44. Биофизические основы использования радионуклидов в медицине. Позитрон-эмиссионная томография, сцинтиграфия.

Сцинтиграфия — метод функциональной визуализации, заключающийся во введении в организм радиоактивных изотопов и получении изображения путём определения испускаемого ими излучения.

Пациенту вводят радиоиндикатор — препарат, состоящий из молекулы-вектора и радиоактивного маркера. Молекула-вектор поглощается определённой структурой организма (орган, жидкость). Радиоактивная метка служит «передатчиком»: испускает гамма-лучи, которые регистрируются гамма-камерой.

Количество вводимого радиофармацевтического препарата таково, что испускаемое им излучение легко улавливается, но при этом он не оказывает токсического воздействия на организм.

Для диагностических целей применяются радиоизотопы, которые при введении в организм участвуют в исследуемых видах обмена веществ или изучаемой деятельности органов и систем, и при этом могут быть зарегистрированы методами радиометрии. Такие радиоактивные препараты, как правило, имеют короткий эффективный период полураспада, что обусловливает незначительную лучевую нагрузку на организм обследуемого.^[2]

Критерием выбора радиоактивных препаратов, предназначенных для лучевой терапии злокачественных новообразований, является возможность создания необходимой лечебной дозы ионизирующего излучения в области новообразования при минимальном воздействии на окружающие здоровые ткани. Такой эффект достигается путём применения радиофармпрепаратов в различных агрегатных состояниях и формах доставки в организм (растворы, суспензии, гранулы, иглы, проволока, аппликационные повязки и др.) и использованием наиболее подходящих по виду и энергии излучения изотопов.

Позитронно-эмиссионная томография — это развивающийся диагностический и исследовательский метод ядерной медицины. В основе этого метода лежит возможность при помощи специального детектирующего оборудования (ПЭТ-сканера) отслеживать распределение в организме биологически активных соединений, меченных позитрон-излучающими радиоизотопами. Потенциал ПЭТ в значительной степени определяется арсеналом доступных меченых соединений — радиофармпрепаратов (РФП). Именно выбор подходящего РФП позволяет изучать с помощью ПЭТ такие разные процессы, как метаболизм, транспорт веществ, лиганд-рецепторные взаимодействия, экспрессию генов и т. д. Использование РФП, относящихся к различным классам биологически активных соединений, делает ПЭТ достаточно универсальным инструментом современной медицины. Поэтому разработка новых РФП и эффективных методов синтеза уже зарекомендовавших себя препаратов в настоящее время становится ключевым этапом в развитии метода ПЭТ.

45. Дозиметрия ионизирующих излучений. Поглощенная и экспозиционная дозы. Мощность дозы, связь мощности экспозиционной дозы и активности радиоактивного препарата.

Дозиметрия – раздел ядерной физики и измерительной техники, в котором изучают величины, характеризующие действие ионизирующего излучения на вещества, а также методы и приборы для их измерения.

Поглощенная доза ( ) – величина, равная отношению энергии , переданной элементу облучаемого вещества, к массе этого элемента. Дж\кг. Внесистемная единица: рад.

Мощность дозы ( ) – величина, определяющая дозу, полученную объектом за единицу времени.

Экспозиционная доза — мера ионизации воздуха в результате воздействия на него фотонов. Внесистемная единица: рентген. Кл\кг. Оценивают поглощенную телом дозу по ионизирующему действию излучения в воздухе, окружающем тело.

Где – заряд ионов одного знака, образуемых в воздухе массой .

Мощность экспозиционной дозы излучения - отношение экспозиционной дозы излучения к времени, за которое эта доза излучения передана сухому атмосферному воздуху. Внесистемная единица 1 Р/с, системная – 1 А/кг.

Чем больше активность препарата, тем больше ядер распадается, тем больше ионизация и тем больше мощность дозы излучения.

46. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Коэффициент качества. Эквивалентная доза. Эффективная эквивалентная доза. Коэффициент радиационного риска. Естественный фон и допустимые значения доз ионизирующего излучения. Защита от ионизирующих излучений.

Эквивалентная доза ( ) отражает биологический эффект облучения.

Это поглощённая доза в органе или ткани, умноженная на коэффициент качества данного вида излучения ( ), отражающий его способность повреждать ткани организма.

Коэффициент качества ( ) показывает, во сколько раз биологического действие данного вида излучения больше, чем действие фотонного излучения, при одинаковой поглощенной дозе.

При воздействии различных видов излучения с различными коэффициентами качества эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения.

В единицах системы СИ эквивалентная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название — зиверт (Зв), бэр.

Эффективная доза ( ) — величина, используемая в радиационной защите как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности.

Разные части тела (органы, ткани) имеют различную чувствительность к радиационному воздействию: например, при одинаковой дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе. Эффективная эквивалентная доза рассчитывается как сумма эквивалентных доз по всем органам и тканям, умноженных на взвешивающие коэффициенты для этих органов, и отражает суммарный эффект облучения для организма.

Единица эффективной дозы — зиверт (Зв).

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма.

Защита от ионизирующего излучения (временем, расстоянием, материалом):

Где – активность, – время, – расстояние, – гамма-постоянная, характеризующая данный радионуклид.

Различают три вида защиты от ионизирующего излучения: защита временем, расстоянием и материалом.

Защита материалом основывается на различной способности веществ поглощать разные виды ионизирующего излучения.

Для защиты от альфа-излучения будет достаточно листа бумаги, но следует остерегаться попадания в дыхательные пути. Для защиты от бета-излучения достаточно пластин из алюминия, плексигласа или стекла толщиной в несколько сантиметров. Наиболее сложна защита от рентгеновского, гамма-излучения и нейтронов. Эти излучения с меньшей вероятностью взаимодействуют с частицами вещества, и проникают в него глубже.