Использование радионуклидов в медицине

Радионуклидами называют радиоактивные изотопы химических элементов с малым периодом полураспада. В природе такие изотопы отсутствуют, поэтому их получают искусственно. В современной медицине радионуклиды широко используются в диагностических и терапевтических целях.

Диагностическое применение основано на избирательном накоплении некоторых химических элементов отдельными органами. Йод, например, концентрируется в щитовидной железе, а кальций — в костях.

Введение

в организм радиоизотопов этих элементов позволяет обнаруживать области их концентрации по радиоактивному излучению и получать таким образом важную диагностическую информацию. Такой метод диагностики называется методом меченых атомов.

Терапевтическое использование радионуклидов основано на разрушающем действии ионизирующего излучения на клетки опухолей.

.Для оценки степени действия ИИ на объекты живой и неживой природы необходимо измерять степень воздействия излучения на изучаемый объект. Для измерения величины ИИ вводят дозы.

поглощенная.

экспозиционная эквивалентная эффективная эквивалентная коллективная эффективная эквивалентная полная коллективная эффективная эквивалентная.

— Поглощенная доза основана на том, что при облучении какого-либо тела ИИ ему передается энергия ИИ и энергия этого тела увеличивается (иначе тело нагревается). Поглощенная доза Дп — величина численно равная энергии ИИ поглощенной единицей массы тела Дп = Е/М.

[Дп] = грей (гр) Грей — это такая поглощенная доза, при которой в одном килограмме облучаемого тела остается энергия ИИ = 1 Дж.

1 Гр = 1 Дж/кг Поглощенную дозу чаще всего меряют не прямым методом, а при помощи косвенных методов (хим.люминесценция).

Внесистемной единицей Дп явл. рад.

1 Гр = 100 рад.

— Экспозиционная доза — это количественная характеристика ИИ, основанная на величине ионизации сухого воздуха при атм. давлении. ЭД — величина равная численно величине заряда каждого знака, появляющегося в единице массы сухого воздуха при полной его ионизации. До = Q/M.

[До] = 1 Кл/кг.

• 1 Кл/кг — это такая доза, под воздействием которой при полной ионизации 1 кг сухого воздуха при н.у. образуется суммарный заряд 1 Кл. Часто используется внесистемная единица — рентген.
• 1 Р — это такая До, при которой в 1 куб. см при н.у. происходит полная ионизация воздуха и образуется 2,1 млрд пар ионов.

Между Дп и До существует соотношение:

Дп = f*До,.

f — это коэф. пропорциональности, зависящий от среды, в которой происходит сравнение Дп и До.

Ионизационная камера- это газонаполненный датчик, предназначенный для измерения уровня ИИ. Измерение уровня излучения происходит путем измерения уровня ионизации газа в рабочем объеме камеры, которая находится между двумя электродами. Между электродами создается разность потенциалов. При наличии ионов в газе между электродами возникает ионный ток, который может быть измерен. Ток при прочих равных условиях пропорционален скорости возникновения ионов и соответственно мощности дозы облучения.

Для ИИ биологическое действие обычно тем больше, чем больше доза излучения, но различные излучения даже при одной и той же поглощающей дозе будут оказывать различное действие. В дозиметрии принято сравнивать биологические эффекты различных излучений с соответствующими эффектами, вызванными рентгеновским и гамма-излучением. Коэффициент К, показывающий, во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше чем рентгеновского или гамма-излучения при одинаковой дозе излучения в тканях является коэффициент качества, также его называют коэффициентом относительной биологической эффективности. ОБЭ показывает, во сколько раз данный вид излучений оказывает более сильное биологическое действие, чем рентгеновское или гамма-излучение при одинаковой поглощенности в 1 гр. ткани. Коэф. качества устанавливают на основе опытных данных. Он зависит не только от вида частица, но и от ее энергии. Поглощенная доза совместно с коэф. качества дает представление о биологическом действии ИИ, поэтому произведение Дп на К используют как единую меру этого действия и называют эквивалентной дозой. Так как К является безразмерным коэф, то эквивалентная доза излучения имеет ту же размерность, что и поглощенная доза излучения, но называется зивертом. Внесистемная единица Дэ — это БЭР (биологический эквивалент рада). 1 бэр = 10 (в -2 ст) зиверт.

Дэ доза в БЭРах равна дозе излучения в радах * К.

Дэ = К*Дп.

Эффективная эквивалентная доза (Дээ). Она характеризует суммарный эффект, который оказывает ИИ на организм человека в целом. Учитывая, что различный органы имеют различную чувствительность ИИ. Сильнее всего поражаются красный костный мозг и половые железы, а нервная ткань весьма устойчивая. Дээ = сумма (КРР * Дэ), где КРР — коэф. радиац. риска. Например, красный костный мозг — 0,12, легкие — 0,12, млечная железа — 0,15, половые железы — 0,25, щитовидная железа — 0, 03, организм в целом- 1. Таким образом, если известно, какие органы и какими дозами облучены (это особенно важно при поступлении радиоактивности с пищей, водой, вдыхаемого воздуха с последующим накоплением в определенных органах) и определены коэффициенты риска, можно вычислить Дээ, полученную человеком. Дээ измеряется в зивертах и бэрах. Коллективная эффективная эквивалентная доза (Дкээ) — объективная оценка масштаба радиационного поражения. Дкээ = Дээ1 +Дээ2 +…+Дээn.Дкээ характеризует повреждающий эффект на популяцию в целом. Единицей измерения является человеко-зиверт. Дпкээ характеризует повреждающий эффект, который получит поколение популяции людей, живущих в зоне излучения за все последующие годы жизни. Если какое-то количество людей продолжает жить в условиях длительного хронического облучения и известны закономерности изменения радиационного воздействия, рассчитывают ожидаемую Дкээ на определенный предстоящий период времени. Нужна для прогнозирования и мед.проф. мероприятий по их предотвращению.

Мощность дозы облучения — это физическая величина, равная дозе облучения, полученной в единице массы тела в единицу времени. Р = Д/Т.

[Р] = Вт/кг или рад/сек.

Мощность экспозиционной дозы измеряется в А/кг. Для измерения мощности дозы применяются различные типы рентгенометра.

Индикатор радиоактивности РАДЕКС РД 1503 — это измеритель мощности дозы, предназначен для измерения уровней гаммаи бета-радиаций и радиоактивной зараженности различных предметов.

Принцип работы прибора: Дозиметр используют счетчик Мюллера-Гейгера, с помощью которого в течение 40 сек максимально точно подсчитывает количество бета и гамма-частиц, затем он осуществляет индуцирование полученных данных в единицу измерения, характерные для мощности Дэ мкЗв/ч или мкР/ч. Обработанная информация выводится на дисплей. Регистрация каждой отдельной частицы во время работы сопровождается отчетливым звуковым сигналом.

Определение воздушного слоя половинного и полного поглощения бета-излучения источника:

измерить мощность дозы непосредственно около источника радиации.

измерить мощность дозы на расстоянии 10, 20, 30 см от источника радиации. Данные занести в таблицу, построить график зависимости и по графику определить толщину слоя воздуха половинного и полного поглощения.

Определение процентного соотношения бета и гамма-излучения в источнике:

Найти значение мощности дозы источника (присутствует только гамма-изхлучение), которая не зависит от расстояния (остается неизменным при увеличении расстояния) рассчитать какой процент это значение мощности дозы составляет от начального значения, когда присутствуют бета и гамма-излучения (при R = 0). Значение мощности дозы при R=0 принять за 100%.

Классификация методов физиотерапии. Современная физиотерапия располагает большим набором различных по виду используемой энергии, физиологическому и лечебному действию методов, что требует их классификации. Наиболее распространенной является классификация, основанная на учете физической природы действующего в методе фактора.

• 1. Методы, основанные на использовании электрических токов различных параметров (постоянный, переменный импульсный): гальванизация, лекарственный электрофорез, электросон, трансцеребральная и короткоимпульснаяэлектроанальгезия, диадинамотерапия, амплипульстерапия, интерференцтерапия, электростимуляция, флюктуоризация, местная дарсонвализация, ультратонотерапия).
• 2. Методы, основанные на использовании электрических полей: франклинизация, ультравысокочастотная терапия, инфитатерапия.
• 3. Методы, основанные на использовании разнообразных магнитных полей: магнитотерапия, индуктотермия.
• 4. Методы, основанные на использовании электромагнитных полей сверхвысокой частоты: дециметровая и сантиметровая терапия, крайневысокочастотная терапия, терагерцовая терапия.
• 5. Методы, основанные на использовании электромагнитных колебаний оптического диапазона: лечебное применение инфракрасного, видимого, УФи лазерного излучения.

Колебательный контур-источник электромагнитных колебаний. Состоит из конденсатора и катушки индуктивности. В идеальном колебательном контуре активное сопротивление=0.

• 1) В начальный момент конденсатор заряжается, между обкладками возникает поле, ток не проходит. I=0, Еэл= сu² /2 (с-электроемкость, u-напряжение)Ем= 0
• 2) t=14T конденсатор разряжается, ток максимален. Еэл=0, Ем=LI² /2, L-индуктивность катушки, Iсила тока.
• 3) t=12T ток начинает убывать, происходит перезарядка конденсатора. Еэл= - сu² /2, Ем=0
• 4) t=34T. Еэл=0, Ем= - LI² /2
• 5) t=T конденсатор заряжается, I=0, Еэл= сu² /2 Ем= 0.

Формула Томсона названа в честь английского физика Уильяма Томсона, который вывел её 1853 году, и связывает период собственных электрических колебаний в контуре с его ёмкостью и индуктивностью.

Формула Томсона выглядит следующим образом :

.

Электромагнитная волна — электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве и переносящие энергию.

Особенности электромагнитных волн, законы их возбуждения и распространения описываются уравнениями Максвелла (которые в данном курсе не рассматриваются). Если в какой-то области пространства существуют электрические заряды и токи, то изменение их со временем приводит к излучению электромагнитных волн. Описание их распространения аналогично описанию механических волн.

Если среда однородна и волна распространяется вдоль оси Х со скоростью v, то электрическая (Е) и магнитная (В) составляющие поля в каждой точке среды изменяются по гармоническому закону с одинаковой круговой частотой (щ) и в одинаковой фазе (уравнение плоской волны):

где х — координата точки, а t — время.

Векторы В и Е взаимно перпендикулярны, и каждый из них перпендикулярен направлению распространения волны (ось Х). Поэтому электромагнитные волны являются поперечными (рис. 16.1).

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме равна скорости распространения света (это послужило основанием для создания Максвеллом электромагнитной теории света).

Учитывая, что абсолютный показатель преломления среды равен n = c/v, можно установить связь между з,е, м:

Свойства электромагнитных волн:

• * поперечные;
• * скорость распространения в вакууме не зависит от частоты;
• * частичное поглощение волн диэлектриком;
• * практически полное отражение волн от металлов;
• * преломление волн на границе диэлектриков;
• * интерференция, дифракция волн.

Генератор незатухающих колебаний, который составляет основу аппарата, представляет собой автоколебательную систему, в которой вырабатываются незатухающие электромагнитные колебания за счет энергии источника постоянного напряжения. Ламповый генератор содержит колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности L и конденсатора емкости С. Чтобы колебания не затухали, необходим источник питания — батарея. Энергия от источника должна поступать в колебательный контур не непрерывно, а в такт с собственными колебаниями. Для регуляции поступления энергии от батареи в контур необходим клапан, функцию которого выполняет лампа-триод Л. Лампа поочередно открывается, закрывается. Это сопровождается автоматической сменой знака заряда на пластинах конденсатора (электродах терапевтического контура ТК). В пространстве между электродами возникает эл. Поле меняющейся полярности — переменное электрическое поле ВЧ. Колебания в контуре управляют потенциалом сетки через катушку обратной связи К.Т.к в самом генераторе кроме ВЧ колебаний действует также относительно высокое напряжение, питающее лампу, то для того, чтобы больной ни при каких условиях не мог подвернуться действию этого напряжения, электроды ЭП, с которыми больной соприкасается, включаются в отдельный колебательный контур (терапевтический), индуктивно связанный с контуром генератора. В связи с тем, что в ТК включаются объекты, имеющие различные эл. Параметры, этот контур должен подстраиваться в резонанс при каждой процедуре. Для этого конденсатор в нем имеет переменную емкость.

53. Благодаря высокой частоте колебаний в каждой серии импульсов, явления перемещения внутриклеточных и внутритканевых ионов в определенном направлении сменяются здесь короткими толчками ионов в прямом и обратном направлении. Это приводит к значительной, но весьма кратковременной концентрации ионов у клеточных мембран и как результат этого — к возбуждению клетки. Кроме того, быстрые колебательные перемещения ионов и целых молекул ведут к взаимному их трению и образованию вследствие этого внутриклеточного и внутритканевого тепла. Эти специфические особенности физического фактора и действия его на организм сопровождаются и соответствующими ответными реакциями со стороны целостного организма. Возбужденные клетки периферических нервных окончаний в коже или слизистых, куда направлено воздействие, передают в центральную нервную систему своеобразные, часто следующие одно за другим раздражения, в ответ на которые следуют выраженные вазомоторные реакции, значительное усиление процессов трофики в тканях, снижение болевых ощущений и спастических явлений, если таковые имеются как проявление болезненного состояния организма. Под влиянием электрического тока более высокой, чем при дарсонвализации, частоты его колебаний, следующих при этом непрерывно одно за другим, при большой силе тока и значительно меньшем, чем при дарсонвализации, напряжении (метод терапевтической диатермии) физические процессы в тканях тела человека по существу остаются теми же, что и при дарсонвализации. Однако вследствие еще более быстрых колебательных перемещений ионов и молекул в тканях и более сильного взаимного их трения образование тепла внутри тканей становится более выраженным и в ряде случаев является ведущим фактором. Так называемый осцилляторный эффект, определяемый колебательными движениями ионов и молекул в клетках и концентрацией их у клеточных мембран, проявляется в том же возбужденном состоянии клетки. Процесс этот сопровождается обратимым при относительно небольшой интенсивности или необратимым при чрезмерной интенсивности тока укрупнением структуры клеточных коллоидов с последующим их выпадением. Эти физические процессы в клетках и тканях приводят к ответным физиологическим реакциям, выражающимся расслаблением скелетной и гладкой мускулатуры, глубокой гиперемией, усилением кровоснабжения и трофики, подвергаемых действию тока участков тела, снижением имеющихся болевых ощущений, усилением процессов фагоцитоза, общим повышением иммунных процессов в организме. В зависимости от дозы и продолжительности воздействия этот физический фактор, как и другие, может быть использован как слабый раздражитель центральной нервной системы, в первую очередь ее вегетативного отдела, а также как мощный фактор возбуждения, способный привести к явлениям запредельного торможения в центральной нервной системе как в тех ее отделах, периферические концы анализаторов которых подвергаются воздействию тока, так и по индукции в других отделах. Еще более высокой частоты электромагнитные колебания используют в методе ультравысокочастотной терапии (УВЧ-терапии). Применяемое здесь электрическое поле действует преимущественно на плохие проводники, ткани, содержащие жир, клетки соединительной ткани, кости. За счет некоторой ионной проводимости, а в основном за счет колебаний дипольных молекул, в указанных тканях возникает как осцилляторный, так и тепловой эффект. В зависимости от интенсивности поля тепловой эффект может либо преобладать, либо отступать на второй план в физиологических реакциях организма на действие данного раздражителя. Как при диатермии и при индуктотермии, поступающие в центральную нервную систему импульсы в зависимости от их интенсивности приводят к ответным реакциям, выражающимся в более энергичных проявлениях деятельности защитных механизмов — иммунобиологической активности, фагоцитоза, в усилении трофики тканей, процессов обмена, деятельности эндокринной системы, изменении нервно-сосудистых реакций с явлениями интенсивного расширения периферических сосудов, изменений физико-химических процессов в тканях при их воспалении.

Принцип работы:УВЧ-терапия, наиболее распространенный электролечебный метод, представляет собой воздействие на ткани тела больного электрическим полем ультравысокой частотыЭлектрическое поле создается с помощью двух конденсаторных электродов, соединенных проводами с генератором УВЧ колебаний. Подвергаемая воздействию часть тела помещается между электродами или при внутриполостных воздействиях один из электродов вводится в соответствующую полость организма, а второй — располагается около поверхности тела. Распределение тепла между поверхностными и глубоко расположенными тканями тела больного при УВЧ-терапии значительно более благоприятно, чем при диатермии. В связи с увеличением в десятки раз частоты колебаний уменьшается емкостное сопротивление тканей и соответственно увеличивается реактивная (емкостная) часть проходящего через них высокочастотного тока. Этим объясняется относительное уменьшение нагрева поверхностных слоев тканей, имеющих меньшую проводимость, чем глубоко расположенные. Увеличение доли емкостной составляющей тока, которая проходит через подкожный жировой слой, не нагревал его, приводит к уменьшению активной составляющей тока, вызывающей нагрев ткани. Важным преимуществом УВЧ-терапии по сравнению с диатермией является возможность проводить процедуры с зазорами между электродом и поверхностью тела.