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).