11. Методы регистрации ионизирующих излучений, их характеристика, используемые детекторы и приборы.
Радиоактивные излучения невидимы, не имеют цвета, запаха или других признаков, на основании которых человек мог бы заподозрить их наличие, поэтому обнаружение и измерение излучений производят косвенным путем на основании какого-либо их свойства.
В результате взаимодействия радиоактивного излучения с внешней средой происходит ионизация и возбуждение ее нейтральных атомов и молекул. Эти процессы изменяют физико-химические свойства облучаемой среды, в том числе и биологических объектов. Взяв за основу эти явления, для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют следующие методы:
а) физические:
1. ионизационный - под воздействием ионизирующих излучений в среде (газовом объеме) происходит ионизация молекул, в результате чего электропроводность этой среды увеличивается. Если в данную среду поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение электрического тока, то между электродами создается электрическое поле, в котором возникает направленное движение заряженных частиц: отрицательно заряженных - к аноду, положительно заряженных - к катоду, т.е. проходит так называемый ионизационный ток. Измеряя его величину, получают представление об интенсивности радиоактивных излучений. В качестве детекторов, работающих на ионизационном методе регистрации, чаще всего используются:
- газоразрядные счетчики Гейгера—Мюллера - цилиндрический катод, вдоль оси, которого натянута проволока - анод. Система заполнена газовой смесью. При прохождении через детектор заряженная частица ионизирует газ. Образующиеся электроны, двигаясь к положительному электроду - нити, попадая в область сильного электрического поля, ускоряются и в свою очередь ионизуют молекулы газа, что приводит к образованию коронного разряда. Амплитуда сигнала достигает нескольких вольт и регистрируется. Счётчик Гейгера регистрирует факт прохождения частицы через счётчик, но не позволяет измерить энергию частицы.
- ионизационные камеры - в них, как и в счетчике Гейгера, используется газовая смесь, однако напряжение питания в ионизационной камере меньше и усиления ионизации в ней не происходит.
- пропорциональные (газоразрядные) счетчики различных типов - имеют такую же конструкцию, как и счетчик Гейгера, но за счёт подбора напряжения питания и состава газовой смеси при ионизации газа пролетевшей заряженной частицей не происходит коронного разряда. Под действием электрического поля создаваемого вблизи положительного электрода первичные частицы производят вторичную ионизацию и создают электрические лавины, что приводит к усилению первичной ионизации созданной пролетевшей через счётчик частицы в тысячу-миллион раз. Пропорциональный счетчик позволяет регистрировать энергию частиц.
- полупроводниковый счетчик (твердотельная ионизационная камера) - устройство похоже на ионизационную камеру, но роль газа играет
- другие счетчики: камера Вильсона, пузырьковая камера, искровая камера, стриммерная камера, пропорциональная камера, дрейфовая камера.
2. люминесцентный - основан на способности веществ к отсроченному или немедленному свечению под воздействием излучения.
- флуоресцентный счетчик - детектирование основано на способности некоторых веществ (активизированное серебро и др.) накапливать энергию от ядерных излучений. Впоследствии при нагревании или освещении ультрафиолетом энергия отдается и измеряется с помощью термолюминесцентных и стеклянных дозиметров.
- сцинтилляционный счетчик - детектирование основано на способности атомов специальных веществ-сцинтилляторов возбуждаться под воздействием излучений и при возвращении в основное состояние испускать фотоны видимого света (сцинтилляции), которые улавливаются специальным прибором –фотоэлектронным умножителем. На выходе фотоэлектронного умножителя, появляется ток, по величине которого судят об излучении.
3. калориметрический - основан на измерении тепла, выделяемого в веществе при поглощении излучения. В медицинской практике не применяется из-за незначительного уровня тепловыделения и сложности его регистрации при дозах облучения, имеющих практическое клиническое значение.
б) химические - в их основе лежит количественное определение изменений в химических растворах (цвета, прозрачности, выпадения осадков, выделения газа), которые возникают в результате поглощения энергии излучения.
1. колориметрический - фиксирование с помощью цветных реакций изменения вещества под воздействием ионизирующего излучения. Например, хлороформ в воде при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем; двухвалентное железо в кислой среде окисляется в трехвалентное под воздействием свободных радикалов воды, образующихся при ее облучении, а трехвалентное железо дает с красителем цветную реакцию. Изменение окраски растворов измеряется с помощью колориметра, по плотности окраски судят о дозе облучения.
2. фотографический - основан на измерении степени почернения фотоэмульсии, т.е. на регистрации восстановления галогенидов серебра в фотопленке с дальнейшим качественным или количественным анализом. Прохождение ионизирующего излучения через фотоэмульсию делает затронутые им кристаллы галогенидов серебра способными к проявлению, при этом плотность почернения пропорциональна дозе облучения. Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу облучения, полученную пленкой. На этом принципе основана работа индивидуальных фотодозиметров.
в) биологические - основаны на способности излучений изменять биологические объекты. Величину дозы оценивают по уровню летальности животных, степени лейкопении, количеству хромосомных аберраций, изменению окраски и гиперемии кожи, выпадению волос, появлению в моче дезоксицитидина и др. Биологические методы не всегда точны и менее чувствительны по сравнению с физическими. Однако они незаменимы в случае определения относительной биологической эффективности тяжелых частиц с большой энергией, учете индивидуальных различий радиочувствительности, а также при невозможности определить дозу другими методами.
1. клинические - используется лишь для грубой оценки поглощенной дозы. Неточности в оценках дозы возникают из-за высокой вариабельности симптоматики у различных пациентов и влияния множества других факторов. Клиническая дозиметрия рекомендуется в случаях, когда не требуется большой точности дозиметрических исследований. Частота, сроки развития и степень тяжести симптомов имеют прямую зависимость от мощности. Например, начало рвоты через 2 часа и позже характерно для дозы облучения 1-2 Гр, через 1-2 часа - для дозы 2-4 Гр, через 30 мин-1 час - для дозы 4-6 Гр, менее, чем через 30 мин - для дозы 6-10 Гр.
2. гематологические - основаны на регистрации изменений в состоянии гемопоэтической системы, которая высокочувствительна к излучению.
- метод подсчета лимфоцитов - лимфоциты чрезвычайно радиочувствительны и реагируют в течение нескольких часов от начала облучения (даже в малых дозах по сравнению с другими клетками крови)
- метод подсчета гранулоцитов - доза облучения до 2 Гр вызывает постепенную депрессию числа гранулоцитов до 50 % через 30 дней после облучения. Дозы 2-5 Гр вызывают начальное повышение числа гранулоцитов (сдвиг влево), которое обычно длится только часы и сопровождается затем резким снижением (из-за снижения образования и поступления в кровь зрелых гранулоцитов). Через 2 недели после облучения возникает еще один подъем гранулоцитов (абортивный) с дальнейшим резким снижением их числа за несколько дней (из-за выхода в кровь клеток, находившихся на заключительных стадиях дифференцирования, а потому менее чувствительных к облучению). Дозы более 5 Гр обычно вызывают резкое снижение с дальнейшим постепенным снижением содержания вплоть до агранулоцитоза в течение 3 недель.
- Ответы к экзамену по радиационной медицине и экологии.
- 2. Понятия: "нуклон", "изотоп", "радионуклид"; их основные характеристики. Радиоактивность, традиционные и системные единицы радиоактивности и их соотношение.
- 3. Закон радиоактивного распада, его практическое использование для обоснования мероприятий по защите населения при авариях на ядерно-физических установках.
- 4. Типы радиоактивных превращений ядер: альфа-, бета-, гамма-превращения ядер. Примеры элементов, претерпевающих соответствующие типы радиоактивных превращений.
- 6. Характеристика рентгеновского и гамма-излучения, их взаимодействие с веществом.
- 7. Стадии формирования лучевого поражения. Прямое и косвенное действие ионизирующих излучений на биомолекулы. Кислородный эффект.
- 8. Радиационная биохимия нуклеиновых кислот. Основные типы репарации днк.
- I. Прямая репарация:
- III. Репарация с использованием межмолекулярной информации:
- IV. Индуцибельная репарация.
- 9. Радиолиз воды. Общая схема окислительного стресса. Радиационная биохимия белков, липидов, углеводов. Действие ионизирующих излучений на мембранные структуры клетки.
- Действие ионизирующих излучений на белки.
- Действие ионизирующих излучений на липиды.
- Действие ионизирующих излучений на мембранные структуры клетки.
- Действие ионизирующего излучения на углеводы.
- 10. Реакция клеток на облучение. Современные представления о механизмах интерфазной и митотической гибели клетки. Последовательность реакций, ведущих к лизису клетки.
- 11. Методы регистрации ионизирующих излучений, их характеристика, используемые детекторы и приборы.
- 3. Цитогенетические:
- 2) Источника электрического питания
- 12. Дозиметрия. Дозы: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная и эффективная; соотношение между системными и внесистемными (традиционными) единицами доз. Коллективные дозы.
- Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (wt).
- Соотношение между системными и внесистемными единицами доз.
- 13. Радиационный фон: составляющие радиационного фона и их вклад в формирование эффективных доз облучения населения. Радиационная обстановка в Республике Беларусь до 1986 года.
- 14. Естественный радиационный фон: источники земного и внеземного происхождения, их вклад в формирование эффективных доз облучения населения.
- Внеземное ионизирующее излучение.
- Земное ионизирующее излучение.
- 15. Радиоактивные ряды: понятие, основные дочерние радионуклиды, вклад в формирование эффективных доз облучения населения.
- 16. Радон и уровни облучения населения радоном. Оптимизация дозовых нагрузок, создаваемых радоном и продуктами его распада, на жителей Республики Беларусь.
- Вклад основных составляющих техногенного фона в формирование глобальной годовой подушной эффективной дозы облучения:
- Динамика ежесуточного выброса радионуклидов в атмосферу:
- Динамика выброса радионуклидов в пространстве.
- Пути воздействия радионуклидов чернобыльского выброса на население.
- 19. Основные пути проникновения радионуклидов в организм, типы их распределения в организме.
- 2. Н (недели)
- Типы распределения радионуклидов в организме:
- 20. Сравнительная характеристика перорального и ингаляционного путей поступления растворимых и нерастворимых радионуклидов в организм человека.
- 21. Закон Республики Беларусь «о правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на чаэс». Зоны радиоактивного загрязнения в Республике Беларусь.
- 22. Принципы формирования доз облучения населения после аварии на чаэс. Принципы проживания на загрязненных радионуклидами территориях.
- 23. Характеристика основных дозообразующих радионуклидов: углерод-14, цезий-137, стронций-90, тритий, плутоний-239, америций-241, «горячие частицы».
- 25. Радиочувствительность: определение понятия, критерии оценки. Факторы, определяющие радиочувствительность на клеточном уровне.
- 26. Факторы, определяющие радиочувствительность на тканевом уровне, правило Бергонье-Трибондо. Радиочувствительность на органном, организменном, популяционном и эволюционном уровнях.
- 27. Основные радиационные синдромы: характеристика, связь с дозой облучения.
- 28. Детерминированные последствия радиационного воздействия, их типы и характеристика.
- 4) Неопухолевые формы поражения кожи:
- 29. Стохастические последствия облучения, их характеристика.
- 2. Физиологическая неполноценность потомства:
- 30. Сравнительная характеристика детерминированных и стохастических последствий облучения.
- 31. Понятие о малых дозах ионизирующего излучения. Действие малых доз ионизирующего излучения на организм. Радиационный гормезис.
- 32. Особенности формирования лучевых поражений у разных возрастных категорий населения. Действие радиации на эмбрион и плод.
- 33. Острая лучевая болезнь: классификация, клинические формы, их связь с дозой облучения, патогенетические механизмы формирования.
- 2) Период восстановления
- 34. Костно-мозговая форма олб (периоды, фазы, степени тяжести); клиническая картина, принципы лечения.
- В фазу разгара в периферической крови происходят следующие изменения:
- 2) Период восстановления
- 3) Период исходов и последствий.
- 35. Показатели степени тяжести олб в зависимости от фазы развития периода формирования, их прогностическое значение.
- 36. Хроническая лучевая болезнь: классификация; условия развития и особенности различных вариантов хлб.
- 37. Хроническая лучевая болезнь, обусловленная общим облучением: периоды, степени тяжести, изменения со стороны основных систем организма, принципы лечения.
- Группы первичного учета:
- Группы риска.
- 2. Евратом
- 3. Воз: медицинская инспекция мероприятий по обеспечению радиационной безопасности
- 2. Фирэ
- Глава 4 - общие требования по обеспечению радиационной безопасности
- Глава 5 - обеспечение радиационной безопасности при авариях
- Глава 6 - права и обязанности граждан и общественных объединений в области обеспечения радиационной безопасности
- Глава 7 - ответственность за нарушение радиационной безопасности.
- 42. Закрытые и открытые источники ионизирующего излучения. Организация работ с источниками ионизирующего излучения. Методы защиты от внешнего и внутреннего облучения.
- 43. Пути обеспечения радиационной безопасности персонала и населения. Радиационный контроль при работе с источниками ионизирующих излучений, используемыми в медицине. Индивидуальная дозиметрия.
- 1. Ограничение техногенного облучения в нормальных условиях эксплуатирования источников ионизирующего излучения
- 2. Ограничение природного облучения, обусловленного суммарным воздействием природных источников ионизирующего излучения
- Ограничение природного облучения, обусловленного суммарным воздействием дочерних продуктов радона и торона:
- Требования к защите от природного облучения в производственных уе 80 мБк/м2словиях:
- 4. Ограничение облучения в результате аварий на ядерных объектах
- Индивидуальная дозиметрия с помощью термолюминесцентных дозиметров.
- Индивидуальный фотоконтроль.
- 44. Радиационные аварии. Международная шкала ядерных событий. Обеспечение радиационной безопасности населения при радиационных авариях.
- Международная шкала ядерных событий.
- 45. Перечень защитных и реабилитационных мероприятий, проводимых в разные сроки после радиационной аварии. «Концепция защиты населения при радиационных авариях на аэс».
- Радиационная защита щитовидной железы
- 48. Принципы снижения дозовых нагрузок на пациентов при проведении рентгенологических исследований.
- 49. Инструкция: «Контроль доз облучения пациентов при рентгенодиагностических исследованиях» от 11 сентября 2001 г. Категории пациентов, выделяемые при проведении рентгенодиагностических исследований.
- Форма индивидуального радиационного паспорта.
- 1. Государственного уровня:
- 2. Индивидуального уровня:
- 1) Мероприятия по снижению поступления радионуклидов в организм
- 2) Мероприятия, ограничивающие всасывание радионуклидов в организм
- 3) Мероприятия, направленные на ускорение выведения радионуклидов из организма:
- 1. Задачи на кратность превышения предела дозы.
- 2. Предложить комплекс мероприятий для снижения доз, формирующихся за счет внешнего и внутреннего облучения. Снижение дозы внешнего облучения обеспечивается (подробнее см. Вопрос 42):
- Снижение дозы внутреннего облучения (подробнее см. Вопрос 42, 50):
- Литература.