Рентгеновская визуализация представляет собой визуализацию теней. Различные ткани пропускают разное количество квантов, которые затем проецируются на плоскость для показа изображения. Это может быть комбинация экран-пленка, усилитель изображения или датчик, например блок КТ. Таким образом, для того чтобы сформировать рентгеновское изображение, излучение должно обладать двумя основными свойствами:
- фотоны должны в значительной мере проникать через ткани, что вызывает получение дозы радиации;
- кванты должны поглощаться в различной степени разными тканями, что приводит к контрасту на изображении.
При рентгенологическом исследовании кванты в очень больших количествах, двигаясь почти параллельно, поступают из фокуса рентгеновской трубки. Интенсивность излучения, уменьшается при проникновении излучения глубже в вещество. В зависимости от толщины объекта, некоторая фракция первичных фотонов способна проходить через ткани, придерживаясь первоначального направления, остальные поглощаются тканями.
При попадании в ткани фотоны взаимодействуют с электронами атомов. Каждое взаимодействие с фотоном передает энергию одному или более электронам. После этого электроны с высокой энергией способны ионизировать и возбуждать атомы, а также диссоциировать молекулы тканей. Доза радиации - характеристика ионизирующего излучения - тесно связана с воздействием этих так называемыми вторичными электронами.
Ослабление первичного пучка излучения при взаимодействии рентгеновского излучения с веществом происходит главным образом из-за фотоэлектрического поглощения и комптоновского рассеяния излучения атомами вещества. Фотоэлектрическое поглощение и комптоновское рассеяние представляют собой основные проявления процесса взаимодействия с фотонами в диапазоне диагностических энергий 15-500 кэВ
При фотоэлектрическом поглощении кванты рентгеновского излучения полностью отдают свою энергию электронам атомов вещества, которые в свою очередь взаимодействуют с другими электронами, создавая характеристическое излучение или теряя энергию на другие вторичные процессы.
При комптоновском рассеянии рентгеновский квант лишь часть энергии отдает электрону атома, другая часть энергии сохраняется в виде рассеянного кванта. При невысоких напряжениях на трубке (до 60 кВ) преобладает фотоэлектрическое поглощение, при более высоких существенный вклад в ослабление вносит комптоновокое рассеяние. Существует следующая взаимосвязь между фотоэлектрическим и комптоновским явлениями: в тканях с низким атомным весом, таких как мягкие ткани (а также во всех ситуациях при высоких энергиях), рассеяние встречается значительно чаще фотоэлектрического поглощения.
Частота, с которой наблюдаются эти явления, обратна при низких энергиях и, в особенности, в тканях и веществах с высоким удельным весом (т.е. в защитных слоях, подобных, например, свинцовому фартуку), где кванты практически полностью поглощаются.
Рассеянное излучение отрицательно влияет на качество рентгеновского изображения. Здесь необходимо помнить следующие правила: - рассеянное излучение тем больше, чем жестче рентгеновские лучи; - рассеянное излучение тем больше, чем толще объект исследования; - чем жестче лучи, тем больше они поглощаются; - чем плотнее среда, тем меньше проникающая способность излучения. Для уменьшения этого влияния приходится применять специальные меры: диафрагмирование первичного пучка, использование отсеивающих растров и т. д.