Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Тема №9

«Рентгенівське випромінювання.

Методи рентгенівської діагностики втерапії. Радіоактивність. Дозиметрія іонізуючого випромінювання. Охорона праці в галузі».

Лекція №9.

Тема: «Рентгенівське випромінювання. Радіоактивність. Дозиметрія»

Література: Марценюк, ст.234-254, 271- 274.

Шевченко, ст.474- 478, 586- 603.

Рентгенівське випромінювання

Рентгенівське випромінювання – це електромагнітні хвилі, які займа­ють спектральну область між ультрафіолетовим і гамма-випромінюванням в межах довжин хвиль від 10-7 до 10-14м.

Відкриті німецьким фізиком В. Рентгеном у 1895 році.

В якості джерела рентгенівського випромінювання застосовується рен­тгенівська трубка – двоелектронний вакуумний прилад, в якому вилітаючи з накаленого катода і прискорені електричним полем електрони попадають на металевий анод. При гальмуванні швидких електронів в аноді випроміню­ються електромагнітні хвилі – виникає гальмівне рентгенівське випроміню­вання. Спектр цього випромінювання суцільний, залежить від напруги, що подається на трубку.

Але крім гальмівного рентгенівського випромінювання, яке може ви­никнути також при гальмуванні заряджених частинок електромагнітним по­лем, існує так зване характеристичне рентгенівське випромінювання, яке має лінійчастий спектр. Утворюється воно так: якщо якимось чином «вибити» з атома внутрішні, найближчі до ядра електрони (наприклад, вибити їх другою частинкою, швидким електроном тощо), то на їх місця перейдуть електрони з більш високих енергетичних рівнів, випромінюючи при цьому кванти певної частоти. Частоти цього випромінювання характерні для атомів кожного еле­мента і не залежать від того, в яке хімічне з’єднання входить даний атом (зві­дки і назва).

Рентгенівські промені мають ряд властивостей, що дають можливість широко застосовувати їх в медицині.

Рентгенівські промені поширюються прямолінійно. Завдяки цій властивості тіньо­ве зображення предметів, яке одержують за допомогою рентгенівських променів, відповідає формі самого предмета.

Рентгенівські промені спричинюють глибоке почорніння усіх видів фотоматеріалів. Це дає змогу робити рентгенівські знімки — рентгенограми.

Рентгенівські промені спричинюють холодне свічення багатьох речовин – віле­міту, сульфіду цинку, сульфату кадмію, платиносиньородистого барію та ін. Ек­ран, покритий однією з цих речовин, дає видиме зображення предметів, яке одер­жують за допомогою рентгенівських променів.

Рентгенівські промені мають сильні бактерицидні властивості. Особливо інтенсивно вони діють на клітини, що дуже швидко розмножуються. На цьому і ґрунтується застосування рентгенівських променів для лікування онкологічних хворих.

Рентгенівські промені спричинюють інтенсивну йонізацію атомів і молекул, тому вони належать до групи випромінювань, які одержали назву йонізуючих. Йонізуюча здатність рентгенівських променів покладена в основу вимірювання дози випромінювання, яку отримує людина під час опромінювання йонізуючими про­менями.

Рентгенівські промені вільно проходять крізь порівняно товсті шари різних речовин, непрозорих для видимих променів. Ця властивість рентгенівських про­менів покладена в основу рентгенодіагностики — рентгеноскопії й рентгено­графії.

Чим більші густина речо­вини й атомний номер елемента, тим сильніше поглинається рентгенівське вип­ромінювання (за умови, що λ = const). Найкраще цим вимогам відповідає свинець, тому його застосовують для захисту від рентгенівського випромінювання.

. Є два ос­новних методи рентгенодіагностики: рентгеноскопія й рентгенографія.

Під час рентгеноскопії хворого розміщують між рентгенівською трубкою 1(мал. 428) та екра­ном 2, покритим сульфідом цинку з додаванням солей кадмію. Пучок рентгенівських променів об­межується свинцевою діафрагмою 3. Рент­генівські промені поглинаються м'якими ткани­нами й кістковою речовиною неоднаково, тому одні ділянки екрана виявляються світлішими, а інші — темнішими, й на екрані виникає тіньо­ве зображення внутрішніх органів людини.

а
б
Мал. 429
Якщо досліджуваний орган і прилягаючі тканини однаково поглинають рен­тгенівське випромінювання, то їх зображення на екрані неможливо відрізнити одне від одного. У цьому разі в досліджуваний орган (шлунок, кишки) уводять контрастну речовину — сульфат барію ("барієву кашу", ВаS04). Атоми сульфуру (сірки) й барію сильніше поглинають рентгенівське випромінювання, ніж атоми гідрогену й оксигену, що входять до складу прилягаючих тканин. І тому шлунок чи кишки, заповнені "баріє­вою кашею", стають видими­ми на екрані рентгенівського апарата.

У рентгенотерапії використовують йонізаційні й бактерицидні властивості рентгенівських променів. Рентгенівське випромінювання, проходячи крізь тка­нини організму, спричинює інтенсивну йонізацію молекул і згубно діє на вогни­ща бактеріального характеру й злоякісні пухлини. За допомогою рентгенівських променів успішно лікують рак шийки матки й онкологічні хвороби шкіри.

Останнього часу, набула широкого розповсюдження комп’ютерна томографія, коли отримують зображення тонких шарів тканини.

Пацієнт розміщується всередині камери, в стінках якої знаходиться скануючий пристрій. Кушетка з пацієнтом переміщується вздовж вісі томо­графа, сканування кожного шару відбуваеться 2 – 5с, товща шара ≈1мм. Комп’ютерні томографи виконують томограму голови, шиї, органів грудної порожнини, малого таза, спинного мозку, молочних залоз тощо.

Для масового обстеження населення з метою виявлення змін, характер­них, насамперед, для туберкульозу чи пухлин, застосовується флюорографія. Якщо рентгенографія – це фотографування частин тіла чи органів за допомо­гою рентгенівських променів на спеціальну рентгенівську фотоплівку, то при флюорографії рентгенівські промені, пройшовши через тіло, попадають на спеціальний люмінесцентний екран, викликаючи утворення видимого зобра­ження, а вже потім це зображення фотографується на чутливу малоформатну звичайну фотоплівку.

Наступним цікавим діагностичним методом є рентгенокінематографія – це фотографування з великою частотою серії знімків на кіноплівку з метою детального дослідження моторної функції деяких органів, наприклад, два­надцятипалої кишки.

В стоматології застосовують радіовізіографію: джерело імпульсного рентгенівського випромінювання (імпульс – 0,08с) зовні опромінює зуб через м’які тканини, рентгенівські промені попадають на датчик, який розміщують у роті. Датчик має флюоресцентний екран, на якому утворюється видиме зо­браження, а далі це зображення перетворюється в електричний сигнал, що подається на комп’ютер.

Радіоактивність

Явище самовільного розпаду атомних ядер назване природною радіоактивністю, а речовини, що самовільно розпадаються, пе­ретворюючись на інші хімічні елементи, – радіоактивними.

Радіоактивне випромінювання супроводжується виділенням величезної кількості енергії. Помістивши ампулу з хлористим радієм у калориметр, П'єр Кюрі безпосередньо виміряв, що 1 г радію за 1 год виділяє понад 107 Дж енергії (за рахунок цієї енергії можна нагріти 25,5 г води на 1 °С), але ж ця енергія виділяється безперервно протягом сотень років!

Склад i властивостi випромiнювання:

-α-частинки- ядра гелiю, вилiтають з ядра, вiдбуваэться перетворення елементу в такий, що знаходиться на 2 клiтини лiвiше в таблицi Менделеэва, мають саму велику iонiзуючу здiбнiсть, але саму маленьку проникненiсть, не проходять через лист паперу.

-β-частинки- електрони з великими швидкостями, вилiтають з ядра, вiдбуваэться перетворення елементу в такий, що знаходиться на 1 клiтину правiше в таблицi Менделеэва, мають меншу iонiзуючу здiбнiсть, нiж α-частинки, але бiльшу проникненiсть- не проходять через кiлька мм металлу.

-γ-променi- електромагнiтнi хвилi, коротшi за рентгенiвськi, вилiтають з ядра, не вiдбуваэться перетворення елементу, iонiзуюча здiбнiсть сама маленька, а проникненiсть сама велика. Гамма-промені завершують шкалу електромагнітних хвиль. На сьогодні не­відоме електромагнітне випромінювання з меншою довжиною хвиль.

Променева хвороба. Дози випромінювання

Усі види радіоактивного випромінювання (α-, β- та γ-промені), а також протони, нейтрони, позитрони та рентгенівські промені при взаємодії з атомами й молекулами речовини йонізують їх. З цієї причини всі ці види випромінювання називають йонізуючими.

Заряджені частинки (α-частинки, протони, електрони та ін.) зумовлюють йонізацію атомів і молекул безпосередньо (первинна йонізація). Електрони, що вибива вибиваються ними з електронних оболонок атомів, теж можуть спричинювати подальшу йонізацію нейтральних атомів (вторинна йонізація).

Рентгенівські й гамма-кванти можуть йонізувати атоми й молекули безпосе­редньо (явище фотоефекту). Але найчастіше спричинювана ними йонізація є вто­ринною. Рентгенівські та γ-кванти передають свою енергію вільним електронам, а ті вже, здобувши додаткову енергію, при зіткненнях з атомами зумовлюють їхню йонізацію.

Нейтрони, не маючи електричного заряду, не взаємодіють з електронними оболонками атомів і тому самі по собі первинної йонізації атомів та молекул не спричинюють. Не витрачаючи енергію на первинну йонізацію, нейтрони глибоко проникають усередину речовини і на своєму шляху спричинюють вторинні проце­си, які й зумовлюють вторинну йонізацію атомів та молекул. Унаслідок цього, опромінювання тканин організму нейтронами виявляється навіть більш небезпеч­ним, ніж опромінювання іншими видами йонізуючих випромінювань.

Йонізуюча здатність частинок залежить від їхньої кінетичної енергії та елек­тричного заряду й оцінюється середньою кількістю пар йонів, які утворюються на 1 см їхнього пробігу в повітрі. Енергія α-частинок перебуває в межах 4 – 9 МеВ. Маючи таку енергію, вони породжують у повітрі близько 50000 пар йонів на 1 см пробігу. Завдяки цьому α-частинки інтенсивно витрачають свою енергію на йонізацію й тому проникають усередину речовини на порівняно невелику гли­бину; їхній пробіг у повітрі не перевищує 8 – 9 см. У м'які тканини тіла людини α-частинки заглиблюються на 0,1 мм. Але при потраплянні на слизові оболонки дихального та травного шляхів вони проникають значно глибше.

Енергія β-частинок значно менша, ніж енергія α-частинок і охоплює широ­кий спектр значень: від 0,01 до 3 МеВ. З цієї причини β-частинки створюють значно менше йонів на своєму шляху: близько 50 пар йонів на 1 см пробігу у повітрі. β-Електрони витрачають свою енергію не так інтенсивно, як α-частинки, і тому значно глибше проникають усередину речовини. Пробіг β-частинок у повітрі перебуває в межах від 20 см до ЗО м. У тканини людського організму вони прони­кають на глибину до 2 – 3 см.

Незважаючи на те, що енергія γ-фотонів може сягати 2,5 МеВ, їх первинна йонізуюча здатність невелика: на 1 см пробігу в повітрі вони створюють усього кілька пар йонів. Ось чому пробіг γ-фотонів у повітрі сягає десятків і навіть со­тень метрів. γ-Фотони з великою енергією (жорстке γ-випромінювання) пронизу­ють тіло людини наскрізь, а менш енергійні γ-фотони проникають у тканини на велику глибину. Це пояснюється тим, що γ-фотони не мають електричного заря­ду і йонізують атоми та молекули лише в разі прямого зіткнення з електронами. Але з урахуванням вторинної йонізації кількість атомів, йонізованих γ-фотонами, може бути досить значною.

Первинні процеси йонізації зазвичай не зумовлюють значних змін у тканинах організму людини. Згубна дія йонізуючого випромінювання пов'язана зі вторинними біохімічними реакціями, в які вступають продукти йонізації. При поглинанні тканинами енергії йонізуючого випромінювання молекули білків і нуклеїнових кислот частково йонізуються, а інші лише переходять у збуджений стан. Через невеликий проміжок часу збуджені молекули повертаються до нор­мального стану, а надлишок енергії випромінюють у вигляді фотонів ультрафіо­летового світла, яке поглинають тканини організму. Загальна кількість енергії йонізуючого випромінювання, що поглинається при цьому тканинами, стано­вить усього ≈ 250 Дж. Але навіть така порівняно невелика порція енергії випро­мінювання має катастрофічні наслідки для людини.

Річ у тому, що йонізовані молекули білків і нуклеїнових кислот стають хімічно активними. Вони вступають у взаємодію зі збудженими сусідніми мо­лекулами й відривають від них азотисті сполуки з пірамідином та групи SН. Ці групи атомів, відірвавшись від молекул нуклеїнових кислот і білків, вступають у хімічну реакцію з атомарним гідрогеном та атомами оксигену і радикалами ОН, що виникають при йонізації молекул води. Внаслідок цього утворюється нова молекула і новий радикал, який вступає в нову сполуку, руйнуючи сусід­ню молекулу білка чи нуклеїнової кислоти, і т. п. За рахунок порівняно неве­ликої кількості енергії випромінювання в організмі людини відбувається лан­цюгова біохімічна реакція, кінцевим результатом якої є руйнування структури молекул нуклеїнових кислот і білків. Поєднання цих двох факторів — первин­ної йонізації й ланцюгової біохімічної реакції — й призводить до виникнення променевої хвороби.

Проте руйнівна дія йонізуючих випромінювань на цьому не закінчується. Ушкоджені або зовсім зруйновані клітини організму втрачають свою біологічну здатність до поділу, внаслідок чого припиняються процеси регенерації клітин. Виникають необоротні мутації хромосом, які призводять до тяжких генетичних та онкологічних хвороб (переродження клітин).

Біологічну дію спричинює лише та частина йонізуючого випроміню­вання, яка поглинається тканинами організму. Та частина випромінювання, яка проходить крізь тканини, не поглинаючись, ніякого впливу на організм не має. Кількісною мірою опромінювання речовини є поглинута доза випромінювання.

Величина, що вимірюється кількістю енергії йонізуючого випромінювання, яка поглинається одним кілограмом речовини, називається поглинутою дозою випромі­нювання. Якщо речовина масою М поглинає ξ джоулів променевої енергії, то, очевидно, поглинута доза випромінювання становитиме:

1 грей дорівнює такій поглинутій дозі випромінювання, за якої 1 кг речовини поглинає 1 Дж енергії йонізуючого випромінювання.

Випромінювання, яке падає на тіло людини, частково поглинається, а част­ково проходить крізь нього й розсіюється в усіх напрямах, і тому безпосереднє вимірювання поглинутої дози практично неможливе. її визначають за допомогою непрямих вимірювань, виходячи з таких міркувань.

Усі види йонізуючого випромінювання спричинюють йонізацію атомів і мо­лекул речовини, на що витрачається цілком певна кількість енергії. А тому, ви­мірюючи ви­мірюючи загальний заряд йонів q, які утворюються йонізуючим випромінюван­ням у речовині, можна оцінити й кількість променевої енергії, що поглинається нею. Найпростіше такі вимірювання можна виконати в повітрі, опромінюючи його рентгенівськими або γ-променями.

Величина, що вимірюється електричним зарядом одного знака, який виникає під час повної йонізаціії одного кілограма сухого й очищеного від пилу повітря під дією рентгенівських або γ-променів, називається експозиційною дозою випромінювання:

1 – це така експозиційна доза рентгенівського або γ-випромінювання, яка в 1 кг сухого й очищеного від пилу повітря спричинює утворення йонів кожного знака із загальним зарядом у 1 Кл.

Поряд із цим, у медицині ще й понині широко застосовують позасистемну одиницю експозиційної дози випромінювання — 1 рентген (1 Р). 1 Р дорівнює такій експозиційній дозі випромінювання, яка спричинює повну йонізацію 1 см3 сухого й очищеного від пилу повітря під дією рентгенівських або у-променів. Нескладний розрахунок показує, що

1 Р = 2,58 10-4 Кл/кг.

Поглинута й експозиційна дози випромінювання пов'язані між собою про­стим співвідношенням:

(5)

де ƒ – коефіцієнт пропорційності, який називають енергетичним еквівалентом експозиційної дози випромінювання.

Енергетичний еквівалент експозиційної дози випромінювання в 1Кл/кг:

Енергетичний еквівалент експозиційної дози випромінювання в 1Р:

Дія іонізуючого випромінювання однакової енергії, але різного виду (наприклад, α-, β-, і γ-випромінювання) викликає різний біологічний ефект, так як ці випромінювання різняться своєю іонізуючою дією і проникненість. В радіобіології існує поняття еквівалентної дози, що оцінюється за біологічною дією. Вона дорівнює добутку поглиненої дози Dпогл на коефіцієнт якості ви­промінювання k, який характеризує відносну біологічну активність даного випромінювання:

Dекв = k · Dпогл

Коефіцієнт якості показує, в скільки разів ефективність біологічної дії даного виду випромінювання більше, ніж рентгенівського або γ-випроміню­вання, при однаковій дозі.

k – безрозмірна величина, тому еквівалентна доза випромінювання має ту ж розмірність, що і поглинена доза, але називається зівертом (Зв), 1Зв еквівалентний 1Гр.

Доза випромінювання, що має такий же біологічний ефект, як і доза в 1Р рентгенівського або γ-випромінювання, називається 1бер (біологічний еквівалент рентгена). Коефіцієнт k експериментально визначений для кожного виду випромінювання.

Коефіцієнти якості різних видів випромінювання:

1) рентгенівське, γ- і β-випромінювання 1

2) теплові нейтрони (~0,01еВ) 3

3) нейтрони (5еВ) 7

4) нейтрони (0,5 МеВ) 10

5) α-промені 20

Взаємодія випромінювання з речовиною починається з процесів іонізації атомів і молекул або їх збудження. Крім того α-частинки можуть взаємодіяти з ядрами, викликаючи ядерні реакції, а при гальмуванні електронів виникає гальмівне рентгенівське випромінювання. При попаданні позитронів в речовину відбувається їх взаємодія з електронами і в результаті анігіляції електрон-позитронної пари утворюється два γ-кванта. В тканинах організму β-частини проходять шлях 10-15мм, а α-частинки – 10-100мкм.

При попаданні γ-випромінювання в речовину можуть виникнути процеси, характерні для рентгенівського випромінювання (когерентне розсіяння, ефект Компотна, фотоефект), а також при великих енергіях γ-кванти – виникнення електрон-позитронної пари.

При взаємодії нейтронів з ядрами утворюються заряджені частинки і γ-кванти.

Наступним етапом будуть хімічні зміни в молекулах, тобто радіаційні пошкодження. Так в нуклеїнових кислотах відбуваються як зміни в окремих нукріотидах (розриви вуглець-вуглецевих зв’язків, окислення спиртових груп, розмикання кілець тощо), так і зміни в спіральній структурі (розриви ланцюгів ДНК, з’єднань ДНК – білок тощо), тому виникають або зміни окремих генів, або хромосомні мутації.

В білках пошкоджуються амінокислоти, тому втрачаються їх біологічні функції.

Пошкодження ліпідів в основному визвані перекісним окисленням ненасичених жирних кислот. Радіаційні пошкодження ліпідних молекул приводять до утворення альдегідів, спиртів, зшивок між молекулами.

Однак, в клітині існують спеціальні репараційні системи, які відновлюють пошкодженні молекули.

На сьогодні відомі репараційні системи для відновлювання ДНК і мембран. Але ці системи не здібні ліквідувати всі порушення, а іноді відбувається репарація, що призводить до пошкодження молекул.

Радіобіологічні ефекти можуть проявлятись як відразу після опромінення, так і через місяці, роки і навіть покоління. Наприклад, у людини з віддаленими наслідками опромінення можуть початись процеси утворення пухлини, ослаблення імунітету, скорочення часу життя, народження дітей з патологіями.

Небезпека для здоров'я людини, яка зумовлюється йонізуючими випро­мінюваннями, дуже велика й надзвичайно підступна. Патологічні процеси, що ви­никають в організмі людини під дією йонізуючих випромінювань, спочатку про­тікають майже зовсім безсимптомно. Але внаслідок того, що доза випромінювання поступово накопичується в організмі й не зникає сама по собі, патологічні зміни в тканинах організму, зрештою, стають катастрофічними через порівняно тривалий проміжок часу, коли вже сучасна медицина виявляється безсилою. І тому скрізь, де людина має справу з йонізуючими випромінюваннями, слід вживати спеціальних заходів для захисту від їхньої згубної дії. В медицині під час роботи з йонізуючим випромінюванням потрібно захищати від надмірної радіації не лише медичний персонал, а й хворих.

Найпростіший і найдешевший спосіб захисту від радіації є віддалення джере­ла йонізуючого випромінювання на достатньо велику відстань від працюючого персоналу. Доза випромінювання при цьому зменшується обернено пропорційно квадрату відстані до джерела радіації: . Проте такий метод захисту від радіації не завжди можливий. У цих випадках на шляху йонізуючого випроміню­вання установлюють шар речовини, яка інтенсивно його поглинає.

Захист від α-частинок досить простий: аркуш цупкого паперу або шар сухого повітря завтовшки в кілька сантиметрів повністю поглинають α-частинки. Але, працюючи з радіоактивними препаратами, потрібно стежити за тим, щоб α-частинки не потрапляли на слизові оболонки або всередину організму під час вживання їжі.

Для захисту від β-частинок використовують пластини з алюмінію, плексигла­су або скла завтовшки 5 – 6мм. Та справа ускладнюється тим, що при ударі швид­ких β-частинок об екрануючу пластинку виникає гальмівне рентгенівське випро­мінювання.

Захист від рентгенівського й γ-випромінювання, а також від нейтронів най­складніший, оскільки під час їх взаємодії з речовиною виникають вторинні про­цеси, які слід враховувати при розрахунках біологічного захисту від радіації. Для захисту від рентгенівського та γ-випромінювання застосовують речовини, до складу яких входять хімічні елементи з великим атомним номером: залізо, сви­нець, свинцеве скло (скло, яке містить свинець), баритова цегла. Радіоактивні препарати з високою інтенсивністю γ-випромінювання вміщують у спеціальний захисний блок – свинцевий контейнер або камеру.

Для захисту від нейтронів джерело потужного радіоактивного випромінюван­ня (ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок) оточують товстим ша­ром речовин, до складу яких входять елементи з малим атомним номером: вода, бор, кадмій, вуглець та спеціальний бетон, виготовлений із цементу з великим вмістом хімічно зв'язаної води та уламків чавуну і шматочків залізної руди. Бор, кадмій, вуглець та залізо інтенсивно поглинають нейтрони, а вода сповільнює швидкість нейтронів до швидкостей теплового руху її молекул. Нейтрони, які рухаються зі швидкостями теплового руху молекул навколишнього середовища (теплові нейтрони), вже не спричинюють вторинної йонізації атомів.

Під час роботи з радіоактивними препаратами застосовують маніпулятори – складні автоматичні пристрої, за допомогою яких можна дистанційно працювати з препаратом, не торкаючись безпосередньо до нього руками. Щоб зменшити по­глинуту дозу випромінювання до такого рівня, за якого не виникає жодного ризику для здоров'я, установлюється строго обмежений час перебування обслуговуючого персоналу на робочому місці залежно від інтенсивності йонізуючого випроміню­вання. Усі спеціалісти, що працюють з радіоактивними препаратами, проходять постійний медичний контроль. Кожен з них має при собі кишенькові дозиметри, які реєструють поглинуту дозу випромінювання протягом робочого дня або тижня. Якщо поглинута доза випромінювання наближається до гранично допустимої, пра­цівник тимчасово припиняє роботу з радіоактивними речовинами.

Закон радіоактивного розпаду

Розпад окремих атомних ядер відбувається зовсім випадково. Немож­ливо передбачити той момент, коли станеться розпад того чи іншого ядра, але можна точно визначити, скільки атомних ядер розпадаються за даний проміжок часу.

 

. Кількість атомних ядер, що розпада­ються за одиницю часу, називають активністю препарату:

Установимо одиницю активності препарату в СІ:

1 бекерель дорівнює активності такої радіоактивної речовини, в якій за 1 с відбувається 1 розпад (розпадається одне ядро. Шляхом прямого підрахунку німецький фізик Ганс Гейгер (1882 – 1945) виз­начив, що активність 1г радію а = 3,7·1010Бк. Активність 1г радію прийнята за практичну позасистемну одиницю активності. На честь П'єра і Марії Кюрі їй присвоїли назву – 1 кюрі (Кі):

1 Кі = 3,7·1010 Бк.

За одиницю часу завжди розпадається одна й та сама частка наявних атомних ядер радіоактивної ре­човини. Це є основний закон радіоактивного розпаду.

Отже, з часом швидкість розпаду атомних ядер не змінюється. І в 1кг, і в 1г радіоактивної речо­вини щосекунди розпадається одна й та сама част­ка від наявної кількості ядер. її називають ста­лою розпаду - закон радiоактивного розпаду.

Перiод напiврозпаду- це час, за який розпадеться половина ядер данного взiрця, позначаэться Т. Закон може бути записаний у видi:

N= N0 .

Дозиметри

Дозиметр – це прилад для вимірювання дози радіоактивного випромінювання. Він складається з детектора і вимірювального пристрою.

Детектори бувають іонізаційні, люмінесцентні, напівпровідникові, трекові, фотодетектори тощо. Прикладом іонізаційного детектора є лічильник Гейгера.

Дозиметри поділяють на:

1) Рентгенометри – для вимірювання експозиційної дози рентгенівських або γ-променів та їх потужностей;

2) Радіометри (лічильники) – для вимірювання активності (лічильник Гейера-Мюллєра).

Радіоізотопна діагностика і терапія

Радіофармацевтичні препарати (РФП) – це препарати, що використовуються в методах мічених атомів в діагностиці, тобто це препарати, які містять в собі радіоактивні ізотопи.

Препарати з малим періодом напіврозпаду (Т – кілька годин), наприклад, ізотопи Na, K, вводять в малих дозах в досліджуванний орган, а потім за допомогою індикаторів радіоактивного випромінювання вивчають їх подальшу долю в процесах обміну. Такий метод спостереження називається радіоізотопною діагностикою і є частковим випадком методу мічених атомів.

Розподіл в організмі введеного ізотопу можна вивчати за допомогою явища флюоресценції – спалаху на спеціальному екрані під дією іонізуючих частинок. Цей метод діагностики називається сцинтиграфія (лат. Scintibla – іскра) або радіографія. При цьому методі в організм вводять короткоживучі ізотопи і отримують їх розподіл, накладаючи на тіло кристал, в якому випромінювання викликає сцинтиляції (спалахи). Інформація далі передається на комп’ютер.

Наприклад, вивчається робота щитоподібної залози – вводиться ізотоп йоду , він же застосовується і при лікуванні.

Цікавим діагностичним методом є позитронно-емісійна томографія (ПЕТ) – це метод радіоізотопної діагностики, в якому застосовується внутрішньовенне введення РФП, що випромінюють позитрони (ізотопи ).

Важливим вузлом ПЕТ є циклотрон (прискорювач зарядженних частинок), що виробляє ці ізотопи, тобто час їх напіврозпаду 10-20 хвилин, тобто їх отримують в циклотроні і відразу вводять.

Принцип дії ПЕТ такий: позитрони вилітають із ізотопів і відразу анігілюють з електронами з утворенням двох γ-квантів. Ці кванти летять в протилежні боки і попадають на датчики, що їх сприймають. Людина при цьому знаходиться всередині камери, в стінах якої розташовані датчики по кільцю.

РФП накопичується в патологічній зоні, комп’ютер обробляє інформацію з детекторів і встановлює розташування цієї зони. Кільце з датчиками переміщується відносно людини, тому отримується пошарове зображення розподілу РФП в патологічному вогнищі, тобто об’ємне зображення патологічної зони. Товща шару 4-6мм.

Цей метод дослідження більш інформативний, ніж КТ і ЯМР, при знаходженні патологічних зон, в яких структурних змін тканин ще не відбулося, але хід біохімічних реакцій вже порушений. Наприклад, ізотоп введений в вену з глюкозою, найбільше поглинається серцевим м’язом. Методом ПЕТ можна на самих ранніх стадіях виявити ішемічну хворобу серця, мікрокардіопатію, тощо.

Застосовуються радіоактивні ізотопи і в терапії. Так для нормалізації нормального кровотворення в кістках в організм вводиться ізотоп фосфора , який випромінює електрони. Ізотопи фосфора і стронцію використовують при лікуванні шкірних і глазних захворювань. Фільтрувальний папір просочують розчином радіоактивного ізотопу і в целофановому пакеті накладають на уражену ділянку.

Радіоактивний ізотоп золота у вигляді колоїдного розчину вводиться в пухлину. Золото не вступає в біохімічні реакції, тому не розсмоктується. Опромінення відбувається до тих пір, доки зберігається активність препарату (Т = 2,7діб).

Для лікування пухлин застосовується кобальтова гармата. Ізотоп кобальту поміщають в свинцевий контейнер, в якому просвердлений канал для випромінювання γ-променів. Цей канал направляють на пухлину.

 

 


Дата добавления: 2015-09-03; просмотров: 292 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Практична робота №3. | Будова мембрани. | Мембранний транспорт. | Електричне поле. | Практична робота №4. | Лазери. | Практична робота №5. | Оптика. | Двояковогнута плосковогнута опукловогнута | Око як оптична система. |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Практична робота №6.| Практична робота №7.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.027 сек.)