Колебания и волны. Звук. Ультразвук. Колебания. Гармонические колебания. Характеристики колебаний амплитуда, период, частота, циклическая частота, фаза
 Скачать 1.35 Mb.
|
|
44. Применение рентгеновского излучения в диагностике. Рентгеноскопия. Рентгенография. Флюорография. Рентгеновская компьютерная томография (РКТ). Рентгеноскопия - метод рентгенологического исследования, при котором изображение объекта получают на светящемся (флюоресцентном) экране. Р. Производится в затемненном помещении. Главным преимуществом перед рентгенографией является факт исследования в реальном масштабе времени. Это позволяет оценить не только структуру органа, но и его смещаемость, сократимость или растяжимость, наполняемость. Но не остаётся документа (снимка, кривой) для повторного рассмотрения и наблюдения за эволюцией болезни. Рентгеногра́фия — исследование внутренней структуры объектов, которые проецируются при помощи рентгеновских лучей на специальную плёнку или бумагу. Применяется для диагностики: Рентгенологическое исследование органов позволяет уточнить форму данных органов, их положение, тонус, перистальтику, состояние рельефа слизистой оболочки. На рентгенограммах выявляется больше деталей изображения, чем при рентгеноскопии. Лучевая нагрузка меньше. Флюорогра́фия — рентгенологическое исследование, заключающееся в фотографировании видимого изображения на флюоресцентном экране, которое образуется в результате прохождения рентгеновских лучей через тело человека и неравномерного поглощения органами и тканями организма. Ф. применяют главным образом для исследования органов грудной клетки, молочных желёз, костной системы. Основное преимущество Ф. по сравнению с др. методами рентгенодиагностики – возможность массового обследования для выявления скрыто протекающих заболеваний. Рентгеновская компьютерная томография. Метод основан на измерении и компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. 45. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом: фотопоглощение, когерентное рассеяние, комптоновское рассеяние, образование пар. Вероятности этих процессов. Рентгеновский квант уменьшает свою энергию частями, отдавая их множеству атомов, и производя их ионизацию. Фотопоглощение – эффект поглощения квантов с относительно низкой энергией. Квант выбивает электрон и сообщает ему кинетическую энергию. Место выбитого электрона занимает внешний электрон. Это сопровождается высвечиванием квантов характеристического излучения. Когерентное рассеяние. Если энергия квантов меньше, чем энергия ионизации атомов окружающей среды, то квант переводит атом в возбужденное состояние. Но атом быстро возвращается в обычное состояние, излучив вторичный рентгеновский квант. Это ослабляет первичный поток квантов. Комптоновское рассеяние. Наблюдается при взаимодействии фотона со слабо связанными с ядром электронами оболочек атома. Электрон отрывается от атома, а энергия фотона уменьшается. Каждый акт многоступенчатого комптоновского рассеяния – отрыв свободного электрона, т.е. ионизация атома или молекулы и сообщение оторванному электрону энергии, достаточной, чтобы он стал ионизирующей частицей. Образование пар. Если квант имеет энергию больше 1 МэВ, то она реализуется как энергия электрона и позитрона, поделенная между ними поровну. По мере роста энергии растет вероятность этих преобразований. 46. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Единицы активности радиоактивных препаратов. Радиоактивность – это самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц. Закон радиоактивного распада. Число радиоактивных ядер, которые еще не распались убывает со временем, согласно закону: N=N0 e-λt N – число ядер, не распавшихся за время t. N0 – число не распавшихся ядер в начальный момент времени (t=0) λ – постоянная распада, различна для разных радиоактивных веществ. Период полураспада – это время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер. T=ln2/λ Активность радиоактивного препарата – число ядер этого препарата, распадающихся за секунду. Единица активности – беккерель (Бк). Наиболее употребимой единицей является кюри (Ки). 1 Ки=3,7*1010 Бк=3,7*1010 с-1. Внесистемная единица активности – резерфорд (Рд). 1 Рд=106 Бк. 47. Виды радиоактивного распада: α-распад, β-распад. Характеристики радиоактивных излучений. Альфа-распад - самопроизвольное превращение ядра с испусканием альфа-частицы(ядра гелия) и квантов λ-излучения.    Различают три вида бета-распада:
Энергия, выделяющаяся при β-распаде, распределяется между бета-частицей и нейтрино или антинейтрино.
Характеристики радиоактивных излучений.
48. Закон ослабления ионизирующих излучений. Коэффициент линейного ослабления. Толщина слоя половинного ослабления. Интенсивность излучения уменьшается по закону: J=J0*eµd J – число частиц, прошедших сквозь вещество-поглотитель J0 – число частиц, падающих на вещество-поглотитель d – толщина слоя вещества µ - линейный коэффициент ослабления Физический смысл линейного коэффициента ослабления заключается в том, что при d=1/µ интенсивность параллельного пучка монохроматического излучения уменьшается в е раз(е=2,7). Линейный коэффициент ослабления зависит от природы вещества, поглощающего излучение и от длины волны поглощаемого излучения. µ=kρZ3λ3 k – Коэффициент пропорциональности ρ – Плотность вещества, поглощающего излучение Z – Атомный номер этого вещества в таблице Менделеева Λ – Длина волны поглощаемого излучения Толщина слоя материала, уменьшающая уровень излучения в 2 раза, называется слоем половинного ослабления. Толщина слоя половинного ослабления (d1/2). d1/2 =lg 2/µ 49. Основы биологического действия ионизирующих излучений: ионизация молекул, образование свободных радикалов. Лучевая болезнь. Первичное действие радиации любого вида на любой биологический объект начинается с поглощения энергии излучения, что сопровождается возбуждением молекул и их ионизацией. При ионизации молекул воды в присутствии кислорода возникают активные радикалы, гидратированные электроны, а также молекулы перекиси водорода. При ионизации органических молекул возникают свободные радикалы, которые, включаясь в протекающие в организме химические реакции, нарушают течение обмена веществ и, вызывая появление несвойственных организму соединений, нарушают процессы жизнедеятельности. Каждый из радикалов в присутствии кислорода воздуха может дать начало цепным реакциям окисления, во много раз увеличивающим количество измененных молекул в клетке. Свободный кислород играет большую роль в цепных реакциях, ведущих к лучевому поражению. При больших дозах излучения наступает смерть, при меньших – различные заболевания, в том числе – лучевая болезнь. Лучевая болезнь возникает вследствие взаимодействия человека с ионизирующим излучением. Фазы лучевой болезни:
50. Получение и применение радиоактивных препаратов для диагностики и лечения 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. Искусственные радиоактивные элементы в медицине получаются двумя способами: В ускорителях заряженных частиц (когда на пути ускоренной частицы помещают препятствие из какого-либо вещества). При ядерных реакциях, происходящих в ядерных реакторах (все реакции происходят под действием нейтронов)
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. 1. Гамма-терапия - использование γ-излучения высокой энергии (источник 60Со) для разрушения глубоко расположенных опухолей. Чтобы поверхностно расположенные ткани и органы не подвергались губительному действию, воздействие ионизирующего излучения осуществляется в разные сеансы по разным направлениям. 2. Альфа-терапия - лечебное использование α-частиц. Эти частицы обладают значительной линейной плотностью ионизации и поглощаются даже небольшим слоем воздуха. Поэтому терапевтическое применение альфа-лучей возможно при непосредственном контакте с поверхностью органа или при введении внутрь (с помощью иглы). Для поверхностного воздействия применяется радоновая терапия (222Rn): воздействие на кожу (ванны), органы пищеварения (питье), органы дыхания (ингаляции). В некоторых случаях лечебное применение α-частиц связано с использованием потока нейтронов. При этом методе в ткань (опухоль) предварительно вводят элементы, ядра которых под действием нейтронов испускают α-частицы. После этого больной орган облучают потоком нейтронов. Таким способом α-частицы образуются непосредственно внутри органа, на который они должны оказать разрушительное воздействие. 51. Методы регистрации ионизирующих излучений: счетчик Гейгера, сцинтилляционный датчик, ионизационная камера. Счетчик Гейгера. γ-кванты, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счетчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и ток через счетчик резко возрастает. При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подается в регистрирующее устройство. Чтобы счётчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд нужно погасить. Это происходит автоматически. Сцинтилляционный счетчик. Его основными элементами являются вещество, люминесцирующее под действием заряженных частиц (сцинтиллятор), и Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Заряженная частица, проходя через сцинтиллятор, наряду с ионизацией атомов и молекул возбуждает их. Возвращаясь в невозбуждённое состояние, атомы испускают фотоны. Фотоны, попадая на катод ФЭУ, выбивают электроны, в результате чего на аноде ФЭУ возникает электрический импульс, который далее усиливается и регистрируется. Детектирование нейтральных частиц (нейтронов, γ-квантов) происходит по вторичным заряженным частицам, образующимся при взаимодействии нейтронов и γ-квантов с атомами сцинтиллятора. Ионизационная камера прибор для исследования и регистрации ядерных частиц и излучении, действие которого основано на способности быстрых заряженных частиц вызывать ионизацию газа. Ионизационная камера представляет собой воздушный или газовый электрический конденсатор, к электродам которого приложена разность потенциалов V. При попадании ионизирующих частиц в пространство между электродами там образуются электроны и ионы газа, которые, перемещаясь в электрическом поле, собираются на электродах и фиксируются регистрирующей аппаратурой. 52. Дозиметрия. Понятие о поглощенной, экспозиционной и эквивалентной дозе и их мощности. Единицы их измерения. Внесистемная единица – рентген. Дозиметрия – совокупность методов измерения и (или) расчета дозы ионизирующего излучения, основанных на количественном определении изменений, произведенных в в-ве излучением. Доза излучения (поглощенная доза) – отношение энергии, переданной элементу облученного вещества, к массе этого элемента. Она зависит от вида ионизирующего вещества и пропорциональна времени облучения. Дозу, отнесенную ко времени, называют мощностью дозы. Единицей поглощенной дозы излучения является грей (Гр), который соответствует дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Мощность поглощенной дозы выражается в греях в секунду (Гр/с). Экспозиционная доза – мера ионизации воздуха рентгеновскими и гамма-лучами. За единицу экспозиционной дозы принят кулон на килограмм (Кл/кг). На практике используют единицу, называемую рентгеном (Р). Одному внесистемному рентгену соответствует 2,58*10-4 Кл/кг для 1 кг воздуха. Единицей мощности экспозиционной дозы является 1 А/кг, а внесистемной единицей – 1 Р/с. Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент — коэффициент относительной биологической эффективности. Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр. 1 Зв = 100 бэр. 53. Общая характеристика системы кровообращения. Скорость движения крови в сосудах. Ударный объем крови. Работа и мощность сердца. Кровообращение – это непрерывное движение крови по замкнутой сердечнососудистой системе, обеспечивающее обмен газов в легких и тканях тела.
Правое предсердие -> правый желудочек -> малый круг кровообращения -> левое предсердие -> левый желудочек -> большой круг кровообращения Количество крови, выталкиваемое при сокращении левым и правым желудочком – систолический (ударный) объем. В условиях покоя – 60-80 мл. Является основным показателем деятельности сердца. В левом желудочке и аорте давление крови выше, чем в полых венах (отрицательное давление по сравнению с атмосферным) и в правом предсердии. Разность давлений в этих участках обеспечивает движение крови в большом круге кровообращения. Высокое давление в левом желудочке и легочной артерии и низкое в легочных венах и левом предсердии обеспечивает движение крови в малом круге кровообращения. Часть кровеносных сосудов работает в условиях пульсирующего давления. Но благодаря эластичности стенок сосудов пульсация уменьшается. В капиллярах пульсация отсутствует, движение крови здесь равномерное и медленное. Это обеспечивает нормальное протекание обменных процессов между кровью и тканями. Вены обладают свойством растягиваться или сжиматься без изменения давления крови. Кровь – несжимаемая жидкость, т.е. объем любой ее порции остается неизменным независимо от давления, но она свободно принимает форму сосуда, в котором находится. Чем уже площадь поперечного сечения сосуда, тем больше скорость течения крови. Это свойство описывается уравнением неразрывности: S1V1=S2V2 Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сопротивления и сообщение крови кинетической энергии. Cердце продавливает объём по аорте сечением S на расстоянии l при среднем давлении p. Совершаемая при этом работа: А1 = pSl = pVy Vy – ударный объем крови На сообщение кинетической энергии этому объёму крови затрачена работа: А2 = mv2 / 2 = ρVy·v2 / 2, где ρ – плотность крови; v – скорость крови в аорте. Таким образом, работа левого желудочка сердца при сокращении равна Ал = А1 + А2 = p Vy + ρVy· v2 / 2 Так как работа правого желудочка принимается равной 0,2 от работы левого, то работа всего сердца при однократном сокращении: А = Ал + 0,2 Ал = 1,2 (рVy + ρVy· v2 / 2) Работа сердца за сутки = 864000 Дж |