Физические основы и диагностические возможности позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

Позитро́ нно-эмиссио́ нная томогра́ фия (ПЭТ) – метод исследования внутренних органов человека или животного. В основе этого метода лежит возможность при помощи специального детектирующего оборудования (ПЭТ-сканера) отслеживать распределение в организме биологически активных соединений, меченных позитрон-излучающими радиоизотопами. Радиоактивные изотопы накапливаются в тканях, обладающих высокой метаболической активностью. Выбор подходящего радиофармпрепарата (меченого соединения) позволяет изучать с помощью ПЭТ такие разные процессы, как метаболизм, транспорт веществ, лиганд-рецепторные взаимодействия, экспрессию генов и т. д. 38 Рентгеновское излучение, его спектр. Тормозное и характеристическое излучение, их природа. Рентгеновским излучением называют электромагнитные волны с длиной приблизительно от 80 до 10^-5 нм и энергией квантовE≥ 14 Эв.

Спектр рентгеновского излучения – диаграмма, показывающая, как распределена в излучении энергия по разным значениям длин волн.

По способу возбуждения рентгеновское излучение подразделяют на тормозное и характеристическое.

Тормозное излучение возникает в результате торможения электрона электростатическим полем атомного ядра и атомарных электронов вещества антикатода. При торможении электронов лишь часть энергии идет на создание фотона рентгеновского, другая часть расходуется на нагревание анода. При торможении большого кол-ва электронов образуется непрерывный спектр рентгеновского излучения. Из-за этого тормозное излучение еще называют сплошным.

Когда энергия бомбардирующих анод электронов становится достаточной для вырывания электронов из внутренних оболочек атома, на фоне тормозного излучения появляются резкие линии характеристического излучения. Частоты этих линий зависят от природы вещества анода, поэтому их и называют характеристическими.

39Способы получения рентгеновского излучения: рентгеновская трубка, бетатрон. Рентгеновская трубка представляет собой двухэлектродный вакуумный прибор. Подогревающийся катод испускает электроны. Анод (антикатод) имеет наклонную плоскость, для того чтобы направить возникающее при торможении электронов рентгеновское излучение под углом к оси трубки. Поверхность анода выполнена из тугоплавких материалов.

Бетатрон – ускоритель электронов. Получаемый в нем поток быстрых электронов направляется на мишень, на которой при их торможении возникает рентгеновское излучение.

Электроны ускоряются и удерживаются на круговой орбите при помощи возрастающего магнитного поля. Разгон происходит в вакуумной тороидальной камере. Если на ось камеры выведен пучок электронов и магнитное поле начинает усиливаться, то происходит явление электромагнитной индукции, и во всем объеме камеры возникает вихрь электрического поля. На электроны действует сила F=-eE, направленная по касательной к оси камеры и разгоняющая их сила Лоренцаf=eVB, направленная в сторону центра камеры и удерживающая пучок электронов на оси камеры.

40Применение 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.Рентгеногра́ фия — 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.Флюорогра́ фия — 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.41Взаимодействие 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 (фотоэффект)– эффект поглощения квантов с относительно низкой энергией, но достаточной для ионизации. 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 поглощающей среды, то квант переводит атом в возбужденное состояние. Но атом быстро (~ через Т=10^-8 с) возвращается в обычное состояние, излучив вторичный рентгеновский квант. Это ослабляет первичный поток квантов.

Комптоновское рассеяние - рассеяние квантов электромагнитного излучения на свободных электронах. 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 может происходить образование электронно-позитронных пар. Происходит, если квант с энергией > 1, 022 МэВ оказывается в поле атомного ядра. По мере роста энергии растет вероятность этих преобразований.

42Радиоактивность. 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^-λ t N– число ядер, нераспавшихся за времяt. N0– число не распавшихся ядер в начальный момент времени (t=0) λ – постоянная распада, различна для разных радиоактивных веществ.Период полураспада – это промежуток времени, в течение которого число нераспавшихся ядер уменьшается от N0 до 1/2N0. T1/2 = ln2/λ Активность радиоактивного препарата – число нестабильных ядер этого препарата, распадающихся за секунду.Единица активности – беккерель (Бк)=1распад/с. Наиболее употребимой единицей является кюри (Ки). 1 Ки=3, 7*10^10Бк=3, 7*10^10с-1.Внесистемная единица активности – резерфорд (Рд). 1 Рд=10^6Бк. 43Виды радиоактивного распада: α -распад, β -распад. Характеристики радиоактивных излучений. Альфа-распад - самопроизвольное превращение ядра с испусканием альфа-частицы (ядра гелия) и квантов гамма-излучения.β -распад - самопроизвольное превращение ядра с испусканием отрицательно заряженных β ^--частиц (электронов) или β ^+-частиц (позитронов).Характеристики радиоактивных излучений.1. Активность радиоактивного препарата – число нестабильных ядер этого препарата, распадающихся за секунду.Единица активности – беккерель (Бк). Наиболее употребимой единицей является кюри (Ки).2. Дозой облучения называется энергия излучения, поглощенная в единице объема или массы вещества за все время воздействия излучения. Доза облучения, характеризует степень ионизации вещества: чем больше доза, тем больше степень этой ионизации. Является мерой поражающего действия радиоактивных излучений на организм человека.3. Уровень радиации (мощность дозы) характеризует интенсивность излучения. Это доза, создаваемая за единицу времени и характеризующая скорость накопления дозы. Измеряется в рентгенах в час (Р/ч). Чем больше уровень радиации (фон), тем меньше времени должны находиться на загрязненном участке люди, чтобы полученная ими доза облучения не превысила допустимую.4. Степень загрязнения радиоактивными веществами характеризуется плотностью загрязнения, которая измеряется количеством радиоактивных распадов атомов, происходящих за единицу времени на единице поверхности, в единице массы или объема, т. е. единицами удельной активности. Знание степени загрязнения позволяет оценить вредное биологическое воздействие радиоактивно загрязненных предметов и веществ при соприкосновении с ними или попадании их внутрь организма. 44Закон ослабления ионизирующих излучений. Коэффициент линейного ослабления. Толщина слоя половинного ослабления.

Интенсивность излучения уменьшается по закону:

I=I0*e^-µx

I - интенсивность излучения, прошедшего слой вещества толщиной х

I0 - интенсивность излучения при х=0 (на входе в преграду)

µ - коэффициент линейного ослабления излучения

Линейный коэффициент ослабления зависит от природы вещества, поглощающего излучение и от длины волны поглощаемого излучения.

Толщина слоя материала, уменьшающая уровень излучения в 2 раза, называется слоем половинного ослабления.

Толщина слоя половинного ослабления (d1/2).

d1/2 =ln2/µ

45Основы 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 (косвенное действие излучения) в присутствии кислорода возникают активные радикалы (ОН- и др.), гидратированные электроны, а также молекулы перекиси водорода, включающиеся затем в цепь химических реакций в клетке. При ионизации органических молекул (прямое действие излучения) 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. Для биологического действия ионизирующего излучения специфичен скрытый (латентный) период. Наиболее чувствительным к действию излучения является ядро клетки. Лучевая болезнь возникает вследствие взаимодействия человека с ионизирующим излучением. Развитие лучевой болезни во времени:

1)Фаза первичных изменений: потеря аппетита, слабость, головокружения, тошнота.

2)Стадия мнимого благополучия: отклонений от нормы практически нет, стадия может длиться от 5 до 20 дней.

3)Фаза лучевой болезни: резко возникают патологические изменения, резкое падение числа лейкоцитов, выпадение волос, различные кровоизлияния, всевозможные нарушения функций органов.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: