Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

С 1920 года стал выходить журнал «Вестник рентгенологии и радиологии».



Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Января 1896 года состоялось триумфальное выступление В.К.Рентгена на заседании общества естествоиспытателей в г.Вюрцбурге, где великий ученый перед всей аудиторией произвел снимок руки председателя данного общества – известного анатома Келликера. И, именно он, под овации всех присутствующих на заседании данного общества предложил назвать новые лучи именем их первооткрывателя – Рентгена.

10 декабря 1901 года В.К.Рентгену была присуждена первая Нобелевская премия по физике за выдающийся вклад в развитие данной науки.

 

Рентгеновское излучение немедленно стало не только предметом глубокого изучения во всем мире, но и быстро нашли практическое применение. Кроме того, они послужили непосредственным импульсом к обнаружению нового явления в физике – естественной радиоактивности.

 

В это время, как и многие другие, признанный всемирный авторитет в области люминисценции профессор физики Парижского музея естественной истории А.Беккерель также интересовался природой всепроникающих рентгеновских лучей. Исследуя индуцирующее солнечным светом свечение различных минералов, А.Беккерель обнаружил, что оно возникает и при освещении солнечными лучами солей урана. Оказалось, что, если такую соль положить на завернутую черной бумагой фотографическую пластинку и выставить на солнце, то при проявлении пластина засвечивалась лишь в том месте, где лежала соль урана. А. Беккерель решил повторить данный опыт. Однако день оставался пасмурным, и исследование пришлось отложить до солнечных ясных дней. Фотографическую пластину с наложенной на нее в виде католического креста солью урана он уложил в темный ящик письменного стола. Через два дня – 1 марта 1896 года – снова выдался солнечный день, и можно было ученому вновь провести опыт. Но движимый интуицией, великий ученый решил проявить фотографическую пластинку до воспроизведения опыта, не освещая её солнцем. К удивлению А.Беккереля после проявления на фотографической пластинке четко вырисовывались очертания фигуры в виде креста. Так было установлено, что уран произвольно, независимо от воздействия солнечных лучей, испускает невидимые нашими глазами «урановые лучи». Это и была дата открытия естественной радиоактивности.

 

Изучению естественной радиоактивности посвятили свои великие научные изыскания знаменитые польский и не менее блестящий французский ученые супруги М.Склодовская-Кюри и П.Кюри. Их совместное творчество ознаменовано открытием и выделением радиоактивных элементов, среди которых главные – радий и полоний (соответственно июль и декабрь 1898 года). Супругами Кюри был установлен странный факт, что урановая и ториевая руда оказались более мощными по излучению, чем сам чистый уран или торий. Они предположили, что в данной руде имеются примеси других более мощных химических радиоактивных элементов. Переработав 7 тонн природной руды, супруги Кюри получили всего лишь 1 грамм нового элемента, который в миллион раз активнее самого урана. Это элемент и был назван « радий - 88 Ra 226 » . Позднее ими был открыт еще новых химический элемент таблицы Д.И.Менделеева, который по своей активности превышал уран в десять миллиардов раз и названный в честь Родины великого польского ученого Марии Склодовской-Кюри – « полоний 84 Ро 209 ».

Величие открытия естественной радиоактивности было ознаменовано присуждением знаменитым ученым А.Беккерелю, М.Склодовской-Кюри и П.Кюри в 1903году Нобелевской премии по физике. Далее в 1911 году М.Склодовская-Кюри вновь награждается второй Нобелевской премией за развитие научных разработок в области радиационной химии. Всего супругам Кюри было присуждено 10 премий и 16 различных медалей, она была избрана Почетным членом 106 различных научных учреждений, академий и научных обществ.

 

В 1935 году после родителей Нобелевскую премию получает их дочь Ирен совместно с супругом Ф.Жолио-Кюри за исследование в той же области и за открытие искусственной радиоактивности.

 

 

Изучение действия ИИ в России началось тотчас после открытия рентгеновских лучей. Среди ранних работ известны классические исследования нашего соотечественника И.Ф.Тарханова, установившего уже в 1896году различные реакции биологических организмов в опытах при воздействии на них ИИ. На основании данных опытов им высказано и сбылось в дальнейшем его предположение о возможности применения ИИ в лечебных целях.

Уже 12 января 1896 года в Петербургском Университете был сделан первый рентгеновский снимок кисти, а 16 января 1896 годаснимок улучшенного качества. В этот период также проведено рентгенологическое исследование в медико-хирургической академии Н.Г.Егоровым, на кафедре физики Московского Университета П.Н.Лебедевым.

Одновременно А.С.Попов – изобретатель радио – изготовил первую в России рентгеновскую установку и провел рентгенологическое исследование раненого дробью.

Профессор А.И.Лебедев выступил на заседании Петербургского медико-хирургического общества 1 февраля 1896 года о возможности применения рентгеновского исследования в области акушерства и гинекологии.

13 февраля 1896 года молодой врач В.Н.Тонков в медико-хирургической академии доложил на заседании данного общества о рентгенологическом исследовании роста костей.

 

А первой попыткой в истории применения рентгенотерапии в онкологии, очевидно, была работа доктора Дж.Джилмана из Чикаго. К нему обратился за медицинской помощью ученый-физик Е.Груббе, который, проводя различный опыты с рентгеновской установкой, получил лучевые ожоги кожи кистей рук. Доктора Дж.Джилмана поразил эффект воздействия ИИ, и он отправил к профессору Е.Груббе больную с неоперабельной формой рака молочной железы.

 

В многочисленных опытах и экспериментах большой ученый, наш соотечественник, Е.С.Лондон,чьи работы имели большое значение для радиобиологии и лучевой терапии, продемонстрировал действие излучения радия на многие системы организма, в частности, на кроветворение. В 1911 годувышла его книга на немецком языке, являющаяся первой в мире монографией по радиобиологии, на тему «Радий в биологии и медицине».

 

В процессе изучения воздействия ИИ на биологические системы также были установлены следующие факты:

1. В 1905 годуопределено тормозящее воздействие ИИ на клеточное деление ученым М.Корнике.

2. В 1906 году французские исследователи И.Бергонье и Л.Трибондо сформулировали правило, заключающееся в различной степени выраженности реакции разных клеток живого организма на облучение.

 

Именно этот период и данные открытия ознаменовали собой окончание первого периода или этапав развитии лучевой диагностики и лучевой терапии.

 

 

Дальнейшие исследования ученых были направлены на установление количественных принципов радиобиологии, имеющих целью связать биологический эффект с дозой ИИ.

В 1922 году была предложена Ф.Дессауэром первая теория, объяснившая радиобиологический эффект дискретностью событий – актов ионизации в определенном объеме (см. рис.1.).

 

               
       
 
 
 

 


Эти взгляды в дальнейшем получили развитие в знаменитых трудах великих ученых Н.В.Тимофеева-Рессовского, К.Циммера, Д.Ли и других.

Одно из эпохальных открытий этого периода также стала теория мутагенного эффекта ИИ знаменитого ученого Г.Меллера. Но приоритет в этом принадлежит нашим русским ученым Г.А.Надсену и Г.Ф.Филиппову ( 1925 год ).

 

В 40 – 50-е года в Европе и на других континентах стали создаваться крупные научно-исследовательские центры

 

В 1918 году в России рентгенолог женского медицинского института в Санкт-Петербурге М.И.Неменоввпервые предложил организацию научно-исследовательского рентгено-радиологического института.

В 1919 году в институте усовершенствования врачей в Петрограде была учреждена первая кафедра рентгенологии, которую возглавил А.К.Яновский.

С 1920 года стал выходить журнал «Вестник рентгенологии и радиологии».

В дальнейшем также были созданы крупные научно-исследовательские центры в Москве, Ленинграде, Киеве, Алма-Ате, Новосибирске, Свердловске и многих других городах.

Значительный вклад в развитие рентгенологии и радиологии внесли С.Н.Александров, В.С.Балабуха, Л.Ф.Семенов, Б.Н.Тарусов, С.Б.Балмуханов, Г.Д.Байсоголов, С.П.Ярмоненко, В.В.Холини другие.

 

В США созданы крупные центры в Окридже, Арагоне, Бостоне, Нью-Йорке, Сан-Франциско, Беркли, Хьюстоне и другие. Широко известны работы А.Холендера, Г.Пэтта, В.Расселаи других.

 

В Англии наиболее известны крупные научные центры Честер-Бити при Королевском раковом госпитале, Харуэла при атомном центре, Кристи, Маунт-Вернон, где расположена знаменитая Греевская лаборатория. Общеприняты известные работы английских ученых Л.Грея, А.Хеддоу, Д.Фаулера и других.

 

Известными являются научные исследования в области рентгенологии и радиологии французских ученых Р.Латарже, Ж.Мате, М.Тюбиана и других.

 

Значительный вклад в развитие лучевой терапии и радиобиологии внесли своими известными трудами немецкие ученые Б.Раевский, К.Циммер, Х.Лангендорф и другие.

 

Большой вклад в радиобиологию внесен японскими учеными Т.Терасимой, Т.Сугахарой, а также учеными Индии - М.Р.Раджу, Б.Сингхом и многими другими.

 

Именно эти исследования и открытия ознаменовали собой окончание второго периода или этапа развития лучевой диагностики и лучевой терапии.

 

 

Широкое международное обсуждение вопросов радиологии впервые было проведено в 1955 году на известной Женевской конференции, посвященной проблеме мирного использования атомной энергии на Земле с учетом того, что к этому времени общепланетарной проблемой стало резкое увеличение радиационного фона в атмосфере Земли вследствие массовых испытаний ядерного оружия.

С этого момента и по настоящее время идет третий период или этапразвития рентгенологии и радиологии. Эти годы характеризуются быстрым развитием сети рентгенологической службы, открытием специализированных радиотерапевтических отделений, немалым успехом в совершенствовании лучевых методов диагностики и лучевой терапии. Продолжается развитие радиобиологии.

 

 

1. Кюри Е. //Мария Кюри. Перевод с французского. – М., Атомиздат, - 1968.

2. Линденбратен Л.Д., Королюк И.П. // Медицинская радиология и рентгенология (основы лучевой диагностики и лучевой терапии). – М., Медицина, - 1993, - С. 8 – 20.

3. Ярмоненко С.П. // Радиобиология человека и животных. – М., Высш.школа, - 1988. – С. 11 – 27.

 

 

Все излучения, которые используются в клинической радиологии, распределяются на две большие группы:

- неионизирующие излучения;

- ионизирующее излучение (ИИ).

 

К числу неионизирующих излучений относят любое излучение, не вызывающее ионизацию атомов, то есть их распада на противоположные заряженные частицы – ионы. Так, инфракрасное или тепловое излучение, ультразвуковое, представляющее собой упругие колебания среды, резонансное, возникающее в объекте, помещенном в стабильное магнитное поле (ЯМР). Диапазон инфракрасных лучей колеблется от 0,76 до 1000 мкм. Интенсивность его пропорциональная 4 степени температуры тела, то есть при возрастании температуры в два раза приведет к интенсивному излучению в 16 раз. Ультразвук представляет собой волнообразно распространяющиеся колебательные движения частиц в упругой среде. Его диапазон соответствует частоте свыше 20 кГц. Таким образом, частота колебания частиц делится:

- 20 Гц и менее – инфразвук;

- от 20 Гц до 20 кГц – собственно звук;

- свыше 20 кГц – ультразвук.

 

Что же такое ионизация?

 

Чтобы это понять, необходимо знать физическое строение атомов. Атомы вещества состоят из легких и тяжелых элементарных частиц. Основными характеристиками элементарных частиц являются их массы и заряды.

К числу легких элементарных частиц относят электроны и позитроны. Масса покоя этих частиц в 1840 раз меньше, чем масса самого легкого атома – атома водорода.

Электроны обладают отрицательным, а позитроны положительным зарядом. Электроны сравнительно стабильные и легко прослеживаемые частицы. Они движутся вокруг положительного ядра атома каждый по своей оболочке и в совокупности образуют электронную оболочку атома. Количество электронов, входящих в состав атома, равно атомному, или порядковому, номеру (Z) в периодической системе Менделеева. Эта величина характеризует относительный заряд ядра.

 

Движущиеся вокруг атомного ядра электроны образуют слои атомной оболочки. Ближайший к ядру слой называется К-слоем. Каждый электрон, обращающийся по своей орбите, обладает определенной энергией связи, причем она будет тем больше, чем дальше находится электрон от ядра. Энергия частиц выражается в eV.У невозбужденного атома водорода имеется один электрон, находящийся на К-слое. Энергия, строго необходимая для отделения электрона от атома в виду ионизации, является энергией связи,которая для водорода составляет 13,5 eV.В случае многоуровневого атома, энергия связи колеблется в зависимости от данного уровня отдаленного от атома электрона.При возбуждении внешним воздействием электрон переходит из К-слоя в более удаленные от ядра слои. Возникает процесс, называемый возбуждением атома. Возбуждающая атом энергия может быть передана другим атомам молекулярной структуры, что называется внутренней конверсией.Что приводит к диссоциации молекулы на свободные радикалы. Вот почему, когда идет речь о физико-химическом воздействии ИИ, учитываем как ионизацию, так и возбуждение – основные явления на пути к осуществлению конечного радиобиологического эффекта.В таком возбужденном состоянии атом обычно находится не более чем 10-8 секунды.

Возвращаясь из возбужденного состояния в устойчивое, атом испускает квант энергии в виде электромагнитного излучения. При сообщении атому энергии извне электрон может покинуть орбиту совсем. В таком случае и возникает процесс ионизации. Ионизация – это процесс изгнания одного электрона из периферической орбиты атома, в результате чего образуется пара ионов. Один из ионов этой пары образуется атомом, потерявшим один электрон и сохранившим положительный заряд (положительный ион),в то время как другой ион пары образуется исходно электроном с отрицательной зарядкой, который в дальнейшем, захваченный нейтральным с электрической точки зрения атомом, становится отрицательным ионом.

Радиусы различных атомов лежат в пределах 10-12 – 10-13 см. Так как в маленьком объеме ядра сосредоточена почти вся масса атома, то плотность ядерного вещества оказывается необычайно большой. При таких плотностях частицы, из которых состоят ядра, настолько сближены между собой, что для того, чтобы отщепить протон или нейтрон от ядра атома, необходимо затратить определенную энергию, превышающую энергию связи частиц ядра атома. Для средних ядер энергия связи примерно одинакова и составляет 8 VeV; для легких и тяжелых ядер эта величина уменьшается. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Число протонов равно атомному номеру элемента и определяет заряд ядра. Число нейтронов в ядре равно разности между атомным весом (массовым числом) и атомным номером элемента и не влияет на заряд атома. При одном и том же числе протонов в ядрах может содержаться разное число нейтронов.

Вещества, обладающие разными атомными весами (разным количеством нейтронов в ядре), но одинаковым атомным номером (одинаковым число протонов), называются радионуклидами (изотопами) и относятся к одному и тому же элементу (Z1=Z2)/

Так, например, сера представляет собой смесь четырех радионуклидов с массовыми числами (атомными весами) 32, 343, 34, и 36 и атомным номером 16 ( 16S32, 16S33, 16S34, 16S36 ). Количество нейтронов в атоме будет равно разнице A – Z,т.е. соответственно 16, 17, 18, 20. Соотношение количества радионуклидов в каждом элементе является исключительно постоянно.

Ядра с различным числом протонов, но одинаковым общим числом ядерных частиц, являются ядрами-изобарами12).

Принято в настоящее время обозначать снизу атомный номер, а сверху – массовое число. Например, ядро легкого радионуклида водорода обозначается символом 1Н1, ядро тяжелого радионуклида водорода (d – дейтрон) – символом 1Н2, ядро сверхтяжелого радионуклида водорода (t – тритий) - 1Н3.

Не все ядра радионуклидов являются устойчивыми. Как и всякая другая система, ядро становится неустойчивым, если изменения в ядре (например, испускание γ-кванта) или протон-нейтронные преобразования (например, захват или испускание частицы) приводят к состоянию с меньшей потенциальной энергией. Наоборот, если все возможные изменения и реакции отвечают возрастанию потенциальной энергии, ядро будет устойчивым. Ядра радионуклидов легких элементов, до Z=21,содержат почти одинаковое число протонов и нейтронов (N/Z=1), что обуславливает их устойчивость, в то время как ядра более тяжелых элементов содержат нейтроны в большем количестве, чем протоны (N/Z=1,7).

Неустойчивые состояния приводят либо к воссоединению частиц в устойчивое ядро, либо к распаду ядра. Распад радионуклидов сопровождается испусканием из ядра элементарных частиц и превращением в другой радионуклид или в стабильный элемент химической таблицы Д.И.Менделеева. Ядерный распад может сопровождаться выделением α-частицы с убыванием атомного номера ядра на 2 единицы и массового числа на 4 единицы. Но возможен и β-распад при преобразовании нуклеонов (протонов в нейтрон и наоборот) с убыванием или возрастанием атомного номера ядра на 1 единицу с сохранением массы ядра. Наконец, может быть и третий вид распада, представляющий собой самопроизвольное деление тяжелых ядер на два осколка и несколько нейтронов (цепная ядерная реакция – см. схему № 1 ЗАНЯТИЯ № 2).

Часто при таких ядерных распадах ядра атома, переходя в нормальное состояние, испускают кванты электромагнитного излучения (γ-кванты). Таким образом, любой распад ядер атомов может сопровождаться выделением квантов электромагнитного излучения.

Распад атомных ядер принято называть - радиоактивностью.

Процесс получения искусственных радиоактивных веществ заключается в осуществлении ядерных реакций между тяжелыми частицами (α-частицы, дейтроны, протоны, нейтроны) и ядрами устойчивых элементов.

Ядерные реакции протекают в два этапа:

1. Слияние заряженной частицы и ядра.

2. Распад составного ядра.

Заряженная частица, обладающая достаточной кинетической энергией, при столкновении с ядром элемента сливается с ним. Происходит образование составного ядра, которое, находясь в возбужденном состоянии, стремится немедленно перейти в более устойчивое состояние. Происходит его распад с испусканием α-частиц или β-частиц, а также γ-квантов. Например, типичная реакция между натрием и α-частицей символически может быть записана следующим образом:

 

11 Na 23 + 2 He 4 13 Al 27 12 Mg 26 + 1 H 1

 

т.е. при воздействии на ядро натрия α-частицами получается составное ядро 13 Al 27, которое распадается на ядро магния с одновременным испусканием протона.

Чтобы вызвать ядерную реакцию необходимо сблизить реагирующие частицы. Для этого одно из ядер, преимущественно легкое, ускоряют в электромагнитном поле, пока оно не приобретет кинетическую энергию, достаточную для проникновения в ядро атома мишени. Нейтрон представляет собой незаряженную частицу, поэтому он не подвержен кулоновскому отталкиванию при приближении к ядру мишени. Вероятность захвата нейтрона определяется временем его пребывания вблизи ядра. Поэтому для достижения максимальной эффективности ядерных реакций необходимо уменьшить скорость нейтронов. Например,

 

7 N 14 + 0 n 1 6 C 14 + 1 H 1 7 N 14 + e-

 

Получение искусственных радионуклидов осуществляется с помощью генераторов быстрых частиц. Одним из таких генераторов является циклотрон. Ряд радиоактивных веществ получают в урановом котле в виде побочных продуктов производства. В настоящее время получена возможность превращения почти любого устойчивого элемента в искусственно-радиоактивный.

 

Распад ядер подчиняется статистическим закономерностям, и поэтому имеется вполне определенная вероятность того, что за единицу времени распадается некоторая часть от числа всех атомов.

Закон изменения числа радиоактивных ядер во времени может быть представлен в виде:

 

Nt = N0 . e-λt,

 

Где N1 – число ядер, сохранившихся к какому-то определенному моменту времени t; N0 – число ядер, имевшихся к первоначальному моменту времени t0; λ – постоянная распада.

Если через Тобозначить время, в течение которого распадается половина всех имевшихся атомов ( период полураспада), то есть, если принять, что при t = T; N1 = 1/2N0, то из написанного выражения получим:

 

Tn2 = λT или λ = tn2/T = 0,69/T.

 

Таким образом, вместо λ (постоянная распада Планка) можно учитывать (обычно так и делается) период полураспада радиоактивного элемента.

 

Неустойчивые ядра тяжелых элементов, распадаясь, преобразуются в новые ядра, которые обычно также неустойчивы и в свою очередь претерпевают дальнейший распад. Цепь превращений заканчивается образованием устойчивого ядра. Совокупность последовательно образующихся ядер называется радиоактивным семейством. В действительности существует четыре радиоактивных семейства. Родоначальником семейства считается тот элемент, у которого наибольший период полураспада.

Семейство 4n начинается радионуклидом 90-го элемента тория 90 Th 232 (Т = 20 млрд.лет). Устойчивое ядро получается в результате десяти последовательных радиоактивных распадов, из которых шесть являются α-распадами, получается устойчивое ядро (торий D), являющееся изотопом свинца 82Pb208.

Родоначальником семейства А = (4n + 1) является радионуклид 93-го элемента нептуния 93 Np 237 c периодом полураспада около 2,25 млн.лет. (образуется после β-рапада плутония 94Рu241 и α-распада америция 95Am241). После десяти распадов, из которых семь являются α-распадами, также образуется радионуклид свинца, но который сам является неустойчивым, и в результате дальнейшего β-распада образуется устойчивый изотоп висмута 83Bi209.

Семейство 4n + 2 происходит от изотопа 92-го элемента урана 92 U 238c периодом полураспада около 4,5 млрд. лет. После 14 последовательных распадов, из которых восемь являются β-распадами, семейство заканчивается устойчивым изотопом свинца 82Pb206/

Родоначальником четвертого семейства 4n + 3 является также радионуклид 92 элемента урана 92 U 235(актиноуран или семейство актиния) с периодом полураспада около 80 млн.лет. После одиннадцати радиоактивных распадов, из которых семь являются α-распадами, образуется устойчивое ядро свинца 82Pb207.

 

Распад ядер сопровождается выделением большого количества энергии. Так, при полном распаде 1г радия выделяется энергия, равная энергии выделяющейся при сжигании 500 кг угля. Излучение радиоактивных веществ способно вызвать флюоресценсцию – свечение различных веществ. Наиболее важным свойством ИИ является способность вызывать ионизацию при проникновении их через различные среды.

 

Поглощение энергии квантов и частиц при ИИ происходит в основном тремя путями:

 

1. Кванты или частицы, несущие небольшую энергию, поглощаются, вызывая при этом так называемый фотоэлектрический эффект.В процессе взаимодействия с атомом происходит отдача энергии электрону. Причем лишь небольшая энергия тратится на выбивание электрона с орбиты (30-50 eV), а остальная переходит в кинетическую энергию электрона.

2 Кванты или частицы, несущие большую энергию, вызывают, так называемые комптоновский эффект отдачи.В этом случае отдается лишь часть энергии электрону, а затем квант или частицы, отклонившись после касательного удара об электрон, лет дальше, нос меньшей энергией, имея более длинную волну. Электрон, выбитый из атома, продолжает свой путь, бомбардируя соседний атом, вызывая в нем такие же изменения в зависимости от приобретенной энергии от первичного столкновения с квантом или частицей

3. Кванты или частицы, несущие энергию свыше 1 MeV, могут исчезать также при столкновении с веществом, как и в предыдущих двух видах. Но в данном варианте, возможен и другой тип взаимодействия, когда высокоэнергетические кванты или частицы, бомбардируя атом, могут пройти очень близко с ядром, при этом образуются два электрона с разным электрическим зарядом (электрон и позитрон). В этом случае возможно возникновение процесса самоуничтожения - аннигиляция.В другом варианте воздействия на атом высокими энергиями происходит просто распад данного ядра на отдельные осколки с выделением громадной энергии.

 

Число пар ионов, образованных на единицу пробега, определяет удельную ионизацию. Она обратно пропорциональна скорости частиц, так как скорость частиц обратно пропорциональна массе данных частиц. Соответственно при одинаковых энергиях, ионизирующая интенсивность больше у тяжелых частиц, чем у легких.

 

Различают естественные и искусственные источники ИИ.

 

Естественные источники ИИ.

 

К ним относят, прежде всего, космос. Космическое излучение, разное по составу, приходит из Вселенной на Землю и включает в себя протонные и нейтронные пучки, осколки ядер и сами ядра атомов, а также различные частицы. Но, благодаря мощной защите нашей атмосферы, все они практически тратят свою энергию на взаимодействие с ее верхними слоями.

Вторым естественным источником ИИ являются радиоактивные элементы, распределенные в воздухе, в воде, в земной породе в виде руд, в организмах, в том числе и в человеке. Радиоактивность воды зависит от растворения в ней радиоактивных газов (родон и т.п.) и радиоактивных горных пород и минералов. В основном это элементы урана, тория и актиния. Естественные радиоактивные вещества обнаружены во всех растительных и животных организмах. Опыт показал, что при полном исключении естественных радиоактивных элементов из почвы растения отстают в росте и перестают цвести. Повышение содержания в почве радиоактивных естественных элементов ведет к повышению урожая, повышению плодоношению у растений, ускорение их созревания, в корнеплодах увеличивается содержание сахара. Особенно большое значение имеет как для растений, так и для животных радиоактивный калий ( 19К40 ) с периодом полураспада1,5 млн.лет. В растениях он содержится в основном в точках роста, а у животных – в органах, обладающих наибольшей физиологической активностью (печень, селезенка). При помощи К осуществляется нервная деятельность, а именно передача возбуждения по нерву. Все количество радиоактивного калия, находящееся в организме человека, излучает 0,5 млн. β-частиц в минуту.

Радиоактивные вещества для промышленных и лечебных целей добывается из урановых руд – смоляной руды и кариотита, в которых находятся в количестве, не превышающем 0,2г на 1 т руды.

В первые годы, после открытия радиоактивных веществ, радий добывался главным образом в Чехословакии. С 1912 года он стал добываться в значительных количествах на Конго-Бельгийских рудниках. Вскоре после этого были открыты и другие месторождения – в Корнваллисе, Южной Австралии, Индии, Канаде, России.

Торий получают из минерала монацита, содержащего 4 – 5% окиси тория (монацитовый песок). Радиоактивные руды, содержащие торий, добываются в Бразилии, Северной Америке, Индии и в России.

 

Все выше указанные источники определяют радиоактивность окружающей среды - естественный радиационный фон.

 

Искусственные источники ИИ.

 

К ним относят различные радионуклиды (изотопы), полученные искусственным путем при ядерных распадах в реакторах, а также различные технические устройства, применяемые в военно-промышленном комплексе, сельском хозяйстве и в медицине. Сюда относятся различные ядерные устройства, атомные реакторы, линейные ускорители, бетатроны, циклотроны, синхрофазотроны, генераторы и т.п.

 

Все ИИ делят на две основные группы:

- квантовое излучение, то есть состоящее из фотонов или квантов (рентгеновское, в том числе тормозное, гамма-излучение, которые не имеют заряда), энергия которых определяется их частотой и длинной волны;

- корпускулярное излучение, то есть состоящее из частиц (α - и β-частицы, пучки протонов, позитронов, нейтронов, мю-мезонов и т.п.).

В 1899 году Эрнест Резерфорд,наблюдая прохождение лучей радия через металлическую фольгу, установил, что одна часть излучения, поглощаясь слоем алюминия, толщиной в несколько мм, другая – только после прохождения через слой алюминия толщиной в 100 раз и более. Неоднородность и сложность состава излучения радия были указаны и в работах М.Склодовской-Кюри и П.Кюри, которые изучали прохождение этих лучей через электромагнитное поле. Но лишь Э.Резерфорд получил точные данные при прохождении ИИ свинцового сейфа с незначительным отверстием в стенке через стабильное магнитное поле-ловушку, при этом констатировал о трех видах излучений:

- α – частицы;

- β – частицы;

- γ – кванты.

 

Рентгеновское излучение является коротковолновым, электромагнитным. Оно образуется в результате взаимодействия электронов с атомами веществ, на которые они попадают. При этом получается два вида излучений:

- тормозное с непрерывным спектром, возникающее при изменении скорости движения электронов;

- характеристическое с дискретным спектром, возникающее при изменении энергетического состояния атома.

Длина волны рентгеновского излучения от 0,03 до 15,0 А0(1 ангстрем равен одной стомиллионной доле сантиметров). Рентгеновские лучи распространяются со скоростью света, прямолинейно. Степень поглощения рентгеновского излучения зависит от плотности и толщины поглощающего вещества. Чем выше дано напряжение на рентгеновскую трубку, тем выше степень проницаемости рентгеновского излучения. Энергии фотонов находятся в пределах от единиц KeV до десятков MeV.

 

Гамма-излучение возникает при возбуждении ядра при β-распаде, при захвате нейтрона, при соединении электрона и позитрона, а также при внутренней конверсии. Длины волн γ-лучей, которые используются в медицинской практике, лежат в границах от 0,05 до 0,005 А0.Они не отклоняются в электромагнитном поле, ионизирующее действие его невелико и полностью поглощаются свинцом, толщиной в 15см. Ионизация происходит, главным образом, за счет образования вторичных электронов при столкновении фотонов с атомами среды, поглощающей излучение. Энергия гамма-лучей варьирует в пределах от 0,1 до 2,6 MeV.

 

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия. Каждая частица состояит из двух протонов и двух нейтронов, весьма прочно связанных между собой. Скорость α-частицы различна: в зависимости от рода вещества она колеблется от 0,047 до 0,068скорости света (20 – 25.000 км/сек). Длина пробега α-частицы в воздухе не превышает7 – 12 см, обладая при этом высокой кинетической энергией и вызывая сильную ионизацию среды вдоль своей траектории пробега, при этом обладая малой проникающей способностью (50 – 70 мкм). Они задерживаются слоем воздуха в несколько см, тонким слоем стекла, пластинкой алюминия или платины, толщиной в сотые доли миллиметра. Вылетающие из ядра α-частицы отклоняются в электромагнитном поле к отрицательному полюсу. Чем больше энергия частицы, тем больше скорость и длина ее пробега. Эти частицы производят самое сильное ионизирующее действие ( 3.000 – 4.000 пар ионов на 1 мкм пути). Как известно 1 α-частица на своем пути в воздухе создает около 200.000 пар ионов, что позволило оценить ее энергию, равную приблизительно 6 MeV.

 

Бета-излучение представляет собой поток электронов, Скорость электронов, образующихся при β-распаде, достигает 0,998 скорости света. Соответственно их ионизирующая способность меньше, чем у α-частиц. В зависимости от своей первоначальной скорости β-частицы имеют различную проникающую способность. Они поглощаются свинцовыми фильтрами, толщиной от 0,1 до 2 мм. Поток β-частиц отклоняется в электромагнитном поле к положительному полюсу, причем тем больше, чем меньше энергия частиц. Выход β- частиц сопровождается возникновением γ-излучения. Проходя через какое-то либо вещество, бета-излучение подвергается сильному рассеянию и поглощению. Бета-излучение очень неоднородно и содержит электроны с различными скоростями. Энергия потока варьирует от нулевой до 3 MeV. Пробег в воздухе составляет около 20 м, в воде - до 2,5 см, в мягких тканях до 1 см, в свинце – до 0,3 мм. β-частицы образуют приблизительно 75 пар ионов на 1 мкм своего пробега. Для поглощения электронов и позитронов требуется слой алюминия в 1 см или слой платины до 0,5 мм.

 

При выборе радиоактивных веществ наружного облучения предпочтением отдают радионуклидам с длительным периодом полураспада, излучение которых имеет достаточную энергию и узкий спектр (монохроматичность). Распад большинства радиоактивных элементов сопровождается широким спектром излучения. Узкий спектр излучения в медицинских целях достигается применением различных фильтров, которые поглощают ненужное излучение малых энергий, пропуская излучение больших энергий, и тем самым, делая его гомогенным. Для фильтрации требуются фильтры из металлов большой атомной массы, таких как платина, золото, свинец. Фильтры для рентгеновского излучения и для β-излучающих радионуклидов могут приготовляться из металлов относительно малой атомной массы, например, алюминий.

Ранее в течение многих лет применяли для облучения применяли естественные источники ИИ, как, например, радий из семейства урана ( 88 Ra 226 ) с периодом полураспада около 1600 лет и мезоторий из семейства тория ( 88 Th 228 ) с периодом полураспада 6,7 лет. В последнее время производство радия и мезотория прекращено и в клинической радиологии в основном используют искусственные радионуклиды.

 

КОБАЛЬТ ( 27 Co 60 ) Период полураспада 5,3 года. Получают при воздействии нейтронами в реакторе или циклотроне на радионуклид 27 Со 56 . Распад кобальта-60 сопровождается с испусканием β-частиц с энергией излучения 0,31 МэВ и γ-излучения с энергией 1,1 – 1,3 МэВ. При использовании радиоактивного кобальта используются фильтры для поглощения β-излучения в виде слоя никеля и стали, толщиной 0,1 мм. Излучение радиоактивного кобальта мощностью в 1 Ки за 1 час на расстоянии 1 м создает мощность излучения в 1,38 Р/час м. В медицинской практике используется сплав радиоактивного кобальта с никелем (кобаник) в виде твердой проволоки, игл, шаров.

 

ЦЕЗИЙ ( 55 Cs 137 ) Период полураспада 33 года. Испускает при распаде β-излучение, превращаясь в стабильный нерадиоактивный барий (до 8% вещества) и в радиоактивный барий – 92% вещества ( 56 Ва 137 ) с эмиссией монохроматического γ-излучения с энергией 0,662 МэВ. Используется в виде проволочек, игл, шаров.

 

ИРИДИЙ ( 77 Ir 192 ) Период полураспада 74 дня. С эмиссией γ-излучения с энергией от 0,41 до 0,618 МэВ. Для использования радиоактивного иридия необходим фильтр из платины, толщиной до 0,1 мм. Используется в виде проволоки, игл, нейлоновых трубочек-нитей.

 

В настоящее время для медицинских целей используются различные аппараты – источники ИИ.

 

РЕНГЕНОВСКАЯ ТРУБКА. Представляет собой вакуумный стеклянный сосду, в концы которого впаяны два электрода: анод и катод. Последний выполнен в виде тонкой вольфрамовой нити-спирали. При его нагревании вокруг спирали образуется облако свободных электронов (термоэлектронная эмиссия). Под воздействием высокого напряжения, приложенного к полюсам рентгеновской трубки, электроны с катода разгоняются и фокусируются на аноде. Последний вращается с большой скоростью – до 60 тысяч оборотов в минуту, чтобы поток электронов не попадал в одну и ту же точку и не вызывал из-за перегрева расплавления анода. В результате торможения электронов на аноде часть их кинетической энергии превращается в электромагнитное излучение. Таким образом, рентгеновское излучение является разновидностью тормозного излучения. В настоящее время применяют рентгеновские аппараты с низкой энергией от 60 до 100 КэВ и средней энергией – от 100 до 250 КэВ. Для получения тормозного излучения высоких энергий в несколько десятков МэВ используются другие аппараты.

 

ЛИНЕЙНЫЕ УСКОРИТЕЛИ И ЦИКЛИЧЕСКИЕ УСКОРИТЕЛИ (БЕТАТРОНЫ ИЛИ МИКРОТРОНЫ).

Преимущества ускорителей перед гамма-терапевтическими установками заключаются в следующем:

- выбор вида излучения (квантовое или фотонное или электронный пучок);

- регулирование энергии излучения;

- небольшие размеры сечения пучка электронов на мишени (от 0,5 до 3 мм), чем обусловлена узкая зона полутени;

- небольшой вклад рассеянного излучения и, следовательно, меньшая доза интегрального излучения вне полезного пучка;

- высокая мощность дозы в рабочем пучке излучения.

 

ГАММА-ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ. В настоящее время они получили наибольшее распространение. В качестве источника облучения в отечественных аппаратах используется радиоактивный кобальт с мощностью излучения от 800 до 4000 Ки размерами 2 см на 1,6 см, который создает мощность экспозиционной дозы в рабочем пучке на расстоянии 1 м, равную 1Р/с, а при закрытом затворе не более 2 мР/час. Аппараты используются для дистанционного статического и подвижного облучения серии «АГАТ» и «РОКУС», а также их новые усовершенствованные модели. Так, автоматизированные аппараты «РОКУС-АМ» и «АГАТ-Р2» позволяют проводить автоматическое и полуавтоматическое облучение, управление которым осуществляет универсальный микропроцессор.

Аппараты для дистанционного облучения состоят из следующих узлов:

- Радиационная головка, состоящая из подвижного пенала, в котором заключен искусственный радионуклид-сплав кобаник в виде источника излучения; слоя необогащенного урана, закрытого в стальном кожухе; диафрагма-коллиматор, состоящую из 4 пар вольфрамовых пластин, позволяющих получать поле размером от 4х4 см до 20х20 см на расстоянии 75 см от источника; механические и оптические измерители расстояния источник-поверхность(центр); боковые и задние электрические оптические центраторы;

- Набор комплектов блоков и решетчатых фильтров и растров для формирования фигурных полей и отсекания зоны полутени или изменения угла изодоз в облучаемой среде;

- Шкала, регулирующая угол качания при секторном или тангенциальном облучении, которая закреплена на штативе (скорость движения радиационной головки находится в пределах от 0,6 до 6 0/сек при радиусе ротации в 75 см;

- Штатив, в котором закреплена радиационная головка и противовес;

- Стол для укладки больного, имеющий несколько степеней свободы;

- Подставка для блоков и фильтров, формирующих фигурные поля;

- Приспособление для иммобилизации пациента.

 

По данным ВОЗ, успех лучевого лечения ЗНО не менее, чем на 50% определяется техническим уровнем радиационно-терапевтической аппаратуры и средств диагностической поддержки лечения с помощью высокоточных, адекватных лучевых технологий с обязательным компьютерным сопровождением.

Отечественные онкологические клиники, особенно в практических учреждениях здравоохранения, плохо оснащены современной аппаратурой лучевой диагностики и лучевой терапии. Ретгено-диагностическая техника, в основном отечественного производства и бывшей ГДР, давно морально устарела и многократно выработала свой эксплуатационный ресурс.

Для реализации всех этих требований ведущие фирмы-изготовители технического оснащения для лучевой диагностики и лучевой терапии, такие как “General Electric”, «Varian”, “Siemens”, “Philips” предлагают пользователям целые комплексы, состоящие из линейного ускорителя, рентгеновского симулятора, дополнительного оборудования, компьютерной системой планирования и сопровождения лучевого лечения. За рубежом, из гамма-терапевтической техники с радионуклидными источниками выпускаются высококачественные аппараты для дистанционного внутриполостного и внутритканевого облучения «Тератрон», «Гаммамед», «Селектрон», «Микроселектрон» и другие. У нас в стране выпускается полностью компьтеризированный гамма-терапевтический аппарат для дистанционного облучения «РОКУС-АМ», радиационно-физические характеристики которого полностью соответствуют международным стандартам; налажен выпуск внутриполостных аппаратов «АГАТ-В», «АГАМ», «АГАТ-ВУ», причем производство последнего оказалось в ближнем зарубежье.

Если в развитых странах соотношение количества находящихся в эксплуатации медицинских ускорителей к числу гамма-терапевтических аппаратов равно 2 : 1, то в отечественных лечебных учреждениях то же самое соотношение равно 1 : 20 (на 350 аппаратов в 150 радиологических отделениях приходится только 18 ускорителей). Это свидетельствует о фундаментальном отставании, не менее чем на 30 лет, технического оснащения лучевой терапии в России по сравнению с мировым уровнем.

 

Организационная структура радиологического отделения заключается в следующем:

1. Блок А. В нем находится вся рентгенодиагностическая и рентгено-гамма-терапевтическая техника для облучения больного.

2. Блок В. Состоит из трех радиологических отделений в общем на 150 коек и имеют в своем составе:

- палаты для больных;

- медицинские посты дежурных мед.сестер;

- процедурные кабинеты;

- манипуляционные кабинеты;

- ординаторские для врачей;

- кабинеты зав.отделений;

- сан.узлы для больных и сотрудников;

- пищеблоки для больных.

 

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.