Использование источников ИИ в медицине
РАДИОЭКОЛОГИЯ к ГЭК
Лекция 9
Использование источников ионизирующего излучения (ИИ) в медицине, промышленности, науке и сельском хозяйстве
9.1Использование источников ИИ в медицине
9.2 Использование источников ИИ в промышленности
9.3 Использование источников ИИ в науке
9.4 Использование источников ИИ в сельском хозяйстве
Использование источников ИИ в медицине
Источники ионизирующего излучения широко используются в медицине. Можно выделить следующие области их применения:
– лучевая диагностика,
– радиоизотопная диагностика,
– радиационная терапия.
Эффективные дозы облучения жителей Земли от источников ионизирующего излучения, применяемых в медицине, составляют, в среднем, 0,4 мЗв в год. Доза облучения, получаемая человеком при рентгенографии грудной клетки, – 0,1 мЗв.
Лучевая диагностика. Ежегодно большая часть населения проходит рентгенологическое обследование. Рентгеновские лучи обладают высокой проникающей способностью и дают возможность врачам «заглянуть» внутрь организма. При прохождении через тело рентгеновские лучи в большей степени поглощаются плотным веществом костной ткани и значительно слабее – мягкими тканями.
Если позади тела расположить фотоматериал, чувствительный к действию рентгеновских лучей, по интенсивности потемнения фотопленки после проявления можно судить о внутреннем строении органов, которые «просвечиваются» рентгеновскими лучами. Степень потемнения фотоматериала зависит от интенсивности рентгеновских лучей, прошедших через организм. На рентгеновском снимке кости, пропускающие меньшую часть рентгеновского излучения, выглядят светлыми, а мягкие ткани, через которые проходит большая часть излучения, – темными.
С помощью рентгеновского снимка можно выявить трещины и переломы костей, обнаружить камни в почках или желчном пузыре, выявить опухоли в органах и тканях.
Величайшим достижением явилась разработка такого метода диагностики заболеваний, как компьютерная томография. В 1979 году А. Кормаку и Г. Хаунсфильду, создателям метода компьютерной томографии, была присуждена Нобелевская премия.
Томография – метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта посредством просвечивания его в различных направлениях (так называемое «сканирующее просвечивание»). При использовании метода компьютерной томографии пациенты получают в 10 раз более высокие дозы облучения, чем при обычной рентгенографии, поэтому ее используют лишь в тех случаях, когда обычная рентгенография неэффективна.
Первоначально компьютерный рентгеновский томограф был разработан для исследования головного мозга. Вся процедура компьютерной томографии занимает несколько минут. Источник рентгеновского излучения вращается вокруг головы пациента и узкий пучок лучей многократно проходит через головной мозг, пересекая его в различных направлениях. После прохождения через голову пациента лучи регистрируются детектирующим устройством. В регистрирующей системе, частью которой является детектор возникает электрический сигнал.
Электрические сигналы считываются и информация поступает в компьютер. В результате, с помощью компьютерной обработки получают изображение тонких слоев головного мозга на экране дисплея. Одновременно получают и общий вид исследуемой области с указанием положения отдельных слоев.
В настоящее время существует несколько разновидностей метода томографии:
– рентгеновская,
–ядерно-магнитнорезонансная (ЯМР),
– протонная,
–ультразвуковая,
-гамма-томография.
Радиоизотопная диагностика. Радиоактивные изотопы широко используются в медицине в диагностических целях. Радиоизотопная диагностика основана на регистрации излучения от введенных в организм человека радиоактивных препаратов (in vivo) или радиометрии взятых у пациента биологических проб при добавлении к ним радиоактивных веществ (in vitro).
Диагностика in vivo может быть использована для определения состояния различных органов и тканей, их функций, а также для изучения протекания важных биологических процессов в организме человека. Благодаря высокой чувствительности современных детекторов ионизирующего излучения, обследования проводятся при введении в организм человека небольших количеств радиоактивных веществ (около 1 мкг), что обуславливает получение относительно низких доз облучения органами или тканями.
В диагностических целях используют радионуклиды, наименее опасные для организма человека и обладающие непродолжительным периодом полураспада.
Радиоизотопная диагностика. Радиоактивные изотопы широко используются в медицине в диагностических целях. Радиоизотопная диагностика основана на регистрации излучения от введенных в организм человека радиоактивных препаратов (in vivo) или радиометрии взятых у пациента биологических проб при добавлении к ним радиоактивных веществ (invitro).
В диагностических целях используют радионуклиды, наименее опасные для организма человека и обладающие непродолжительным периодом полураспада (Приложение Г1).
Диагностика in vivo может быть использована для определения состояния различных органов и тканей, их функций, а также для изучения протекания важных биологических процессов в организме человека. Благодаря высокой чувствительности современных детекторов ионизирующего излучения, обследования проводятся при введении в организм человека небольших количеств радиоактивных веществ (около 1 мкг), что обуславливает получение относительно низких доз облучения органами или тканями.
Диагностика in vitro основана на радиометрии биологических проб пациента (образцов крови, желудочного сока, тканей и т. п.). Широкое распространение приобрел радиоимунный анализ – высокочувствительный метод определения содержания в организме человека различных гормонов (поджелудочной железы, щитовидной железы, гипофиза и др.), белков сыворотки крови и ферментов.
При проведении радиоимунного анализа используется радиоактивное вещество, которое не вводят в организм человека, а добавляют к исследуемому биологическому образцу.
При осуществлении радиоимунного анализа:
– пациент не подвергается риску облучения,
– тест можно многократно повторять с целью наблюдения за эффективностью лечения.
Метод позволяет диагностировать заболевания, связанные с нарушением гормонального обмена и деятельности иммунной системы.
Радиационная терапия. Широкое распространение получила лучевая терапия в онкологии. Терапевтическое действие радиации основано на способности ионизирующего излучения угнетать процессы деления клеток и, приводить к их гибели, что используется для уничтожения раковых клеток в организме пациента.
Облучение злокачественных новообразований с помощью гамма- и рентгеновских лучей, ускоренных электронов, протонов, альфа-частиц позволило добиться хороших результатов при лечении людей с онкологическими заболеваниями.
Часто облучение опухолей осуществляют с помощью кобальтовой «пушки», которая является источником гамма-квантов высокой энергии. Гамма-кванты непосредственно излучает радиоактивный кобальт (60Co), помещенный в свинцовый сферический контейнер, который служит радиационной защитой прибора.
Иногда в качестве излучателей используют радиоактивные источники в виде
– металлической проволоки, содержащей радиоактивный йод (132I);
– зерен, содержащих радионуклид 132I;
– игл, содержащих изотоп 226Ra.
В радиационной терапии радионуклиды иногда вводят и внутрь организма. Так, при хирургическом удалении опухолей в организме может оставаться пораженная ткань. Чтобы избежать появления метастазов (разрастания раковых клеток), в организм вводят радионуклиды, которые концентрируются в больном органе, вызывая гибель раковых клеток.
Ионизирующее излучение применяют также при лечении людей с другими заболеваниями. Так, для лечения больных суставов и нервной системы используют радоновые ванны. Людей с кожными и глазными заболеваниями лечат с помощью аппликаторов, содержащих радиоактивный стронций (85Sr).