Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Ноября 2012 в 17:34, реферат
Історія розвитку радіології. Радіоактивність і доза. Дозиметрія іонізуючого випромінювання: одиниці й методи визначення радіоактивності та дози опромінення. Будова радіометрів і дозиметрів. НРБУ-97.
Глава І
1. Історія розвитку радіології. Радіоактивність і доза. Дозиметрія іонізуючого випромінювання: одиниці й методи визначення радіоактивності та дози опромінення. Будова радіометрів і дозиметрів. НРБУ-97.
Радіологія (radius - промінь, logos – наука) - розділ медицини, який розробляє теорію і практику використання іонізуючого випромінювання з діагностичною (променева діагностика) та лікувальною метою (променева терапія).
Історія розвитку медичної радіології.
Медична радіологія бере свій початок з часу відкриття В.К.Рентгеном 8 листопада 1895 р. нового роду променів, які він назвав Х-променями.. Проте видатний український фізик Іван Пулюй (Відень) дещо раніше досліджував властивості Х-променів Другою визначною подією було відкриття в 1896 р. французьким вченим Анрі Беккерелем явища природної радіоактивності.
Радіоактивність - це властивість ядер атомів деяких хімічних елементів до мимовільного поділу з виникненням іонізуючих випромінювань, наприклад:
Речовини, яким властивий
мимовільний поділ ядер атомів та
супроводжується виникненням
Радіоактивність, зумовлена природними радіоактивними речовинами називається природною, а радіоактивність зумовлена штучними радіоактивними речовинами називається штучною.
Ядра атомів тяжких елементів нестійкі і, починаючи з 84 елемента перетворюються в інші нукліди.
Види радіоактивних перетворень.
1. Альфа-розпад
- викид з ядра природних
2.
Електронний бета-розпад - викид
з природних або штучних
3.
Позитронний бета-розпад - викид
з ядра деяких штучних
4. К-захват (захват
орбітального електрона ядром) -
ядерний протон захоплює
5. Мимовільне ділення ядер
6. Термоядерні реакції (синтез
ядер) виникають при температурах,
що досягають декількох
Закон постійності радіоактивного розпаду: в рівні проміжки часу відбувається ядерне перетворення рівних частин активних атомів радіоактивної речовини:
Активність радіоактивної речовини - число ядерних перетворень за одиницю часу. Одиниця активності - беккерель (Бк) - одне перетворення в секунду; МБК=106 Бк, ГБК=109 Бк, ТБК=1012 Бк).
Позасистемна одиниця активності - кюрі (Кі). 1 Кі = 3,7·1010Бк, похідні Кі: мілікюрі (мКі) = 3,7·107Бк; мікрокюрі (мкКі) = 3,7·104Бк;
Іонізуюче випромінювання — це випромінювання, яке при взаємодії з речовиною призводить до збудження атомів і молекул речовини та виникнення протилежно заряджених іонів.
Види іонізуючих випромінювань:
Властивості випромінювань:
1) проникаюча — властивість проникати крізь різні матеріали (проникаюча властивість обернено пропорційна щільності середовища);
2) іонізуюча — властивість розкладати молекули на позитивно і негативно зарядженні іони, наприклад: H2O= H+ + OH-;
3) фотохімічна — властивість викликати фотоліз AgBr = Ag+ + Br - (засвічування фотографічних матеріалів);
4) сцинтиляційна, люмінесцентна — властивість викликати сцинтиляції, свічення деяких хімічних речовин;
5) біологічна — властивість спричиняти функціональні, анатомічні та метаболічні зміни на молекулярному, клітинному, органному рівнях та на рівні цілісного організму;
6) кумулятивна — властивість акумулювати в організмі негативні ефекти опромінень, що в подальшому може викликати небажані віддалені наслідки (злоякісні пухлини, природжені вади розвитку, генні мутації, скорочення тривалості життя);
7) радіоактивні випромінювання не сприймаються органами чуття - вони невидимі, не мають запаху і смаку, тому в момент опромінення організм не відчуває дії радіації.
8) теплова - ядерні перетворення супроводжуються виділенням теплової енергії.
Взаємодія іонізуючих випромінювань з речовиною
В залежності від величини лінійної передачі енергії (ЛПЕ) всі іонізуючі випромінювання ділять на рідко - і щільноіонізуючі. До рідкоіонізуючих випромінювань відносять всі види випромінювань з ЛПЕ меншою 10 кеВ/мкм — β- та квантові випромінювання, а до щільноіонізуючих — з ЛПЕ вищою 10 кеВ/мкм — нейтрони, протони, ядра важких хімічних елементів.
Взаємодія квантового випромінювання з речовиною.
При взаємодії квантового випромінювання з речовиною виникають наступні ефекти:
1. Фотоелектричний ефект (фотоефект) настає внаслідок передачі всієї енергії кванта орбітальному електрону, який вибивається з орбіталі атома речовини і називається фотоелектроном. Фотоефект виникає при енергії кванта 0,1 - 0,3 МеВ.
2. Комптон-ефект (комптонівське розсіювання) полягає в передачі частини енергії γ-кванта електрону середовища і зміні свого попереднього напрямку, а електрон рухається в напрямку, зміненому впливом енергії γ-кванта. Такий електрон називається електроном віддачі і може іонізувати середовище. Комптон-ефект виникає при енергії γ-квантів близькій до 1 МеВ.
3. Утворення електронно-позитронних пар виникає внаслідок зіткнення фотона (з енергією більшою 1 МеВ) з полем ядра речовини, при цьому утворюється пара електрон-позитрон, яка викликає іонізацію середовища.
Крива Брегга. При проникненні заряджених частинок углиб речовини наростає кількість взаємодій випромінювання з атомами і молекулами. При цьому швидкість частинок зменшується, відповідно підвищується ймовірність нових взаємодій, і частота іонізацій збільшується
Взаємодія нейтронів з речовиною.
Особливості
взаємодії нейтронів з
1. Повільні нейтрони: а) ультрахолодні — 10 -7 еВ; б) холодні — до 5 •10 -3 еВ;
в) теплові — до 0,5 еВ; г) надтеплові — до 10 еВ.
2. Резонансні нейтрони — 0,5 кеВ.
3. Проміжні нейтрони — 0,2 МеВ.
4. Швидкі нейтрони — до 20 МеВ.
5. Дуже швидкі нейтрони - до 300 МеВ.
6. Надшвидкі (релятивістські) нейтрони — понад 300 МеВ.
ДОЗИМЕТРІЯ ІОНИЗУЮЧИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ.
Дозиметрія — це визначення кількості і якості іонізуючих випромінювань.
Задачі клінічної дозиметрії: 1) виявлення джерела випромінювань, визначення виду, активності і енергії випромінювання;
2) визначення ступеня впливу випромінювання на опромінюваний об'єкт.
Дозою іонізуючих випромінювань називається енергія, передана випромінюванням елементарному об’єму або масі опромінюваної речовини.
Експозиційна доза (фотонного рентгенівського і гама-випромінювань)/ДО/- це кількісна характеристика випромінювань, основана на їх здатності іонізувати повітря
Потужність експозиційної дози фотонного випромінювання (Ро) - експозиційна доза в одиницю часу — 1 Кл/кг·с =1 А/кг. Позасистемна одиниця — Р/год, мР/сек. та ін.
Поглинута доза випромінювання (Д) — енергія випромінювання, поглинута одиницею маси опромінюваного середовища. В системі СІ одиницею поглинутої дози є Грей1 (Гр), що дорівнює 1 Дж/кг. Позасистемна одиниця поглинутої дози — рад (від „радіаційна адсорбована доза”). Її величина дорівнює 100 ерг енергії на 1 г речовини. 1 Гр = 100 рад, 1 рад = 0,01 Гр.
Потужність поглинутої дози іонізуючого випромінювання (Р) - поглинута доза в одиницю часу Грей/с, рад/с.
Інтегральна поглинута доза - середня енергія іонізуючого випромінювання, поглинута певною масою тканин патологічного осередку, опроміненого органу, частини або всього тіла - Грей·кг (кг·рад).
Еквівалентна доза опромінення (Н) — Зіверт2 (Зв) — це така поглинута доза будь-якого виду іонізуючого випромінювання, яка викликає такий же біологічний ефект, як 1 Гр поглинутої дози рентгенівського або гамма-випромінювань (Дж/кг); 0.01 Зв = 1 бер (біологічний еквівалент рентгена).
Індивідуальна доза опромінення – це сума еквівалентних доз опромінення, яку людина отримує за певний період її життя.
Доза еквівалентна (НТ) в органі чи в тканині Т — величина, яка визначається як добуток поглинутої дози ДТ в окремому органі або тканині Т на радіаційний зважувальний фактор WR.: НT = ДТ ∙ WR
Радіаційний зважувальний фактор — коефіцієнт, який враховує біологічну ефективність різних видів іонізуючих випромінювань у зв’язку з різною величиною лінійної передачі енергії (ЛПЕ). ЛПЕ (L) — це відношення повної енергії dЕ, що передана речовині зарядженою частинкою внаслідок зіткнень на шляху dL, до довжини цього шляху: L=dE/dL.
Значення радіаційних зважувальних факторів (WR) (див. табл. 1.1.).
Таблиця 1.1. Значення радіаційних зважувальних факторів (WR)
Види випромінювань |
WR |
Фотони — рентгенівські та гама-промені, всі енергії |
1 |
Бета-промені, мюони, всі енергії |
1 |
Протони (<10 МеВ) |
10 |
Нейтрони (2 – 10 МеВ) |
10 |
Альфа-промені, важкі ядра віддачі |
20 |
Розподіл доз в окремих органах і тканинах залежить від величин еквівалентних доз та значення тканинних зважувальних факторів для окремих тканин чи органів.
Тканинний зважувальний фактор (Wt) — коефіцієнт, який відображає відносний стохастичний (імовірний) ризик опромінення окремої тканини чи органа до загального ризику при нерівномірному опроміненні тіла (див. табл. 1.2.)
Таблиця 1.2. Значення тканинних зважувальних факторів
№ |
Тканина або орган |
Wt |
№ |
Тканина або орган |
Wt |
1 |
Гонади |
0,20 |
8 |
Печінка |
0,05 |
2 |
Кістковий мозок (червоний) |
0,12 |
9 |
Стравохід |
0,05 |
3 |
Товста кишка |
0,12 |
10 |
Щитовидна залоза |
0,05 |
4 |
Легені |
0,12 |
11 |
Шкіра |
0,01 |
5 |
Шлунок |
0,12 |
12 |
Поверхня кістки |
0,01 |
6 |
Сечовий міхур |
0,05 |
13 |
Інші органи |
0,05 |
7 |
Молочна залоза |
0,05 |
Ефективна доза опромінення (Е) — сума добутків еквівалентних доз (НТ) в окремих органах і тканинах на відповідні тканинні зважувальні фактори (Wt). Одиниця вимірювання зіверт (Зв).
Ефективна доза дозволяє визначити імовірний сумарний ризик від опромінення різних ділянок тіла в різних поглинутих дозах. Значення ефективних доз підсумовується для кожної людини на протязі життя і ця сумарна величина приймається показником накопиченого ризику опромінення.
Колективна ефективна доза (S) — сума індивідуальних ефективних доз опромінення певної групи населення за певний проміжок часу або сума добутків середньогрупових ефективних доз на число осіб у відповідних групах, що утворюють колектив, для якого вона розраховується. Одиниця вимірювання — людино-зіверт (люд.-Зв).
Популяційна доза – сумарна ефективна доза опромінення населення країни від усіх джерел опромінення (одиниця вимірювання – Зіверт, Зв)
Потужність ефективної дози опромінення — ефективна доза в одиницю часу - 1 Зв/с; 0.01 Зв/с=1 бер/с.