Принципы и методы лучевой диагностики Противолучевая защита

Принципы и методы лучевой
диагностики
Противолучевая защита
Проф. А.В. Синьков
• Лучевая диагностика - это отрасль
медицины, связанная с использованием
ионизирующих и неионизирующих
излучений для выявления структурных и
функциональных изменений в органах и
тканях с целью диагностики заболеваний
Медицинские специальности
•
•
•
•
Рентгенология
Ультразвуковая диагностика
Радиология
Рентгеноэндоваскулярные диагностика и
лечение
Научная специальность
• 14.01.13 Лучевая диагностика, лучевая
терапия, занимающаяся диагностикой и
лечением заболеваний органов и систем с
помощью физических воздействий
(электромагнитных и корпускулярных
излучений и ультразвука)
Нормативные документы
Приказ Минздрава РФ №132 от 02.08.91 "О
совершенствовании службы лучевой диагностики»
Приказ Минздрава РФ №253 от 18.06.96 "О
дальнейшем совершенствовании работ по
снижению доз облучения при медицинских
процедурах»
Приказ Минздрава РФ №360 от 14.09.2001 "Об
утверждении перечня методов лучевых
исследований»
Порядок оказания медицинской помощи по
профилю Лучевая диагностика (не принят)
Методы лучевой диагностики
• Методы, использующие рентгеновское
излучение (рентгенологическая
диагностика)
– Рентгеноскопия
– Рентгенография
– Линейная томография
– Флюорография
– Ангиография
– Компьютерная томография
Методы лучевой диагностики
• Методы, использующие ультразвуковое
излучение (УЗД)
– Исследования в М-режиме, В-режиме
– Исследования в 3D-режиме
– Допплерография
Методы лучевой диагностики
• Методы на основе ядерно-магнитного
резонанса
– МРТ
– МР-спектроскопия
Методы лучевой диагностики
• Методы, использующие радиоактивные
нуклиды
– Радиометрия
– Радиография
– Сканирование
– Сцинтиграфия
– Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
– Радиоиммунные исследования
Методы лучевой диагностики
• Методы использующие инфракрасное
излучение
– Термография
Спектр электромагнитных излучений
• Ионизирующие и
неионизирующие
• Квантовые и
корпускулярные
• Естественные и
искусственные
Ионизирующее излучение
• Радиоактивность - это спонтанное
превращение ядер одного химического
элемента в другой элемент,
сопровождающееся определенными видами
излучения
– Альфа - поток ядер гелия 4He2
– Бета - поток быстрых электронов
– Гамма -жесткое электромагнитное излучение
частотой выше рентгеновского излучения
• Рентгеновское излучение
• Потоки нейтронов и протонов
Взаимодействие ионизирующих
излучений с веществом
Проходя через любую среду ионизирующие излучения
передают свою энергию атомам этой среды, вызывая их
возбуждение и ионизацию
Степень ионизации вещества зависит от массы, заряда и
энергии излучения, чем они выше, тем выше ионизирующая
способность
Тяжелые частицы могут взаимодействовать с ядрами выбивая из
них протоны или нейтроны, легкие частицы способны вырывать
из атома орбитальные электроны
Ионизирующая способность (иониза́ция уде́ льная) - число пар
разноименных электрических зарядов (пар катион — анион или
электрон — ион), образующихся в результате столкновений
частицы на единице длины ее пути в веществе
Процесс ионизации обусловливает биологические эффекты
излучений
Проникающая способность
• Длина пробега в веществе зависит от
исходной энергии частицы и характера
вещества (проникающая способность)
• Линейная потеря энергии (ЛПЭ) =Е/Р
– Е- энергия частицы, Р - пробег ее в данной
среде
Дозиметрия ионизирующих
излучений
Это специальный раздел радиационной
физики и техники, занимающийся
определением доз облучения и их
биологического действия на организмы
Дозиметрия ионизирующих излучений
предполагает:
измерение активности источника излучения
измерение качества и количества испускаемых
излучений
измерение величины и распределения энергии,
поглощенной в любом объекте находящемся в
сфере деятельности данного источника
Методы дозиметрии
• Биологические (эпиляционная, эритемная
дозы)
• Химические (ферросульфтный, цериевый)
• Физические (ионизационный,
сцинтиляционный)
Типы дозиметров
• Измерение излучения в прямом пучке
• Дозиметры контроля и защиты
• Дозиметры индивидуального контроля
• В медицинской практике дозиметрия осуществляется с помощью
индивидуальных дозиметров
• Используют 1 или > дозиметров, размещенных в области органов,
наиболее подверженных радиации (щитовидная железа, гонады,
грудная клетка)
• Радиационный контроль в медицинских учреждениях осуществляется
специализированными группами радиационного контроля
Измеритель дозы
ИД - 02
Активность радионуклида
• 1Бк = 1 ядерному превращению за 1 с
• 1 Ки = 3,7*1010 ядерных превращений за 1 с
• 1 Бк = 0,027нКи
Экспозиционная доза
• Это мера энергии излучения, определяемая
по ионизации сухого атмосферного воздуха
• 1 Р соответствует ЭД, при которой в 1 см3
сухого воздуха при нормальном
атмосферном давлении возникает
суммарный заряд ионов каждого знака,
равный 1 Кл
• 1 Р = 1000 мР или 1 000 000 мкР
• Мощность ЭД измеряется в Р/с
Поглощенная доза
• Это количество энергии любого вида
ионизирующего излучения, поглощенной
единицей массы облучаемого вещества
(основная дозиметрическая величина)
• 1 Гр равен ПД излучения, соответствующей
энергии 1 Дж ионизирующего излучения
любого вида, переданной облученному
веществу массой 1 кг
• 1 Гр = 100 рад
• Мощность ПД измеряется в Гр/с
Эквивалентная доза
• Это ПД для разных видов излучения,
вызывающая одинаковый биологический
эффект (основная дозиметрическая величина
для оценки ущерба здоровью человека от
хронического воздействия излучения
произвольного состава)
• ЭД = ПД * k (коэффициент для разных видов
ионизирующего излучения)
• 1 бэр = 10-2 Дж/кг
• 1 Зв = 100 бэр
• Эффективная ЭД = Зв/в единицу времени (год)
• Для человеческого организма безопасной
считается экспозиционная доза, примерно
в 250 раз превышающая дозу, создаваемую
космическим фоном и радиоактивным
излучением из недр Земли
• Опасной для человека является однократно
полученная экспозиционная доза,
превышающая 500 рентген. Без пересадки
мозга она дает 50% смертность
Основные биологические эффекты
радиации
Клеточные мутации
Лучевые ожоги и лучевая болезнь
Раковые заболевания
Повреждение красного костного мозга,
систем синтеза кровеных клеток, развитие
болезней крови
• Повреждение железистых и
репродуктивных органов
•
•
•
•
Противолучевая защита
• Способы противолучевой защиты
персонала и пациентов в медицинских
учреждениях регламентируются САНПИНом
2.6.1.802-99 ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К УСТРОЙСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
РЕНТГЕНОВСКИХ КАБИНЕТОВ
Способы защиты от ионизирующих
излучений
• защита расстоянием
• защита временем
• защита экранированием
Защита экранированием
• Специальные противорадиационные средства
защиты
– Индивидуальные (очки, фартуки, жилеты из
материалов с добавлением свинца)
– Передвижные (ширмы, экраны)
– Стационарные строительные конструкции и
устройства, являющиеся частью помещения
(стены, двери, ставни, жалюзи из соответствующих
материалов (свинцовое стекло, баритобетон))
• Свинцовый эквивалент
• Категория А - лица, которые постоянно или
временно работают непосредственно с
источниками ионизирующих излучений (врачрентгенолог, рентгенолаборант, санитарка)
• Категория Б - лица, которые по условиям
проживания или размещения рабочих мест
могут подвергаться воздействию
ионизирующих излучений (анестезиолог,
хирург, лица, сопровождающие больного)
Предел дозы
• Это величина годовой эффективной или
эквивалентной дозы техногенного облучения,
которая не должна превышаться в условиях
нормальной работы
Ультразвуковая диагностика
• В 2011 году в РФ проведено 110 млн. УЗИ,
больше чем рентгенологических исследований
• Ультразвуком называют механические
колебания упругой среды частотой выше
20кГц, т.е. выше порога слышимости
человеческого уха
• Для УЗД используют волны от 2 до 15 МГц
• Преимуществом данного метода является
широкая распространенность, доступность,
высокая информативность и относительная
безопасность
Принцип работы
• Ультразвуковая волна испускаемая
пьезоэлектрическим датчиком проходит через
органы и ткани, отражаясь на границе сред
• Отраженный сигнал (эхо) возвращается
обратно и воспринимается датчиком
• Т.к. скорость звука в мягких тканях достаточно
постоянна и составляет приблизительно 1540
м/с, то зная время от начала эмиссии до
момента детекции звукового сигнала можно
рассчитать расстояние до объекта
А - режим
• От слова амплитуда
• Одномерная эхография
М-режим
• От слова motion (движение)
• Одномерная эхография
В-режим
• От слова brightness (яркость)
• 2D эхография
3D эхография
Допплерография
Цветовой допплер
Радионуклидная диагностика
• Радиоактивный нуклид - искусственный
радиоактивный элемент
• РФП - это меченные радиоактивными нуклидами
химические соединения тропные к определенным
органам и тканям и способные в них накапливаться
• Радионуклиды, используемые для диагностики,
имеют короткий период полураспада, поэтому
лучевая нагрузка на пациента незначительная
• Радионуклиды не нарушают физиологические
процессы
• Из 106 химических элементов 81 имеют
стабильные и радиоактивные изотопы, 25 –
только радиоактивные
• Доказано существование около 1700
радионуклидов
• В медицине с помощью радионуклидов
возможно изучать обменные процессы,
функции органов и систем, топографию
органов, скорость кровотока, газообмен
Основные радионуклиды
•
•
•
•
•
•
•
•
Тс-99m (технеций)
I-123 (йод)
Tl-201 (таллий)
In-111 (индий)
Cr-51 (хром)
Ga-67 (галлий)
Kr-81m (криптон)
I-131
Методы радионуклидной
диагностики
•
•
•
•
Радиометрия
Радиография
Сканирование (сцинтиграфия)
Радиоиммунный анализ
Позитронно-эмиссионная
томография
• Это радионуклидный томографический метод исследования
внутренних органов, основанный на регистрации пары гаммаквантов, возникающих при аннигиляции позитронов
• Позитроны возникают при позитронном бета-распаде
радионуклида, входящего в состав РФП
• В отличие от КТ и МРТ при ПЭТ оцениваются не анатомическое
строение, а функциональные изменения на уровне клеточного
метаболизма
• Возможно изучать метаболизм глюкозы, транспорт веществ,
утилизацию кислорода, лиганд-рецепторные взаимодействия,
экспрессию генов и т.д.
• Диагностика опухолей, эпилепсии, болезни Альцгеймера,
ишемии
• Позитрон излучающие
изотопы:
–
–
–
–
С-11 (углерод) (T½= 20,4 мин.)
N-13 (азот) (T½=9,96 мин.)
О-15 (кислород) (T½=2,03 мин.)
F-18 (фтор) (T½=109,8 мин.)
Магнитно-резонансная томография
• Принцип МРТ заключается в регистрации электромагнитного
излучения, испускаемого протонами атомов водорода вследствие
явления ядерно-магнитного резонанса
• Результаты МРТ представляются в виде топографических карт
мощности излучения
• Анатомические области с малым содержанием атомов водорода
(например воздух) и ткани с высоким содержанием жидкости
окрашиваются в противоположные оттенки серого цвета
• В режиме Т1-релаксации насыщенные жидкостью ткани дают
гипоинтенсивный сигнал и выглядят темными, в режиме Т2релаксации - наоборот дают гиперинтенсивный сигнал и выглядят
светлыми
• Для МРТ используют магнитные поля силой от 0,02 до ≥3 T,
высокопольные томографы имеют больше возможностей
Медицинская термография
• Это метод регистрации естественного
теплового излучения в невидимой для
человеческого глаза инфракрасной области
электромагнитного спектра
• Результаты термографии представлены в
виде цветных изображений, где
температуре соответствует определенный
цвет от черного до красного. Более яркие
цвета соответствуют большей температуре
• В норме каждая область тела имеет свой "тепловой
рельеф", по изменению которого судят о наличии
патологического процесса
• Главными факторами, определяющими
температуру тела, являются интенсивность
кровообращения и интенсивность метаболизма
• Гипертермия характерна для воспалительных
процессов, злокачественных опухолей
• Гипотермия развивается при локальных нарушениях
кровообращения (стеноз, окклюзия, ангиоспазм)