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 - - -лучи:

-лучи - дважды ионизированные атомы гелия,

-лучи - поток электронов,

-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 -частицами получался ра­диоактивный изотоп фосфора, который продолжал распадаться с ис­пусканием позитронов.

Искусственная радиоактивность осуществляется различными пу­тями:

- - и -распад, как и при естественной радиоактивности;

- -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^-t, где

Nо - начальное количество ядер,  - 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  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 / .

Рассмотрим основные виды радиоактивного распада.

1. -распад:

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

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

Спектр излучения линейчатый.

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

_zХ^A _z-+1Y^A + _-1e⁰ + ^- электронный распад, где ₀n¹  ₁p¹ + _-1e⁰ + ^ (^- антинейтрино).

_zХ^A _z--1Y^A + _-1e⁰ +  - позитронный распад, где ₁p¹ ₀n¹ + _-1e⁰ +  ( - нейтрино).

Спектр -распада - сплошной, так как энергия вылетающих из ядра -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 + _-1e⁰  _z--1Y^A +  + рентгеновское излучение.

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