Физика. Биофизическое действие ионизирующего излучения
 Скачать 22.76 Kb.
|
|
22/11/2021 Биофизическое действие ионизирующего излучения При воздействии излучения на молекулы воды происходят различные реакции, названные радиолизом. Воздействие излучения на молекулы органических соединений приводит к образованию ионов, радикалов, перекисей. Их взаимодействие с остальными молекулами приводит к нарушениям мембран, клеток, а, следовательно, и функций всего организма. Общие закономерности: – Большие нарушения при малой поглощенной дозе. – Действие на последующие поколения через наследственный аппарат клетки. – Характерен скрытый, латентный период. – У разных клеток разная чувствительность. – В первую очередь поражаются делящиеся клетки, что особенно опасно для детского организма. – Для взрослых радиация также опасна для делящихся клеток. Радиофармпрепараты (РФП) РФП широко применяются в медицине. Критерии применимости: – Оптимальным нуклидом для РФП считается тот, который позволяет получить максимум информации при минимальной радиационной нагрузке на больного. Выбирается такой РФП, который быстро вводится в исследуемый орган и быстро выводится. – РФП должен обладать малым периодом полураспада. – РФП должен быть источником излучения, которое удобно для наружной регистрации. – Пригодность РФП определяется биологической характеристикой функций организма или органа. Избирательное поглощение, например, йода в щитовидной железе. – РФП не должны содержать токсических примесей или радиоактивных веществ с большими периодами полураспада. Радиодиагностика. Это метод меченых атомов. В организм вводят нуклиды и определяют их: расположение, скорость накопления, активность в органах и тканях. Например, по показателям поглощения I132 щитовидной железой оценивается её функциональное состояние. Для обнаружения распределения радионуклидов используют гамма-топограф – прибор, который фиксирует распределение радиоактивного препарата. Регистрация фиксируется штрихом на бумаге. Более точным является метод авторадиографии. Здесь также вводятся радионуклиды. Затем на исследуемый объект наносится слой фотоэмульсии, который фиксирует радионуклиды. Снимок называется радиоавтографом. Радиоизотопная ангиография – это исследования кровеносных и лимфатических сосудов после введения в них контрастного вещества в виде РФП. В диагностических методах радионуклиды вводятся в малом количестве и с малым периодом полураспада. Ни они, ни продукты распада не оказывают вредного действия. Радиотерапевтические методы. Основана на разрушающем воздействии излучения на клетки опухолей. 1. Гамма-терапия – использование излучения высокой энергии (источник -лучей Co60) для разрушения глубоко расположенных опухолей. Облучение проводят в разные сеансы по разным направлениям. 2. Альфа-терапия – это лечебное использование альфа частиц. Альфа частицы поглощаются даже небольшим слоем воздуха. Поэтому препарат используют или при контакте, или при введении внутрь с помощью иглы. Радоновая терапия – для кожи используют радоновая ванны, для органов пищеварения используются питьё, для органов дыхания используются ингаляции. Использование нейтронов. В ткань вводят элементы, ядра которых под действием нейтронов испускают -частицы. Облучая орган потоком нейтронов вызывают образование альфа частиц непосредственно внутри органа. Кроме изложенного, в медицине используют в ускорители заряженных частиц. Дозиметрия Это раздел ядерной физики, в котором изучают величины, характеризующие ионизирующее излучение, методы и приборы для их измерения. Количественно действие ионизирующего излучения оценивается по энергии, переданной веществу. Поглощенная доза – величина равная отношению энергии, переданной элементу вещества, к массе этого элемента. Экспериментально оценить поглощенную дозу трудно. Оценку производят по ионизирующему действию излучения в воздухе, который окружающем объект – так называемо экспозиционная доза. Экспозиционной дозой (X) фотонного излучения, при которой в результате ионизации в 1 кг сухого воздуха при нормальных условиях образуются ионы, несущие заряд 1 Кл каждого знака. На практике используют единицу который называется рентген. При экспозиционной дозе в 1 P в 1 см3 образуется 2.109 пар ионов. Связь между поглощенная доза и экспозиционной дозой: D = f·X f некоторый коэффициент, зависящий от облучаемого вещества, для воды и мягких тканей f = 1, для костной 4,5. То есть для мягких тканей 1 рад = 1 P – это удобно. Эквивалентная доза(Н) используется для оценки действия ионизирующего излучения на биологические объекты. Внесистемная единица называется бэр. Между эквивалентной и поглощенной дозой также есть связь: H = K·D K – коэффициент качества. K – показывает во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем фотонного (рентгеновского и -излучения), при одинаковой дозе излучения в тканях (устанавливается опытно). Эффективная эквивалентная доза (Hэф) – связана с тем, что биологический эффект воздействия одного и того же вида излучения на разные органы различен. Вводится называется коэффициент риска (b). Нормы радиационной безопасности определяются предельно допустимой эквивалентной дозой за год: Для взрослого населения 5 мЗв/год Для детей, беременных 1,7 мЗв/год Для профессионалов 50 мЗв/год Предельно допустимые мощности экспозиционной дозы: Норма 20 мкР/час Для профессиональная норма 570 мкР/час Летальные дозы для всего организма: ЛД 50 = 400 Р; (смертность 50 %); ЛД 90 = 800 Р; (смертность 90 %). Дозиметрические приборы: радиометр, рентгенометр. Первый измеряет активность или концентрацию радиоизотопов. Второй измеряет экспозиционную дозу рентгеновского и  -излучения.Собственные физические поля организма человека Систематические исследования физических полей, источником которых является организм человека, проводятся давно, а полученная информация используется в диагностических целях. Говорят о 4 разновидностях электромагнитного поля человека: 1. Низкочастотное электрическое и магнитное поле (частоты до 103 Гц). 2. Радиоволны СВЧ (частоты 109‑1010 Гц). 3. Инфракрасное излучение (частоты 1014 Гц). 4. Оптическое излучение (частоты 1015Гц). В последние годы интерес к этим полям был стимулирован феноменом «экстрасенсов» людей, которые могли проявлять способности к диагностике скрытых заболеваний и их лечению, не прикасаясь к больным. Получить какую-либо информацию из глубины человеческого тела можно, если: – Имеются какие-то отличия параметров больного органа от здорового – Существует способ передачи информации об этих отличиях из глубины на поверхность тела – Есть способ передачи информации за пределы тела к «экстрасенсу» В режиме лечения, следует ожидать, что от экстрасенса исходит какое-то излучение или какие-то возмущения окружающей среды, которые доходят до пациента и оказывают то самое воздействие, которое нужно. Наиболее общеупотребительна гипотеза о существовании неизвестных науке биополей, с помощью которых, ввиду полной неопределенности этого термина, можно объяснить что угодно и как угодно. Научный путь познания состоит в том, что сначала анализируются все существующие гипотезы и если они не подтверждаются, то необходимо изобретать что-то новое. В этом смысле естественной альтернативой биополям являются физические поля биообъектов. Источниками низкочастотных электромагнитных полей являются физиологические процессы, сопровождающиеся электрической активностью органов: кишечник, сердце, мозг, нервные волокна. Спектр частот не превосходит 1 кГц. В СВЧ инфракрасные диапазонах источником физических полей является тепловое электромагнитное излучение. Оптическое излучение тела человека надежно регистрируется 1 см2 кожи человека за 1 с излучает от 6 до 60 квантов в сине – зеленой области спектра. Эти же поля излучают и экстрасенсы. До сих пор неясен механизм переноса информации от экстрасенса к пациенту. В целом, имеющиеся в настоящее время данные по физическим полям и по механизмам чувствительности его рецепторных систем не позволяют дать последовательного физического описания проблемы экстрасенсорного воздействия. Возможно, что такое воздействие – это некая разновидность психотерапии. Акустические поля человека Поверхность человеческого тела непрерывно колеблется. Эти колебания несут информацию о многих процессах внутри организма. Низкочастотные механические колебания дают информацию о работе легких, сердца, нервной системы. Например, фонокардиограмма. а) Кохлеарная акустическая эмиссия. Происходит из уха животных и человека, эти звуковое явление называется кохлеарной акустической эмиссией. Их источник локализован в улитке органа слуха. Звуки можно зарегистрировать, если помести микрофон в ушном канале. Есть несколько видов кохлеарной эмиссии, это спонтанная эмиссия и акустическое эхо. Уровень интенсивности звука достигает 20 дБ. Частоты от 0,5 до 5 кГц. Эмиссия наблюдается в среднем у 25 % мужчин и у 50 % женщин («звон в ушах» это субъективное ощущение нервного происхождения). Медицинское применение из всех видов кохлеарной акустически нашло пока только акустическое эхо – это излучение звуков из уха спустя некоторое время после подачи в ухо короткого звукового сигнала. Оно используется для диагностики слуха новорожденных в первые несколько дней жизни, когда невозможно использовать обычные методы аудиометрии. Отсутствие эха является тревожным симптомом не только глухоты, но и зачастую сопряженных с ней поражений других отделов центральной нервной системы. Данный диагностика позволяет уже с первых дней жизни принять активные меры и в значительной степени ослабить неблагоприятные последствия этого недуга. б) Акустическое излучение УЗ диапазона. Из глубины человеческого тела с расстояний от 1 до 10 см могут дойти только тепловые ультразвуковые волны с частотами 0,5–10 МГц. Их интенсивность пропорциональна температуре. Есть прибор – акустотермометр. Областью его применения стало измерение глубинной температуры в онкологии при процедурах, связанных с нагревом опухолей в глубине тела (УВЧ, СВЧ, УЗ, лазер). Акустотермография – единственный неинвазивный метод, способный обеспечить высокое пространственное разрешение за малое время измерения. Физические поля человека в настоящее время один из разделов медицинской физики. Наиболее важное его приложение – это исследование состояния различных органов человека с помощью пассивной регистрации электромагнитного или акустического излучения непосредственно этого органа, либо каких–то других участков тела, связанных с исследуемым органом нервными или гуморальными связями. Физические процессы в мембранах |