Реферат з дисципліни «Медична і біологічна фізика»



Скачати 141.5 Kb.
Дата конвертації07.10.2020
Розмір141.5 Kb.
ТипРеферат
МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВЯ УКРАЇНИ УКРАЇНСЬКА МЕДИЧНА СТОМАТОЛОГІЧНА АКАДЕМІЯ

Кафедра медичної інформатики, медичної і біологічної фізики

Реферат з дисципліни «Медична і біологічна фізика»

на тему Рентгенівське випромінювання в медичній практиці



Виконала: студентка 1-го курсу 13 групи медичного факультету Квашук А. В.

(Прізвище та ініціали автора)

Перевірив:


(Прізвище та ініціали викладача)

Полтава - 2019


Зміст

Вступ. 3 
Отримання рентгенівського
 випромінювання. 5

Виявлення рентгенівського випромінювання. 7 

Застосування рентгенівського випромінювання в медицині. 8

Біологічна дія рентгенівського випромінювання. 11


Висновок. 13
Список використаної літератури. 14

Вступ


Рентгенівське випромінювання, невидиме випромінювання, здатне проникати, хоча і різною мірою, в усі речовини. Являє собою електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі порядку 10 -8 см. 

Рентгенівські промені були виявлені випадково в 1895 році знаменитим німецьким фізиком Вільгельмом Рентгеном. Він вивчав катодні промені в газорозрядній трубці низького тиску при високій напрузі між її електродами. Незважаючи на те, що трубка лежить у чорному ящику, Рентген звернув увагу, що флуюоресцентний екран, випадково знаходився поруч, всякий раз світився, коли діяла трубка. Трубка виявилася джерелом випромінювання, яке могло проникати через папір, дерево, скло і навіть пластинку алюмінію товщиною в півтора сантиметра.

Рентген визначив, що газорозрядна трубка є джерелом нового виду невидимого випромінювання, що володіє великою проникаючою здатністю.Учений не міг визначити чи було це випромінювання потоком частинок або хвиль, і він вирішив дати йому назву X-промені. В наслідок їх назвали рентгенівськими променями Тепер відомо, що X-промені - вид електромагнітного випромінювання, що має меншу довжину хвилі, ніж ультрафіолетові електромагнітні хвилі. Довжина хвилі X-променів коливається від 70 нм до 10-5Нм. Чим коротше довжина хвилі X-променів, тим більша енергія їх фотонів і більша проникаюча здатність. X-промені з порівняно 146 великою довжиною хвилі (більше 10 нм), називаються м'якими. Довжина хвилі 1 - 10Нм характеризує жорсткі X-промені. Вони мають величезну проникаючу здатність.

За відкриттям Рентгена пішли експерименти інших дослідників, які виявили багато нових властивостей і можливостей застосування цього випромінювання. Великий внесок зробили М. Лауе, В. Фрідріх і П. Кніппінг, що продемонстрували в 1912 дифракцію рентгенівського випромінювання при проходженні його через кристал; Г. Мозлі, який встановив в 1913 залежність між довжиною хвилі випромінювання і атомним номером елемента; Г. і Л. Брегг, що отримали в 1915 Нобелівську премію за розробку основ рентгеноструктурного аналізу. 

Як і видиме світло, рентгенівське випромінювання викликає почорніння фотоплівки. Це його властивість має важливе значення для медицини, промисловості та наукових досліджень. Проходячи крізь досліджуваний об'єкт і падаючи потім на фотоплівку, рентгенівське випромінювання зображує на ній його внутрішню структуру. Оскільки проникаюча здатність рентгенівського випромінювання різна для різних матеріалів, менш прозорі для нього частини об'єкта дають більш світлі ділянки на фотознімку, ніж ті, через які випромінювання проникає добре. Так, кісткові тканини менш прозорі для рентгенівського випромінювання, ніж тканини, з яких складається шкіра й внутрішні органи. Тому на рентгенограмі кістки позначаться як більш світлі ділянки та більш прозоре для випромінювання місце перелому може бути досить легко виявлено.

Рентгенівське випромінювання використовується в хімії для аналізу сполук і у фізиці для дослідження структури кристалів. Пучок рентгенівського випромінювання, проходячи через хімічну сполуку, викликає характерне вторинне випромінювання, спектроскопічний аналіз якого дозволяє хіміку встановити склад з'єднання. При падінні на кристалічну речовину пучок рентгенівських променів розсіюється атомами кристала, даючи чітку правильну картину плям і смуг на фотопластинці, яка дозволяє встановити внутрішню структуру кристала. 

Застосування рентгенівського випромінювання при лікуванні раку засноване на тому, що воно вбиває ракові клітини. Однак воно може надати небажаний вплив і на нормальні клітини. Тому при такому лікуванні потрібно бути дуже обережним.

Отримання рентгенівського випромінювання

Рентгенівське опроміння виникає при бомбардуванні швидкими електронами пластинки анода в електронно-променевій трубці. Розрізняють суцільний та характеристичний спектри випромінювання.

Сучасна рентгенівська трубка являє собою вакуумізованний скляний балон з розташованими в ньому катодом і анодом. Різниця потенціалів між катодом і анодом (антикатод), досягає кілька сотень кіловольт. Катод являє собою вольфрамову нитку, подігріваєму електричним струмом. Це призводить до випускання катодом електронів в результаті термоелектронної емісії. Електрони прискорюються електричним полем в рентгенівській трубці. Оскільки в трубці дуже невелике число молекул газу, то електрони по шляху до аноду практично не втрачають своєї енергії. Вони досягають анода з дуже великою швидкістю.

Рентгенівські промені виникають завжди, коли електрони, що рухаються з високою швидкістю, гальмуються матеріалом анода. Велика частина енергії електронів розсіюється у вигляді тепла. Тому анод необхідно штучно охолоджувати. Анод в рентгенівській трубці повинен бути зроблений з металу, що має високу температуру плавлення, наприклад, з вольфраму.

Частина енергії, не розсіяна у формі тепла, перетворюється в енергію електромагнітних хвиль (рентгенівські промені). Таким чином, рентгенівські промені є результатом бомбардування електронами речовини анода. Є два типи рентгенівського випромінювання: гальмівне і характеристичне.

Гальмівне рентгенівське випромінювання виникає при гальмуванні електронів, що рухаються з великою швидкістю, електричними полями атомів анода. Умови гальмування окремих електронів не однакові. У результаті в енергію рентгенівського випромінювання переходять різні частини їх кінетичної енергії. Спектр гальмівного рентгенівського випромінювання не залежить від природи речовини анода. Як відомо, енергія фотонів рентгенівських променів визначає їх частоту і довжину хвилі. Тому гальмівне рентгенівське випромінювання не є монохроматичним. Воно характеризується різноманітністю довжин хвиль, що може бути представлено суцільним (безперервним) спектром.

Рентгенівські промені не можуть мати енергію більшу, ніж кінетична енергія електронів, що їх утворює. Найменша довжина хвилі рентгенівського випромінювання відповідає максимальній кінетичній енергії електронів, що гальмуються. Чим більша різниця потенціалів у рентгенівській трубці, тим менші довжини хвилі рентгенівського випромінювання можна отримати.



Характеристичне рентгенівське випромінювання має не суцільний, а лінійчатий спектр. Цей тип випромінювання виникає, коли швидкий електрон, досягаючи анода, проникає у внутрішні орбіти атомів і вибиває один з їх електронів. В результаті з'являється вільне місце, яке може бути заповнено іншим електроном, що спускається із однієї з верхніх атомних орбіт. Такий перехід електрона з більш високого на нижчий енергетичний рівень викликає рентгенівське випромінювання певної дискретної довжини хвилі. Тому характеристичне рентгенівське випромінювання має лінійчатий спектр. Частота ліній характеристичного випромінювання повністю залежить від структури електронних орбіт атомів анода.

Природу лінійчатого спектру характеристичного рентгенівського випромінювання можна зрозуміти, виходячи з уявлень про будову атома. Кількість електронів у атомах визначається зарядом їхніх ядер. Згідно з положеннями квантової механіки ці електрони можуть мати лише певні дискретні значення енергії й розташовуватися на певних орбіталях. Зовнішні електрони атомів визначають їхні хімічні властивості та оптичні спектри. Електрони внутрішніх оболонок обертаються навколо ядер із великою швидкістю й мають значну енергію. Значення цієї енергії характерне для кожного хімічного елемента й для кожної орбіталі у ньому. Оскільки внутрішні електрони атомів не беруть участі в хімічних зв'язках, то їхня енергія не змінюється в залежності від сполуки, до якої входить той чи інший хімічний елемент.

Виявлення рентгенівського випромінювання


Всі методи виявлення рентгенівського випромінювання засновані на їх взаємодії з речовиною. Детектори можуть бути двох видів: ті, які дають зображення, і ті, які його не дають. До перших відносяться пристрої рентгенівської флюорографії та рентгеноскопії, в яких пучок рентгенівського випромінювання проходить через досліджуваний об'єкт, а минуле випромінювання потрапляє на люмінесцентний екран чи фотоплівку. Зображення виникає завдяки тому, що різні частини досліджуваного об'єкта поглинають випромінювання по-різному - залежно від товщини речовини та її складу. У детекторах з люмінесцентним екраном енергія рентгенівського випромінювання перетворюється в безпосередньо спостережуване зображення, а в рентгенографії воно реєструється на чутливій емульсії і його можна спостерігати лише після прояву плівки. 
До другого типу відносяться детекторів найрізноманітніші пристрої, в яких енергія рентгенівського випромінювання перетвориться в електричні сигнали, що характеризують відносну інтенсивність випромінювання. Сюди входять іонізаційні камери, лічильник Гейгера, пропорційний лічильник, сцинтиляційний лічильник і деякі спеціальні детектори на основі сульфіду та селеніду кадмію. В даний час найбільш ефективними детекторами можна вважати сцинтиляційні лічильники, добре працюють в широкому діапазоні енергій. 
Детектор вибирається з урахуванням умов завдання. Наприклад, якщо потрібно точно виміряти інтенсивність дифрагованого рентгенівського випромінювання, то застосовуються лічильники, що дозволяють зробити вимірювання з точністю до часток відсотка. Якщо ж потрібно зареєструвати дуже багато дифрагованих пучків, то доцільно користуватися рентгенівською плівкою, хоча в цьому випадку визначити інтенсивність з тією ж точністю неможливо. 

Застосування рентгенівського випромінювання в медицині

Причиною застосування рентгенівського випромінювання в діагностиці послужила їхня висока проникаюча здатність. В перший час після відкриття, рентгенівське випромінювання використовувалося здебільшого, для дослідження переломів кісток і позиціонування чужорідних тіл (наприклад, куль) в тілі людини. В даний час застосовують декілька методів діагностики за допомогою рентгенівських променів (рентгенодіагностика).

Рентгеноскопія. Рентгенівський прилад складається з джерела рентгенівських променів (рентгенівської трубки) і флюоресціюючого екрану. Після проходження рентгенівських променів через тіло пацієнта лікар спостерігає тіньове його зображення. Між екраном і очима лікаря має бути встановлено свинцеве вікно для того, щоб захистити лікаря від шкідливої дії рентгенівських променів. Цей метод дає можливість вивчити функціональний стан деяких органів. Наприклад, лікар безпосередньо може поспостерігати рухи легенів, проходження контрастної речовини по шлунково-кишковому тракту. Недоліки цього методу - недостатньо контрастні зображення і порівняно великі дози випромінювання, одержувані пацієнтом під час процедури.

Флюорографія. Цей метод діагностики полягає у фотографуванні тіньового зображення з просвічуваного екрану. Пацієнт перебуває між джерелом рентгенівського випромінювання і плоским екраном з люмінофора (зазвичай иодида цезію), який під дією рентгенівського випромінювання світиться. Біологічні тканини тій чи іншій мірі щільності створюють тіні рентгенівського випромінювання, що мають різний ступінь інтенсивності. Лікар-рентгенолог досліджує тіньове зображення на люмінесцентному екрані і ставить діагноз. 

У минулому рентгенолог, аналізуючи зображення, покладався на зір. Зараз є різноманітні системи, що підсилюють зображення, що виводять його на телевізійний екран або записують дані в пам'яті комп'ютера. 

Рентгенографія. Запис рентгенівського зображення безпосередньо на фотоплівці називається рентгенографією. У цьому випадку досліджуваний орган розташовується між джерелом рентгенівського випромінювання і фотоплівкою, яка фіксує інформацію про стан органу в даний момент часу. Повторна рентгенографія дає можливість судити про його подальшої еволюції. 

Рентгенографія дозволяє досить точно дослідити цілісність кісткових тканин, які складаються в основному з кальцію і непрозорі для рентгенівського випромінювання, а також розриви м'язових тканин. З її допомогою краще, ніж стетоскопом чи прослуховуванням, аналізується стан легенів при запаленні, туберкульоз або наявності рідини. За допомогою рентгенографії визначаються розмір і форма серця, а також динаміка його змін у пацієнтів, що страждають серцевими захворюваннями. 

Комп'ютерна рентгенівська томографія. Оснащений обчислювальною технікою осьовий томографічний сканер є найбільш сучасним апаратом рентгенодіагностики, який дозволяє отримати чітке зображення будь-якої частини людського тіла, включаючи м'які тканини органів.

Перше покоління комп'ютерних томографів включає спеціальну рентгенівську трубку, яка прикріплена до циліндричної рами. На пацієнта направляють тонкий пучок рентгенівських променів. Два детектори рентгенівських променів прикріплені до протилежної сторони рами. Пацієнт перебуває в центрі рами, що може обертатися на 180 градусів навколо його тіла. Рентгенівський промінь проходить через нерухомий об'єкт. Детектори отримують і записують показники поглинання різних тканин. Записи роблять 160 раз, поки рентгенівська трубка переміщується лінійно вздовж скануємої площині. Потім рама повертається на 1 градус, і процедура повторюється. Запис триває, поки рама не повернеться на 180. Кожен детектор записує 28800 кадрів (180x160) протягом дослідження. Інформація обробляється комп'ютером, і за допомогою спеціальної комп'ютерної програми формується зображення вибраного шару.

Друге покоління комп’ютерних томографів використовує кілька пучків рентгенівських променів і до 30 їх детекторів. Це дає можливість прискорити процес дослідження до 18 секунд.

В третьому поколінні комп’ютерних томографів використовується новий принцип. Широкий пучок рентгенівських променів у формі віяла перекриває досліджуваний об'єкт, і рентгенівське випромінювання, що пройшло крізь тіло, записується кількома сотнями детекторів. Час, необхідний для дослідження, скорочується до 5-6 секунд.

Комп’ютерні томографи мають безліч переваг в порівнянні з більш ранніми методами рентгенодіагностики. Вони характеризуються високою дозволяючою спроможністю, яка дає можливість розрізняти тонкі зміни м'яких тканин. Комп’ютерний томограф дозволяє виявити такі патологічні процеси, які не можуть бути виявлені іншими методами. Крім того, використання комп’ютерниих томографів дозволяє зменшити дозу рентгенівського випромінювання, одержуваного в процесі діагностики пацієнтами.

Контрастні речовини. Прозорі для рентгенівського випромінювання частини тіла і порожнини окремих органів стають видимими, якщо їх заповнити контрастним речовиною, нешкідливим для організму, але дозволяє візуалізувати форму внутрішніх органів і перевірити їх функціонування. Контрастні речовини пацієнт або приймає всередину (як, наприклад, барієві солі при дослідженні шлунково-кишкового тракту), або вони вводяться внутрішньовенно (як, наприклад, іодовмісні розчини при дослідженні нирок і сечовивідних шляхів). В останні роки, однак, ці методи витісняються методами діагностики, заснованими на застосуванні радіоактивних атомів і ультразвуку. 


Біологічна дія рентгенівського випромінювання


Шкідливу біологічну дію рентгенівського випромінювання виявили незабаром після його відкриття Рентгеном. Виявилося, що нове випромінювання може викликати щось на кшталт сильного сонячного опіку (еритему), що супроводжується, проте, більш глибоким і стійким пошкодженням шкіри. З'являлися виразки нерідко переходили в рак. У багатьох випадках доводилося ампутувати пальці або руки. Траплялися й летальні наслідки. 

Було встановлено, що ураження шкіри можна уникнути, зменшивши час і дозу опромінення, застосовуючи екранівку (наприклад, свинець) і засоби дистанційного управління. Але поступово виявилися й інші, більш довготривалі наслідки рентгенівського опромінення, які були потім підтверджені і вивчені на піддослідних тварин.

До ефектів, обумовленим дією рентгенівського випромінювання, а також інших іонізуючих випромінювань (таких, як гамма-випромінювання, що випускається радіоактивними матеріалами) відносяться: 1) тимчасові зміни в складі крові після відносно невеликого надлишкового опромінення; 2) незворотні зміни у складі крові (гемолітична анемія ) після тривалого надлишкового опромінення; 3) зростання захворюваності на рак (включаючи лейкемію); 4) більш швидке старіння і рання смерть; 5) виникнення катаракт.

Біологічний вплив рентгенівського випромінювання на людський організм визначається рівнем дози опромінення, а також тим, який саме орган тіла піддавався опромінюванню. Так, наприклад, захворювання крові викликаються опроміненням кровотворних органів, головним чином кісткового мозку, а генетичні наслідки - опроміненням статевих органів, що можуть призвести також і до стерильності. 

Накопичення знань про вплив рентгенівського випромінювання на організм людини привело до розробки національних і міжнародних стандартів на допустимі дози опромінення, опублікованих у різних довідкових виданнях. 

Крім рентгенівського випромінювання, яке цілеспрямовано використовується людиною, є і так зване розсіяне, побічна випромінювання, що виникає з різних причин, наприклад внаслідок розсіювання через недосконалість свинцевого захисного екрана, який це випромінювання не поглинає повністю.

Види і ступінь небезпеки рентгенівського опромінення для людей залежать від контингенту осіб, схильних до опромінення. 

Професіонали, що працюють з рентгенівською апаратурою. Ця категорія охоплює лікарів-рентгенологів, стоматологів, а також науково-технічних працівників і персонал, обслуговуючий і використовує рентгенівську апаратуру. Вживаються ефективні заходи щодо зниження рівня радіації, з яким їм доводиться мати справу. 

Пацієнти. Строгих критеріїв тут не існує, і безпечний рівень опромінення, який отримують пацієнти під час лікування, визначається лікарями. Лікарям не рекомендується без необхідності піддавати пацієнтів рентгенівському обстеженню. Особливу обережність слід проявляти при обстеженні вагітних жінок і дітей. У цьому випадку приймаються спеціальні заходи. 

Методи контролю. Тут маються на увазі три аспекти: 1) наявність адекватного обладнання, 2) контроль за дотриманням правил техніки безпеки, 3) правильне використання обладнання. 

При рентгенівському обстеженні впливу опромінення повинна зазнавати тільки потрібну ділянку, будь то стоматологічні обстеження або обстеження легенів. Зауважимо, що відразу після виключення рентгенівського апарату зникає як первинне, так і вторинне випромінювання; відсутнє також і будь-яке залишкове випромінювання, про що не завжди знають навіть ті, хто по своїй роботі з ним безпосередньо пов'язаний. 


Висновок


Таким чином, рентгенівські промені є невидиме електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі 10 5 - 10 2 нм. Рентгенівські промені можуть проникати через деякі непрозорі для видимого світла матеріали. Випускаються вони при гальмуванні швидких електронів в речовині (безперервний спектр) і при переходах електронів із зовнішніх електронних оболонок атома на внутрішні (лінейчастий спектр). Джерелами рентгенівського випромінювання є: рентгенівська трубка, радіоактивні ізотопи, прискорювачі та накопичувачі електронів (синхротронне випромінювання).

У медичній практиці рентген - вкрай затребуваний, а часом незамінний, метод діагностики. Згідно зі статистикою, практично 70% випадків раннього виявлення захворювань відбувається за допомогою рентгенологічного дослідження. Цей діагностичний метод дозволяє визначити стадію захворювання і конкретну ділянку організму, яка піддалася негативним патологічним змінам. Без рентгена досить важко виявити характер отриманої травми, потреба в медикаментозному лікуванні або проведенні хірургічної операції.

Рентгенівське випромінювання в медичній практиці приносить не тільки користь, а й багато небезпеки. Безпечна для людини доза складає 5 рентген в рік, а при кожній процедурі флюорографії ми одержуємо 1 рентген, що не дуже корисне для організму.



Рентген, який проводиться як профілактичне дослідження 1 - 2 рази на рік, значимої шкоди організму людини не завдасть. При цьому люди, які ведуть відносно здоровий спосіб життя, не зловживають алкогольними напоями, не курять і правильно харчуються, проходять рентгенологічне дослідження, як правило, всього один раз в рік. Діяльність групи людей, яким призначають рентген двічі на рік, зазвичай пов'язана з харчовою промисловістю або постійними контактами з іншими людьми. А кількість рентгенологічних досліджень у разі якого-небудь захворювання визначає лікар.

Список літератури


  1. Медична і біологічна фізика: Т. І : Підручник для студентів вищих медичних закладів III-IV рівнів акредитації / Чалий О.В. та ін. - К.: Віпол, 1999. - 425 с.

  2. Медична і біологічна фізика: Т. ІІ : Підручник для студентів вищих медичних закладів III-IV рівнів акредитації / Чалий О.В. та ін. - К.: Віпол, 2001. - 415 с.

  3. Медична та біологічна фізика : [навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. IV рівня акредитації] / В. П. Марценюк [та ін.]. — Тернопіль : ТДМУ, 2012. — 303 с.

  4. Медична та біологічна фізика: практикум : навчальний посібник : у 2 ч. / Г. С. Корнющенко, У. С. Швець, Л. Ф. Суходуб. – Суми : Сумський державний університет, 2017. – Ч. 1. – 186 с.

  5. Медична та біологічна фізика : навч. посіб. для студ. вищ. мед. навч. закл. IV рівня акредитації / В. П. Марценюк, В. Д. Дідух, Р. Б. Ладика [та ін]. – Тернопіль : Укрмедкн., 2012. – 303 с.

  6. Біофізика : підручник / П. Г. Костюк, В. Л. Зима, І. С. Магура [та ін.]; за ред. П. Г. Костюка. – Київ : Обереги, 2001. – 544 с.

  7. Променева діагностика. За ред. Г.Ю. Коваль. – К.: ОРБІС, т.1, т.2, 1998. – 535 с.

  8. В.Н. Федорова, Е.В. Фаустов. Медецинская и биологическая фізика. Курс лекцій задачами – М.: Геотар-Медиа, 2009. – 588 с.

  9. А.Н. Ремизов, А.Г. максина, А.Я. Потапенко. Учебник по медецинской и биологической физике. – М.: дрофа, 2003. – 127 с.

  10. Медична та біологічна фізика: підручник для студентів медичних ВНЗ / О.І.Антюфєєва, Л.В.Батюк, М.А.Бондаренко та ін.; за ред. В.Г.Кнігавка. - Харків: ХНМУ, 2010. – 370 с.




Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©res.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка