Кафедра медицинской и биологической физики Тема Рентгеновское излучение

Кафедра медицинской и биологической физики Тема: Рентгеновское излучение. Радиоактивность лекция № 11 для студентов 1 курса, обучающихся по специальности 060101 – Лечебное дело К. п. н. , доцент Шилина Н. Г. Красноярск, 2012

План лекции: 1. 2. 3. 4. 5. Виды рентгеновского излучения и способы его получения. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Применение рентгеновского излучения в медицине. Радиоактивность. Виды радиоактивности. Элементы дозиметрии.

Рентгеновское излучение электромагнитные волны с длиной от 80 до 10 -5 нм.

Рентгеновская трубка РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ТОРМОЗНОЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ

Вращающийся анод

Спектр тормозного рентгеновского излучения ( U 1<U 2<U 3) е. U = h·Vmax = hc / λmin; или Ф = k. IU 2 Z – поток рентгеновского излучения k=10 -9 B-1

Спектр характеристического рентгеновского излучения - закон Мозли А, В – константы; Z – атомный номер испускающего элемента.

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом Когерентное рассеяние hν< Ав Фотоэффект hν ≥ Ав hν = Ав + Ek – уравнение Эйнштейна Некогерентное рассеяние hν >> Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν' – уравнение Комптона

Закон ослабления рентгеновского излучения Линейный коэффициент ослабления зависит от плотности вещества Массовый коэффициент ослабления Не зависит от плотности вещества μm кости/ μm воды= 68

Применение рентгеновского излучения Рентгенодиагностика (до 120 кэ. В) Рентгенография Изображение на фотопленке Рентгеноскопия Изображение на рентгенолюминесцирующем экране Рентгенотерапия 150 -200 кэ. В

Цифровая рентгенография Аппарат для цифровой рентгенографии Рентгенограмма челюсти Цифровая рентгенограмма

Флюорография

Рентгеноскопия, рентгенография

Рентгеновская томография – послойное изображение органов и тканей

СКАНОГРАММА ПЕЧЕННИ

Радиоактивность – это самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер и элементарных частиц Радиоактивность Естественная Искусственная

Виды радиоактивного распада: n Альфа – распад

Бета – распад а) положительный б) отрицательный в) е – захват

Бета – распад

Спектры альфа и бета распада дискретный сплошной

ОСНОВНОЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА Радиоактивный распад – статистическое явление. N - общее число d. N = - λ·N·dt; радиоактивных ядер

ОСНОВНОЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА Число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает со временем по экспоненциальному закону λ - постоянная распада

График закона радиоактивного распада Т = ln 2/ λ =0, 69/ λ Т – период полураспада

АКТИВНОСТЬ характеризует скорость распада. [А]= беккерель (Бк) = 1 распад/секунду [А]= кюри (Ки) 1 Ки =3, 7· 1010 Бк = 3, 7· 1010 с-1 [А]= резерфорд (Рд); 1 Рд = 106 Бк

ПЕРВИЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ: 1. 2. 3. 4. 5. Ионизация и возбуждение Увеличение скорости молекулярнокинетического движения Характеристическое рентгеновское излучение Радиолюминесценция Химические процессы.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ Количественные оценки взаимодействия Линейная плотность ионизации Линейная тормозная способность Средний линейный пробег

Линейная плотность ионизации – это отношение ионов одного знака, dn образованных заряженной ионизирующей частицей на элементарном пути d. L, к длине этого пути. I = dn/d. L Линейная тормозная способность – это отношение энергии d. E, теряемой заряженной ионизирующей частицей при прохождении элементарного пути d. L, к длине этого пути. S = d. E/d. L

Средний линейный пробег – это расстояние, которое ионизирующая частица проходит в веществе без столкновения. R

Взаимодействие с веществом Характеристики α- излучение b- излучение Скорость, см/с Энергия, Мэ. В 2 · 109 7 2 · 1010 0, 01 — 3 Пробег (воздух) Пробег (ткань) Плотность ионизации (пар ионов/см ) 2 — 9 см 0, 01 см 50 · 103 10 — 1000 см 1 — 1, 5 см 40 -50

Элементы дозиметрии n Доза излучения (поглощенная доза) – отношение энергии , переданной веществу, к его массе. 1 рад = 10 -2 Гр

Элементы дозиметрии n Экспозиционная доза Х – мера ионизации воздуха рентгеновским или гамма-излучением 1 рентген – экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в результате полной ионизации 1 см 3 сухого воздуха при н. у. образуются ионы, несущие заряд, равный 1 ед. СГС каждого знака. 1 Р = 2, 58· 10 -4 Кл/кг; D = f. X

Эквивалентная доза Позволяет сравнивать биологические эффекты, вызванные различными радиоактивными излучениями К – коэффициент качества (ОБЭ) показывает во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем рентгеновского или гамма-излучения. Н = КD [Н] = Зиверт (Зв) 1 бэр = 0, 01 Зв

Единицы измерения мощности доз: ДЗ составляет 5 Бэр в год Минимальная летальная доза гамма–излучения 600 Бэр

ЗАЩИТА ОТ ИЗЛУЧЕНИЯ где Р – мощность дозы; А – активность препарата; R – расстояние от источника излучения до места воздействия; кγ – постоянная радиоактивного изотопа. .

Проникающая способность

Зависимость коэффициента качества от вида радиоактивного излучения Вид излучения К Рентгеновское, γ – , β – излучения 1 Тепловые нейтроны (до 0, 01 э. В) 3 Нейтроны (5 Мэ. В) 7 Нейтроны (0, 5 Мэ. В), протоны 10 α – излучение 20

Соотношения между единицами доз Доза Поглощенная Мощность поглощенной Экспозиционная Мощность экспозиционной Эквивалентная Мощность эквивалентной СИ Дж/кг=Гр 1 Гр = 100 рад Вт/кг=Гр/с Внесистемные рад 1 рад = 0, 01 Гр рад/c Кл/кг=3876 Р Кл/(кг·с) = А/кг (ампер на кг) Дж/кг=Зв 1 Зв = 100 бэр Зв/c=Дж/(кг·с) Р(рентген) 1 Р=2, 58 · 10 -4 Кл/кг Р/с бэр 1 бэр = 0, 01 Зв бэр/c

Предельно допустимая доза (ПДД) Предельно допустимая эквивалентная доза за год: для взрослого населения 0, 5 бэр/год = 5 м. Зв/год; для детей, беременных женщин 0, 17 бэр/год = 1, 7 м. Зв/год; для профессионалов 5, 0 бэр/год = 50 м. Зв/год.

Дозиметрические приборы радиометр — прибор для измерения активности или концентрации радиоактивных изотопов.

Рентгенометр рентгенометр — прибор для измерения экспозиционной дозы рентгеновского и гаммаизлучения; детектором является ионизационная камера; заряд, протекающий в цепи камеры, пропорционален экспозиционной дозе, а сила тока — ее мощности.

Заключение: В лекции рассмотрены: n строение, основные функции и свойства мембран; n виды транспорта веществ через мембрану (пассивный и активный) n виды мембранного потенциала.

Тест-контроль Примером пассивного транспорта является: 1. натриевый насос 2. эстафетный перенос 3. кальциевый насос 4. протонный насос.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Обязательная: n Ремизов А. Н. Медицинская и биологическая физика: учебник. -М. : Дрофа, 2007. Дополнительная: n Федорова В. Н. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии: учебное пособие. -М. : Физматлит, 2005. n Антонов В. Ф. Физика и биофизика. Курс лекций: учебное пособие. -М. : ГЭОТАР-Медиа, 2006. n Богомолов В. М. Общая физиотерапия: учебник. -М. : Медицина, 2003. n Самойлов В. О. Медицинская биофизика: учебник. -СПб. : Спецлит, 2004. n Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике для самост. работы студентов /сост. О. Д. Барцева и др. Красноярск: Литера-принт, 2009. n Сборник задач по медицинской и биологической физике: учебное пособие для самост. работы студентов / сост. О. П. Квашнина и др. -Красноярск: тип. Крас. ГМА, 2007. n Физика. Физические методы исследования в биологии и медицине: метод. указания к внеаудит. работе студентов по спец. – педиатрия / сост. О. П. Квашнина и др. -Красноярск: тип. Крас. ГМУ, 2009. Электронные ресурсы: n ЭБС Крас. ГМУ n Ресурсы интернет n Электронная медицинская библиотека. Т. 4. Физика и биофизика. - М. : Русский врач, 2004.

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ