Заряженные частицы. Гамма-излучение и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколькими способами, которые в конечном счете приводят к электрическим взаимодействиям.)

Электрические взаимодействия. За время порядка десяти триллионных долей секунды после того, как излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходно нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Свободный электрон может далее ионизировать другие атомы.

Физико-химические изменения. И свободный электрон и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать в таком состоянии и в течение следующих десяти миллиардных долей секунды участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно реакционноспособные, как так называемые "свободные радикалы".

Химические изменения. В течение следующих миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клеток.

Биологические эффекты. Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятки лет после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут привести к возникновению рака.

Взаимодействие частиц с веществами количественно оценивается линейной плотностью ионизации (i= dn/dl), линейной тормозной способностью вещества (S=dE/dl)и средним линейным пробегом частицы. (§27.3 §27.4)

Авторадиография (радиоавтография) — метод изучения распределения радиоактивных веществ в исследуемом объекте

Техника исследования

Пленка (фотоматериал) с чувствительной к радиоактивному излучению фотоэмульсией накладывается на поверхность или срез объекта.

Для получения распределения тех или иных веществ в объекте используют маркирование нужных молекул изотопным индикатором. Радиоактивные вещества, содержащиеся в объекте, как бы сами себя фотографируют (отсюда название).

После проявления места затемнения на пленке соответствуют локализации радиоактивных частиц.

Применение

Метод используется в медицине, технике, а также в биологии, например, для изучения процессов фотосинтеза, где прослеживается след радиоактивного диоксида углерода, проходящего через различные химические стадии.

Фотографическое изображение распределения радиоактивных веществ, полученное методом авторадиографии, называется авторадиограммой, или радиоавтографом.

66. Методы Радиодиагностики основаны на обнаружении, регистрации и измерении излучений радиоактивных изотопов, введённых в организм для определения процессов обмена веществ, функции органов и систем организма и т. д. при различных патол. состояниях.

Метод меченых атомов заключается в том, что в организм вводят радионуклиды и определяют их местонахождение и активность в органах и тканях.

Для обнаружения распределения радионуклидов в разных организмах используют Гамма-топограф, который автоматически регистрирует распределение интенсивности радиоактивного препарата. Гамма-топограф – сканирующий счетчик, который постепенно проходит большие участки над телом больного.

Гамма-топограф — это радиометрический прибор для регистрации распределения радиоактивного изотопа, введенного в организм с диагностической целью. Более детальные сведения можно получить методом авторадиографии (65)

Лучевая терапия - метод лечения опухолевых и ряда неопухолевых заболеваний с помощью ионизирующих излучений.

ϒ-изл-ия(гамма-терапия) позволяют разрушать глубоко расположенные опухоли, при этом поверхностно расположенные органы и ткани подвергаются меньшему губительному действию.

α-терапия возможна лишь при непосредственном контакте α–частиц с организмом, либо при введении внутрь организма. так как α–частицы обладают значительной линейной плотностью ионизации. (§27.6)

 

67. ускорителем наз-ют устройство, в котором под действием электрических и магнитных полей формируется пучок заряженных частиц высокой энергии.

Есть линейные и циклические ускорители. В линейных ускорителях частицы движутся по прямолинейной траектории, в циклических - по окружности или спирали.

Циклотрон – циклический ускоритель, в котором под действием магнитного поля индукции В, направленной перпендикулярно плоскости рисунка, заряженная частица движется по окружностям. Циклотрон способен ускорять протоны до 20 – 25 МэВ..

Фазотрон (синхроциклотрон) способен ускорять протоны до энергии ≈ГэВ, изменяя частоту электрического поля в соответствии с изменением периода вращения заряженной частицы.

Синхротрон сохраняет период вращения частицы неизменным, так как по мере возрастания массы увеличивают индукцию магнитного поля.

Синхрофазотрон используется для ускорения тяжелых частиц до энергии порядка гигаэлектронвольт и выше. В нем изменяют магнитное поле и частоту электрического поля.

Бетатрон. В нем электрическое поле создается при изменении магнитного поля. Он способен ускорять электроны до десятков мега-электрон-вольт.

Ускоритель заряженных частиц применяют как средство лучевой терапии в 2х направлениях.

1ое, используют тормозное рентгеновское изл-ие, возникающие при торможении электронов, ускоренных бетатроном.

2ое, используют прямое действие ускоренных частиц: электронов, протонов. Электорноы ускоряются бетатроном, а протоный пучок получают от других ускорителей.
А так же используют в диагностике ТАКИХ КАК: ионная мед-ая радиография, синхротронное изл-ие. (§27.7)

 

Независимо от природы ионизирующего изл-ия его взаимодействие количественно может быть оценено отношением энергии, переданной элементу облученного вещества, к массе этого элемента. Эту хар-ку наз-ют дозой изл-ия(поглощенной дозой изл-ия) D.

Различные эффекты ионизирующего изл-ия прежде всего определяются поглощенной дозой. Она сложным образом зависит от вида ионизирующего изл-ия, энергии его частиц, состава облучаемого вещества и пропорциональна времени облучения. Дозу, отнесенную ко времени, наз-ют мощностью дозы.

[D] = 1кг/Дж= грей(Гр). Мощность дозы изучения выражается в греях в секунду(Гр/с). Внесистемная единица дозы изл-ия - рад (1рад=10-2 Гр=100эрг/г), ее мощность – рад в сек.

Для рентгеновского и ϒ-изл-ия – экспозиционная доза изл-ия Х, которая явл-ся мерой ионизации воздуха рентгеновскими и ϒ-лучами. [X]=Кл/кг=рентгеном(Р). 1Р= 2,58*10-4 Кл/кг. Мощность экспозиционной дозы выражается 1 А/кг, внесистемная единица – 1Р/с.

Доза изл-ия пропорциональна падающему ионизирующему изл-ию, то м/у ней и экспозиционной дозой должна быть пропорциональная зависимость

D=fX, где f – некоторый переходный коэффициент, зависящий от ряда причин и прежде всего от облучаемого вещ-ва и энергии фотонов. (§28.1)

 

69. связь м/у активностью радиоактивного препарата – источник ϒ-фотонов – и мощностью экспозиционной дозы.

X/t=kϒ A/r2

kϒ – гамма постоянная

А – активность.

Для ионизирующего изл-ия биологическое действие тем больше, чем больше ДОЗА ИЗЛ-ИЯ. Но различные изл-ия даже при одной и той же поглощённой дозе оказывают разные воздействия.

В дозиметрии принято сравнивать биологические эффекты различных изл-ий соответствующими эффектами, вызванными рентгеновским и ϒ-изл-ми.

Коэффициент К, показывающий, во сколько раз эффективность биологического действия данного вида изл-ия больше, чем рентгеновского или ϒ-изл=ия, при одинаковой дозе изл-ия в тканях наз-ся коэффициентом качества.

Коэффициент качества устанавливают на основе опытных данных. Он завист не только от вида частицы, но от ее энергии.

Поглощённая доза совместно с коэффициентом качества дает представления о биологическом действии и ионизирующего изл-ия, поэтому произведение DK используют как единую меру этого действия и называют эквивалентной дозой изл-ия Н.

Н=DK

Так как К – безразмерный коэффициент то эквивалентная доза изл-ия имеет ту же размерность, что и поглощённая доза изл-ия, но зивертом(Зв). Внесистемной единицей эквивалентной дозы – бэр.

Эквивалентная доза в бэрах равна дозе изл-ия в радах, умноженная на коэффициент качества.