Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_148_библиотеки_им_акад_М_И_Перельмана
.pdf
https://t.me/med1917
15.2.2. Фантомы ОФЭКТ ........................................................................ 550
15.2.3. Фантомы ПЭТ .............................................................................. 560
15.3. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ............................................................... 567
15.3.1. Наборы инструментов для моделирования эмиссионной
томографии .............................................................................................. 569
15.4. ПРИЁМОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ................................................................. 570
15.4.1. Вступление ................................................................................... 570
15.4.2. Закупки и предзакупочные оценки ........................................... 572
15.4.3. Приемочные испытания как основа для регулярной гарантии
качества .................................................................................................... 575
15.4.4. Что делать, если прибор не прошел приемо-сдаточные
испытания ................................................................................................ 576
15.4.5. Соответствие спецификациям производителя ......................... 576
ГЛАВА 16. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ
................................................................................................................................... 579
16.1. ВСТУПЛЕНИЕ............................................................................................... 579
16.2. ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ ОТСУТСТВИИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ....................... 580
16.2.1. Измерения функции почек ......................................................... 580
16.2.2. Тесты вдыхания 14C..................................................................... 582
16.3. ИЗМЕРЕНИЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ .............................................................. 583
16.3.1. Щитовидная железа .................................................................... 583
16.3.2. Почечная функция ...................................................................... 585
16.3.3. Функция легких ........................................................................... 587
16.3.4. Функция желудка ........................................................................ 588
16.3.5. Сердечная функция ..................................................................... 591
ГЛАВА 17. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ЯДЕРНАЯ МЕДИЦИНА ............................. 600
17.1. ПЛАНАРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ БИОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВСЕГО ТЕЛА
.................................................................................................................................... 600
17.2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ОПРЕДЕЛЕНИЕ В ЭМИССИОННОЙ
ТОМОГРАФИИ ....................................................................................................... 601
17.2.1. Область интереса ......................................................................... 601
17.2.2. Использование стандарта ........................................................... 602
17.2.3. Эффект частичного объема и коэффициент восстановления . 602
17.2.4. Количественная оценка .............................................................. 604
17.2.5. Оценка активности ...................................................................... 608
17.2.6. Оценка качества изображения ................................................... 610
ГЛАВА 18. ВНУТРЕННЯЯ ДОЗИМЕТРИЯ ........................................................ 612
18.1. ФОРМАЛИЗМ ДОЗ МЕДИЦИНСКОГО ВНУТРЕННЕГО
ИЗЛУЧЕНИЯ ........................................................................................................... 612
https://t.me/med1917
18.1.1. Основные понятия ....................................................................... 612
18.1.2. Интегрированная во времени активность в исходном регионе
................................................................................................................... 616
18.1.3. Мощность поглощенной дозы на единицу активности
(значение S) .............................................................................................. 618
18.1.4. Сильные стороны и ограничения, присущие формализму ..... 621
18.2. ВНУТРЕННЯЯ ДОЗИМЕТРИЯ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ ..... 626
18.2.1. Вступление ................................................................................... 626
18.2.2. Дозиметрия на органном уровне ............................................... 626
18.2.3. Дозиметрия на воксельном уровне ........................................... 628
ГЛАВА 19. РАДИОНУКЛИДНАЯ ТЕРАПИЯ .................................................... 631
19.1. ВСТУПЛЕНИЕ............................................................................................... 631
19.2. ТЕРАПИЯ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ..................................................... 632
19.2.1. Доброкачественное заболевание щитовидной железы ........... 632
19.2.2. Рак щитовидной железы ............................................................. 633
19.3. ПАЛЛИАЦИЯ БОЛИ В КОСТЯХ .............................................................. 635
19.3.1. Конкретные вопросы лечения .................................................... 636
19.4 РАК ПЕЧЕНИ .................................................................................................. 636
19.4.1. Конкретные вопросы лечения .................................................... 637
19.5. НЕЙРОЭНДОКРИННЫЕ ОПУХОЛИ ...................................................... 637
19.5.1. Конкретные вопросы лечения .................................................... 639
19.6. НЕХОДЖКИНСКАЯ ЛИМФОМА ............................................................ 639
19.6.1. Конкретные вопросы лечения .................................................... 640
19.7. ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ НОВООБРАЗОВАНИЯ У ДЕТЕЙ .................. 641
19.7.1. Рак щитовидной железы ............................................................. 641
19.7.2. Нейробластомa ............................................................................ 641
19.8. РОЛЬ ФИЗИКА .............................................................................................. 642
19.9. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ .............................................................................. 645
19.10. ВЫВОДЫ ...................................................................................................... 646
ГЛАВА 20. ВЕДЕНИЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ПАЦИЕНТОВ ......................... 648
20.1. ВСТУПЛЕНИЕ............................................................................................... 648
20.2. ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБЛУЧЕНИЕ .................................................. 648
20.2.1. Защитное оборудование и инструменты .................................. 648
20.2.2. Индивидуальный мониторинг ................................................... 649
20.3. ВЫПУСК ПАЦИЕНТА ................................................................................ 649
20.3.1. Решение об освобождении пациента ........................................ 650
20.3.2. Конкретные инструкции по освобождению радиоактивного
пациента ................................................................................................... 652
20.4. ОБЛУЧЕНИЕ ЛИЦ ИЗ НАСЕЛЕНИЯ ...................................................... 655
20.4.1. Посетители к пациентам ............................................................. 655
20.4.2. Радиоактивные отходы ............................................................... 655
https://t.me/med1917
20.5. КАМЕРЫ И ПАЛАТЫ РАДИОНУКЛИДНОЙ ТЕРАПИИ .................. 656
20.5.1. Экранирование для контроля внешней дозы ........................... 656
20.5.2. Проектирование для контроля загрязнения ............................. 658
20.6. ОПЕРАЦИОННЫЕ ПРОЦЕДУРЫ ............................................................ 658
20.6.1. Транспортировка терапевтических доз .................................... 659
20.6.2. Введение терапевтических радиофармпрепаратов ................. 659
20.6.3. Предотвращение ошибок ........................................................... 660
20.6.4. Мощность экспозицинной дозы и публикации ....................... 660
20.6.5. Уход за пациентами в лечебном учреждении .......................... 662
20.6.6. Процедуры контроля загрязнения ............................................. 663
20.7. ИЗМЕНЕНИЯ МЕДИЦИНСКОГО СТАТУСА ....................................... 664
20.7.1. Неотложные медицинские процедуры ..................................... 665
20.7.2. Радиоактивный пациент в операционной ................................. 665
20.7.3. Радиоактивные пациенты на диализе ....................................... 666
20.7.4. Повторный прием больных в лечебное учреждение ............... 667
20.7.5. Перевод в другое медицинское учреждение ............................ 667
20.8. СМЕРТЬ ПАЦИЕНТА .................................................................................. 667
20.8.1. Смерть пациента после радионуклидной терапии .................. 668
20.8.2. Донорство органов ...................................................................... 669
20.8.3. Меры предосторожности во время вскрытия .......................... 669
20.8.4. Подготовка к погребению и посещению .................................. 670
20.8.5. Кремация ...................................................................................... 671
Приложение I: АРТЕФАКТЫ И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ......... 674
Приложение II: РАДИОНУКЛИДЫ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИЕ ИНТЕРЕС В
ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЙ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ ... 708
СОКРАЩЕНИЯ ....................................................................................................... 712
СИМВОЛЫ .............................................................................................................. 718
УЧАСТНИКИ РАЗРАБОТКИ И РАССМОТРЕНИЯ .......................................... 723
https://t.me/med1917
https://t.me/med1917
ГЛАВА 1
ОСНОВЫ ФИЗИКИ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ
Э. Б. ПОДГОРСАК
Кафедра медицинской физики,
Университет Макгилла,
Монреаль, Канада
А. Л. КЕСНЕР
Отдел здоровья человека,
Международное агентство по атомной энергии,
Вена
П. С. СОНИ
Медицинский циклотронный комплекс,
Совет по радиационным и изотопным технологиям,
Атомный научно-исследовательский центр им. Х. Баба,
Мумбаи, Индия
1.1. ВСТУПЛЕНИЕ
Технологии, используемые в ядерной медицине для диагностической
визуализации, развивались на протяжении последнего столетия, начиная с
открытия Рентгеном рентгеновских лучей и Беккерелем естественной
радиоактивности. Каждое десятилетие приносило инновации в виде нового
оборудования, методик, радиофармпрепаратов, достижений в производстве
радионуклидов и, в конечном счете, улучшения качества лечения пациентов. Все
эти технологии были разработаны и могут благополучно применяться на
практике только при чётком понимании свойств и принципов действия
источников излучения и детекции радиоактивного излучения. Данные
центральные понятия фундаментальной радиационной физики и ядерной физики
описаны в этой главе и должны давать необходимые знания для более глубокого
понимания современных технологий ядерной медицины, рассматриваемых в
последующих главах.
1.1.1. Фундаментальные физические константы
В начале главы приводится краткий список физических констант, имеющих
важное значение как для общей физики, так и для ядерной и радиационной
физики. Перечисленные ниже данные были взяты из набора значений КОДАТА,
выпущенного в 2006 году, и доступны на веб-сайте, поддерживаемом
Национальным институтом науки и техники в Вашингтоне, Округ Колумбия,
Соединённые Штаты Америки: http://physics.nist.gov/cuu/Constants:
— число Авогадро: N
= 6,022·1023 моль–1 или 6,022·1023 атомов/моль;
А
1
https://t.me/med1917
— скорость света в вакууме: c = 2,998·108 м/с ≈ 3·108 м/с;
— заряд электрона: e = 1,602·10
— масса покоя электрона и позитрона: m
–19
Кл;
= 0,511 МэВ/c2;
е
— масса покоя протона: mp = 938,3 МэВ/с2;
— масса покоя нейтрона: m
= 939,6 МэВ/c2;
n
— атомная единица массы: а. е. м. = 931,5 МэВ/c2;
— постоянная Планка: h = 6,626·10
— электрическая постоянная (диэлектрическая проницаемость вакуума): ε
= 8,854·10
— магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума): μ
–12
Кл·В–1·м–1;
–34
Дж·с;
=
0
=
0
= 4π·10–7 В·с·A–1·м–1;
— ньютоновская гравитационная постоянная: G = 6,672·10
— масса протона/масса электрона mp/m
— удельный заряд электрона: e/m
= 1,758·1011 Кл/кг.
е
= 1836,0;
е
–11 м3
·кг–1·с–2;
1.1.2. Физические величины и единицы измерения
Под физической величиной понимается величина, которая может быть
использована в математических уравнениях науки и техники. Она
характеризуется численным значением (величиной) и соответствующей
единицей измерения. Для физических величин и их единиц измерения в общем
случае действуют следующие правила:
— символы физических величин набираются курсивом (наклонным
шрифтом), в то время как символы для единиц измерения — римским (прямым)
шрифтом (например, m = 21 кг; E = 15 МэВ; D = 220 Гр);
— верхние и нижние индексы, используемые с физическими величинами,
выделяются курсивом, если они представляют собой переменные, величины или
порядковый номер; римским шрифтом — если они носят описательный характер
(например, Nx, λm, но λ
макс
, E
погл
, μ
пер
);
— символы для обозначения векторных величин выделяются
полужирным курсивом.
Используемая в настоящее время метрическая система единиц известна
как Международная система единиц (СИ). В ее основе лежат базовые
единицы измерения для семи основных физических величин. Все остальные
величины и единицы измерения являются производными от семи базовых
величин и единиц измерения. Семь базовых величин СИ и их единицы
измерения следующие:
a) длина l: метр (м);
b) масса m: килограмм (кг);
c) время t: секунда (с);
d) электрический ток I: ампер (A);
e) температура T: кельвин (K);
f) количество вещества: моль;
g) сила света: кандела (кд).
2
Физическая
величина
Символ
СИ
Единицы измерения,
широко используемые
в радиационной физике
Перевод
Длина
l
м
нм, Å, фм
1 м = 109 нм = 1010 Å = 1015 фм
Масса
m
кг
МэВ/c2
1 МэВ/c2 = 1,78·10
–30
кг
Время
t
с
мс, мкс, нс, пс
1 с = 103 мс = 106 мкс = 109 нс =
1012 пс
Ток I A
мA, мкA, нA, пA
1 A = 103 мА = 106 мкА = 109 нА
Температура
T
К T (K) = T (°C) + 273,16
Плотность
ρ
кг/м3
г/см3
1 кг/м3 = 10–3 г/см
3
Плотность тока
j
A/м2
Скорость
υ
м/с
Ускорение
a
м/с2
Частота
ν
Гц
1 Гц = 1 с
–1
Электрический
заряд
q
Кл
e
1 e = 1,602·10
–19
Кл
Сила
F
Н
1 Н = 1 кг·м·с
–2
Давление
P
Па
760 мм рт. ст. = 101,3 кПа
1 Па = 1 Н/м2 = 7,5·10–3 мм рт. ст.
Импульс силы
p
Н·с
1 Н·с = 1 кг·м·с
–1
Энергия
E
Дж
эВ, кэВ, МэВ
1 эВ = 1,602·10
–19
Дж = 10–3 кэВ
Мощность
P
Вт
1 Вт = 1 Дж/с = 1 В·A
https://t.me/med1917
Примеры основных и производных физических величин и их единиц
измерения приведены в таблице 1.1.
ТАБЛИЦА 1.1. ОСНОВНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ И НЕКОТОРЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ В
МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЕ ЕДИНИЦ И В РАДИАЦИОННОЙ ФИЗИКЕ
3
https://t.me/med1917
1.1.3. Классификация излучений
Излучение — перенос энергии с помощью электромагнитных волн или
атомных частиц — можно разделить на две основные категории в зависимости
от его способности ионизировать вещество. Потенциал ионизации атомов, т. е.
минимальная энергия, необходимая для ионизации атома, составляет от
нескольких электронвольт для щелочных элементов и до 24,6 эВ для гелия,
который относится к группе благородных газов. Потенциалы ионизации для всех
остальных атомов находятся между этими двумя крайними значениями:
— неионизирующее излучение не может ионизировать вещество,
поскольку его энергия в расчете на квант ниже потенциала ионизации атомов.
Примерами неионизирующих излучений являются ближнее ультрафиолетовое
излучение, видимый свет, инфракрасные фотоны, микроволны и радиоволны;
— ионизирующее излучение может прямо или косвенно ионизировать
вещество, поскольку его квантовая энергия превышает потенциал ионизации
атомов. Примерами ионизирующих излучений являются рентгеновские лучи, γлучи, энергичные нейтроны, электроны, протоны и более тяжелые частицы.
1.1.4. Классификация ионизирующих излучений
Ионизирующее излучение — это излучение, обладающее энергией,
достаточной для того, чтобы отделить электрон от атома или молекулы и тем
самым ввести в среду облучаемого объекта реактивный и потенциально опасный
ион. Ионизирующее излучение можно разделить на два типа: (i) прямое
ионизирующее излучение и (ii) косвенно ионизирующее излучение. Как прямое,
так и косвенное ионизирующее излучение может проникать в ткани человека,
что позволяет использовать ионизирующее излучение в медицине как для
визуализации, так и для терапевтических процедур:
— прямое ионизирующее излучение состоит из заряженных частиц, таких
как электроны, протоны, α-частицы и тяжелые ионы. Оно отдает энергию в среду
за счет прямых кулоновских взаимодействий между заряженной частицей и
орбитальными электронами атомов в поглотителе;
— косвенное ионизирующее излучение состоит из незаряженных
(нейтральных) частиц, которые отдают энергию в поглотитель в два этапа. На
первом этапе нейтральная частица высвобождает или создает в поглотителе
заряженную частицу, которая на втором этапе отдает в поглотитель по крайней
мере часть своей кинетической энергии за счет кулоновского взаимодействия с
орбитальными электронами поглотителя, как это было описано выше для прямо
ионизирующих заряженных частиц.
1.1.5. Классификация косвенно ионизирующих фотонных излучений
Косвенно ионизирующие фотонные излучения включают три основные
категории: (i) ультрафиолетовое, (ii) рентгеновское и (iii) γ-излучение.
Ультрафиолетовые фотоны имеют ограниченное применение в медицине.
4
https://t.me/med1917
Излучение, используемое для визуализации и/или лечения заболеваний, состоит
в основном из фотонов с более высокой энергией, таких как рентгеновские и γлучи. Общепринятое различие между ними основано на происхождении
излучения. Термин «γ-излучение» используется для обозначения фотонного
излучения, испускаемого ядром или в результате распада других частиц. Термин
«рентгеновское излучение», напротив, относится к излучению, испускаемому
электронами, орбитальными или ускоренными (например, излучение
тормозного типа).
По своему происхождению фотоны косвенно ионизирующего
излучения делятся на четыре категории: характеристические
(флуоресцентные) рентгеновские лучи, рентгеновские лучи тормозного
излучения, фотоны, возникающие при ядерных переходах, и
аннигиляционные кванты.
1.1.6. Характеристическое рентгеновское излучение
Орбитальные электроны имеют естественную тенденцию к такой
конфигурации, при которой они находятся в минимальном энергетическом
состоянии атома. Когда в результате процесса ионизации или возбуждения во
внутренней оболочке открывается вакансия, электрон внешней оболочки
совершает переход, чтобы заполнить ее, обычно в течение наносекунды для
твердых материалов. Энергия, выделяемая при этом переходе, может
высвобождаться в виде характеристического (флуоресцентного) фотона с
энергией, равной разности энергий связи начальной и конечной вакансий.
Поскольку различные элементы имеют различные энергии связи своих
электронных оболочек, энергия фотона, высвобождающегося при этом процессе,
будет характерна для конкретного атома. Вместо того чтобы излучаться в виде
характеристического фотона, энергия перехода может также передаваться
орбитальному электрону, который испускается с кинетической энергией, равной
энергии перехода за вычетом энергии связи электрона. Испускаемый
орбитальный электрон называется оже-электроном.
1.1.7. Тормозное излучение
Слово «bremsstrahlung» можно перевести с немецкого как «тормозное
излучение», и это название вполне подходит для данного явления. Когда
легкие заряженные частицы (электроны и позитроны) тормозятся или
«отрицательно» ускоряются (замедляются) при взаимодействии с другими
заряженными частицами в веществе (например, атомными ядрами), теряемая
ими кинетическая энергия преобразуется в электромагнитное излучение,
называемое тормозным излучением. Энергетический спектр тормозного
излучения недискретен (т. е. непрерывен) и лежит в диапазоне от нуля до
кинетической энергии исходной заряженной частицы. Тормозное излучение
играет центральную роль в современном оборудовании для визуализации и
терапии поскольку может использоваться для получения рентгеновского
5
https://t.me/med1917
излучения по запросу от источника электрической энергии. Энергия,
излучаемая в виде фотонов тормозного излучения, пропорциональна
квадрату заряда частицы и квадрату её ускорения.
1.1.8. Гамма-излучение
При ядерной реакции или самопроизвольном ядерном распаде ядро
продукта (дочернее ядро) может находиться в возбужденном состоянии. Затем
ядро может перейти в более стабильное состояние, испустив фотон γизлучения, и этот процесс называется γ-распадом. Энергия фотона,
испускаемого при γ-распаде, характерна для ядерного энергетического
перехода, но отдача излучающего атома создает спектр, сосредоточенный на
характеристической энергии. Гамма-лучи обычно имеют энергию выше 100 кэВ
и длину волны менее 0,1 Å.
1.1.9. Аннигиляционные кванты
При положительном β-распаде материнского ядра или взаимодействии
фотона высокой энергии с электрическим полем ядра или орбитального
электрона может быть получен энергичный позитрон. При движении через
поглощающую среду позитрон теряет большую часть своей кинетической
энергии в результате кулоновских взаимодействий с поглощающими атомами.
Эти взаимодействия приводят к потерям при столкновениях, когда
взаимодействие происходит с орбитальным электроном поглощающего атома, и
к потерям на излучение (тормозному излучению), когда взаимодействие
происходит с ядром поглощающего атома. Как правило, после того как позитрон
утратит всю свою кинетическую энергию за счет столкновений и потерь на
излучение, он окончательно столкнется с доступным орбитальным электроном
(из-за кулоновской силы притяжения между положительно заряженным
позитроном и локальным отрицательно заряженным электроном) в процессе,
называемом позитронной аннигиляцией. В процессе аннигиляции позитрон и
электрон исчезают, а на их место приходят два противоположно направленных
аннигиляционных кванта, каждый с энергией 0,511 МэВ. Данный процесс
удовлетворяет ряду законов сохранения: сохранения электрического заряда,
сохранения линейного импульса, сохранения момента импульса и сохранения
полной энергии.
Часть позитронных аннигиляций происходит до того, как позитрон
израсходует всю свою кинетическую энергию, и в таком случае данный процесс
называется аннигиляцией в полете. Два кванта, испускаемые при аннигиляции в
полете, не имеют одинаковых энергий и не обязательно движутся в абсолютно
противоположных направлениях.
6
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана