3. Использование ионизирующих излучений в медицине

1. Применение рентгеновского излучения

Задачи, к решению которых стремятся все известные методы визуализации, могут быть обобщены следующим образом [35]:

1. выявление патологических изменений и функциональных нарушений;

2. уточнение локализации и распространённости патологических изменений с целью дальнейшего наведения лечебных процедур;

3. нацеливание биопсии, существенно облегчающее её выполнение и увеличивающее точность её результатов;

4. сужение круга дифференциальной диагностики;

5. оценка динамики прогрессирования или регресса патологических изменений.

Рентгеновское исследование должно быть применено, если очевидная клиническая выгода для пациента намного превышает радиационный риск, связанный с его применением.

Одним из наиболее важных медицинских применений рентгеновского излучения (РИ) является просвечивание внутренних органов с диагностической целью — рентгенодиагностика [17, 24, 36-38]. Для неё используют фотоны с энергией порядка 60...120 кэВ. При этой энергии массовый коэффициент ослабления потока излучения _m в основном определяется фотоэффектом. Напомним,что ослабление плотности потока фотонов описывается формулой

, (3.1)

где x – толщина поглощающего слоя,  - плотность поглотителя. Значение _m обратно пропорционально третьей степени энергии фотона (т. е. пропорционально длине волны фотона в кубе – ³), в чем проявляется большая проникающая способность жесткого излучения, и прямо пропорционально атомному номеру вещества поглотителя Z в третьей степени:

, (3.2)

где k — коэффициент пропорциональности.

П оглощение рентгеновских лучей почти не зависит от того, в каком соединении находится атом в веществе. Это позволяет сравнивать массовые коэффициенты ослабления, например, для кости (основное соединение Ca₃(PO₄)₂) и мягкой ткани (основное соединение H₂O):

.

Существенное различие поглощения РИ различными тканями позволяет в теневой проекции видеть изображение внутренних органов человека. Если исследуемый орган и окружающие ткани примерно одинаково ослабляют РИ, то применяют специальные рентгеноконтрастные вещества. Например, для желудка и кишечника — это кашеобразная масса сульфата бария. Главным их свойством является невзаимодействие химически с тканью, они только улучшают визуализацию. В рентгенологии различают позитивные (йодосодержащии соли бария) и негативные (воздух) контрастирующие вещества. Они накапливаются в тех или иных тканях или полостях тела, улучшают контраст изображения [35]. При использовании ангиографии в исследуемые сосуды для получения их рентгеновских снимков вводят водорастворимые йодистые препараты [5, 6]. При этом на приёмном устройстве можно видеть теневое изображение органов.

В рентгенодиагностике используют в два метода исследования: рентгено-скопию, когда изображение рассматривают на рентгенолюминесцирующем экране, и рентгенографию, когда изображение фиксируется на фотопленке. При массовом обследовании населения широко применяется флюорография — метод рентгенографии, при котором на чувствительной малоформатной пленке фиксируется изображение с большого рентгенолюминесцирующего экрана. При съемке используют линзу большой светосилы, поскольку световой поток рентгенолюминесценции мал; готовые снимки рассматривают на специальном увеличителе. В современном исполнении вместо плёнки изображение фиксируется в памяти компьютера и выводится на его экран).

Методами рентгенографии также являются рентгеновская томография и рентгеновская компьютерная томография. Слово «томография» в переводе с греческого означает «послойная запись». Томография позволяет получать послойные изображения исследуемого объекта на экране электронно-лучевой трубки или на бумаге с деталями меньше 2 мм при различии поглощения рентгеновского излучения до 0,1%. Это дает возможность различать серое и белое вещество мозга и видеть очень маленькие опухолевые образования. Кроме того, компьютерная обработка многослойных изображений позволяет восстанавливать трехмерную картину биообъекта, что составило настоящий «прорыв» в рентгенодиагностике.

За разработку компьютерного рентгенотомографа Г. Хаунсфилду и А. Мак-Кормаку была присуждена Нобелевская премия за 1979 г.

Рентгенотерапию применяют главным образом для лечения злокачес-твенных образований и некоторых других заболеваний опухолевого характера.