Лекция 1 Рентгенологические методы исследования. Основы рентгенологической семиотики патологии различных органов и систем.

Тема: Введение в радиологию. Клиническая дозиметрия ионизирующих излучений. Рентгенологические методы        исследования . Основы  рентгенсемиотики патологии различных органов и  систем. 

Цель лекции: Представление  радиологии как науки и методик рентгеновского исследования.

План лекции:  1. Введение в медицинскую радиологию.

                          2. Клиническая дозиметрия  ионизирующих излучений.                           3. Общее представление о медицинском изображении с помощью рентгеновских  лучей.

                          4. Скиалогия и основы рентгенсемиотики  патологии различных органов и систем.

1.. Введение в медицинскую радиологию .

         Медицинская радиология – это наука о применении лучевых методов исследования  в изучении органов и тканей человека в норме и патологии, лечении некоторых опухолевых и неопухолевых заболеваний.

         В медицинской радиологии выделяют два направления:

          1 -  лучевая диагностика;     2 – лучевая терапия.

         Лучевая диагностика состоит из следующих основных методов исследования:

      1 -  рентгенологический метод

      2  - радионуклидный  метод

      3  - ультразвуковой метод ( УЗИ)

      4 – магнитно-резонансная томография (МРТ)

         При всех этих методах  используются лучи, которые имеют свойство проникать через ткани и органы человека, изменять свои свойства в них и по их изменениям строятся изображения, которые дают информацию  о строении изучаемой области исследования.

         В лучевой диагностике   применяют следующие  излучения:

               Ионизирующие

nРентгеновское

nα -частицы, β-частицы, γ-излучение

nЗаряженные частицы  в ускорителях: электроны, позитроны, мезоны, нейтроны.

         Это те излучения и частицы, которые при  соприкосновении с нейтральными частицами, в частности атомами и молекулами вызывают ионизацию, то есть превращают их  в возбужденное состояние.

         Вторая группа излучений не вызывает ионизацию.

n  Ультразвуковые волны

nРадиоволны протонов водорода человека в магнитном поле

         Особенности  биологического действия неионизирующих излучений будут представлены  при описании соответствующих методов.

         Ионизирующие  излучения  способны вызывать изменения в живых организмах, т.е. оказывают  биологическое действие, (поглощение энергии излучения элементами биоструктур. )

Биологическое действие ионизирующего излучения  (ИИ):

- распространяясь во внешней среде, в органах и тканях ионизирующее излучение вызывает возбуждение атомов и молекул и превращает их  в активное состояние, при этом они  начинают взаимодействовать с окружающими химическими элементами в биологических структурах, приводят к изменению их химического состава, образуют свободные радикалы,  которые нарушают нормальный синтез необходимых  биоструктур,  наступает  разрушение белков и структур клеток.       Такое состояние   называется – прямое действие ИИ.

 -       кроме этого ИИ,   вызывает  ионизацию молекул воды, в результате чего происходит распад ее молекул на свободные радикалы. Такое состояние называется  в радиобиологии  радиолиз воды. При радиолизе воды  образуются ионы водорода (Н.), основание ( 0Н. ), перекись водорода (Н202), атомарный кислород (02), атомарный водород (Н2)., которые оказывают такое же повреждающее действие на внутриклеточные структуры,  как и прямое действие ИИ.

Введение в радиологию. Клиническая дозиметрия ионизирующих излучений. Рентгенологические методы исследования . Основы рентгенсемиотики патологии различных органов и систем

В связи с этим необходимо уметь выбирать наиболее рациональные способы защиты медицинского персонала и пациентов при проведении диагностических и лечебных процедур, связанных с использованием ионизирующих излучений. Достижение общей цели обеспечивается следующими умениями:

1) интерпретировать лимит эффективной дозы(ПДД) облучения для медицинского персонала и пациентов;

2) использовать различные факторы защиты и оценивать надежность защиты медицинского персонала и пациентов от ионизирующего излучения;

4) интерпретировать радиочувствительность здоровых тканей организма;

5) оценивать возможности различных излучений и их источников;

В  медицинской радиологии для этих целей существует отдельное направление,  которое называется  Клиническая дозиметрия.

В задачи клинической дозиметрии входит оценка и количественный контроль воздействия ионизирующего излучения на обследуемого и обслуживающий персонал, разработка и контроль используемых мер защиты от ионизирующего излучения.

Для количественной оценки воздействия ионизирующего излучения в клинической дозиметрии введены определенные дозы.

Эффект действия ионизирующего излучения на организм во многом зависит от дозы. Для характеристики пучка лучей, выходящего из источника, используется экспозиционная доза - количество излучения, измеренное в воздухе и оцененное по степени ионизации воздуха. Системной единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (кулон/кг) - один кулон электричества, образованный в 1 кг воздуха, а внесистемной - рентген - доза излучения, что обусловливает образование 2,08 х10⁹ пар ионов в 1 см³ воздуха, несущие заряд в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака. Производные единицы: миллирентген (мр) и микрорентген (мкр). Доза излучения, измеренная в единицу времени, называется мощностью экспозиционной дозы. Ее внесистемной единицей является рентген в секунду (минуту, час). В системе СІ такой единицей является ампер на килограмм (А/кг).

Биологический эффект ионизирующего излучения прежде всего определяется поглощенной дозой. Под поглощенной дозой понимают отношение средней энергии, переданной ионизирующим излучением веществу в единице объема, к массе этого вещества в том же объеме. Ее единицей является Грей (Гр):

 

Гр = 1 Дж / кг

 

Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1Гр= 100 рад.

Эквивалентная доза (Н_т)- это величина поглощенной дозы в отдельном органе, ткани (т) или во всем теле с учетом биологического эффекта различных видов излучений. Указанная единица используется для небольших доз, менее 1Гр.

Зиверт - доза любого вида ионизирующего излучения, дает такой же биологический эффект, как и доза рентгеновского или гамма-излучения в 1Гр. Итак, для этих излучений

1Зв = 1 Гр = 1 Дж / кг

Для других видов излучения величина эквивалентной дозы зависит от значения радиационного фактора (ω_R.,  и равна:

1Зв = 1 Дж/кг^.ω_R.

Эффективная доза (Н_е) - это произведение эквивалентных доз Н_т в отдельных органах и тканях и соответствующих взвешенных тканевых факторов (ω_Т,). Измеряется в тех же единицах, что и эквивалентная доза       Н_е = ∑Н_т ω_Т

При использовании ионизирующих излучений в медицинской практике облучению подлежат медицинский персонал и пациенты.

Для оценки дозы облучения различных контингентов лиц существует понятие лимит эффективной дозы (DL_e),, или по другому – ПДД ( предельно допустимые дозы). Ее численное значение устанавливается на уровнях, которые делают невозможным возникновение детерминированных (обязательных) эффектов и одновременно гарантируют настолько низкую вероятность стохастических эффектов, что она приемлема для отдельного человека и общества в целом. Другими словами ПДД – это такое воздействие  ИИ на живой организм, при котором в течение 50 лет не возникают осложнения.

Для радиационно-гигиенического нормирования выделяют следующие категории лиц:

А – лица, работающие постоянно с источником излучения: например, врачи - рентгенологи, радиологи, рентгенлаборанты, работники атомных электростанций, военнослужащие на атомных подводных лодках и др. (для них DL_e – 20 мЗв - среднегодовая величина, усредненная за 5 лет);

         Б – лица, которые имеют косвенное отношение к источникам в связи с соответствующим расположением их рабочих мест или могут в случае необходимости привлекаться для выполнения определенных операций, связаных с использованием источников ионизирующих излучений: например, врач-кардиохирург, выполняющий периодически контрастные рентгенологические исследования сердца и сосудов, хирург, который делает операции под контролем рентгеновского исследования и др. (для них DL_e – 2 мЗв);

В - все остальное население (DL_e – 0,2 мЗв).

Наиболее чувствительными органами и тканями к ИИ по убывающему признаку являются  гонады, крастный костный мозг,  слизистая пищеварительного канна, легкие, щитовидная железа, мочевой пузырь,  печень, молочная железа, кожа, кости, то есть те ткани, которые являются  мало дифференцированными  и мало специализированными или находящиеся в состоянии митоза.

Кроме того, существуют допустимые величины эквивалентной дозы на отдельные органы: хрусталик, кожу, кисти и стопы.

Чтобы получаемая доза не превышала допустимых величин, необходимо использовать определенные способы защиты от ионизирующей радиации.

При внешнем облучении защита осуществляется следующими способами: экранированием, расстоянием и временем.

Экранами могут быть стационарные и нестационарные устройства. К стационарным относятся: 1) неподвижные сооружения, изготовленные из свинца, сплошного кирпича, бетона; 2) те, что имеют баритовую штукатурку: стены, перекрытия, а также смотровые окна из специальной марки просвинцованого стекла. Нестационарные устройства - это перемещаемые приспособления: с защитными ширмами из свинца или просвинцованной резины, кожухи, сейфы и контейнеры для хранения радиоактивных препаратов, а также специальная одежда (фартуки) из просвинцованной резины для персонала, пластины из просвинцованной резины для экранирования здоровых участков тела пациентов и др.

Как известно, интенсивность облучения уменьшается обратно пропорционально квадрату  расстояния от источника до облучаемой поверхности. В связи с этим защита расстоянием реализуется рациональным расположением рабочих мест персонала и мест нахождения пациентов с максимальным удалением их от источников излучения.

Сокращая рабочий день персонала и время пребывания пациентов в зоне облучения, уменьшают их неоправданную лучевую нагрузку, тем самым используют так называемую защиту временем.

Предотвращение попадания радиоактивных веществ внутрь через дыхательные пути, пищеварительный канал предохраняет от внутреннего облучения, что имеет значение при использовании открытых источников излучения – радиофармпрепаратов.

Для оценки лучевой нагрузки персонал должен быть обеспечен персональными дозиметрами и постоянно носить их во время работы. Определение лучевых нагрузок на пациентов - функция специалиста в области клинической дозиметрии.

Чтобы Вы могли выяснить, как усвоили клиническую дозиметрию, выполните следующие задания.

Общее представление о медицинском изображении с помощью рентгеновских лучей.

РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКИЙ  МЕТОД     ИССЛЕДОВАНИЯ.

         Рентгенологическое исследование - это  способ изучения строения и функции различных органов и систем, основанный на качественном и количественном анализе пучка рентгеновского излучения, прошедшего через тело человека.

Рис.  1 Современные цифровые рентгеновские аппараты

  

Разновидности рентгенологического  метода исследования занимают ведущее положение среди лучевых методов исследования, в ряде случаев являются  «золотым стандартом» в составлении  заключения  проводимого исследования.

         Различают следующие  его разновидности:

         - рентгеноскопия

          - флюорография

          - рентгенография

          - линейная томография

          - компьютерная томография  ( КТ, СКТ, МСКТ)

         Изображения при всех лучевых методах исследования, включая и рентгенологические,  создаются  специальными  системами, которые невидимую информацию превращают в  доступную для зрительного восприятия.

         Исходя из этого,  важным является  понимание и оценка  принципиальной схемы получения изображения.

Она включает в себя  следующие блоки:

1.     Источник излучения, испускаемое излучение

2.     Объект исследования (пациент)

3.     Детектор (приемник излучения)

4.     Блок преобразования

5.     Синтезатор изображения

6.     Врач

  При  всех разновидностях рентгенологического исследования источником излучения будет  рентгеновская трубка, в которой при определенных  условиях  работы  рентгеновского   аппарата образуются рентгеновские лучи.

  Рентгеновские лучи  по природе являются электромагнитными волнами, которые в общеволновом спектре занимают положение между  ультрафиолетовыми лучами и γ-лучами. Скорость распространения равна  скорости света – 300 000 км/с. Рентгеновские лучи имеют следующие свойства:

1-    проникающая способность через среды непроникаемые для видимого света

2-    поглощаться и рассеиваться

3-    вызывать флюоресценцию (свечение) некоторых веществ

4-    фотохимическое действие

5-    ионизацию  и на этой основе  биологическое действие