Принципы и методы лучевой диагностики Противолучевая защита
реклама
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)
