рентгеновского излучения (Xeff). Границы спектра или, как говорят, спектральную ширину излучения, характеризует интервал, лежащий между граничной и эффективной волной пучка лучей
Спектральный состав рентгеновского излучения и распределение интенсивности по спектру зависят от ряда факторов, связанных с условиями возникновения и распространения рентгеновых лучей. Основными из них являются
1) величина максимального напряжения, приложенного к трубке;
2) форма кривой напряжения; 3) материал антикатода трубки и 4) материальные слон, лежащие на пути распространения рентгеновых лучей.
Величина максимального напряжения, приложенного к трубке, резко влияет на качественный состав излучения. Рис. 452 показывает, что с увеличением напряжения укорачивается граничная длина волны и увеличивается интенсивность коротковолновой части спектра. Иначе говоря, с увеличением напряжения возрастает проникающая способность (жесткость) рентгеновых лучей.
Установлено, что длина граничной волны обратно пропорциональна максимальному напряжению (V), приложенному к трубке, и зависит только от его величины. Согласно закону Дюэн и Хента (см. стр. 42) длина граничной волны может быть определена по формуле:
12,35
X min=_______
V
Форма кривой напряжения, подводимого к трубке, оказывает влияние главным образом на распределение интенсивности по спектру. При пользовании постоянным током высокого напряжения максимум интенсивности излучения падает больше на коротковолновую часть спектра, нежели при пульсирующем напряжении.
Материальные слои, лежащие на пути распространения рентгеновых лучей (например стенки трубки), оказывают на состав пучка фильтрующее влияние, которое практически выражается в ослаблении интенсивности рентгенотерапии медные или алюминиевые пластинки — фильтр ы. Пучок рентгеновых лучей, проходящий сквозь эти фильтры, ослабляется. При прочих равных условиях ослабление пучка зависит от длины волны входящих в его состав лучей. Длинноволновые мягкие лучи ослабляются фильтрами в значительно большей степени, нежели коротковолновые жесткие лучи. Эти различия в ослаблении жестких и мягких рентгеновых лучей возрастают с увеличением атомного номера и толщины фильтра (рис. 453). Благодаря этому смешанный пучок рентгеновых лучей, проходящий сквозь фильтр, становится однороднее или, как говорят гомогенизируется (рис. 454).
Пользование фильтрами дает возможность применять для лечебных целей практически однородное излучение.
Для определения основных физических свойств пучка рентгеновых лучей, его проникающей способности и однородности, существует ряд способов.
Основными из них являются: 1) измерение максимального напряжения, приложенного к трубке; 2) измерение ослабления рентгеновых лучей в поглощающем слое.
Максимальное напряжение, подводимое к трубке, является одной из наиболее важных величин, характеризующих проникающую способность (жесткость) рентгеновского излучения, так как длина волн его является функцией напряжения. Для измерения его в медицинской практике применяются следующие методы: 1) искровой, 2) электростатический и 3) спектрометрический.
Из различных приборов, основанных на этом принципе, наиболее точное измерение напряжения во вторичной цепи дает применение параллельного искрового разрядника, в виде шаров (рис. 45о).
Шаровой разрядник дает возможность измерять применяемые в рентгенотерапии напряжения с точностью до zt 2%. Необходимо при этом учесть, что показания прибора зависят от давления, температуры и влажности воздуха, состояния поверхности шаров, техники и способа производства измерений.
Электростатический способ основан на применении приборов, непосредственно плп косвенно измеряющих высокое напряжение с помощью электрических величин.
Непосредственное измерение высокого напряжение во вторичной цепи трансформатора до спх пор не получило распространения, так как применяемые для этой цели приборы технически недостаточно совершенны.
Наиболее простым и удобным прибором является вольтметр (киловольтметр), монтированный на распределительном столике аппарата, который измеряет напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора. Этот прибор основан на постоянстве отношений, существующих между величиной вторичного и первичного напряжения и числом витков во вторичной и первичной обмотках трансформатора. Эти отношения позволяют из напряжения в первичной обмотке трансформатора вычислить максимальное значение напряжения вторичного тока в киловольтах (kV). Этот прибор, весьма удобный в практической работе, дает возможность судить о постоянстве напряжения. Однако при пользовании киловольтметром необходимо учитывать, что показания его не отражают возникающего в процессе работы падения напряжения во вторичной цепи и изменения формы кривой первичного напряжения. Эти недостатки киловольтметров в значительной степени устраняются тем, что каждый прибор снабжается серией градуировочных кривых, снятых при помощи шарового разрядника при различных нагрузках аппарата.
Спектрометрический метод является наиболее точным способом измерения напряжения. Этот способ основан на дифракции рентгеновых лучей, отраженных от грани кристалла. Приборы, с помощью которых наблюдается и измеряется отражение рентгеновых лучей от кристаллических граней, носят название спектрометров (рис. 456). Путем снятия спектрограмм рентгеновых лучей можно определить длину граничной волны (рис. 457). Как уже указано выше (стр. 659), граничной волне соответствует напвыс-шее напряжение (V), приложенное к трубке. Величина его может быть вычислена по уже упомянутой формуле Дюэн и Хента:
Спектрометрически определяемая длина граничной волны является точнейшей мерой для суждения о величине максимального напряжения, приложенного к трубке.
Измерение ослабления рентгеновых лучен в поглощающем слое в настоящее время является лучшим способом, характеризующим их проникающую способность.
Стандартной мерой прошивающей способности рентгеповых лучей служит толщина слоя задерживающего вещества, который поглощает или, иначе говоря, ослабляет интенсивность данного излучения ровно наполовину. Эта величина носит название слоя половинного ослабления (Halbwertschicht — HWS). Слой половинного ослабления (HWS) представляет собой среднюю величину, которая складывается из величии ослабления интенсивности всех входящих в состав пучка волн различной длины. Благодаря этому, слой половинного ослабления характеризует проникающую способность всего пучка смешанного излучения в целом. Чем толще, при прочих равных условиях, слой задерживающего вещества, уменьшающий наполовину интенсивность излучения, тем, естественно, больше его проникающая способность. Наоборот, чем меньше толщина этого слоя, тем мягче рентгеновы лучи и тем меньше их способность проникновения в глубину.
Слой половинного ослабления в основном зависит от формы кривой и величины напряжения, подводимого к трубке,и примененного фильтра. При прочих равных условиях слой половинного ослабления тем больше, чем выше приложенное к трубке напряжение и толще фильтр, под которым производится освещение (табл. 10).
Измерение ослабления рентгеновых лучей в настоящее время производится ионизационным способом (рис. 458). В качестве ослабляющего слоя применяют специальные пластинки из меди и алюминия. Результаты измерения выражаются в миллиметрах, указывающих на толщину слоя медного или алюминиевого фильтра, который вызывает ослабление интенсивности* излучения наполовину (например, HWS Си : 1,00 мм).
При выборе жесткости излучения для лечебных целей руководствуются наиболее выгодными условиями распределения энергии излучения в освещаемом организме. Поэтому лечащему врачу, оперирующему с излучением, жесткость которого определена в виде слоя половинного ослабления в меди или алюминии, должны быть известны условия поглощения этого излучения в организме. Известное представление об этом дает табл. 11. Для понимания ее необходимо упомянуть, что поглощение рентгеновых лучей в мягких тканях происходит так же, как и в воде.
Приведем пример: согласно табл. 10 жесткость рентгеновых лучей, полученных при 120 kV и фильтре в 3 мм А1 соответствует слою половинного ослабления в 0,2 мм меди (HWS Си : 0,2). При помощи табл. 11 нетрудно установить распределение рентгеновых лучей в освещаемом объеме. Она показывает, что половина лучей данной жесткости поглощается в глубине 2,5 — 3 см мягких тканей. Считают, что излучения, характеризуемые HWS Си : 0,005 — 0,05, соответствуют мягким лучам; HWSCu : 0,1—0,3— лучам средней жесткости; HWS Си : 0,65—1,7 — жестким рентгеновым лучам.
Слой половинного ослабления характеризует проникающую способность всего пучка рентгеновых лучей в целом, но не определяет степени однородности входящих в его состав лучей. Табл. показывает, что одному и тому же значению HWS могут соответствовать излучения, полученные при различной величине напряжения и фильтра. Естественно,что качественный состав этих излучений может быть весьма различен. Неоднородность качественного состава излучения легко обнаруживается при увеличении ослабляющего фильтра и выражается в нарастании жесткости пучка. Чем менее однороден пучок рентгеновых лучей, тем больше нарастает жесткость его с увеличением толщины фильтра. При практически однородном излучении жесткость пучка с дальнейшим увеличением толщины фильтра не изменяется. Толщина фильтра, обеспечивающего практическую однородность излучения, характеризует так называемый второй ослабляющий слой (MWS II).
Мерой степени однородности излучения служит предложенный Христе ном показатель разнородности (Hcterogenitatsfaktor—Ь). Он представляет собой отношение второго наполовину ослабляющего слоя к первому:
HWSII
b=________
ITWS I
Мерой степени однородности излучения служит также отношение между эффективной и граничной длиной волны, которое характеризует спектральную ширину излучения. Границы спектра, лежащие в пределах ш 1,8—2,5 или h — 1,48 — 1,59, соответствующие приблизительно 2,5 октавам, рассматриваются как зона практически однородного излучения, пригодного для медицинских целей.
В практической рентгенотерапии для оценки качества рентгеновых лучей в последние годы широко пользуются так называемой качественной диаграммой. Она дает графическое представление о тех тесных взаимоотношениях, которые существуют-между величиной максимального напряжения, фильтром, слоем половинного ослабления и степенью однородности рентгеновых лучей. Примеры качественных диаграмм для излучений, применяемых в поверхностной и глубокой терапии, представлены на рис. 459 и 460.
На приводимой на рис. 460 качественной диаграмме на оси абсцисс отложено максимальное напряжение в kV, измеренное шаровым разрядником, и соответствующая ему граничная длина волны (Xmjn), вычисленная по формуле Дюэн и Хента. На оси ординат слева указана в миллиметрах толщина слоя медного фильтра, ослабляющего наполовину начальную интенсивность излучения Н WS. Величина наиболее часто применяемых в практике медных и алюминиевых фильтров в миллиметрах отложена на оси ординат справа.
По вертикали рядом с осью-ординат справа приведена эффективная длина волны (Xcff), высчитанная из HWS, а также соответствующее ей эффективное значение напряжения в kVcff, вычисленное по формуле Дюэи и Хента. Кривые показывают изменение слоя половинного ослабления при различных, применяемых в практике, напряжениях и фильтрах.
Они пересекаются заштрихованной зоной, охватывающей область значений фильтров, необходимых для получения практически однородных лучей (ш=1,8=2,5, h = l,43—1,59). Лучам большей степени однородиости соответствуют все значения фильтров, лежащие в точках, расположенных влево и вверх от заштрихованной зоны до кривой вполне однородного излучения (пунктирная линия) о> = 1,0.
Лучам с меньшей разнородностью соответствуют значения фильтров, лежащие в точках, расположенных вправо и вниз от тон же заштрихованной зоны.
Установлено, что при неизменной форме кривой подводимого в трубке напряжения максимальное и напряжение, фильтр и слой половинного ослабления настолько между собой связаны, что, зная любые две из этих величин, можно по кривым качественной диаграммы определить третью, а также установить степень однородности рентгеновых лучей.
Приведем пример: необходимо выяснить, какова проникающая способность (HWS) и однородность (h) рентгеновых лучей при напряжении в 160 kV и фильтре 0,75 мм меди.
Кривые качественной диаграммы (рис. 460) показывают, что этому значению напряжения и фильтра соответствует слой половинного ослабления в 1 мм меди (HWS Си : 1,00). Получаемое при этом излучение практически вполне однородно.
Качественная диаграмма позволяет также судить о влиянии напряжения и фильтра на состав излучения. Она показывает, что увеличение толщины фильтра является более действительным средством для увеличения жесткости излучения, нежели повышение напряжения.
Качественная диаграмма также показывает, что однородность излучения под одним и тем же фильтром уменьшается с увеличением напряжения.
Таким образом качественная диаграмма в удобной для практических целей форме дает возможность оценки основных свойств рентгеновского излучения — проникающей способности (HWS) и степени однородности (h, о>), которые характеризуют распределение лучистой энергии в освещаемой среде.
Количественное измерение рентгеновых лучей
Основной задачей количественного измерения является учет поглощающейся в тканях, биологически действующей, эффективной энергии рентгеновых лучей. Как указано выше (см. стр. 657), эта, преобразованная в энергию электронов, поглощенная часть общей энергии рентгеновского пучка представляет собой сумму истинного и рассеянного поглощения. Величина аффективной энергии, отнесенная к единице времени, носит название эффективной интенсивности (Гребе)
Для характеристики величины эффективной энергии в рентгенотерапии пользуются заимствованным из фармакологии понятием — дозы. Физической дозой (D) называют количество лучистой энергии, которое поглощается единицей объема освещаемой среды. Величина ее, отнесенная к единице времени, носит название мощности дозы (Р>). Она характеризует эффективную интенсивность рентгеновых лучей. Общие и объемной дозой называют то количество лучистой энергии, которое поглощается данным объемом тканей за все время освещения.
Непосредственное измерение эффективной энергии, поглощающейся в тканях, невозможно. О величине ее судят косвенно по тем вторичным процессам, которые вызывает поглощение рентгеновых лучей в различных средах.
Наиболее употребительными являются следующие методы измерения энергии рентгеновых лучей: 1) биологические, 2) химические и 3) ионизационные.
Биологические методы измерения рентгеновых лучей основаны на изучении тех реакций, которые возникают в коже человека или в животных или растительных организмах при применении определенных доз лучистой энергии.
Изучение реакции кожи на освещение на первых этапах развития рентгенотерапии являлось единственным способом измерения количества рентгеновых лучей. Каждый врач, пользуясь своим опытом, определял дозу эмпирически, освещая кожу до появления на ней «ясно выраженной красноты». Эта реакция кожи на освещение — эритема — служила биологической мерой количества рентгеновых лучей и являлась предельной дозой лучистой энергии, отпускаемой для лечебных целей. Так как последствия подобного рода измерении нередко выражались в острых или хронических повреждениях кожи, то этот примитивный способ измерения энергии рентгеновых лучей был вскоре заменен иными, более совершенными методами.
Однако и теперь реакция кожи на освещение как биологическая мера лучистой энергии еще не вполне утратила свое практическое значение. До сих пор общепринятой биологической единицей количества лучей средней жесткости служит зрительная доза. Эритемной дозой — ED (сокращенное немецкое Erythemdosis) — называют то количество рентгеновых лучей, которое вызывает на коже спустя 10—14 дней после освещения легкую эритему с последующим выпадением волос. Биологической мерой количества жестких рентгеновых лучей служит кожная дозиметрическая единица — HED (сокращенное немецкое Ilauteinheitdosis). Она характеризует ту ритмически протекающую реакцию кожи, которая возникает в ней при применении определенной дозы жестких рентгеновых лучей. Эта реакция выражается в первые 24—48 часов после освещения в появлении легкой, скоро проходящей красноты, которая вновь появляется на 8—14-й день после освещения и на 3—5-й неделе сменяется пигментацией.
Ввиду значительных колебаний и индивидуальной чувствительности кожи к рентгеновым лучам в физиологических и особенно в патологических условиях, а также субъективных трудностей в оценке различных степеней эритемы применение эритемной дозы и кожной дозиметрической единицы мало удобно для практических целей.
Различные реакции, возникающие при действии рентгеновых лучей на разнообразные животные и растительные объекты, предложенные в свое время в качестве биологической меры их количества, как, например, «мышиная доза», «бобовая доза», процентное повреждение яиц аскарид, — теперь в практике рентгенотерапии не применяются.
Химические методы измерения энергии рентгеновых лучей сыграли в свое время огромную роль в развитии рентгенотерапии. Они основаны на учете тех изменений, которые производит поглощение рентгеновых лучей в различных материальных средах. Сюда относится изменение окраски солей тяжелых металлов, например изменение светлозеленого цвета двойной соли платино-цианистого бария на желто-коричневый, осаждение каломеля из раствора сулемы, выделение иода из йодоформа, восстановление серебра в эмульсии фотопластинки и другие реакции. Интенсивность этих реакции, возникающих под влиянием освещения, изменяется в зависимости от того, сколько ими поглощено рентгеновых лучей, а потому может служить мерой количества лучистой энергии. На этом принципе фотохимического действия рентгеновых лучей основаны многочисленные приборы, предложенные для измерения их количества, — дозиметры. К числу их относится весьма распространенный у нас в СССР радиометр Сабуро-Нуаре, его модификация со шкалой Гольцкнехта (рис. 461), интенсиметр Фюрстенау, квантиметр Кинбека и др. Результаты измерения рентгеновых лучей выражаются в единицах этих дозиметров, часто обозначаемых первыми буквами фамилии их авторов, например SN (Sabouraud — Noire), Н (Holzknecht), F (Fiirstenau) и т. д.
Биологически 1 SN или эквивалентное этой единице 5Н соответствуют при пользовании мягкими лучами эрптемной дозе (ED). С изменением качества излучения эти отношения изменяются (см. табл. 12).
Основной задачей этих приборов служило выявление зависимости, существующей между силой реакции, возникающей в реагенте дозиметра при освещении, его определенными количествами рентгеновых лучей и тем биологическим эффектом, который вызывали те же количества лучистой энергии в тканях. Однако, на пути практического применения этих приборов очень скоро было установлено их несоответствие предъявленным к ним требованиям. Это выражалось в отсутствии параллелизма между показаниями различных дозиметров и дозой фактически полученной тканями. Объяснение этого состоит в том, что поглощение рентгеновых лучей в мягких тканях, состоящих из низкоатомиых элементов, происходит иначе, нежели в более тяжелых элементах, входящих в состав различных дозиметров. Особенно резко эти различия в поглощении лучистой энергии выявляются при пользовании жесткими рентгеновыми лучами, так как зона избирательного поглощения веществ, входящих в состав дозиметров, лежит в пределах длин волн, применяемых в глубокой терапии. Эти очевидные недостатки химических дозиметров в значительной мере усугубляются элементами субъективности, вносимыми при оценке их показаний.
Поэтому сумма объективных и субъективных ошибок в оценке измеренной этими приборами дозы весьма значительна, особенно при жестком излучении. Благодаря этому, применение этих дозиметров в настоящее время весьма ограничено. Оно допустимо лишь для измерения лучей средней жесткости (HWSCu:0,05—03), применяемых в поверхностной терапии. Для излучений, применяемых в глубокой терапии, эти приборы непригодны.
Ионизационный метод в настоящее время является основным способом измерения энергии рентгеновых лучей. Он основан на свойстве лучистой энергии превращать электрически нейтральный воздух в электропроводящую среду. Благодаря тому, что коэфициент поглощения рентгеновых лучей в воздухе и мягких тканях при различной длине волны излучения изменяется пропорционально, этот метод дает точное представление о величине физической дозы, сообщенной тканям.
Процесс ионизации состоит в том, что при поглощении энергии рентгеновых лучей в воздухе из составляющих его молекул и атомов вырываются фотоэлектроны и электроны рассеяния. На своем пути они сталкиваются с новыми молекулами и атомами и расщепляют их на несущие отрицательный заряд, электроны и положительно заряженный остаток, образуя таким образом вторичные и третичные электроны. Последние также обладают большой кинетической энергией и в свою очередь ионизируют воздух. Степень ионизации воздуха определяется количеством образующихся ионов, которое в свою очередь.
Зависит от количества поглощенной, преобразованной в воздуха энергии рентгеновых лучей. Одновременно с процессом ионизации атомов воздуха происходит нейтрализация или, как еще принято говорить, рекомбинация находящихся в беспорядочном движении положительно и отрицательно заряженных попов. Процесс преобразования энергии рентгеновых лучей в воздухе наглядно иллюстрирует рис. 462.
Если ионизация воздуха происходит в электрическом поле, то в нем возникает закономерное движение носителей электричества — ионов, которое носит название ионизационного тока. Придостаточной величине напряжения электрического поля, полностью препятствующего рекомбинации ионов, иначе говоря, при токе насыщения количество образующихся в воздухе ионов и следовательно сила ионизационного тока зависит исключительно от энергии поглощенных рентгеновых лучей. Чем больше эта энергия, тем больше количество образующихся ионов и тем сильнее ионизационный ток.
Таким образом количество образующихся ионов или сила ионизационного тока может служить мерой эффективной энергии рентгеновых лучей.
Измерение количества ионов производится электрометрически в измерительной системе определенной емкости. Представление об ее устройстве дает рис. 463.