физика. 1 Клеточная мембрана определение, функции мембран, физические свойства. Клеточная мембрана
 Скачать 1.38 Mb.
|
|
Свободные радикалы, вызывающие химические реакции, вовлекают в этот процесс многие молекулы, не затронутые излучением. Поэтому производимый излучением эффект обусловлен не только количеством поглощенной энергии, а и той формой, в которой эта энергия передается. Никакой другой вид энергии, поглощенный биообъектом в том же количестве, не приводит к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излучение. Химические изменения возникают в результате взаимодействия свободных радикалов друг с другом или со "здоровыми" молекулами Биохимические изменения происходят как в момент облучения, так и на протяжении многих лет, что приводит к гибели клеток. 50 Радионуклиды. Физические основы радионуклидной диагностики и терапии. Виды радионуклидной диагностики и терапии. Радионуклиды, нуклиды, ядра которых радиоактивны. По типам радиоактивного распада различают α-радионуклиды, β-радионуклиды, радионуклиды, ядра которых распадаются по типу электронного захвата, и радионуклиды, ядра которых подвержены спонтанному делению. Радионуклидная диагностика-метод лучевой диагностики, основан на регистрации излучения введенных в организм искусственных радиоактивных веществ. Физические основы Р. диагностики Р. диагностика основана на регистрации именно гамма-квантов, либо испускаемых радиоактивными нуклидами при их распаде, либо образующихся при взаимодействии позитронов, испускаемых нуклидом, с электронами окружающих атомов. Регистрация γ-квантов производится подсчетом количества ионизаций в ионизационных камерах, газоразрядных счетчиках и фиксацией пробега γ-квантов в некоторых веществах при попадании в них ионизирующих излучений . 51 Дозиметрия ионизирующего излучения. Поглощённая доза. Единицы измерения. Экспозиционная доза. Единицы измерения. Ионизационная камера, принцип работы. Связь между поглощённой и экспозиционной дозами. Мощность дозы. Принцип работы индикатора радиоактивности «РАДЭКС РД 1503». Дозиметрия ионизирующих излучений — раздел прикладной ядерной физики, в котором рассматриваются свойства ионизирующих излучений, физические величины, характеризующие поле излучения и взаимодействие излучения с веществом (дозиметрические величины). Поглощенная доза - Величина численно равная энергии ионизирующего излучения поглощенной единицей массы тела. Dn= E делить на массу Поглощенная доза измеряется в Греях (Гр). 1 Грей – поглощенная доза, при которой в 1 кг. Облучаемого тела остается энергия ионизирующего излучения равная 1 Дж. 1 Гр= 1Дж деленная на 1 кг. Экспозиционная доза — величина численно равная величине заряда каждого знака,появляющегося в единице массы сухого воздуха при полной его ионизации. Do=Q делить на массу. Ед. измерения 1 Кл делить на 1 Кг в системе СИ. Чаще применяют -рентген. Рентген- это экспоз. доза, при которой в кубическом см происходит полная ионизация воздуха при нормальных условиях и образуются 2,1 миллиардов пар ионов. Связь между экспозиционной и поглощенной дозой Dn=f умножить на Do. Ионизацио́нная ка́мера — газонаполненный датчик, предназначенный для измерения уровня ионизирующего излучения. Измерение уровня излучения происходит путём измерения уровня ионизации газа в рабочем объёме камеры, который находится между двумя электродами. Между электродами создаётся 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. Газ, которым заполняется ионизационная камера, является инертным с добавлением легко ионизирующегося соединения (обычно углеводорода, например метана или ацетилена). Открытые ионизационные камеры заполнены воздухом. Мощностью дозы облучения называется физическая величина равная дозе облучения полученной единицей массы тела в единицу времени P=D/t Мощность экспозиционной дозы измеряется в А/кг. Индикатор радиоактивности РАДЭКС РД 1503 – измеритель мощности дозы, предназначен для измерения уровней гамма-бета радиации и радиоактивной заражённости различных предметов гамма и бета излучением. Принцип работы прибора заключается в следующем. Бытовой дозиметр Радэкс РД1503 использует счетчик Гейгера-Мюллера, с помощью которого в течение 40 секунд максимально точно подсчитывает количества бета- и гамма-частиц. Затем, Радэкс 1503 осуществляет индицирование полученных данных в единицы измерения, характерные для мощности эквивалентной дозы. Обработанная информация выводится на жидкокристаллический дисплей, встроенный в дозиметр Радэкс РД 1503. Регистрация каждой отдельной частицы во время работы Радекс РД1503 сопровождается отчетливым звуковым сигналом. Определение воздушного слоя половинного и полного поглощения бета излучения источника: 1.Измерить мощность дозы около источника 2. Измерить мощность дозы на расстоянии 10, 20, 30 и т.д. см от источника 3. Данные зафиксировать в таблице 4. построить график зависимости мощности дозы от толщины слоя воздуха 5. По графику определить толщину слоя воздуха половинного и полного поглощения бета излучения Определение процентного соотношения бета и гамма излучений в радиоактивном источнике: 1.Найти значение мощности дозы источника (присутствует только гамма), которое не зависит от расстояния (остаётся постоянным при увеличении расстояния) 2. Рассчитать какой процент это значение мощности дозы составляет от начального значения, когда присутствует бета и гамма излучения (при R=0 значение мощности дозы принять за 100%). 52.Дозиметрия ионизирующего излучения. Качественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная (биологическая) доза. Определение, единицы измерения. Коэффициент качества. Связь между эквивалентной и поглощённой дозами. 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. Эквивалентная доза - мера биологического воздействия на живые организмы, рассчитывается как поглощенная доза, умноженная на коэфициент качества (КК), показывающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма. Единицами измерения является Бэр или Зиверт. Коэффициент качества — в радиобиологии усредненный коэффициент относительной биологической эффективности. Характеризует опасность данного вида излучения (по сравнению с γ излучением). Чем коэффициент больше, тем опаснее данное излучение. Связь между эквивалентной и поглощенной дозой выражается так Дэкв= КК умножить на Дп. 53.Дозиметрия ионизирующего излучения. Эффективная эквивалентная доза. Единицы измерения. Коэффициент радиационного риска. Связь между эффективной эквивалентной и эквивалентной дозами. Коллективная эффективная эквивалентная доза. Полная коллективная эффективная эквивалентная доза. Эффективная эквивалентная доза (DЭЭ)-характеризует суммарный эффект, который оказывает ионизирующее излучение на организм человека, учитывая, что различные органы имеют различную чувствительность ионизирующим излучением. Сильнее всего поражаются красный костный мозг и половые железа, а нервная ткань весьма устойчива. Коллективная эффективная эквивалентная доза(DКЭЭ) – объективная оценка масштаба радиационного поражения DКЭЭ= D1ЭЭ+ D2ЭЭ+…+ DnЭЭ DКЭЭ характеризует повреждающий эффект на популяцию в целом. Единица измерения: человеко-зиверт. Полная коллективная эффективная эквивалентная доза (DПКЭ) – характеризует повреждающий эффект, которое 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 54. Эволюция взглядов о строении атома. Модель Томсона, опыт Резерфорда. Модель атома Бора. Постулаты Бора. Томсон предложил первую модель атома, представив атом как сгусток материи, обладающий положительным электрическим зарядом, в который вкраплено столько электронов, что превращает его в электрически нейтральное образование. В этой модели предполагалось, что электроны могли двигаться ускоренно. Положительно заряженных частиц внутри атома модель атома Томсона не предполагала. Модель атома Томсона не давала ответа на многие вопросы. Опыт по рассеянию веществом альфа частиц. 1911 год.Резерфордом была предложена планетарная или ядерная модель атома. Согласно этой модели,в центре атома находиться ядро, в котором сосредоточена вся масса атома и имеет положительный заряд,равный общему заряду электронов. Вокруг ядра под действием кулоновских сил движутся электроны. (Дальнейшее развитие в т. Бора.) Первые прямые эксперименты по исследованию внутренней структуры атомов были выполнены Э. Резерфордом 1909–1911 годах. Резерфорд применил зондирование атома с помощью α-частиц, которые возникают при радиоактивном распаде .От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, α-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка. Было обнаружено, что большинство α-частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие α-частицы испытывали отклонение на углы, близкие к 180°. Атом - это чисто механическая модель с ядром и электронами, которые вращаются вокруг ядра по оптимальным, жестко фиксированным орбитам, представляющая собой, по словам Бора, «маленькую механическую систему, которая напоминает нашу планетную систему». Однако ведет себя эта атомная система не так. П  ервый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные состояния, в которых он не излучает энергии. \ Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн.Второй постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается один фотон с энергией равной разности энергий соответствующих стационарных состояний. h = En - Em 55 Лазеры. Виды лазеров. Спонтанное и индуцированное излучение. Свойства лазерного излучения. Процесс генерации лазерного излучения. Лазер— устройство, преобразующее F"энергию накачки (световую, %BE"электрическую, B"тепловую, химическую и др.) в энергию C"когерентного, "монохроматического, %BD"поляризованного и узконаправленного потока излучения. По характеру излучения лазеры делятся на непрерывные, импульсные и квазинепрерывные (дающие частые импульсы, что их очень трудно отличить от непрерывного излучения). По веществу рабочего тела — на твердотельные, жидкостные и газовые. Среди твердотельных лазеров отдельно выделяют полупроводниковые. Свойства лазерного излучения Лазерное излучение - электромагнитное излучение оптического диапазона, обладающее такими свойствами, как когерентность, монохроматичность, поляризованность, направленность. Когерентность - это распространение фотонов в одном направлении, имеющих одну частоту колебаний, т. е. энергию. Интерференция света - явление, возникающее при наложении двух или нескольких когерентных световых волн. Монохроматичность - излучение одной определенной частоты или длины волны. Более корректно - излучение с достаточно малой шириной спектра Поляризация - симметрия (или нарушение симметрии) в распределении ориентации вектора напряженности электрического и магнитного полей в электромагнитной волне относительно направления ее распространения. Направленность - следствие когерентности лазерного излучения, когда фотоны обладают одним направлением распространения. Мощность излучения - энергетическая характеристика электромагнитного излучения. Единица измерения в СИ - ватт [Вт]. Энергия - мощность электромагнитной волны, излучаемая в единицу времени. Единица измерения в СИ - джоуль [Дж]. Или ват в сек. 56. Блок-схема лазера. Принцип работы гелий-неонового и рубинового лазера (  1)Активный элемент. В качестве активного элемента выступает вещество с метастабильным уровнем. Для создания с инверсной населённостью используется устройство накачки среды (2). Активный элемент помещается в резонатор (3) – это активная система имеющая 2 зеркала (прозрачное и полупрозрачное).Рубиновый лазер: В качестве активного элемента-кристаллы рубина. Устройство накачки-электрическая лампа закрученная в спираль. Она работает в импульсном режиме, создаёт кратковременные вспышки, под действием которых атомы хрома переходят возбуждённое состояние. Время жизни на энергетическом уровне Е1 мало, следовательно атомы переходят на Е2 и там накапливаются. Спонтанное излучение одного атома приводит к вынужденному излучению других. Излучение с длиной волны 694.3 нм что соответствует спектру красного цвета. Лазер обладает большей мощностью но работает в импульсном режиме. Газовый лазер: Используются инертные газы неон и гелий. В трубке давление равно 1 Па. Атом гелия в 10 раз больше чем атомов неона. Но атомы неона основные, т.к. обладает метастабильным уровнем. Устройство накачки – пара электродов, подключенных к генератору высокой частоты. Возникает тлеющий разряд. Под действием которого атомы гелия переходят в возбуждённое состояние. Соударяясь с атомами неона атомы гелия передают им возбуждение. Они накапливаются на метастабильном уровне и спонтанное излучение одного атома приводит к вынужденному излучению других. Частота излучения у одного лазера 632.8 нм что соответствует красной части света. Он обладает небольшой мощностью, но работает в беспрерывном режиме. 57. Механизмы биологического действия лазерного излучения. Основные направления использования лазерного излучения в медицине. Проникновение излучения в биологические ткани определяется: поглощением энергии, преломлением, отражением, рассеянием. В результате этих эффектов изменяется интенсивность лазерного излучения. Проникновение в биологические ткани зависит от свойств тканей , от длинны волны лазерного излучения. От степени пигментации. Чем темнее кожный покров тем более выраженный эффект оказывает лазер. Инструментальное воздействие: коагуляция тканей (офтальмология, онкология); лазеротомия (лазерная хирургия); биостимуляция (лазеротерапия). Инструментальные исследования: гастроскопия, микрохирургия клетки, лазерная микроскопия 58. Магнитный момент электронов, протонов и ядер атомов. Условия возникновения ядерного магнитного резонанса. Теоретические основы метода ЯМР. Прецессия, Ларморова частота. Электроны вращаются по орбите вокруг ядра. Можно рассматривать как микроток, который характеризуется орбитальным магнитным моментом Рорб=e*υ*R/2 R – радиус орбиты е – заряд электрона υ – скорость движения Кроме этого электроны вращаются вокруг своей оси. Это вращение характеризуется спиновым магнитным моментом. РS=e*h/4πm e - заряд h – постоянная Планка m – масса электрона РS=0,93*10-23Дж/Тл=µб магнетон Бора µб-единица измерения магнитных моментов. Полный магнитный момент атома складывается из орбитального и спиновых магнитных моментов всех электронов. Рм.а.=ΣРорб+ΣРS ЯМР – ядерно-магнитный резонанс. В 1972 году Лаутебу предлагает использовать ЯМР для получения изображения и уже в 1977 получен первый снимок грудной клетки при помощи ЯМР. Широкое применение начинается с 80-х. ЯМР→МРТ (магнитно-резонансная терапия). ЯМР – физическое явление, основанное на свойствах некоторых атомных ядер при помещении их в постоянное электромагнитное поле поглощать энергию в радиочастотном диапазоне и излучать её после прекращения действия импульса. Достоинства: неинвазивность, безвредность, высокая дифференциация мягких тканей, естественный контраст движения крови, трёхмерный характер изображения. Недостатки: высокая стоимость оборудования и его эксплуатации, высокие требования к помещениям, невозможность обследования больных с клаустрофобией, больных с метал. имплантантами. |