Home » Подготовка к практическому занятию

Подготовка к практическому занятию

June 10, 2024

Подготовка к лекции 1

«Физические и технологические основы лучевых методов диагностики с использованием ионизирующего излучения.»

Медицинская радиология – наука изучающая теорию и практику применения излучений в медицинских целях.

Включает два направления:

Лучевую диагностику — науку о применении излучений для исследования строения и функции органов и тканей человека в норме и патологии и лучевую терапию – науку о применении ионизирующих излучений для лечения болезней.

Виды излучений, применяемые в лучевой диагностике и терапии: Ионизирующие: Рентгеновское, α -частицы, β-частицы, γ-излучение, заряженные частицы В УСКОРТЕЛЯХ:ЭЛЕКТРОНЫ, ПОЗИТРОНЫ, МЕЗОНЫ, НЕЙТРОНЫ.

Не вызывающие ионизацию: Ультразвуковые волны, радиоволны протонов водорода человека в магнитном поле

Основные методы лучевого исследования человека.

1. Рентгенологический метод.

2. Радионуклидный метод.

3. Ультразвуковой метод.

4. Магнитно-резонансная томография.

Основные методы лучевого исследования крови, секретов, экскретов, биоптатов.

1. Магнитно-резонансная спектроскопия.

2. Активационный анализ.

3. Радиоимунологический анализ.

Источники ионизирующих излучений (ИИ) используемые для медицинских целей :

n рентгеновская трубка

n радиоактивные нуклиды

n ускорители заряженных частиц.

Все излучения, (неионизирующие, ионизирующие) способны вызывать изменения в живых организмах, т.е. оказывают биологическое действие, (поглощение энергии излучения элементами биоструктур ), отдача энергии ИИ окружающей среде, ионизация среды, образование свободных радикалов, ионов, разрушение белков и структур клеток – прямое действие, радиолиз воды –непрямое действие

Все лица, находящиеся в зоне ИИ должны быть защищены от действия ионизирующих излучений. Защита от ИИ-это совокупность устройств и мероприятий, предназначенных для снижения физической дозы излучения, воздействующей на человека. Техника безопасности и охрана труда при работе с ИИ регламенти-рованы законом «О радиационной безопасности населения*, «Нормами радиационной безопасности » инструкциями Министерства здравоохранения Украины.

Средства защиты: От внутреннего облучения– все меры, снижающие попадание радиоактивных веществ внутрь через дыхательные пути и пищеварительный канал. От внешнего облучения – защита экранированием, расстоянием, временем. Герметизация помещений при работе с РФП. Специальные защитные материалы. Индивидуальные средства защиты. Личная гигиена персонала

Методы лучевой диагностики с использованием ионизирующих излучений

n 1. Рентгенологический ( Rö )

n 2. Радионуклидный ( Rn)

Основные свойства ионизирующего излучения.

1. Большая проникающая способность – способность проникать через непроницаемые для видимого света вещества.

2. Ионизирующая способность – способность раскладывать атомы на положительные и отрицательные ионы.

3. Фотохимическое свойство – способность активировать молекулы серебра, бромида или других соединений.

4. Люминисцентное свойство – способность некоторых химических веществ (люминофоров) к свечению.

5. Биологическое действие.

Во всех медицинских учреждениях, где имеются источники ионизирующих излучений, организованный радиационный контроль с применением дозиметрической аппаратуры. К работе с источниками ионизирующего излучения не допускаются лица до 18 лет, беременные, лица с заболеваниями, при которых не разрешается работа в сфере повышенной ионизации. Персонал отдела должен проходить обязательный медицинский осмотр при устройстве на работу и периодические медицинские осмотры не меньше одного раза в год у терапевта, невропатолога, офтальмолога, оториноларинголога, акушера-гинеколога, дерматовенеролога. Обязательными являются такие лабораторные и инструментальные исследования: общий анализ крови с подсчетом количества тромбоцитов, ЭКГ, рентгенография легких. Трудовое законодательство предусматривает льготы персоналу за профессиональную вредность: сокращенный рабочий день, продленный отпуск, доплату к заработной плате, более ранний выход на пенсию.

МЕДИЦИНСКОЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ

Диагностические изображения создаются специальными системами.

Первый блок в такой системе – источник излучения. Он может находиться в отдельности от пациента – во время рентгенологического и ультразвукового исследования. Оно может вводиться в организм – во время радионуклидных исследований. Излучение может генерироваться в теле человека спонтанно – во время термографии или вследствие внешнего возбуждения – во время магнитно-резонансной томографии. Следующий блок – детектор излучения. Его назначение – улавливать электромагнитное излучение или упругие колебания и превращать их в диагностическую информацию. В зависимости от вида излучения детектором могут быть флуоресцирующие экраны, рентгеновская пленка, сцинтиляционный датчик, специальные материалы и сплавы. Информационные сигналы из детектора поступают в блок преобразования. Назначение этого блока – усилить информационную емкость сигнала, очистить от примесей, превратить его в выгодный для дальнейшей передачи вид. Потом превращенные сигналы передаются к синтезатору изображения. Его назначение – создать изображение исследуемого объекту: органа, части тела, всего человека. При разных лучевых методах оно будет разной. Вся многочисленность медицинских образов делится на две основных группы: аналоговые и матричные изображения. К аналоговым изображениям относятся те, которые несут в себе информацию беспрерывного характера. Это изображение на обычных рентгенограмах, сцинтиграмах, термограмах. В аналоговом сигнале много лишней информации. К матричным изображениям принадлежат такие, которые получают с помощью компьютера. Они имеют в своей основе матрицу, представленную в памяти ЭВМ. Матричными изображениями являются образы, которые получают при компьютерной томографии, дигитальной рентгенографии, дигитальной рентгеноскопии, дигитальной ангиографии, МРТ, ЭОМ-сцинтиграфии, дигитальной термографии, ультразвуковом сканировании. Аналоговые изображения могут быть превращенными в матричные и наоборот матричные – в аналоговые. Для этого применяют специальные устройства: аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Существенным преимуществом матричных изображений есть возможность их компьютерной обработки. Чтобы улучшить выявления патологических очагов в органе можно построить профилограму, которая показывает распределение радиоактивного вещества в органе вдоль произвольно выбранной линии, провести добавление или отнимание нескольких изображений, выделить зоны заинтересованности. Все медицинские изображения в лучевой диагностике существуют в двух вариантах: в виде твердых копий – рентгенограмм, отражений на бумаге, фотобумаге, поляроидной фотобумаге, на магнитных носителях; в нефиксированном виде – на экране дисплея или рентгенодиагностического аппарата.

Принципиальная последовательность изучения лучевого изображения.

І. Общий обзор изображения:

1) Определение примененной лучевой методики;

2) Установление объекта исследования (часть тела, органа);

3) Общая оценка формы, величины, строения и функции исследуемой части тела.

ІІ. Детальное изучение изображения:

1) Размежевание “нормы” и “патологического состояния”;

2) Выявление и оценка лучевых признаков заболевания.

ІІІ Размежевание заболеваний, которые обуславливают установленный синдром или общепатологический процесс.

IV Сопоставление изображений органа, полученных при разных лучевых исследованиях.

V Сопоставление результатов лучевых исследований по данными других клинических, инструментальных и лабораторных исследований.

VI Формирование заключения по данным лучевых исследований.

НОРМЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ПРИНЦИПЫ

РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ

Нормы радиационной безопасности (НРБУ-97) устанавливают такие категории облученных лиц.

Категория А (персонал) – лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.

Категория Б (персонал) – лица, которые непосредственно не работают с источниками ионизирующих излучений, но в связи с расположением рабочих мест в помещениях и на промышленных площадках объектов с радиационно-ядерными технологиями могут получать дополнительное облучение.

Категория В – все население.

Лимиты доз облучения (мЗв/год)

Лимиты доз

(ЛД)

Категории лиц, которые испытывают облучение

Лимиты эквивалентной дозы внешнего облучения

ЛД для хрусталика глаза

150

ЛД для кожи

500

ЛД для кистей и стоп

500

–

Лимиты доз для ограничения медицинского облучения не устанавливаются, а необходимость проведения определенной рентгенологической или радиологической процедуры базируется врачом на основе медицинских показаний. В случае проведения профилактического обследования население годовая эффективная доза не должна превышать 1 мЗв. Женщинам репродуктивного возраста с диагностированием возможной беременностью, а также в период грудного кормления ребенка необходимо избегать проведения радиологических и рентгенологических процедур, за исключением ургентных случаев. Обеспечение радиационной безопасности профессионально занятых лиц требует проведение целого комплекса защитных мероприятий в зависимости от типа источника излучения. Различают закрытые и открытые источники ионизирующих излучений.

Закрытыми называют любые источники ионизирующего излучения, оснащение которых исключает попадание радиоактивных веществ в окружающую среду.

При работе с закрытыми источниками ионизирующего излучения персонал может испытывать лишь внешнее облучение.

Защитные мероприятия, которые разрешают обеспечить условия радиационной безопасности при применении закрытых источников:

1. Уменьшение мощности источников к минимальным величинам – “защита количеством”:

2. Сокращение времени контакта с источником – “защита временами”;

3. Увеличение расстояния от источников к тех, кто работает – “защиту расстоянием”;

4. Экранирование источников излучения материалами, которые поглощают ионизирующие излучения – “защита экранами”.

Открытыми называют такие источники ионизирующих излучений, при использовании которых радиоактивные вещества могут попасть в окружающую среду.

При применении открытых радиоактивных источников персонал, кроме внешнего облучения, может испытывать внутреннее облучение.

Защитные мероприятия при работе с открытыми радиоактивными источниками:

1. Использование принципов, которые применяются при работе с источниками излучения в закрытом виде;

2. Герметизация производственного оснащения;

3. Применение санитарно-технических приборов и оснащения;

4. Использование средств специальной защиты и санитарная обработка персонала;

5. Выполнение правил личной гигиены;

6. Очищение от радиоактивных загрязнений поверхностей строительных конструкций, аппаратуры и средств индивидуальной защиты.

В рентгеновских кабинетах обязательное использование средств индивидуальной защиты – фартухов и рукавиц из резины, которая содержит свинец.

В радионуклидных лабораториях все сотрудники также должны применять средства индивидуальной защиты – спецодежду, респираторы, фартухи, бахилы, хирургические рукавицы.

Основные радиологические величины и единицы их измерения

Физическая величина

Единица, ее назва, назначение

позасистемная

СІ

Активность нуклида

Кюри (Си, Ки)

Беккерель (Bg, Бк)

Экспозиционная доза излучения

Рентген (R, P)

Кулон на килограмм

(С/Rq, Кл/кг)

Поглощенная доза

Рад (rad, рад)

Грей (Gy, Гр)

Эквивалентная доза

Бер (rem, бер)

Зиверт (Sv, Зв)

Мощность экспозиционной дозы

Рентген за секунду

(R/s, Р/с)

Ампер на килограмм

(А/kg, А/кг)

Мощностьь поглощенной дозы

Рад за секунду

(rad/s, рад/с)

Грей за секунду

(Gy/s, Гр/с)

Мощность эквивалентной дозы

Бер за секунду

(rem/s, бер/с)

Зиверт за секунду

(Sv/s, Зв/с)

Интегральная доза излучения

Рад.грам (rad.g.,рад.г)

Джоуль (J, Дж)

РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД

Это способ изучения строения и функции различных органов и систем, основанный на качественном и количественном анализе пучка рентгеновского излучения, прошедшего через тело человека. Методики:

n Рентгеноскопия

n Флюорография

n Рентгенография

n Линейная томография

n КТ (СКТ)

Разрешает выучить строение и функцию органов и систем с помощью пучка рентгеновских лучей, который прошел через тело человека.

Рентгеновская диагностическая система состоит из рентгеновского излучателя (трубки), объекта исследования (пациента), приемника рентгеновского излучения и врача-рентгенолога.

1.1. Принцип рентгенодиагностики заключается в визуализации внутренних органов с помощью направленного на объект исследования рентгеновского излучения, обладающего высокой проникающей способностью, с последующей регистрацией его после выхода из объекта каким-либо приемником рентгеновских лучей, с помощью которого непосредственно или опосредственно получается теневое изображение исследуемого органа.

1.2. Рентгеновские лучи являются разновидностью электромагнитных волн (к ним относятся радиоволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, гамма-лучи и др).

1.3. Рентгеновская трубка является стеклянным вакуумным баллоном, в котором встроены два электрода: катод в виде вольфрамовой спирали и анод в виде диска, который при работе трубки вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту. На катод подается напряжение до 15 в, при этом спираль нагревается и эмиссирует элекроны, которые вращаются вокруг нее, образуя облако электронов. Затем подается напряжение на оба эектрода (от 40 до 120 кВ), цепь замыкается и электроны со скоростью до 30000 км/сек летят к аноду, бомбардируя его.

1.4. Рентгенодиагностический аппарат или, как сейчас принято обозначать, рентгенодиагностический комплекс (РДК) состоит из следующих основных блоков:

а) рентгеновский излучатель,

б) рентгеновское питающее устройство,

в) устройства для формирования рентгеновских лучей,

г) штатив(ы),

д) приемник(и) рентгеновских лучей.

1.5. Технологии получения рентгеновского изображения в настоящее время существуют в трёх вариантах:

прямая аналоговая,

непрямая аналоговая,

цифровая (дигитальная).

Рентгеноскопия в настоящее время используется, в основном, при исследовании желудочно-кишечного тракта. Её достоинствами явлется а) изучение функциоальных характеристик исследуемого органа в масштабе реального времени и б) полное изучение его топографических характеристик, так как больного можно установить в разные проекции, вращая его за экраном. Существенными недостатками рентгеноскопии является высокая лучевая нагрузка на пациента и малая разарешающая способность, поэтому она всегда сочетается с рентгенографией..

Рентгенография является основным, ведущим методом рентгенодиагностики. Её достоинствами является: а) высокая разрешающая способность рентгеновского изображения (на рентгенограмме можно обнаружить патологические очаги размером в 1-2 мм), б) минимальная лучевая нагрузка, так как экспозиции при получении снимка составляют, в основном, десятые и сотые доли секунды, в) объективность получения информации, так как рентгенограмма может анализироваться и другими, более квалифицированными специалистами, г) возможность изучения динамики патологического процесса по рентгенограммам, сделанным в разные периода болезни, д) рентгенограмма является юридическим документом. К недостаткам рентгеновского снимка относят неполные топографические и функциоальные характеристики исследуемого органа.

Линейная томография (рентгенография слоя органа, от tomos – слой) применяется для уточнения топографии, размеров и структуры патологического очага. При этом методе (рис. 4) в процессе рентгенографии рентгеновская трубка двигается над поверхностью исследуемого органа под углом 30, 45 или 60 градусов в течение 2-3 сек., а кассета с плёнкой в это же время двигается в противоположном направлении. Центром их вращения является выбранный слой органа на определённой глубине от его поверхности.

Флюорография как метод рентгенологического обследования применяется для массового обследования здорового контингента населения с целью выявления скрыто текущих заболеваий. Обычно речь идёт о туберкулёзе и раке лёгкого. За одну рабочую смену методом флюорографии можно обследовать до 100-140 человек, тогда как при обычной рентгенографии за одну смену можно обследовать не более 20-25 человек.

При непрямой аналоговой технологии рентгеновские лучи попадают в другой приёмник рентгеновских лучей – УРИ. В УРИ рентгеновсие лучи создают на входном экране УРИ электронное изображение. Электроны, возникающие на этом экране, с помо-

щью электро-магнитных линз ускоряются и фокусируются, создавая на выходном флюоресцирующем экране УРИ уменьшенное, но резко усиленное по яркости изображение, которое передается на электронно-лучевую трубку монитора, на экране которого и рассматривается врачом. В свою очередеь на экране телемонитора также можно усилить яркость и контрастность изображения. Это позволяется врачу проводить рентгеноскопию в условиях дневого света, Другим достоинством рентгеноскопии по непрямой аналоговой технологии, то есть с помощью УРИ, является возможность использования меньшей мощности рентгеновского пучка, что ведет к уменьшению лучевой нагрузки на пациента. Просвечивание с помощью УРИ называют рентгенотелевизионной скопией. При дигитальной (цифровой) технологии рентгеновские лучи, пройдя через тело пациента, улавливаются детекторами, где они превращаются в электрические сигналы. В качестве детекторов применяют пьезоматрицы, твердотельные кристаллы, фософорсодержащие запоминающие экраны, селеновые барабаны и др. Важным достоинством является возможность компактное архивирование изображений в цифровой форме, то-есть на магнитных или электронных носителях, возможность передавать информацию через компьютерную сеть (телефон, спутник) другим специалистам, консультантам и т.д. Учитывая высокую чувствительность детекторов, при дигитальных технологиях имеется возможность получать снимки в ультракороткие промежутки времени, что уменьшает лучевую нагрузкой на пациента и персонал. Ещё одно преимущество цифровой технологии – её высокая экономичность, так как нет необходимости использовать дорогостоящие расходные материалы – рентгеновскую плёнку (серебро!), фотореактивы, фотолабораторную технику.

1.6. Основы скиалогии (тенеобразования).

ТЕНИ в норме

Интенсивные –сильное поглощение -кости, петрификаты

Средней интенсивности- органы, мягкие ткани

Малой интенсивности –жировая ткань, легочная паренхима

Просветление – воздух, газы.

1.7. Рентгеноконтрастные вещества (РКВ). РКВ широко применяются в традиционной рентгенодиагностике для разграничения органов, имеющих сходные характеристики по атомному составу, удельному весу, толщине. Например, на обзорной рентгенограмме брюшной полости невозможно разграничить не только паренхиматозные органы друг от друга, но и от полых органов – желудка, кишечника также разграничиваются не достаточно чётко. Поэтому современная традиционная рентгенодиагностика широко использует РКВ для визуализации тех оранов, которые в нативных условиях не визуализируются.

Искусственное контрастирование

Применяется для дифференцировки изображения органов и тканей с одинаковой степенью поглощения.

КОНТРАСТЫ

Рентгенопозитивные

Рентгенонегативные

1.8. Описание (интерпретация) рентгенограмм

Интерпретация рентгенограмм должня проводиться в определенной последовательности. Это снижает риск пропуска рентгеновской симптоматики и позволяет получение ложной информации. Выделяют следующие этапы интерпретации рентгеновского снимка (по Л.Д. Линденбратену):

1. Общий осмотр.

2. Детальное описание.

3. Сопоставление с данными предыдущего рентгенологического или другого лучевого исследования.

4. Сопоставление с клиническими данными и определение патоморфологической и патофизиологической сущности выявленной симптоматики.

5. Заключение.

Приемники рентгеновского излучения.

Простейшими приемниками рентгеновского излучения, которые широко используются, есть флуоресцирующие экраны разного назначения. Для рентгеноскопии и флюорографи применяют флуоресцирующие экраны типов ЭРС-200 и ЭРС-300. Средний возраст их службы 5 лет. Основным приемником рентгеновского излучения есть рентгеновская пленка. Может использоваться самостоятельно – безэкранная рентгенография, или объединении с усиливающими экранами и металлическая пластина покрытая селеновым полупроводниковым пластом. На одной пластине можно сделать до 1000 снимков. В современных аппаратах для рентгеноскопии используют рентгеновский электронно-оптический преобразователь (РЭОП) и замкнутая телевизионная система. Он превращает рентгеновский образ исследуемого объекта в электронный, усиливает сигнал и снова превращает в световой. Изображения получают на телевизионном экране. Приемником рентгеновского излучения может быть также дозиметрический детектор.

Рентгеновская компьютерная томография. Метод послойного рентгенологического исследования органов и тканей основанный на компьютерной обработке множественных рентгеновских изображений поперечного пласта, выполненных под разными углами.Узкий рентгеновский луч сканирует человеческое тело по колу. Проходя через ткани, излучение ослабляется соответственно плотности и удельному составу этих тканей. Пациент находится в круговой системе детекторов рентгеновского излучения. Они превращают энергию излучения в электрические сигналы. После усиления сигналы трансформируются в цифровой код, который сохраняется в памяти компьютера. Процессор компьютера обрабатывает цифровую информацию, создавая на экране дисплея реконструированное изображение.

РАДИОНУКЛИДНЫЙ МЕТОД

Это способ исследования функционального и морфологического состояния органов и систем с помощью радиоактивных нуклидов и меченных ними индикаторов. Эти индикаторы называют радиофармацевтическими препаратами (РФП).

Схема получения медицинского изображения

n Источник излучения- РФП

n Детектор (воспринимающее устройство) –сцинтилляционная камера(гамма-камера – кристалл йодида натрия больших размеров – до 50 см в диаметре)

n Блок электронной обработки – преобразование ионизирующего излучения в электрические импульсы

n Блок представления данных на дисплей, бумажный носитель информации

Разновидности метода

n А. Сцинтиграфия

n ОФЭТ (однофотонная эмиссионная томография )

n В ПЭТ ( двухфотонная эмиссионная томография)

n Авторадиометрия

n Авторадиография

Типичная радионуклидная диагностическая система состоит из источника излучения (РФП), объекта исследования, приемника излучения и врача-радиолога.

РФП называются химические соединения, которые содержат в молекуле радионуклид. Их разделяют на три основные группы:

– органотропные,

– туморотропные,

– препараты без выраженного селективного накопления.

РФП должен иметь максимальную тропность к исследуемому органу.

РФП должен иметь определенный спектр излучения. Чем больше образуется гамма-квантов во время радиоактивного распада, тим эффективнее данный РФП в диагностическом отношении.

Важным требованием к РФП есть лучевая нагрузка при его введении. А это зависит от распада его атомов и скорости вывода из организма.

Физическим периодом полураспада (Т ½ физ) называют время распада половины атомов нуклида.

Биологическим периодом полувыведения (Т ½ биол.) называют время выведения изотопа с организма за счет органов выделения. Наиболее распространенными, как маркеры, являются такие радионуклиды: ¹³¹І, ^99мТс, ^113мІn, ³²Г, ¹³³Хе, ¹⁹⁷Нg, ⁵¹Сr, ⁶⁷Ga.

Объект исследования. Все радионуклидные диагностические исследования разделяют на две группы: исследования, при которых РФП вводят в организм пациента – исследование іn vіvo и исследование крови, кусочков ткани и выделений больного – исследование іn vіtro.

Специальной подготовки к исследованию, как правило, не нужно. При проведении большинства методик РФП вводят в вену, реже – путем вдыхания или перорально.

Противопоказаний к радионуклидной диагностике нет, есть только ограничения, предусмотренные инструкциями – детям к году, беременным и женщинам, которые кормят детей.

Приемник излучения. Приемником излучения во всех радиодиагностических приборах есть датчик (детектор). В качестве детектора используют сцинтилляторы

Основными рабочими узлами будь какого прибора есть детектор, амплитудный анализатор и блок регистрации.

Регистрация радионуклидной информации может осуществляться разными способами:

1. Измерение абсолютного или среднего количества импульсов (на радиометрах).

2. Построение кривых активность – время (на хронографах).

3. Получение двухмерной картины распределения гамма-излучение РФП в исследуемом органе (на сканерах и гамма-камерах).

На этом базируется 5 методов радионуклидного исследования:

– клиническая и лабораторная радиометрия,

– радиография,

– сканирование,

– сцинтиграфия,

– одно- или двофотонная эмиссионная томография.

Схема анализа медицинского изображения