Вопрос 1. Определение биофизики как науки, предмет и методы исследования. Основные разделы. Связь биофизики с другими естественными науками. Значение биофизики для медицины. 3 страница

Вопрос 17. Пути использования молекулой энергии поглощённого кванта. Люминесценция. Правило Стокса. Механизм миграция энергии.

Молекула не может находиться в возбуждении дольше, чем 10^-8 с. Она возвращается в устойчивое состояние, отдав полученную энер­гию. Молекула может отдать энергию в вида тепла другой молекуле, а также излучить ее в виде кванта света. Переходы электронов проис­ходят последовательно: S₃® S₂ ® S₁® So.

Фотолюминесценция - процесс свечения некоторых молекул под действием электромагнитных волн ультрафиолетовой и видимой час­тей спектра. Фотолюминесценция делится на флуоресценцию и фосфоресценцию. Квантовые излучательные переходы S₁® So соответствуют флуоресценции.

Квантовые переходы T₁® So соответ­ствуют фосфоресценции.

Излучаемый свет будет иметь меньшую частоту и большую длину волны, чем поглощаемый свет. Это связано с тем, что часть погло­щенной молекулой энергии растрачивается на тепло. Электрон в мо­лекуле опускается при этом на нижний синглетный уровень S₁ или триплетный уровень Т₁. Далее при переходе электрона на нижний невозбужденный уровень Sо испускается квант фотолюминесценции.

Закон Стокса «длина волны света, испускаемого при фотолюми­несценции, всегда больше длины волны света, который ее вызвал».

Существует три основных вида использования энергии молекулой: флуоресценция, фосфоресценция и первичные фотохимические реак­ции (основной путь). Существует еще один путь - миграция энергии. Это переход кванта энергии от одной молекулы к другой невоз­бужденной, находящейся на расстоянии большем межатомного.

Миграция энергии - процесс физический, не сопровождающийся химическим изменением вещества. При этом энергия передается от молекулы-донора к молекуле-акцептору в виде электрона на экви­потенциальную орбиту. Основное условие для осуществления мигра­ции - спектр флуоресценции молекулы донора должен перекрываться спектром поглощения молекулы акцептора. Чем больше зона пере­крытия, тем больше вероятность миграции энергии: Р_мигр ~ 1 / r ⁶, где r - расстояние между молекулами. При этом r должно быть <10 нм. Это очень большое расстояние, так как обычная химическая реакция протекает при r< 0,1 нм.

Литература: Губанов Н.И., Медбиофизика,-1978, с.84-90. Лекции.

Вопрос 18. Первичные и вторичные фотохимические реакции.

Основным способом растраты энергии возбужденной молекулы является первичная фотохимическая реакция. Если молекула перешла в триплетное состояние, где время жизни 10^-3с и более, то это почти 100% вероятность фотохимической реакции. Если молекула, получив энергию, не истратила се тепловой передачей, фотолюминесценцией, миграцией, то она может вступить в первичную фотохимическую ре­акцию.

Под первичными фотохимическими реакциями понимают такие реакции, в которых принимают участие молекулы, находящиеся в электронно-возбужденном состоянии.

Основные типы первичных фотохимических реакций

• Фотоионизация - выбивание электрона квантом света;

• Фотоизомеризация - изменение пространственной конфигура­ции молекулы под действием кванта света;

• Фотодимеризация - образование химической связи между моно­мерами под действием кванта света;

• Фотодиссоциация - процесс распада молекулы на радикалы под действием кванта света;

• Фотоокислительно-восстановительная реакция - перенос электрона с одной молекулы на другую под действием кванта света. При этом первая молекула окисляется, вторая - восстанавливается.

Продукты первичных фотохимических реакций очень нестойки. Время их жизни составляет несколько микросекунд или наносекунд. Следом за первичными фотохимическими реакциями протекают вто­ричные фотохимические реакции, в которых стабилизируются про­дукты первичных фотохимических реакций.

Под вторичными фотохимическими реакциями понимаются такие, при которых происходит перенос протона, т.е. участвуют продукты первичных фотохимических реакций. Эти реакции являются темновыми, т.е. могут протекать в темноте. Различают три группы фотобиологических процессов:

1) фотосинтетические (фотосинтез углеводов в зеленых листьях, фотосинтез витамина D из провитамина);

2) информационно-биологическое (процесс зрения);

3) фотодеструктивные (биологическое действие ультрафиолето­вых лучей на белки и нуклеиновые кислоты). Пример: фотосинтез - реакция восстановления СО₂; электронами, полученными от воды при поглощении хлорофиллом кванта света.

Литература: Лекции.

Вопрос 19. Спектр действия фотобиологических процессов. Механизм бактериостатического и бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей.

Под спектром фотобиологического действия понимают график за­висимости вероятности определенного фотобиологического эффекта от длины волны света. Спектр действия позволяет оценить, какая об­ласть всего спектра вызывает этот фотобиологический процесс, а так же вещество, являющееся акцептором квантов света.

Рассмотрим фотодеструктивный процесс - процесс нарушения структуры макромолекул под влиянием поглощенных квантов корот­коволнового ультрафиолетового излучения.

Бактерицидное действие УФЛ - гибель микроорганизмов под действием ультрафиолетовых лучей.

Бактериостатическое воздействие УФЛ - прекращение размноже­ния микроорганизмов под действием ультрафиолетовых лучей.

Сравнение спектров поглощения биологически важных молекул и спектра бактерицидного и бактериостатического действия выявило, что ответственными за это фотобиологическое действие являются молекулы ДНК.

В области спектра с длиной волны 254-265 нм сильно погло­щают УФЛ только азотистые основания аминокислот. При этом про­исходит потеря биохимической активности нуклеиновых кислот, т.е. способность передавать заключенную в них информацию. При этом основную роль в инактивации ДНК играют процессы фотодимеризации. Фотодимеризация заключается в образовании устойчивой хи­мической связи между двумя азотистыми основаниями под действием кванта УФЛ.

Дело в том, что две молекулы тимина в двойной спирали ДНК никогда не расположены друг против друга. Более того, в силу комплиментарности нитей ДНК, они никогда не располагаются друг про­тив друга. Под воздействием УФЛ возникает местное расплетение ни­тей ДНК, затем нити сближаются, и образуется прочная тимин-тиминовая связь. Она как бы стягивает двойную спираль ДНК и пре­пятствует считыванию с нее информации. В этом и заключается бактериостатическое действие УФЛ.

Литература: Владимиров Ю.А-Биофизика,-1983, с.52-63. Гу­банов Н.И. Медбиофизика,-1978, с.90-95. Лекции.

Вопрос 20. Механизм канцерогенного действия УФЛ и инактивации ферментов.

Механизм канцерогенного действия сводится к появлению свободных радикалов под действием УФЛ. Максимум канцерогенно­го действия приходится на длину волны 220 и 280 нм. Взаимодейст­вие свободных радикалов с белками приводит к образованию неспе­цифических белковых структур и, как следствие этого, появлению злокачественной опухоли.

Ответственными за канцерогенное действие УФЛ являются ароматические аминокислоты: триптофан, тирозин и фенилаланин, входящие в состав макромолекулы белка, и поглощающие кванты УФЛ на этих длинах волн. Схематически этот процесс можно пред­ставить следующим образом: A + hv ® S* ® R* + О₂.

Ферменты на свету, содержащем длины волн от 220 до 280 им, быстро теряют свою активность. Повинны в этом те же аро­матические аминокислоты: триптофан, тирозин и фенилаланин. Эти аминокислоты поглощают УФЛ и разрушаются, что приво­дит к денатурации белков и нарушению ферментативной актив­ности.

Литература: Лекции.

Вопрос 21. Закон Бугера - Ламберта - Бера. Спектрофотометрия, микроспектрофотометрия.

При прохождении света через вещество часть потока квантов света hv поглощается веществом, и поток ослабляется. Оценить величину интенсивности света прошедшего через некоторую поглощающую поверхность можно в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера: I = I ₀ × e ^-kcl, где

I - интенсивность света прошедшего через поглощающую среду, I ₀ - интенсивность падающего света;

k - коэффициент поглощения;

с - молекулярная концентрация поглощающего свет вещества;

l - толщина слоя вещества.

Если известна оптическая плотность вещества D = lg I ₀ / I, то, заменив в законе Бугера-Ламберта-Бера основание натурального логарифма на 10, получим новую формулу выражения этого закона: D =e × c × l,

где e - молярный коэффициент поглощения.

Рассмотренный закон лежит в основе метода концентрационной колориметрии, позволяющего оценить величину концентрации неиз­вестного вещества: c=D / (e × l).

Если пропустить монохроматический луч света через исследуемый раствор и оценить с помощью фотопреобразователей величину свето­вой энергии прошедшего потока света (по величине фототока), то

можно определить концентрацию неизвестного вещества. При снятии спектрограммы можно оценить качественный состав неизвестного вещества по спектру поглощения. Этот принцип лежит в основе мето­ла спектрофотометрии.

В настоящее время широкое распространение получила микроспектрофотометрия. Суть метода та же, что и спектрофотометрия, однако, из-за малых размеров используемого оборудования, удается проводить диагностику на клеточном уровне.

Г - гальванометр, S - источник света, Ф – фотоприемник.

Литература: Губанов Н.И, Мсдбнофизика,-1978, с.75-79. Лекции.

Вопрос 22. Рентгеновское излучение: тормозное и характе­ристическое. Спектр и граница тормозного излучения. Устрой­ство простейших рентгеновских трубок и аппаратов. Основные характеристики рентгеновского излучения: интенсивность и же­сткость.

Рентгеновское излучение открыто немецким физиком В. Рентге­ном в 1895 г. Оно обладает рядом замечательных свойств и широко применяется в медицине для диагностики и терапии. Различают тор­мозное и характеристическое рентгеновское излучение.

Тормозное рентгеновское излучение возникает в результате тор­можения ускоренных электронов электростатическим полем атомных ядер и атомных электронов вещества зеркала анода рентгеновской трубки. Спектр тормозного излучения сплошной, так как при тормо­жении электронов лишь часть энергии идет на создание фотонов рентгеновского излучения. Другая часть энергии расходуется на на­гревание анода. При этом граница тормозного рентгеновского излу­чения может быть вычислена по формуле: l=1,24/U_а.

При расчетах по этой формуле ответ получается в нанометрах, если анодное напряжение U_а брать в киловольтах.

Из данной формулы видно, что при увеличении анодного напря­жения уменьшается минимальная длина волны излучения. Кроме то­го, при этом происходит и уменьшение длины волны, на которую приходится максимум в спектре излучения.

I - интенсивность излучения; l - длина волны.

Увеличивая напряжение на рентгеновской трубке, можно заме­тить на фоне сплошного спектра появление линейчатого, который со­ответствует характеристическому рентгеновскому излучению. Оно возникает вследствие того, что ускоренные электроны проникают внутрь атомов зеркала анода и выбивают из его внутренних слоев электроны. На освободившиеся места переходят электроны с верхних энергетических уровней. В результате этого высвечиваются фотоны характеристического рентгеновского излучения.

Простейшая рентгеновская трубка имеет анод, катод (в виде нити накала), фокусирующий электрод. Анодное напряжение состав­ляет 60-120 кВ, а накальное 9-16 В. В энергию излучения переходит около 1% всей энергии, а 99% в виде тепла выделяется на аноде. Все это налагает определенные конструктивные особенности на анод. Анод изготовляется из хорошо теплопроводящего материала, имею­щего большой порядковый номер атома в таблице Менделеева, на­пример из вольфрама. Кроме того, часто используется принудитель­ное охлаждение. Для питания рентгеновских излучателей применяют­ся специальные источники питания. При работе с рентгеновскими аппаратами необходимо соблюдать меры безопасности.

К основным характеристикам рентгеновского излучения относится интенсивность, жесткость (проникающая способность), а так же доза.

Интенсивность - энергия рентгеновских лучей, проходящая в еди­ницу времени через единичную поверхность, расположенную пер­пендикулярно направлению лучей: I = W / (S × t).

Интенсивность рентгеновских лучей, испускаемых рентгеновской трубкой, может быть вычислена по формуле: I = k × i × U_а ² × Z, где k - коэффициент пропорциональности; i - анодное напряжение; U_а - величина анодного тока; Z - порядковый номер атома вещества зерка­ла анода.

Под жесткостью рентгеновского излучения понимается его проникаю­щая способность.

Коротковолновое рентгеновское излучение обладает большей про­никающей способностью, чем длинноволновое. Увеличивая напряже­ние на рентгеновской трубке, меняют спектральный состав излучения и увеличивают его проникающую способность.

Литература: Ремизов А.Н.,Медбиофизика,-1987, с.548-552; Лекции.

Вопрос 23. Взаимодействие рентгеновского излучения с ве­ществом: когерентное рассеивание, фотоэффект, комптон-эффект. Закон ослабления первичного пучка рентгеновского из­лучения. Массовый коэффициент ослабления.

В процессе взаимодействия рентгеновского излучения с вещест­вом, энергия фотона может оставаться постоянной. При этом остается постоянной и длина волны излучения, но меняется направление распространения рентгеновских лучей. Это явление называется коге­рентным рассеиванием.

При комптон-эффекте (открыт в 1922 г. Комптоном) происходит уменьшение жесткости лучей после прохождения их через некоторую среду, а, следовательно, и их проникающей способности. Это связано с тем, что при значительной энергии фотона рентгеновского излуче­ния, фотон взаимодействует с отдельным электроном атома вещества и сообщает ему часть своей энергии в виде приобретаемой электроном в результате такого взаимодействия кинетической энергии. Такое взаимодействие приводит к уменьшению энергии фотона, а, следова­тельно, и к увеличению длины волны излучения. Уравнение комптон-эффекта (некогерентного рассеивания) имеет вид: hn ₁ = hn ₂ + m × u ² / 2, где hn ₁ - энергия падающего кванта, hn ₂ - энергия отраженного кванта, m × u ² / 2 - кинетическая энергия электрона.

В случае фотоэффекта, рентгеновское излучение поглощается ато­мом и вылетает электрон, атом ионизируется (внешний фотоэффект). Если энергия кванта недостаточна для ионизации атома, то фотоэф­фект проявляется в возбуждении атома без вылета электрона (внутренний фотоэффект).

При прохождении рентгеновского излучения через вещество, часть его поглощается, и общий пучок ослабляется: I_d = Iо × е ^-md, где m - линейный коэффициент ослабления; d - толщина поглощающей сре­ды. Ослабление определяется когерентным рассеиванием, некогерентным рассеиванием и фотоэффектом.

Зависимость линейного коэффициента от плотности вещества делает более предпочтительным применение массового коэффициента ослабления m_m: m_m = m / r, где r - плотность поглощающей среды.

В диагностике используют кванты рентгеновского излучения такой энергии, что массовый коэффициент ослабления определяется по формуле: m_m = k × l ³ × Z ⁴, где k - коэффициент пропорциональности; Z - порядковый номер элемента, l - длина волны. Следовательно, коэф­фициент поглощения молекулы будет складываться из суммы коэф­фициентов поглощения атомов. На практике оценивают коэффициент поглощения вещества по отношению к воде.

Литература: Ремизов А.Н.,Медбиофизика,-1987, с.552- 555. Лек­ции.

Вопрос 24. Применение рентгеновского излучения в медицине: рентгеноскопия, рентгенография, компьютерная томография. Физические основы этих методов. Рентгенотерапия.

В связи с тем, что различные ткани имеют неодинаковые массо­вые коэффициенты поглощения для рентгеновских лучей, и, следовательно, после прохождения через тело человека интенсивность рентгеновских лучей будет неодинакова, с помощью специальной аппа­ратуры можно видеть теневые проекции изображения внутренних органов.

Рентгеноскопия - изображение объекта рассматривается на рентгенолюминесцирующем экране.

Рентгенография - полученное изображение фиксируется на фотопленке.

Одной из разновидностей рентгенографии является электрорентгенография - на поверхности специальной пластины получают электро­статический рельеф рентгеновского изображения. После напыления специального цветного порошка и его закрепления переводят полу­ченное изображение на бумагу.

Изображение объектов, полученные на рентгенограммах, являются плоскими и детали накладываются друг на друга. С помощью рентге­новской томографии удаётся избежать получения наложенного изо­бражения всех деталей по толщине исследуемой ткани. Применение данного метода позволяет наблюдать изображение любых отдельных слоев рассматриваемого органа. Это достигается за счет того, что рентгеновская трубка и фотопленка находятся на одной штанге, при вращении которой относительно выбранной оси на фотопленке фик­сируется четкое изображение только тех точек органа, которые нахо­дятся в определенной плоскости. Точки органа, расположенные выше и ниже данной плоскости, оказываются «размазанными» из-за движе­ния источника и приемника рентгеновского излучения. Изменяя по­ложения «центра качания» можно получать послойное рентгеновское изображения тела человека или его отдельного органа. Отсюда и на­звание томография (послойная запись).

Компьютерная томография работает по принципу сканирования рентгеновского изображения, а переработка информации и ее рас­шифровка осуществляется с помощью ЭВМ. Такой способ обработки информации

позволяет рассматривать детали, протяженностью менее 2 мм при различии поглощения рентгеновского излучения до 0,1%.

Рентгенотерапия - это применение рентгеновского излучения с целью, уничтожения злокачественных образований.

Литература: Ремизов А.Н., Медбиофизика,-1987, с.555-558,Губанов Н.И., Медбиофизика,-1978, с. 239; Лекции.

Вопрос 25. Радиоактивность. Основном закон радиоактивного распада. Альфа-, бета-, и гамма - распад атомных ядер.

Явление радиоактивности открыто в 1896 г. А. Беккерелем.

Это явление самопроизвольного распада неустойчивых ядер с ис­пусканием других ядер или элементарных частиц. Оно обуславлива­ется только внутренним строением ядра и не зависит от внешних ус­ловий: давления, температуры, агрегатного состояния. Изменения в составе ядра сопровождаются излучением. При есте­ственной радиоактивности обнаруживается a- b- g-лучи:

a-лучи - дважды ионизированные атомы гелия,

b-лучи - поток электронов,

g-лучи - коротковолновое электромагнитное излучение.

В 1934 году французские ученые Ирен Жолио Кюри и ев муж Фре­дерик Жолио Кюри открыли явление искусственной радиоактивно­сти.

В их опытах, при облучении алюминия a-частицами получался ра­диоактивный изотоп фосфора, который продолжал распадаться с ис­пусканием позитронов.

Искусственная радиоактивность осуществляется различными пу­тями:

- a- и b-распад, как и при естественной радиоактивности;

- b-распад и е -захват.

При изучении радиоактивного распада было установлено, что не все ядра радиоактивного изотопа распадаются одновременно, а в ка­ждую единицу времени распадается только их определенная доля: N = Nо × е ^-lt, где

Nо - начальное количество ядер, l - доля активных ядер распадающихся ежесекундно, t - время распа­да.

Очень важной характеристикой радиоактивного распада является активность: А = dN / dt. Единицей измерения активности в системе единиц СИ является 1Бк (Беккерель). 1 Бк = 1 расп/с.

Внесистемные единицы: 1Ки(кюри)=3,7 × 10¹⁰Бк; 1Рд (Резерфорд)=10⁶ Бк.

На практике, вместо постоянной радиоактивного распада l чаще используется период полураспада Т_½.

Период полураспада - это промежуток времени в течение которого распадется 50 % радиоактивных ядер. Период полураспада связан с постоянной радиоактивного распада соотношением: Т_½ = 0,693 / l.

Рассмотрим основные виды радиоактивного распада.

1. a-распад:

Если Х - материнское. У - дочернее ядро, то схема распада будет иметь вид: _zХ^A® _z-2Y^A-4 + ₂a⁴.

А - атомная масса, Z - порядковый номер элемента в таблице Менде­леева.

Спектр излучения линейчатый.

2. b-распад (электронный и позитрониый распад):

_zХ^A® _z-+1Y^A + _-1 e ⁰ + g^~- электронный распад, где ₀n¹ ® ₁p¹ + _-1 e ⁰ + g^~ (g^~- антинейтрино).

_zХ^A® _z--1Y^A + _-1 e ⁰ + g - позитронный распад, где ₁p¹® ₀n¹ + _-1 e ⁰ + g (g - нейтрино).

Спектр b-распада - сплошной, так как энергия вылетающих из ядра b-частичек и нейтрино или антинейтрино делятся в определенной пропорции между собой.

3. е -захват: при этом происходит захват ядром электрона с К-слоя или L-слоя; при этом протон превращается в нейтрон. В результате этого освобождается место в К-слое или L-слое, куда устремляются электроны с выше лежащих слоев. При этом возникает жесткое рентгеновское излучение:

_zХ^A + _-1 e ⁰ ® _z--1Y^A + g + рентгеновское излучение.

Литература: Ремизов. А.Н., Медбиофизика,-1987, с. 5 58-562. Лекции.

Вопрос 26. Взаимодействие ионизирующего излучения с ве­ществом. Ионизационные потери. Проникающая способность.

Известно, что при взаимодействии ионизирующего излучения с веществом, необходимо рассмотреть три типа излучения (a- b- g-излучение) и их воздействие на ткань:

- при взаимодействии a-частиц с ядрами возможны ядерные реакции и рассеивание a- частиц, а также ионизация атомов;

- b-излучение, так же как и a-излучение вызывает ионизацию вещества. Кроме того, при торможении

электронов может возникнуть тормозное рентгеновское излучение;

- при попадании g-излучения на вещество могут произойти ха­рактерные процессы: когерентное рассеивание, эффект Комптона, фо­тоэффект, но могут быть и специфические процессы: образование па­ры электрон-позитрон и фотоядерные реакции.

Взаимодействие частиц с веществом оценивается количествен­но тремя величинами:

-0 ионизационными потерями,

- удельной иони­зацией

- проникающей способностью.

Ионизационные потери - количество энергии, расходуемое ио­низирующей частицей на единицу пути dЕ/dx.

Удельная ионизация-число пар ионов, образующихся на едини­це пути: N_и = (dЕ/dx) /e _и, где e _и - затрата энергии на образование 1 па­ры ионов.

Проникающая способность - длина пути, пройденного ионизи­рующей частицей в веществе до полной остановки. Пробег определя­ется энергией частицы. Когда частица израсходует свою энергию, она остановится.

При взаимодействии фотонного излучения с веществом может возникнуть:

- когерентное рассеяние,

- фотоэффект,

- эффект Комптона.

Эти виды взаимодействия были рассмотрены при взаимодействии рентгеновского излучения с веществом. Литература: Ремизов А.Н., Медбиофизика,-1987, с.562-565. Лекции.

Вопрос 27. Дозиметрия ионизирующего излучения. Погло­щённая и эквивалентная дозы. Коэффициент качества. Леталь­ная и полулетальная дозы.

Для оценки воздействия и остаточных явлений необходимо оценивать уровень ионизирующего излучения. С этой целью исполь­зуются специальные детекторы ионизирующего излучения. Они под­разделяются на следующие группы:

а) следовые: камеры Вильсона, пузырьковые и т.д.;

б) счетчики: импульсные ионизационные камеры, счетчики Гей­гера, люминесцентные, полупроводниковые и другие;

в) интегральные детекторы: фотопленки, ионизационные камеры непрерывного действия и др.

Воздействие ионизирующего излучения на организм определяется поглощенной дозой D_погл. Она измеряется в Греях (Гр). Это доза излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг пере­лается энергия ионизирующего излучения, равная 1Дж.

Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад: 1рад=10^-2Гр.

Казалось бы, что, для нахождения поглощённой дозы, необходи­мо знать интенсивность падающего на вещество излучения Iо и интен­сивность прошедшего через вещество излучения I. Далее по формуле определить поглощенную дозу: D_погл = (Iо - I) / m. Однако это невозможно d связи с тем, что наряду с поглощением существует и рассеяние из­лучения.

Для оценки поглощенной дозы можно измерить действие излу­чения на воздух, окружающий тело. С этой целью вводится понятие экспозиционной дозы фотонного излучения (рентгеновского и g-излучения): Х = Q / m, которая является мерой ионизации воздуха рентгеновскими и g-лучами. В этой формуле Q - электрический заряд ионов одного знака, образующихся при ионизации m килограммов су­хого атмосферного воздуха при нормальных условиях.

В системе СИ за единицу экспозиционной дозы принят 1 Кулон на килограмм (1 Кл/кг).

На практике чаще применяют внесистемную единицу экспозици­онной дозы - рентген (р): 1 р = 2,58 × 10^-4 Кл/кг.

Между поглощенной и экспозиционной дозами существует связь: D_погл = f × X, где f - коэффициент, зависящий от облучаемого вещества, энергии фотонов, выбора системы единиц. Для воды и мяг­ких биологических тканей человека f =1 в системе СГС, следовательно, поглощённая доза в радах численно равна соответствующей экспозиционной дозе в рентгенах. Это и обуславливает удобство ис­пользования внесистемных единиц - рада и рентгена.

Действие на человека различных излучений зависит не только от поглощённой дозы, но и от самого вида излучения.

В дозиметрии принято сравнивать биологические эффекты раз­личных излучений с соответствующими эффектами, вызванными фотонным излучением.

Коэффициент k, показывающий, во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше чем фотонного, при одинаковых поглощенных дозах, называется коэффициен­том качества.

Так, для a-излучения k =20, для протонов -10.

Произведение D_погл × k = D_экв называется эквивалентной дозой. Эквивалентная доза измеряется в Зивертах (Зв), хотя имеет ту же раз­мерность, что и поглощенная доза.

Внесистемной единицей эквивалентной дозы является 1бэр: 1бэр=0,01 Зв.

Мощность дозы излучения - это поглощенная доза в единицу време­ни: N = D_погл / t.

Для оценки воздействия И.И. используется понятие летальной LD₁₀₀ и полулетальной LD₅₀ доз.

LD₁₀₀ - это такая доза, при кото­рой погибает 100% облученных организмов.

При LD₅₀ погибает 50% облученных организмов.

Для человека летальная доза составляет 500-600 бэр, полулеталь­ная доза - 250-350 бэр.

Литература: Ремизов А.Н., Медбиофизика, -1987, с.577-582. Лек­ции.

Вопрос 28. Использование радионуклидов в медицине. Ра­диодиагностика. Лучевая терапия. Аппарат гамма-терапии. Активационный анализ. Сканирование.

Дата добавления: 2015-11-04