Рентгеновская томография – наиболее распространенный метод послойного исследования; основан на синхронном перемещении в пространстве излучателя и рентгеновской кассеты в процессе рентгеновской съемки.

Длина волны рентгеновских лучей сравнима с размерами атомов, поэтому не существует материала, из которого можно было бы изготовить линзу для рентгеновских лучей. Кроме того, при перпендикулярном падении на поверхность рентгеновские лучи почти не отражаются. Несмотря на это, в рентгеновской оптике были найдены способы построения оптических элементов для рентгеновских лучей.
Рентгеновские лучи могут проникать сквозь вещество, причём различные вещества по-разному их поглощают. Поглощение рентгеновских лучей является важнейшим их свойством в рентгеновской съёмке. Интенсивность рентгеновских лучей экспоненциально убывает в зависимости от пройденного пути в поглощающем слое.
Поглощение происходит в результате фотопоглощения (фотоэффекта) и комптоновского рассеяния:
Под фотопоглощением понимается процесс выбивания фотоном электрона из оболочки атома, для чего требуется, чтобы энергия фотона была больше некоторого минимального значения. Если рассматривать вероятность акта поглощения в зависимости от энергии фотона, то при достижении определённой энергии она (вероятность) резко возрастает до своего максимального значения. Для более высоких значений энергии вероятность непрерывно уменьшается. По причине такой зависимости говорят, что существует граница поглощения. Место выбитого при акте поглощения электрона занимает другой электрон, при этом испускается излучение с меньшей энергией фотона, происходит т. н. процесс флюоресценции.
Рентгеновский фотон может взаимодействовать не только со связанными электронами, но и со свободными, а также слабосвязанными электронами. Происходит рассеяние фотонов на электронах — т. н. комптоновское рассеяние. В зависимости от угла рассеяния, длина волны фотона увеличивается на определённую величину и, соответственно, энергия уменьшается. Комптоновское рассеяние, по сравнению с фотопоглощением, становится преобладающим при более высоких энергиях фотона.
В дополнение к названным процессам существует ещё одна принципиальная возможность поглощения — за счёт возникновения электрон-позитронных пар. Однако для этого необходимы энергии более 1,022 МэВ, которые лежат вне вышеобозначенной границы рентгеновского излучения (<250 кэВ)

Рентгенодиагностические аппараты для обычной рентгеновской томографии состоят из подвижной системы излучатель – рентгеновская кассета, механизма ее перемещения, устройства для размещения пациента, механических опор, электрических и электронных управляющих устройств. Томографы подразделяют на продольные (выбранный слой параллелен продольной оси тела человека), поперечные (выбранный слой перпендикулярен оси тела человека) и панорамные (выбранный слой имеет форму изогнутой поверхности). В зависимости от положения тела пациента во время исследования томографы могут быть горизонтальными, вертикальными, наклонными, по характеру перемещения подвижной системы излучатель – рентгеновская кассета – линейными, нелинейными, круговыми и комбинированными. Томографы обеспечивают получение на пленке рентгеновского изображения только необходимого слоя. Устранение ненужных теней происходит за счет синхронного перемещения системы излучатель-кассета относительно некоторой пространственной оси и объекта исследования. Оптимальный результат достигается перемещением подвижной системы по сложным криволинейным траекториям. Наибольшее распространение получили продольные горизонтальные линейные томографы на основе стационарных рентгеновских аппаратов, оснащенных специальным механизмом для перемещения излучателя и кассеты. К таким томографам относится также универсальный линейный томограф, позволяющий проводить исследования в вертикальном и наклонном положениях. На линейных томограммах удается обнаружить не видимые на обычных рентгенограммах детали анатомического строения органа или патологического процесса, которые при обычном рентгеновском исследовании скрыты вследствие суперпозиции (наложения) теневых образований. Для получения панорамных снимков челюсти и других частей черепа применяют панорамные нелинейные томографы.

Показания для томограммы определяются рентгенологом, как правило, после выполнения обзорных рентгенограмм, на основании которых устанавливают глубину выделяемого слоя (обязательно маркируется на томограмме), его толщину и оптимальную проекцию съемки. Линейную чаще применяют при заболеваниях легких, например для выявления каверн, абсцессов на фоне массивных инфильтративных или плевральных наслоений либо скрытых нормальными анатомическими структурами, например ребрами. Широко применяется линейная томограммы для исследования трахеи и бронхов при раке легкого, пневмонии, туберкулезе, а также для установления причины увеличения внутригрудных лимфатических узлов. Томография является важным методом в исследовании гортани. С ее помощью не только изучают структуру этого органа, но и одновременно оценивают состояние голосовых складок (связок). В урологической практике томограммы (так называемую нефротомографию) выполняют обычно после внутривенного введения рентгеноконтрастных веществ. Линейные томограммы применяют также при исследовании околоносовых пазух, костной системы желчных путей.
 

 

Классическая схема рентгеновской томографии, впервые предложенная в медицинской рентгенографии для повышения контраста теневых изображений внутренних органов: при фиксировании источника излучения на фотопленке образуется теневое изображение, являющееся суммой проекций всех слоев объекта, через которые проходит пучок. Если в процессе съёмки синхронно перемещать источник и фотопленку так, чтобы пучок проходил в процессе экспозиции только через один и тот же участок объекта в слое, то изображение этого участка получится наиболее четким, изображения других участков окажутся размытыми. Этот метод не позволяет полностью избавиться от наложения проекций других участков на исследуемый. Кроме того, длительность экспонирования, повышающая контраст, для живых организмов ограничена допустимыми нормами облучения.
В основе современных методов рентгеновской томографии лежит другой подход: они базируются на применении вычислительных методов обработки данных, полученных томографическим сканированием.

Рентгеновская томография широко применяется в медицине. Методы рентгеновской томографии используются также в технике неразрушающей дефектоскопии конструкционных материалов, электрических кабелей, механических узлов, испытывающие большие нагрузки и в других случаях, когда важна точная информация о неоднородностях в объеме тела.

Медицинская визуализа́ция — раздел медицинской диагностики, занимающийся неинвазивным исследованием организма человека при помощи физических методов с целью получения изображения внутренних структур. В частности, могут использоваться звуковые волны (главным образом ультразвук), электромагнитное излучение различных диапазонов, постоянное и переменное электромагнитное поле, элементарные частицы, излучаемые радиоактивными изотопами (радиофармпрепаратами). Многочисленными исследованиями доказано, что основным носителем информации как внутри биообъекта, так и между отдельными биообъектами, в том числе и между людьми, является электромагнитное излучение. Системы нелинейного анализа, основаны на исследовании электромагнитных полей живых организмов. Любую болезнь можно представить как нарушение гармоничной синхронизации электромагнитных излучений функциональных физиологических структур в биологическом объекте. Информация о конкретном временном состоянии органов снимается бесконтактным путем с помощью «триггерного датчика», разработанного с применением новых информационных технологий и микросхемотехники, улавливающих слабозаметные флуктуации сигналов, выделяемые из среднестатистических шумовых характеристик электромагнитных полей и преобразуемые в цифровую последовательность, обрабатываемую с помощью микропроцессора для передачи по интерфейсному кабелю в компьютер. Частотно-резонансный метод диагностического применения систем нелинейного анализа (NLS) как динамического неинвазивного информативного метода все шире используется для изучения состояния здоровья при самой различной патологии. NLS можно применять как in vivo (получение NLS-спектра той или иной области органа или ткани), так и in vitro (получение NLS-спектра экстрактов тканей, биологических жидкостей и клеток); при этом нередко сочетают оба подхода для более четкой интерпретации данных. Оценка состояния органов проводится непосредственно за счет резонансного усиления электромагнитного излучения исследуемого органа и снятия показателей бесконтактным путем с использованием триггерных датчиков. Каждый орган и каждая клетка обладают своими собственными, присущими только им, специфическими колебаниями, которые записаны в память компьютера, и могут быть выведены на экран в виде определенного графика, который отражает условия информационного обмена органа (ткани). Любой патологический процесс также имеет присущий только ему индивидуальный график.

Дефектоскопия - комплекс методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий с целью обнаружения дефектов. Дефектоскопия включает: разработку методов и аппаратуру (дефектоскопы и др.); составление методик контроля; обработку показаний дефектоскопов.
Вследствие несовершенства технологии изготовления или в результате эксплуатации в тяжёлых условиях в изделиях появляются различные дефекты — нарушения сплошности или однородности материала, отклонения от заданного химического состава или структуры, а также от заданных размеров. Дефекты изменяют физические свойства материала (плотность, электропроводность, магнитные, упругие свойства и др.). В основе существующих методов дефектоскопии лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых колебаний, магнитного и электростатического полей и др.
Рентгенодефектоскопия основана на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Наличие таких дефектов, как трещины, раковины или включения инородного материала, приводит к тому, что проходящие через материал лучи (рис. 1) ослабляются в различной степени. Регистрируя распределение интенсивности проходящих лучей, можно определить наличие и расположение различных неоднородностей материала.
Интенсивность лучей регистрируют несколькими методами. Фотографическими методами получают снимок детали на плёнке. Визуальный метод основан на наблюдении изображения детали на флуоресцирующем экране. Более эффективен этот метод при использовании электронно-оптических преобразователей. При ксерографическом методе получают изображения на металлических пластинках, покрытых слоем вещества, поверхности которого сообщён электростатический заряд. На пластинах, которые могут быть использованы многократно, получают контрастные снимки. Ионизационный метод основан на измерении интенсивности электромагнитного излучения по его ионизирующему действию, например на газ. В этом случае индикатор можно устанавливать на достаточном расстоянии от изделия, что позволяет контролировать изделия, нагретые до высокой температуры.
Чувствительность методов рентгенодефектоскопии определяется отношением протяжённости дефекта в направлении просвечивания к толщине детали в этом сечении и для различных материалов составляет 1—10%. Применение рентгенодефектоскопии эффективно для деталей сравнительно небольшой толщины, т.к. проникающая способность рентгеновских лучей с увеличением их энергии возрастает незначительно. Рентгенодефектоскопию применяют для определения раковин, грубых трещин, ликвационных включений в литых и сварных стальных изделиях толщиной до 80 мм и в изделиях из лёгких сплавов толщиной до 250 мм. Для этого используют промышленные рентгеновские установки с энергией излучения от 5—10 до 200—400 кэВ (1 эВ = 1,60210 · 10^-19 Дж). Изделия большой толщины (до 500 мм) просвечивают сверхжёстким электромагнитным излучением с энергией в десятки Мэв, получаемым в бетатроне.