Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники
Рентгеновские лучи имеют большую проникающую способность и линейную структуру спектра. Рентгеновские микроскопы различаются по способу действия и бывают отражательными и проекционными.
Конструкция отражательного микроскопа включает источник рентгеновского излучения, изогнутые зеркала-отражатели, сделанные из кварца с золотым слоем, или отражателем может быть изогнутый монокристалл, детектор изображения – фотопленка или электронно-оптический преобразователь. Но отражательные рентгеновские микроскопы не обладают большим разрешением, его ограничивают малый угол полного внешнего отражения, большое фокусное расстояние и трудоемкость качественной обработки зеркальной отражательной поверхности. Отражательные рентгеновские микроскопы создают сильно искаженные изображения. Если для фокусировки применяются изогнутые монокристаллы, изображение тоже получается искаженным из-за структуры самого монокристалла. Поэтому рентгеновские отражательные микроскопы не имеют широкого применения. Более эффективными оказываются проекционные рентгеновские микроскопы. Принцип действия проекционных рентгеновских микроскопов заключается в образовании теневой проекции исследуемого объекта в пучке расходящихся рентгеновских лучей, идущих от точечного источника рентгеновского излучения. Конструкция проекционного рентгеновского микроскопа включает источник рентгеновских лучей – микрофокусную рентгеновскую трубку, камеру, в которой находится регистрирующее устройство, и камеру, в которой располагается объект исследования. Объект в таком микроскопе находится близко к источнику рентгеновского излучения, потому что в методе рентгеновской микроскопии отношение расстояний от источника излучений до детектора и до объекта дает увеличение изображения. В проекционных рентгеновских микроскопах фокус трубки находится на окне трубки, и их разрешение составляет до 0,5 мкм. Различные области объекта, имеющие разную плотность или состав, по-разному поглощают рентгеновское излучение. И чем больше разница коэффициентов этого поглощения, тем точнее результат и тем чувствительнее рентгеновский микроскоп. Поэтому проекционные рентгеновские микроскопы исследуют микроскопическое строение, структуру и свойства веществ и объектов и используются в различных областях производства и науки: в минералогии, биологии, металлургии, для определения качества отделки поверхностей, внутреннего строения, концентрации составов различных материалов. И при этом исследование проекционным рентгеновским микроскопом осуществляется проще, быстрее и качественнее, чем оптическим световым.
Спирограф
Спирограф – это прибор, позволяющий исследовать функции легких посредством измерения легочных дыхательных объемов.
Сущность работы данного прибора заключается в том, что при присоединении спирографа к дыхательным путям пациента он начинает реагировать на достаточно объемные перемещения воздуха в легкие или из них.
Существует два вида спирографов: первый, когда в одну или обе дыхательные фазы аппарат непосредственно сообщается с атмосферой (открытые спирографы), другой вид – сообщается лишь с самими дыхательными путями (закрытые спирографы).
По сути в устройстве аппаратов разница невелика, единственное, чем они отличаются, – это своей функциональностью.
Простейшим открытым спирографом является водяной. Он состоит из небольшого цилиндра, который полностью заполнен водой, и в нее погружен кверху дном колокол, связанный с регистратором и уравновешенный специальным противовесом. Сам цилиндр имеет внутри себя трубку, один конец которой расположен над уровнем воды под колоколом, а другой конец выведен наружу для подключения к больному. Обследуемый вдыхает воздух, это может производиться как свободным путем, так и с помощью специальных клапанов вдоха, и выдыхает его в образовавшееся пространство под колоколом, вследствие чего колокол поднимается на определенную величину, которая пропорциональна объему выдыхаемого воздуха, и одновременно перемещает перо регистратора.
Помимо водяных спирографов имеются также и сухие, в которых чувствительным элементом служит растяжимый мех, сообщающийся с дыхательными путями, по изменению длины данного меха в процессе дыхания судят о результатах обследования, поскольку изменение длины передается на регистратор.
Принято считать, что основоположником всей спирографии и первым изобретателем настоящего спирографа является Г. Гетчинсон, который сконструировал данный аппарат, в дальнейшем нашедший широкое применение в клинике, и разработал основы представлений о легочных объемах.
При помощи спирографа можно измерить такие величины, как дыхательный объем (объем воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого при одном дыхательном цикле), резервный объем вдоха (наибольший объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха), резервный объем выдоха (наибольший объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха). Также с помощью спирографа можно исследовать механику дыхания, оценивать ее нарушения и резервы дыхательной функции. Особое значение спирографы имеют для оценки терапевтических воздействий на легкие и при врачебном контроле. Запись глубины дыхания (спирограмма) входит в состав других методов исследования функции легких – оценки растяжимости легких, работы дыхания, реакции на углекислый газ и гипоксию.
Еще в СССР серийно выпускались спирографы открытого типа «Спиро 2-25», который регистрировал во времени объемы дыхания в покое и при умеренной нагрузке обследуемого, и спирометр водяной 18В открытого типа, который измерял объем выдыхаемого воздуха, спирографы закрытого типа Метатест-1 и Метатест-2. Для определения остаточного объема легких выпущен прибор ПООЛ-1. Для общей и раздельной бронхоспирографии выпускают прибор Бронхометатест-1, измеряющий и регистрирующий во времени объемы дыхания и потребление кислорода обоими легкими и каждым легким в отдельности.
Сейчас широко распространились спирографы с элементами вычислительной техники, поскольку они позволяют получать во время исследования большое количество определяемых и рассчитываемых показателей, что сделало спирографию более удобной.
Спирометр
Спирометр – это прибор, при помощи которого можно осуществить измерение дыхательных объемов и жизненной емкости легких для исследования их функций.
Спирометрия отличается от спирографии тем, что при последней измерения дыхательных объемов записываются на спирограмме – графическом изображении полученных результатов.
Таким образом, в литрах или миллилитрах можно измерить следующее: дыхательный объем – вдыхаемый и выдыхаемый воздух при каждом дыхательном цикле; резервный объем вдоха – максимальная величина воздуха после спокойного вдоха; резервный объем выдоха – максимальная величина воздуха после спокойного выдоха; жизненная емкость легких – сумма дыхательного, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха; форсированная жизненная емкость легких; функциональная остаточная емкость – количество газа, который находится в легких после спокойного выдоха; остаточный объем легких – разность функциональной остаточной емкости и резервного объема выдоха; общая емкость легких – сумма жизненной емкости легких и их остаточного объема. Именно все вышеперечисленные показатели могут свидетельствовать о тех или иных отклонениях или патологиях дыхательной системы человека. В связи с этим при помощи спирометра можно исследовать механику дыхания, оценивать ее нарушения и резервы дыхательной функции. Спирометрия имеет важное значение для оценки терапевтического воздействия на легкие и при врачебном контроле.
Основоположником спирографии и спирометрии считается ученый Г. Гетчинсон, поскольку он первым сконструировал в 1846 г. первый спирограф, который мог найти свое применение в клинике, также он смог разработать основы представлений о легочных объемах. Но существуют мнения, что спирометр был изобретен гораздо раньше, чем спирограф, это связано с тем, что спирометр по своей конструкции мало чем отличается от спирографа и одновременно является наиболее простым по своей сути.
Сама процедура измерения и исследования легких пациента является нетравматичной. Исследование проводится натощак или же через 3—4 ч после легкого завтрака. Испытуемому вводят загубник, посредством которого происходит контакт пациента с аппаратом, при этом на нос накладывается зажим. Обследуемому предлагают сделать максимально глубокий вдох, после которого следует полный глубокий спокойный выдох. Затем пациенту предлагается сделать максимально глубокий форсированный вдох, а потом – полный форсированный выдох.
После небольшого перерыва пациент дышит в течение нескольких минут смесью воздуха и гелия, который используется в роли индикатора для расчета таких показателей, как функциональная остаточная емкость, остаточный объем легких и общая емкость легких, а также равномерность альвеолярной вентиляции.
