Определение ионизирующих излучений. Потенциал ионизации.

Определение ионизирующих излучений. Потенциал ионизации.

Ионизирующее излучение - это электромагнитное излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы различных знаков.

Ионизирующее излучение (радиация) - вид излучения, который изменяет физическое состояние атомов или атомных ядер, превращая их в электрически заряженные ионы или продукты ядерных реакций. При определенных обстоятельствах присутствие таких ионов или продуктов ядерных реакций в тканях организма может изменять течение процессов в клетках и молекулах, а при накоплении этих событий может нарушить ход биологических реакций в организме, т.е. представлять опасность для здоровья человек.

Потенциал ионизации атома или иона определяется как работа, которая требуется для отрыва электрона от атома или иона и удаления его на бесконечно большое расстояние

• По абсолютной величине он равен потенциальной энергии отрываемого электрона, но имеет обратный знак.

• Потенциал ионизации I является количественной характеристикой энергии (прочности) связи электрона с атомным остовом

•При отрыве от атома первого, второго.., i -электрона говорят о первом (I1), втором (I2).., i -потенциалах ионизации (Ii).

 

Виды ионизирующих излучений. Классификация.

Различают корпускулярное излучение, состоящее из частиц с массой отличной от нуля, и электромагнитное (фотонное) излучение.

К корпускулярному ионизирующему излучению относят альфа-излучение, электронное, протонное, нейтронное и мезонное излучения. Корпускулярное излучение, состоящее из потока заряженных частиц (α-, β-частиц, протонов, электронов), кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при столкновении, относится к классу непосредственно ионизирующего излучения. Нейтроны и другие элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны), способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую проходят. Соответственно, корпускулярное излучение, состоящее из потока незаряженных частиц, называют косвенно ионизирующим излучением.

Электромагнитное излучение – поток квантов или фотонов (g-лучи, рентгеновские лучи). Оно не имеет ни массы, ни заряда.

Тормозное и характеристическое излучение

 

Характеристическое рентгеновское излучение.

Характеристическое излучение возникает в результате изменений во внутренних электронных слоях атомов. В целях диагностики характеристическое излучение не используется, во-первых – данное излучение находится в диапазоне «мягкого» рентгеновского излучения, во-вторых – его нельзя изменять, а в рентгенодиагностике необходимо в каждом конкретном случае задавать определенные параметры рентгеновским лучам в зависимости от задач исследования

 

Тормозное рентгеновское излучение.

Рентгеновское излучение, полученное при торможении электронов на поверхности анода, называется тормозным или первичным

Принцип рентгенологического исследования.

Принцип рентгенологического исследования может быть представлен в виде простой схемы: источник рентгеновского излучения → объект исследования → приемник излучения → врач.

 

Факторы, влияющие на проходимость рентгеновских лучей через биологические ткани.

Факторы, влияющие на проходимость рентгеновских лучей через биологические ткани:

- плотность ткани;

- масса ткани, органа;

- атомный номер элементов в составе ткани;

- энергия квантов рентгеновских лучей (жесткость).

 

Приемники рентгеновских лучей.

В качестве приемника рентгеновского изображения используются: – флюоресцентный экран; – рентгеновская пленка; – специальные детекторы – цифровые электронные панели (при цифровой рентгенографии).

 

Ультразвуковая диагностика.

Ультразвуковая диагностика (УЗД, сонография, ультрасонография) – метод лучевой диагностики, при котором используются высокочастотные звуковые (ультразвуковые) волны для получения изображения внутренних органов человеческого тела. В основе метода лежит регистрация отраженных от внутренних структур ультразвуковых волн – эхо (по аналогии с отражением обычным отражением волн звукового диапазона). Для обозначения данного метода иногда используют название ультразвуковая томография или сонотомография, т.к. изображения получают в определенных плоскостях или срезах.

Вместе с тем ультразвуковому методу присущи некоторые недостатки: – существенные ограничения в исследовании ряда органов и систем (легкие, внутренняя костная структура, головной мозг у взрослых, кишечник, заполненный газом); – зависимость качества получаемого изображения от класса аппарата; – субъективность в интерпретации получаемых изображений, т.е. зависимость точности диагностики от квалификации врача; – плохая демонстративность застывших изображений, и, соответственно, относительно низкие возможности в документировании изображений.

Физические основы УЗД. Ультразвуковые волны обладают определенными свойствами, которые позволяют их использовать для диагностики: – распространяются прямолинейно – поэтому имеется возможность получать изображения исследуемых органов практически без искажений, при сохранении их линейных размеров и формы; – способны фокусироваться; – проникают внутрь органов; – по-разному отражаются от границ различных плотностей как наружных контуров биологических тканей, так их внутренней структуры – способны нести определенную информацию о внутреннем строении и функции органов. Известно, что звук – механическая продольная волна, в которой колебания частиц находятся в той же плоскости, что и направление распространения энергии. Частота от 16 Гц до 20 кГц – зона слышимости для человека, частота звуковых волн менее 16 Гц относится к инфразвуку (звуковые колебания при землетрясениях, звуки, издаваемые двигателями корабельных машин, самолетов). Ультразвук – звуковые колебания с частотой более 20 кГц.

Основными характеристиками ультразвуковых волн являются период колебания (Т) – время, за которое молекула или частица вещества совершает одно полное колебание, частота (ν) – число колебаний в единицу времени, длина (λ) – расстояние между точками одной фазы и скорость распространения (с). Длина волны обратно пропорциональна ее частоте.

Способы регистрации отраженных эхосигналов или режимы работы УЗ-аппаратов. Отраженный эхосигнал может быть представлен на экране в следующих режимах: – А-режим; – В-режим; – М-режим; – допплеровские режимы;

Простейшим и исторически самым первым одномерным режимом является отображения отраженного эха – так называемый дисплей с А-режимом (амплитудный режим). В данном формате эхо с различной глубины отображаются в виде вертикальных пиков на горизонтальной линии, отображающей глубину (или реальное время). Сила эха определяет высоту или амплитуду каждого из получаемых пиков, отсюда и термин: амплитудный режим или А-режим. А-режимный формат дает только одномерное изображение акустического сопротивления вдоль линии прохождения ультразвукового луча и в настоящее время редко используется для диагностики, так как точность метода невысока.

Существует также метод регистрации отраженного УЗ-сигнала в виде М-режима, M-mode (М – англ. motion – движение, двигаться). Это также одномерный режим, он широко используется в настоящее время. На таком изображении ось глубины на мониторе ориентируется вертикально, а временная развертка – в горизонтальном направлении. Таким образом получают кривые, которые предоставляют детальную информацию о перемещениях расположенных вдоль ультразвукового луча отражающих структур. Широко применяется данный режим при исследовании сердца, когда можно проследить перемещение створок клапанов сердца, оценить изменение размеров полостей сердца при его сокращениях, изучать особенности сокращения крупных сосудов и др. В настоящее время наиболее часто в клинической практике находит применение так называемый В-режим (от англ. brightness – яркость). Данный термин означает, что эхо изображается на экране в виде ярких точек, и яркость определяется силой эха.

Основные термины, используемые при описании исследования в В-режиме:

– эхонегативная (анэхогенная, гипоэхогенная) структура – структура хорошо проводящая УЗ – волны, на экране монитора выглядит черной или темной (любая жидкость – кровь, моча, выпот, отек, а также хрящевая ткань);

– эхопозитивная структура (эхогенная, гиперэхогенная) – структура, обладающая высоким акустическим сопротивлением, на экране монитора выглядит светлой или белой (конкремент);

– акустическая тень – пространство позади гиперэхогенного объекта, в которое УЗ-лучи не проникают и оценить содержимое которого невозможно, на экране имеет вид черной полосы (например, участок позади конкремента или область позади костной структуры).

Ультразвуковой метод исследования позволяет получать не только информацию о структурном состоянии органов и тканей, но и характеризовать потоки в сосудах. В основе этой способности лежит эффект Допплера – изменение частоты принимаемого звука при движении относительно среды источника или приемника звука или тела, рассеивающего звук. Он наблюдается из-за того, что скорость распространения звука (ультразвука) в любой однородной среде является постоянной. Следовательно, если источник звука движется с постоянной скоростью, звуковые волны, излучаемые в направлении движения, как бы «догоняют» предыдущие, увеличивая частоту звука. Волны, излучаемые в обратном направлении, соответственно, как бы «отстают», вызывая снижение частоты звука. С этим эффектом мы встречаемся постоянно, наблюдая изменение частоты (или высоты звука, помимо изменения громкости!) от проносящихся мимо машин, поездов и т.д.

Путем сопоставления исходной частоты ультразвука с измененной можно определить доплеровский сдвиг и рассчитать скорость. При этом объект должен удаляться или приближаться к источнику излучения (в нашем случае – к датчику или от датчика). Если объект движется вдоль датчика, т.е. не приближается и не удаляется, то он остается неподвижным или «невидимым» для допплеровского исследования. В качестве движущегося объекта при использовании эффекта Допплера в медицине являются элементы крови

Допплеровские режимы позволяют оценивать основные параметры кровотока – скорость, направление, ламинарность, а также степень васкуляризации исследуемой области.

 

Радионуклидная диагностика.

Радионуклидная диагностика - лучевое исследование, основанное на использовании соединений, меченных радионуклидами. В качестве таких соединений применяют разрешенные для введения человеку с диагностической и лечебной целями радиофармацевтические препараты (РФП) – химические соединения, в молекуле которых содержится определенный радионуклид. Радионуклидная или радиоизотопная диагностика – самостоятельный научно обоснованный клинический раздел медицинской радиологии, предназначенный для распознавания патологических состояний отдельных органов и систем. Отличие этой группы методов от остальных методов лучевой диагностики состоит в том, что для визуализации используется не проходящее (трансмиссионное) излучение через тело пациента (рентгеновские методы) и не отраженное от тканей ультразвуковые колебания (ультразвуковые методы), а исходящее изнутри излучение (эмиссионное). Радионуклидные методы исследования – методы визуализации функционального и, отчасти, анатомического состояния органов и тканей, при помощи излучения, полученного от введенного внутрь РФП. Эти исследования основаны на принципе регистрации и измерения излучений от введенных в организм РФП или радиометрии биологических проб. В основе всех радионуклидных методов исследования лежит явление радиоактивности и способность радиофармацевтического препарата накапливаться в разных тканях в разной степени.

36. История развития и основные достижения медицинской физики и ядерной медицины.

 

Определение ионизирующих излучений. Потенциал ионизации.

Ионизирующее излучение - это электромагнитное излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы различных знаков.

Ионизирующее излучение (радиация) - вид излучения, который изменяет физическое состояние атомов или атомных ядер, превращая их в электрически заряженные ионы или продукты ядерных реакций. При определенных обстоятельствах присутствие таких ионов или продуктов ядерных реакций в тканях организма может изменять течение процессов в клетках и молекулах, а при накоплении этих событий может нарушить ход биологических реакций в организме, т.е. представлять опасность для здоровья человек.

Потенциал ионизации атома или иона определяется как работа, которая требуется для отрыва электрона от атома или иона и удаления его на бесконечно большое расстояние

• По абсолютной величине он равен потенциальной энергии отрываемого электрона, но имеет обратный знак.

• Потенциал ионизации I является количественной характеристикой энергии (прочности) связи электрона с атомным остовом

•При отрыве от атома первого, второго.., i -электрона говорят о первом (I1), втором (I2).., i -потенциалах ионизации (Ii).