рад

Радиоакти́вный распа́д (от лат. radius «луч» и āctīvus «действенный») — спонтанное изменение состава (заряда Z, массового числаA) или внутреннего строения нестабильных атомных ядер путём испускания элементарных частиц, гамма-квантов и/или ядерных фрагментов^[1]. Процесс радиоактивного распада также называют радиоакти́вностью, а соответствующие ядра (нуклиды, изотопы и химические элементы) радиоактивными. Радиоактивными называют также вещества, содержащие радиоактивные ядра.

Установлено, что радиоактивны все химические элементы с порядковым номером, большим 82 (то есть начиная с висмута), и некоторые более лёгкие элементы (прометий и технеций не имеют стабильных изотопов, а у некоторых элементов, например индия,калия или кальция, одни природные изотопы стабильны, другие же радиоактивны).

Естественная радиоактивность — самопроизвольный распад атомных ядер, встречающихся в природе.

Искусственная радиоактивность — самопроизвольный распад атомных ядер, полученных искусственным путем через соответствующие ядерные реакции.

Ядро, испытывающее радиоактивный распад, и ядро, возникающее в результате этого распада, называют соответственно материнским и дочерним ядрами. Изменение массового числа и заряда дочернего ядра по отношению к материнскому описываетсяправилом смещения Содди.

Альфа-распад[

Альфа-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома ⁴He).

Альфа-распад, как правило, происходит в тяжёлых ядрах с массовым числом А ≥ 140 (хотя есть несколько исключений). Внутри тяжёлых ядер за счёт свойства насыщения ядерных сил образуются обособленные α-частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Образовавшаяся α-частица подвержена большему действию кулоновских сил отталкивания от протонов ядра, чем отдельные протоны. Одновременно α-частица испытывает меньшее ядерное притяжение к нуклонам ядра, чем остальные нуклоны. Образовавшаяся альфа-частица на границе ядра отражается от потенциального барьера внутрь, однако с некоторой вероятностью она может преодолеть его (см. Туннельный эффект) и вылететь наружу. С уменьшением энергии альфа-частицы проницаемость потенциального барьера очень быстро (экспоненциально) уменьшается, поэтому время жизни ядер с меньшей доступной энергией альфа-распада при прочих равных условиях больше.

Правило смещения Содди для α-распада:

Пример (альфа-распад урана-238 в торий-234):

В результате α-распада атом смещается на 2 клетки к началу таблицы Менделеева (то есть заряд ядра Z уменьшается на 2), массовое число дочернего ядра уменьшается на 4.

Бета-распад[

Бета-минус-распад[

Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов. Бета-распад — это проявление слабого взаимодействия.

Бета-распад (точнее, бета-минус-распад, β⁻-распад) — это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и электронного антинейтрино.

Бета-распад является внутринуклонным процессом. Бета-минус-распад происходит вследствие превращения одного из d-кварков в одном из нейтронов ядра в u-кварк; при этом происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино:

Свободные нейтроны также испытывают β⁻-распад, превращаясь в протон, электрон и антинейтрино

После β⁻-распада элемент смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева (заряд ядра увеличивается на единицу), тогда как массовое число ядра при этом не меняется.

Позитронный распад и электронный захват[

Существуют также другие типы бета-распада. В позитронном распаде (бета-плюс-распаде) ядро испускает позитрони электронное нейтрино. При β⁺-распаде заряд ядра уменьшается на единицу (ядро смещается на одну клетку к началу таблицы Менделеева), то есть один из протонов ядра превращается в нейтрон, испуская позитрон и нейтрино (на кварковом уровне этот процесс можно описать как превращение одного из u-кварков в одном из протонов ядра вd-кварк; следует отметить, что свободный протон не может распасться в нейтрон, это запрещено законом сохранения энергии, т.к. нейтрон тяжелее протона; однако в ядре такой процесс возможен, если разность масс материнского и дочернего атома положительна). Позитронный распад всегда сопровождается конкурирующим процессом —электронным захватом; в этом процессе ядро захватывает электрон из атомной оболочки и испускает нейтрино, при этом заряд ядра также уменьшается на единицу. Однако обратное неверно: для многих нуклидов, испытывающих электронный захват (ε-захват), позитронный распад запрещён законом сохранения энергии. В зависимости от того, с какой из электронных оболочек атома (K, L, M,…) захватывается электрон при ε-захвате, процесс обозначается как К-захват, L-захват, M-захват, …; все они, при наличии соответствующих оболочек и достаточности энергии распада, обычно конкурируют, однако наиболее вероятен К-захват, поскольку концентрация электронов K-оболочки вблизи ядра выше, чем более удалённых оболочек. После захвата электрона образовавшаяся вакансия в электронной оболочке заполняется путём перехода электрона из более высокой оболочки, этот процесс может быть каскадным (после перехода вакансия не исчезает, а смещается на более высокую оболочку), а энергия уносится посредством рентгеновских фотонов и/или оже-электронов с дискретным энергетическим спектром.

Правило смещения Содди для β⁺-распада и электронного захвата:

Пример (ε-захват бериллия-7 в литий-7):

После позитронного распада и ε-захвата элемент смещается на 1 клетку к началу таблицы Менделеева (заряд ядра уменьшается на единицу), тогда как массовое число ядра при этом не меняется.

Двойной бета-распад[

Наиболее редким из всех известных типов радиоактивного распада является двойной бета-распад, он обнаружен на сегодня лишь для одиннадцати нуклидов, и период полураспада для любого из них превышает 10¹⁹ лет. Двойной бета-распад, в зависимости от нуклида, может происходить:

с повышением заряда ядра на 2 (при этом испускаются два электрона и два антинейтрино, 2β⁻-распад)

с понижением заряда ядра на 2, при этом испускаются два нейтрино и

два позитрона (двухпозитронный распад, 2β⁺-распад)

испускание одного позитрона сопровождается захватом электрона из оболочки (электрон-позитронная конверсия, или εβ⁺-распад)

захватываются два электрона (двойной электронный захват,Предсказан, но ещё не открыт безнейтринный двойной бета-распад.

Общие свойства бета-распада[

Все типы бета-распада сохраняют массовое число ядра, поскольку при любом бета-распаде общее количество нуклонов в ядре не изменяется, лишь один или два нейтрона превращаются в протоны (или наоборот).

Гамма-распад (изомерный переход)

Почти все ядра имеют, кроме основного квантового состояния, дискретный набор возбуждённых состояний с большей энергией (исключением являются ядра ¹H, ²H, ³Hи ³He). Возбуждённые состояния могут заселяться при ядерных реакциях либо радиоактивном распаде других ядер. Большинство возбуждённых состояний имеют очень малые времена жизни (менее наносекунды). Однако существуют и достаточно долгоживущие состояния (чьи времена жизни измеряются микросекундами, сутками или годами), которые называются изомерными, хотя граница между ними и короткоживущими состояниями весьма условна. Изомерные состояния ядер, как правило, распадаются в основное состояние (иногда через несколько промежуточных состояний). При этом излучаются один или несколько гамма-квантов; возбуждение ядра может сниматься также посредством вылета конверсионных электронов из атомной оболочки. Изомерные состояния могут распадаться также и посредством обычных бета- и альфа-распадов.

Виды доз:

А) Экспозиционная доза (Х) - количественная характеристика поля источника ионизирующего излучения (гамма или рентгеновского), характеризующая величину ионизации сухого воздуха при атмосферном давлении.

Кулон на килограмм (Кл/кг, C/kg) - Системная единица экспозиционной дозы; 1 Кл/кг равен экспозиционной дозе фотонного излучения, при которой сумма электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных электронами, освобожденными в облученном воздухе массой 1 кг, при полном использовании ионизирующей способности всех электронов, равна 1 Кл.

Рентген (Р, R) - Традиционная (внесистемная) единица экспозиционной дозы; 1 рентген равен экспозиционной дозе рентгеновского или гамма-излучения в воздухе, при которой в результате полной ионизации в 1 см3 сухого атмосферного воздуха при температуре 0о С и давлении 760 мм рт. ст. (т. е. в 0,001293 г сухого атмосферного воздуха) образуются ионы, несущие заряд, равный 1 единице заряда СГС каждого знака.

Б) поглощенная доза (D) - количество энергии, поглощаемое единицей массы облучаемого вещества.

Джоуль на килограмм (Грей, Гр, Gy) - системная единица поглощенной дозы. 1 Дж/кг = 1 Гр.

Рад (rad, rd - radiation absorbed dose - поглощенная доза излучения) - традиционная (внесистемная) единица поглощенной дозы.

Соотношение единиц: 1 рад = 0,01 Гр.

Для мягких тканей человека в поле рентгеновского или g-излучения поглощенная доза в 1 рад примерно соответствует экспозиционной в 1 P.

В) эквивалентная доза (HTR) - мера выраженности биологического эффекта облучения. При расчете эквивалентной дозы используют взвешивающие коэффициенты как множители поглощенной дозы:

, где HTR - Эквивалентная доза в органе или ткани Т, созданная излучением R; DTR - средняя поглощенная доза от излучения R в ткани или органе T; WR – взвешивающий коэффициент для излучения R.

Взвешивающие коэффициенты (WR) позволяют учесть Относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов.

Так как WR - безразмерный множитель, Системная единица для эквивалентной дозы та же, что и для поглощенной дозы - Дж/кг (специальное название - Зиверт: Зв, Sv)

Бэр (Rem) - Внесистемная единица эквивалентной дозы (бэр - биологический эквивалент рада).

Соотношение единиц: 1 бэр = 0,01 Зв.

Г) эффективная доза (Е) - величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов С учетом их радиочувствительности; представляет сумму произведений эквивалентных доз в тканях и органах тела на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

,

Где HT - эквивалентная доза в ткани или органе T; WT - взвешивающий коэффициент для органа или ткани T.

Взвешивающий коэффициент WT характеризует относительный вклад данного органа или ткани в суммарный ущерб здоровью из-за развития стохастических эффектов. Сумма WT равна 1.

Системная единица эффективной дозы - зиверт (Зв, Sv); Внесистемная единица – бэр. 1 Зв равен 100 бэр.

 Компьютерная томография (КТ) - метод исследования, при котором, как и при других рентгенологических методах, используются рентгеновские лучи (Х-лучи). Однако, в отличие от обычной рентгенографии, КТ позволяет получить снимок определенного поперечного слоя (среза) человеческого тела. При этом организм можно исследовать слоями шагом в 1 мм. А главное, с помощью КТ можно увидеть структуры, которые не видны на обычных рентгенограммах. При обычном исследовании рентгеновские лучи проходят через тело и оставляют след на пленке, затем изображение на ней расшифровывает врач. Компьютерный томограф позволяет детально осмотреть органы человека по отдельности.       При КТ лучи попадают на специальную матрицу, передающую информацию в компьютер, который обрабатывает полученные данные о поглощении Х-лучей организмом человека и выводит изображение на экран монитора. Таким образом, фиксируются мельчайшие изменения поглощения лучей, что в свою очередь, и позволяет увидеть то, что не видно на обычном рентгеновском снимке. Для усиления «видимости» в организм могут вводиться контрастные вещества, которые заполняют определенные пространства, упрощая распознавания тех или иных патологических процессов.

Аппарат 1-го поколения появился в 1973 г. КТ аппараты первого поколения были пошаговыми. Была одна трубка, направленная на один детектор. Сканирование производилось шаг за шагом, делая по одному обороту на слой. Один слой изображения обрабатывался около 4 минут.

Во 2-м поколении КТ аппаратов использовался веерный тип конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки устанавливалось несколько детекторов. Время обработки изображения составило 20 секунд.

3-е поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Трубка и детекторы за один шаг стола синхронно осуществляли полное вращение по часовой стрелке, что значительно уменьшило время исследования. Увеличилось и количество детекторов. Время обработки и реконструкций заметно уменьшилось.

4-е поколение имеет 1088 люминесцентных датчиков, расположенных по всему кольцу гентри. Вращается лишь рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время вращения сократилось до 0,7 секунд. Но существенного отличия в качестве изображений с КТ аппаратами 3-го поколения не имеет.

Контрастное усиление[

Для улучшения дифференцировки органов друг от друга, а также нормальных и патологических структур, используются различные методики контрастного усиления (чаще всего, с применением йодсодержащих контрастных препаратов).

Двумя основными разновидностями введения контрастного препарата являются пероральное (пациент с определенным режимом выпивает раствор препарата) и внутривенное (производится медицинским персоналом). Главной целью первого метода является контрастирование полых органов желудочно-кишечного тракта; второй метод позволяет оценить характер накопления контрастного препарата тканями и органами через кровеносную систему. Методики внутривенного контрастного усиления во многих случаях позволяют уточнить характер выявленных патологических изменений (в том числе достаточно точно указать наличие опухолей, вплоть до предположения их гистологической структуры) на фоне окружающих их мягких тканей, а также визуализировать изменения, не выявляемые при обычном («нативном») исследовании.

В свою очередь, внутривенное контрастирование можно проводить двумя способами: «ручное» внутривенное контрастирование и болюсное контрастирование.

При первом способе контраст вводится вручную рентгенлаборантом или процедурной медсестрой, время и скорость введения не регулируются, исследование начинается после введения контрастного вещества. Этот способ применяется на «медленных» аппаратах первых поколений, при МСКТ «ручное» введение контрастного препарата уже не соответствует значительно возросшим возможностям метода.

При болюсном контрастном усилении контрастный препарат вводится внутривенно шприцем-инжектором с установленными скоростью и временем подачи вещества. Цель болюсного контрастного усиления — разграничение фаз контрастирования. Время сканирования различается на разных аппаратах, при разных скоростях введения контрастного препарата и у разных пациентов; в среднем при скорости введения препарата 4–5 мл/сек сканирование начинается примерно через 20–30 секунд после начала введения инжектором контраста, при этом визуализируется наполнение артерий (артериальная фаза контрастирования). Через 40–60 секунд аппарат повторно сканирует эту же зону для выделения портально-венозной фазы, в которую визуализируется контрастирование вен. Также выделяют отсроченную фазу (180 секунд после начала введения), при которой наблюдается выведение контрастного препарата через мочевыделительную систему.

Показания к компьютерной томографии[

Компьютерная томография широко используется в медицине для нескольких целей:

Как скрининговый тест — при следующих состояниях:

• Головная боль

• Травма головы, не сопровождающаяся потерей сознания

• Обморок

• Исключение рака легких. В случае использования компьютерной томографии для скрининга, исследование делается в плановом порядке.

Для диагностики по экстренным показаниям — экстренная компьютерная томография

• Тяжелые травмы

• Подозрение на кровоизлияние в мозг

• Подозрение на повреждение сосуда (например, расслаивающая аневризма аорты)

• Подозрение на некоторые другие острые повреждения полых и паренхиматозных органов (осложнения как основного заболевания, так и в результате проводимого лечения)

Компьютерная томография для плановой диагностики

• Большинство КТ исследований делается в плановом порядке, по направлению врача, для окончательного подтверждения диагноза. Как правило, перед проведением компьютерной томографии, делаются более простые исследования — рентген, УЗИ, анализы и т. д.

Для контроля результатов лечения.

Для проведения лечебных и диагностических манипуляций, например пункция под контролем компьютерной томографии и др.

Некоторые абсолютные и относительные противопоказания[

Без контраста

• Беременность

• Масса тела более максимальной для прибора

С контрастом

• Наличие аллергии на контрастный препарат

• Почечная недостаточность

• Тяжёлый сахарный диабет

• Беременность (тератогенное воздействие рентгеновского излучения)

• Тяжёлое общее состояние пациента

• Масса тела более максимальной для прибора

• Заболевания щитовидной железы

• Миеломная болезнь

«Магнитно- резонансная томография — томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса. Метод МРТ основан на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определенной комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности».

Технология УЗИ

УЗИ являет собой исследование с помощью ультразвуковых волн состояния органов и тканей. Волны, проходя через ткани и границы между ними, отражают ультразвук, что и позволяет формировать изображения внутренних органов. Оно создается с помощью фиксированных, полученных датчиком изменений − отражений звуковых волн. Как известно, существует несколько видов ультразвукового исследования. Это может быть сканирование, УЗИ и доплерография (основана на принципе Доплера – изменение длины волн, которые отражаются).

 

Возможности и преимущества УЗИ

В наше время ультразвуковое исследование УЗИ уже не являться новинкой и часто используется почти во всех областях медицины. Считается, что оно является абсолютно безопасным, так как в нем полностью отсутствует даже намек на радиацию.

Еще одним преимуществом УЗИ считается возможность многократного применения даже в течении одного дня без вреда для пациента. Так же надо учитывать то, что УЗИ - это неинвазивный метод. Его использование проходит без нарушения целостности кожных покровов и введения токсичных контрастных веществ.

Следующим преимуществом УЗИ есть высокая информативность, что дает возможность исследовать как отдельные органы, так и группы органов, состояние тканей и т.д. На сегодняшний день УЗИ можно назвать достаточно доступным, дешевым, быстрым и безболезненным методом исследования.

 

Противопоказания УЗИ

Направление на УЗИ дается лечащим врачом. Прежде чем идти на обследование, нужно проконсультироваться у врача.

Противопоказаниями являются пиодермия (гнойные изменения на коже), инфекционные заболеваний (ВИЧ, вирусный гепатит и др.), наличие открытой раны, свищей в области исследуемого органа. Для обеспечения наибольшей результативности ультразвукового исследования пациенту необходимо предпринять некоторые подготовительные меры. С целью уменьшения газообразования следует в течение нескольких дней придерживаться определенной диеты.

 

Виды УЗИ исследований

Для создания изображения при УЗИ используются волны высокой частоты. Считается, что УЗИ безопасно для беременных и детей, так как этот метод не связан с использованием радиации. Во время исследования на кожу пациента наносится гель, который способствует перемещению датчика над нужной областью. Далее компьютер обрабатывает сигнал и выводит его на экран в виде изображения. УЗИ делится по специфике обследования. Одним из самых часто запрашиваемых видов УЗИ является УЗИ сосудов.

 

Доплерография на сегодняшний день это один из самых точных, незаменимых и популярных видов исследования артерий и вен с использованием сосудистого ультразвука, так же именуемого Доплером. Доплеровское УЗИ (импульсное и цветное потоковое) используется в дополнение к стандартному УЗИ. На Доплере вены исследуются на предмет наличия тромбоза, артерии могут быть просканированы с целью поиска сужения, что возможно, например, при атеросклерозе, и обычно наблюдается в сонных артериях шеи. Этот метод исследования сосудов единственный в своем роде, так как позволяет не только четко и точно исследовать состояние сосудов, но и выявить наличие болезней сосудов.

 

Так же с помощью УЗИ можно провести много других исследований, таких как:

1. УЗИ брюшной полости. При обследовании брюшной полости исследуется состояние желчного пузыря, печени, селезенки и почек. Именно УЗИ с небывалой легкостью может определить наличие камней, кист и новообразований в желчном пузыре.

2. УЗИ щитовидной железы. Позволяет оценить размеры долей щитовидной железы. При обследовании также видны узлы в щитовидной железе.

3. УЗИ почек. Этот вид УЗИ специализируется на выявлении кист и опухолей, которые могут образоваться в почках. Так же УЗИ почек проводится для исключения такого рода болезни как почечная гипертония. Показаниями к УЗИ почек также являются боли в поясничной области, мочекаменная болезнь и непосредственно назначение врача.

4. УЗИ при беременности. УЗИ можно считать одним из немногих безопасных, точных и недорогих методов исследования плода. УЗИ стало стандартным методом диагностики при беременности и играет важную роль в наблюдении за каждой беременной женщиной.

 

Допплерография сосудов или УЗДГ

Дуплексное сканирование или же допплерография − это исследование сосудов головного мозга и шеи. Допплерография представляет собой наиболее современный и точный метод ультразвукового исследования, сочетающий в себе традиционное ультразвуковое исследование с допплерографическим ультразвуковым дуплексным сканированием. Дуплексное сканирование абсолютно безболезненно и не требует специальной подготовки. У допплерографии нет никаких противопоказаний, возрастных ограничений и побочных эффектов.

 

Именно УЗДГ дает возможность получить четкое и точное изображение структуры кровеносных сосудов. Во время допплерографии «сгусток» волн ультразвука проходит до самой граничной черты сосуда, одновременно позволяя отображаться волнам от его стенок. Отображение волн от стенок дает изображение, которое отображается на экране самого аппарата УЗИ. Интересно, что изображение приобретает только черно-белые тона с цветными участками, характеризующими движение крови в сосудах. В отличии от обычного УЗИ, УЗДГ показывает движущиеся объекты. Так же ультразвуковая волна при допплерографии сосудов отражается от движущихся эритроцитов.

 

Допплерографию стоит проводить при жалобах на головную боль, головокружение, потерю сознания, шум в ушах, снижение памяти, невозможность сконцентрироваться, беспричинное состояние тревоги и беспокойства. Причиной этого может быть нарушение кровообращения в сосудах головы и шеи. При первых проявлениях одного или нескольких симптомов необходимо срочно пройти допплерографию сосудов головы и шеи (только с назначения врача), т.к. отсутствие лечения может привести к серьезным осложнениям.

В первую очередь магнитно-резонансная томография применяется при диагностике патологийголовного и спинного мозга. На томографе можно подробно рассмотреть обе доли головного мозга и так же самые маленькие частицы спинного мозга. Именно с помощью МРТ можно получить подробную информацию о новообразовании (так врачи называют доброкачественные и злокачественные опухоли, чтобы людям не так страшно было об этом слышать и говорить), о его положении, состоянии. Наличие аневризмы (грыжы на сосуде), которая может стать причиной инсульта, и диагностировать состояние сосудов в целом можно только при помощи МРТ.

МРТ является базовой технологией диагностики при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, таких как междисковые грыжи, артриты, травмы суставов.

МРТ также применяют для обнаружения опухолей и других патологий во внутренних органах как печенка, почки, селезенка, поджелудочная железа, матка, яичники, молочные железы.

Самое большое достоинство МРТ заключается в том, что этот умный прибор видит болезнь на той стадии развития, когда ее не видит ни сам пациент, ни доктор, ни другие приборы. А это значит: ранняя диагностика дает шанс справиться с болезнью полностью!

Магнитно-резонансная томография позволяет в высокой степени оценивать структуры исследуемого объекта, но все же иногда этого бывает недостаточно. В таких случаях рекомендуется проводить магнитно-резонансную томографиюс введением контрастного вещества. Для МРТ применяются парамагнитные контрастные препараты на основе гадолиния. Наиболее частыми случаями, требующими введения контраста, являются исследование и выявление опухолевых образований

 

1. Одним из свойств магнитного поля МРТ является притягивание металлических предметов. Как и пациент, так врачи, находящиеся в помещении магнитно-резонансного томографа, могут стать «жертвами» металлических предметов, произвольно передвигающихся в сильном магнитном поле. Именно во избежание таких недоразумений любые железосодержащие предметы проносить в зону действия МРТ нельзя.

2. Сильное магнитное поле томографа может непосредственно притянуть любые железные

предметы, которые находятся внутри вашего тела: сосудистые клипсы, металлические фиксаторы, металлические и магнитные имплантаты и другое. В таких случаях МРТ-диагностика запрещена, поскольку может повлечь за собой смещение этих предметов. Кроме этого, металлические предметы могут быть и причиной искажения изображения, что может привести к неправильным выводам на основе полученной информации.