Биофизические основы действия ионизирующего излучения презентация

БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЯ И.И. Лекция 5. Радиобиологические процессы. Прямое и непрямое действие ионизиру-ющих излучений. Основы дозиметрии ионизирующего излучения. Применение ионизи-рующих излучений в медицине.

Сравнение фото- и радиобиологических процессов Как и в ФБ-процессах, в радиобиологических процессах выделяют ПЕРВИЧНЫЕ – РАДИОФИЗИЧЕСКИЕ и РАДИОХИМИЧЕСКИЕ СТАДИИ. Но:

Различия ФБ и РБ процессов 2. ИОНИЗАЦИЯ - ПРАКТИЧЕСКИ ВСЕХ ТИПОВ МОЛЕКУЛ - ОТСУТСТВИЕ СЕЛЕКТИВНОСТИ, СВОЙСТВЕННОЙ СВЕТУ. (Свет разных длин волн по-разному поглощается различными веществами.)

2. ПРЯМОЕ И НЕПРЯМОЕ ДЕЙСТВИЕ И.И. ВСЕ ЖИЗНЕННО ВАЖНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ ФУНКЦИОНИРУЮТ В ВОДНОМ ОКРУЖЕНИИ. – ИОНИЗАЦИИ НА РАДИАЦИОННО- ФИЗИЧЕСКОЙ СТАДИИ ПОДВЕРГАЮТСЯ МОЛЕКУЛЫ КАК ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ТАК И ВОДЫ:

ПРЯМОЕ ДЕЙСТВИЕ НА РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКОЙ СТАДИИ НЕПОСРЕДСТВЕННО ПРЕОБРАЗУЮТСЯ ИОНИЗИРОВАННЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ МОЛЕКУЛЫ.

РАДИОЛИЗ ВОДЫ РАЗЛОЖЕНИЕ ИОНИЗИРОВАННЫХ МОЛЕКУЛ ВОДЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ – РАДИОЛИЗ ВОДЫ:

В присутствии кислорода: H˙ + O2  HO˙2 (гидроперекисный радикал) HO˙2 + HO˙2   H2O2 + 2O (перекись водорода и атомарный кислород)

Последствия Свободные радикалы и прочие высокоактивные продукты первичных стадий РБ процессов вызывают изменение проницаемости мембран, активности ряда ферментов и в итоге приводят к значительным повреждениям клеток. Более того, если – под влиянием ионизирующего излучения – эти радикалы образуются в белках и нуклеиновых кислотах, то происходит изменение первичной структуры и пространственной организации этих важнейших биополимеров. Если не срабатывают механизмы репарации, то наступает лучевая болезнь.

3. ОСНОВЫ ДОЗИМЕТРИИ ДОЗИМЕТРИЯ изучает ВЕЛИЧИНЫ, характеризующие действие И.И. на вещества, а также МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ для их измерения.

ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ, или ПОГЛОЩЕННАЯ ДОЗА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ДЛЯ ЛЮБОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ. Это ЭНЕРГИЯ, ПОГЛОЩЕННАЯ ЕДИНИЦЕЙ МАССЫ ОБЛУЧАЕМОГО ВЕЩЕСТВА - D = E / m. МОЩНОСТЬ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ: ND = D / t.

ЭКСПОЗИЦИОННАЯ ДОЗА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ДЛЯ ФОТОНОВСКИХ ИЗЛУЧЕ-НИЙ - РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА. ЗАРЯД, СОЗДАННЫЙ ПРИ ИОНИЗАЦИИ ФОТОНОВСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ЕДИНИЦЫ МАССЫ ВОЗДУХА – X = Q / m. МЕРА ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА РЕНТГЕНОВСКИМИ И ГАММА - ЛУЧАМИ.

Связь поглощенной и экспозиционной доз: D = f X, где f – коэффициент, зависящий от облуча-емого вещества и от энергии фотонов. Для воды и мягких тканей человека f = 1 при измере- нии доз во внесистемных единицах. Для костной ткани с увеличением энергии фотонов f уменьшается от 4,5 до 1.

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА ХАРАКТЕРИЗУЕТ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ДАННОГО ВИДА ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ. H = D·K Здесь D – поглощенная доза (количественный аспект – БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ЛЮБОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ТЕМ БОЛЬШЕ, ЧЕМ БОЛЬШЕ ЕГО ПОГЛОЩЕННАЯ ДОЗА).

КОЭФФИЦИЕНТ КАЧЕСТВА (ОБЭ) ПОКАЗЫВАЕТ, ВО СКОЛЬКО РАЗ ЭФФЕКТИВНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ДАННОГО ВИДА ИЗЛУЧЕНИЯ БОЛЬШЕ ФОТОНОВСКОГО ПРИ ОДИНАКОВОЙ ДОЗЕ ИЗЛУЧЕНИЯ В ТКАНЯХ.

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ: СИ - зиверт (Зв) Внесистемная единица - бэр (биологический эквивалент рентгена) 1 бэр = 10 - 2 Зв

4. ПРИМЕНЕНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ В МЕДИЦИНЕ Классификация методов - по назначению и по действующему фактору. По назначению - ДВЕ ГРУППЫ МЕТОДОВ: МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ

МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ: рентгенодиагностика РЕНТГЕНОДИАГНОСТИКА - ПРОСВЕЧИВАНИЕ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ рентгеновскими лучами. ОСНОВА - РАЗЛИЧНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ РАЗНЫМИ ТКАНЯМИ. Взаимодействие в основном через ФОТОЭФФЕКТ,  = Ф. Интенсивность невелика

Флюорография В этом методе изображение с экрана переснимается на особо чувствительную малоформатную пленку. Все необходимые для съемки элементы объединены в общую светонепроницаемую систему, что позволяет производить съемку в незатемненном помещении.

Рентгеновская томография Современный эффек- тивный вариант р/д – КОМПЬЮТЕРНАЯ РЕНТГЕ- НОВСКАЯ ТОМОГРАФИЯ, т.е. послойная запись (сканирование) участков тела в рентг. лучах с последующей обработкой изображения на ЭВМ.

Синхротронное излучение Интересный вариант – применение для диагностики СИНХРОТРОННОГО излучения = смесь мягкого рентгеновского и УФ. Позволяет производить раннюю диагностику злокачественных опухолей.

МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ: радиодиагностика СЦИНТИГРАФИЯ – МЕТОДИКА ВВЕДЕНИЯ В ОРГАНИЗМ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ИЗУЧЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ. Это разновидность МЕТОДА МЕЧЕНЫХ АТОМОВ.

Сцинтиграфия У ЧЕЛОВЕКА: ИОД - В ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЕ; УРАН, СТРОНЦИЙ, РАДИЙ - В КОСТЯХ; КАЛИЙ - В НЕРВНОЙ И МЫШЕЧНОЙ ТКАНЯХ. ПРОДУКТЫ РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА ИХ ЯДЕР – С ПОМОЩЬЮ ДЕТЕКТОРОВ.

Ионная радиография ИОННАЯ РАДИОГРАФИЯ - РЕГИСТРАЦИЯ ПОТОКА РАЗОГНАННЫХ В УСКОРИТЕЛЕ АЛЬФА-ЧАСТИЦ И ПРОТОНОВ ДО И ПОСЛЕ ПРОХОЖДЕ-НИЯ ОБЪЕКТА.

МЕТОДЫ ТЕРАПИИ ИОНИЗАЦИЯ И ОБРАЗОВАНИЕ ВЫСОКОАКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ  РАЗРУШЕНИЕ ТКАНЕЙ.  ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ - УНИЧТОЖЕНИЕ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ.

АЛЬФА-ТЕРАПИЯ: ВВЕДЕНИЕ АЛЬФА-ЧАСТИЦ ВНУТРЬ ОРГАНИЗМА. Пример: РАДОНОВАЯ ТЕРАПИЯ - ЛЕЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫМИ ВОДАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ РАДИОАКТИВНЫЙ ИЗОТОП РАДОНА 222Rn86 И ЕГО ДОЧЕРНИЕ ПРОДУКТЫ. ВОЗДЕЙСТВИЕ: - НА КОЖУ - В ВИДЕ ВАНН,

По действующему фактору Рентгеновское излучение Рентгено- Рентгено- диагностика терапия Р.-скопия Р.-графия Синхротронное излучение

РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОДИАГНОСТИКА РАДИАЦИОННАЯ ТЕРАПИЯ СЦИНТИГРАФИЯ ГАММА АЛЬФА ИОННАЯ РАДИОГРАФИЯ ЭЛЕКТРОНЫ и ПРОТОНЫ