Медична радіологія

Ефективний  період напіврозпаду і напіввиведення радіонукліда (Теф.) — час, протягом якого кількість радіонукліда в організмі зменшується удвічі внаслідок його радіоактивного розпаду і біологічного виведення.

Методи дозиметрії.

Розрізняють фізичні, хімічні та біологічні методи дозиметрії: іонізаційний, сцинтиляційний (люмінесцентний), напівпровідниковий, термолюмінесцентний, нейтронно-активаційний, калориметричний, фотографічний, хімічний, біологічний та розрахунковий (математичний).

Іонізаційний метод дозиметрії здійснюється за допомогою іонізаційної камери і базується на оцінці ступеня іонізації середовища, через яке проходить випромінювання. Чим більша потужність дози, тим більше виникає іонів, тим більший іонізаційний струм. Вимірюючи величину іонізаційного струму одержують уявлення про потужність дози іонізуючого випромінювання. Схема будови і принцип роботи іонізаційного дозиметра наведені на мал..1.1.

Мал.1.1. Схема будови і принцип  роботи іонізаційного дозиметра.

 Е₁ и Е₂ — єлектороди;Б —батарея; ІВ- іонізуюче випромінювання; В — вікно в іонізаційній камері; Г — гальванометр.

Сцинтиляційний метод дозиметрії полягає у вимірах інтенсивності світлових спалахів, що виникають у речовинах, які мають властивості люмінесценції (йодид калію, натрію, цезію або антрацен, стильбен тощо) під час проходження через них рентгенівського або γ-випромінювання. Схема будови люмінесцентного дозиметра див. мал..1.2.

Мал.. 1.2. Схема будови люмінесцентного  дозиметра.

Напівпровідниковий метод дозиметрії – під час опромінення в напівпровідникових детекторах виникає струм, за величиною якого можна визначити потужність дози випромінювання, що діє на детектор.

Термолюмінесцентний (фотолюмінесцентний, радіолюмінесцентний) метод базується на здатності кристалічних люмінофорів (наприклад літію фторид, активований сріблом) накопичувати поглинену енергію випромінювання. У разі додаткового нагрівання кристалів у певному режимі відбувається термолюмінесцентне "висвічування", інтенсивність якого залежить від дози опромінювання, котру поглинув люмінефор.

Нейтронно-активаційний метод — визначення наведеної радіоактивності внаслідок впливу потоків нейтронів.

Фотографічний метод дозиметрії базується на здатності випромінювань викликати фотоліз галоїдного срібла (див.вище), внаслідок чого відбувається його часткове відновлення. У процесі проявлення в місцях опромінення плівка темніє пропорційно дозі опромінення.

Хімічний метод — базується на здатності іонізуючих випромінювань викликати в хімічних сполуках дисоціацію багатоатомних молекул з утворенням нових хімічних сполук. При цьому змінюється прозорість або колір розчинів, випадає осад або виділяється газ. Кількісна оцінка цих змін дозволяє визначити дозу опромінення, якщо вимірювальна система проградуйована з використанням еталонного джерела випромінювань.

Калориметричний (тепловий) метод  дозиметрії — базується на вимірюванні кількості тепла, що виділяється в детекторі при поглинанні іонізуючих випромінювань (мало використовують в медицині у зв'язку з його низькою чутливістю).

Розрахунковий (математичний) метод — передбачає використання таблиць і номограм для розрахунку індивідуальних поглинутих доз при різних варіантах опромінення людини.

Біологічні  методи дозиметрії –базуються на дослідженні біоматеріалів (хромосомний аналіз лімфоцитів периферичної крові, пунктату кісткового мозку, електронний парамагнітний резонанс емалі зубів, екстрагованих за медичними показами) та урахуванні променевих реакцій організму. Даний метод дозиметрії використовується в клінічній практиці.

Типи  приладів для вимірювання дози і  радіоактивності.

1. Дозиметрии
2. Радіометри використовують для визначення активності у зразку, Принцип будови радіометра

 Лічильник Гейгера-Мюллера - підсилювач -  лічильний блок -   дисплей

Існують лабораторні  радіометри (РУГ 91 „Адані” для визначення активності ¹³⁷Cs та ⁴⁰K, РУГ 91м „Адані” для визначення ²²⁶Ra та ²³⁷Th), колодязні радіометри, спектрометри (СЕГ – 01, СЕГ – 05, SNIP 204G), лічильники випромінювання людини (або спектрометри) — СВЛ (спектрометр випромінювання людини), СВТЛ (спектрометр випромінювання всього тіла людини) і клінічні радіометри (радіометри, радіографи, сканери, сцинтиляційні гама-камери, однофотонні емісійні комп’ютерні томографи – ОФЕКТ, позитронні емісійні томографи – ПЕТ).

Таблиця 1.3. Ліміти доз опромінення (мЗв/рік)

Ліміти доз	Категорія осіб, які зазнають опромінювання
	Аа)б)	Ба)	Ва)
лдЕ (ліміт ефективної дози)
Ліміти еквівалентної дози зовнішнього  опромінення	20б)	2	1
ЛДlens (для кришталика ока)	150	15	15
ЛДskin ( для шкіри)	500	50	50
ЛДextrim (для кистей та стоп)	500	50	-

Примітка: а) розподіл дози опромінення протягом календарного року не регламентується;

б) для жінок репродуктивного  віку (до 45 років) та вагітних жінок  діють відповідні обмеження.

НРБУ - 97 включають 4 групи радіаційно-гігієнічних  регламентованих величин.

Перша група регламентів встановлена для контролю за практичною діяльністю з метою обмеження професійного опромінення в умовах нормальної експлуатації індустріальних джерел іонізуючих випромінювань. Це — ліміти доз, похідні рівні, допустимі рівні (ДР) та контрольні рівні.

Числові значення лімітів доз (див. табл.. 1.3.) встановлені на рівнях, які виключають можливість виникнення детерміністичних ефектів опромінення від впливу суми ефективних доз усіх джерел випромінень.

Друга група регламентів встановлена з метою обмеження медичного опромінення людини в медичній практиці, до цієї групи входять рекомендовані граничні рівні. При проведенні рентгено- та радіонуклідних досліджень виділяють наступні категорії пацієнтів.

Категорія АД: хворі з онкологічними захворюваннями чи з підозрою на них; хворі, дослідження яких проводиться з метою диференційної діагностики вродженої серцево-судинної патології, в тому числі судинних периферійних мальформацій; хворі, яким проводять інтервенційні заходи; особи, досліджувані в ургентній практиці (у тому числі при травмах) за життєвими показами. Гранично допустима доза (ГДД) опромінення становить 100 мЗв/рік.

Категорія БД: хворі, дослідження яким проводять за клінічними показами при соматичних (неонкологічних) захворюваннях з метою уточнення діагнозу та (або) вибору тактики лікування. ГДД — 20 мЗв/рік.

Категорія ВД: особи із груп ризику, які працюють на підприємствах із шкідливими патогенними факторами та ті, яких приймають на роботу на зазначені підприємства і які проходять професійний відбір; хворі, зняті з обліку, після радикального лікування онкологічних захворювань при періодичних обстеженнях. ГДД — 2 мЗв/рік.

Категорія ГД: особи, яким проводять всі види профілактичного обстеження, за винятком таких, які віднесені до категорії ВД; особи, яким проводять обстеження у медичних програмах. ГДД — 1 мЗв/рік.

Третя група — регламенти щодо відвернутої внаслідок втручання дози опромінення населення в умовах радіаційної аварії. До цієї групи входять рівні втручання та рівні дії.

Четверта  група — регламенти щодо відвернутої внаслідок втручання дози опромінення населення від техногенно підсилених джерел природного походження (джерела іонізуючого випромінювання природного походження, які в результаті господарської та виробничої діяльності людини були піддані концентруванню або збільшилась їхня доступність, внаслідок чого утворилось додаткове до природного радіаційного фону опромінення). До цієї групи входять рівні втручання і рівні дії.

 

 

2. Види випромінювань, що застосовуються у медичній практиці . Біологічна дія іонізуючих випромінювань на здорову та патологічно змінену клітину.

Променева терапія — це розділ медичної радіології, який вивчає застосування іонізуючих випромінювань для лікування хвороб.

В медичній практиці використовуються як іонізуючі (альфа-, бета-, гама-, рентгенівське, нейтронне та протонне),так і неіонізуючі (ультразвукове, інфрачервоне, лазерне, резонансне радіочастотне) випромінювання.

Джерела іонізуючих випромінювань. Розрізняють природні джерела — космічне випромінювання і природні радіонукліди Землі та штучні джерела іонізуючого випромінювання - нерадіонуклідні та радіонуклідні.

Радіонуклідні джерела іонізуючих випромінень — це джерела випромінень безперервної дії, в яких міститься радіоактивна речовина. В залежності від технологічного призначення розрізняють закриті та відкриті джерела іонізуючого випромінювання.

Закрите джерело — це радіоактивне джерело іонізуючого випромінювання, обладнання якого виключає потрапляння радіоактивної речовини, що в ньому міститься, у зовнішнє середовище, це: радіоактивні препарати (голки, кульки та ін.) та гама-терапевтичні установки для статичного та динамічного опромінення.

Відкрите джерело — це радіоактивне джерело випромінювання, при використанні якого можливе потрапляння в зовнішнє середовище радіоактивної речовини, що в ньому міститься - це справжні розчини та суспензії радіоактивних речовин.

Фізичні властивості  та проникаюча здатність деяких іонізуючих випромінювань представлені в табл.2.1.

 

Види випромінювань	Енергія випромінювань  МеВ	Швидкість поширення в вакуумі км/с	Довжина пробігу в повітрі	Довжина пробігу в тканинах	Іонізуюча здатність (щільність іонізації  на одиницю шляху пробігу)
Альфа	1-10	20 000	до 20 см	до 50 мкм	10 000-20 000 пар/мм
Бета	0,1-2	270 000	до 15 м	до  1 см	5-10 пар/мм
Гамма	0,1-20	300 000	сотні метрів	десятки сантиметрів	1 пара/см
Нейтрони	0,5-10	0,001-1000000	сотні метрів	сантиметри, метри	Сотні, десятки тисяч пар на мм

Таблиця 2.1. Фізичні властивості та проникаюча здатність деяких видів іонізуючих випромінювань.

Біологічна дія іонізуючих випромінювань.

Під біологічною дією іонізуючих випромінювань  розуміють їх здатність викликати  функціональні, анатомічні і метаболічні  зміни на всіх рівнях біологічної  організації. Біологічна дія іонізуючих випромінювань зумовлена енергією, що передається випромінюваннями різним тканинам і органам.

В основі біологічної дії іонізуючих випромінювань лежать:

• поглинання енергії випромінювання біосубстратом;
• іонізація і збудження атомів і молекул, радіоліз води з утворенням вільних радикалів H⁺ OH^- і пероксиду водню - H₂O₂, утворення активних вільних радикалів, розвиток первинних радіаційно-хімічних реакцій і пошкодження високомолекулярних сполук.

Первинна  дія випромінювання може бути прямою і непрямою. При прямому впливі випромінювання відбувається збудження та іонізація молекул речовини тканин і органів.

Передача  енергії іонізуючого випромінювання речовині здійснюється в дуже короткий термін (див. табл. 2.2):

Таблиця 2.2. Стадії променевого ураження

Час	Етап ураження	Рівень біологічної організації
10-12 сек	Фізична взаємодія, поглинання енергії, іонізація і збудження молекул.	Молекулярний
10-9-10-3 сек	Первинні радіохімічні реакції, утворення  радикалів. Зміни молекул, порушення  біохімії клітин.	Субклітинний
Секунди-хвилини	Ураження клітин: порушення структур, що забезпечують функцію і спадковість клітин.	Клітинний
Хвилини-години	Порушення морфології клітин та їх загибель	Тканинний, органний
Хвилини-місяці	Ураження цілісного організму: порушення функцій органів і  систем; морфологічні зміни в органах  і системах; загибель організму	Цілісний організм
Все життя індивідуума	Віддалені соматичні ефекти (зниження опірності, скорочення тривалості життя, розвиток раку або лейкозу, дистрофічні  зміни тканин)
Невизначено тривалий час	Генетичні наслідки опромінення	Популяційний

Особливості біологічної дії випромінювань: