8. Радиоактивное излучение в медицине.

В природе наблюдается явление радиоактивного распада - са­мопроизвольное превращение ядер определенных элементов в ядра других элементов с испусканием радиоактивных альфа-, бета- и гамма-излучений. По­токи альфа-частиц, электронов и позитронов, а также гамма- из­лучение возникают при радиоактивном распаде:

1) -частицы образуются в результате распада тяжелых ядер:

, (А-атомный номер, Z-заряд ядра)

-частицы состоят из 4-х нуклонов: двух нейтронов (не имеет эл. заряда) и двух протонов (частица с полож. зарядом);

2) Потоки электронов и позитронов возникают в результате -распада:

,

,

где - электрон, - позитрон, и - нейтрино (частица с полуцелым спином- собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу) и антиней­трино соответственно;

3) - и - распады могут сопровождаться - излучением (кван­ты электромагнитного поля с высокой энергией). Возможны и другие процессы, приводящие к гамма-излучению.

Характеристики радиоактивных излучений

Вид излу­чения	Заряд Z ед. элем. заряд	Атом­ная масса А, а.е.м	Средняя энергия, 106 эВ	Линейная плотность ионизации (воздух), пар/см	Средний линейный пробег, м ( -излучения )
					воздух	ткани организма
альфа	2	4	4-8,8	~3*104	(2-8)*10-2
бета	1	0	0,01-10	50 -250	10	1,5*10-2
гамма	0	0	0,2-3,0	3	300	около 1

Ионизирующая способность излучения оценивается линей­ной плотностью ионизации i:

,

где dn - число ионов одного знака, образованных ионизирующей частицей на элементарном пути dl. На практике эта величина оце­нивается количеством пар ионов, образованных частицей на 1 см пробега.

Дозы и их единицы измерения

доза система единиц	поглощенная Dn	экспозиционная Dэ	биологическая (эквивалентная) Dб
СИ внесистемные	Дж/ кг Грей (Гр) 1рад=10-2 Гр	Кл/кг рентген (Р)	Зиверт (Зв) бэр (биологический эквивалент рада) 1бэр = 10-2 Зв

Радиоактивные излучения широко используются в диагно­стике и в терапии заболеваний. Радионуклидная диагности­ка или метод меченых атомов использует­ся для определения заболеваний щитовидной железы (с использованием радиоизотопа ¹³¹I). Этот метод также позво­ляет изучать распределения крови и других биологических жидкостей, диагностировать заболевания сердца и ряда дру­гих органов.

Гамма-терапия — это метод лечения онкологических заболе­ваний с помощью -излучения. Применяется радоновая терапия: минеральные воды, содержащие ²²²Rn и его продукты, используются для воздей­ствия на кожу (радоновые ванны), органы пищеварения (пи­тье), органы дыхания (ингаляция).

Для лечения онкологических заболеваний применяются -частицы в комбинации с потоками нейтронов. В опухоль вво­дят элементы, ядра которых под воздействием потока нейтро­нов вызывают ядерную реакцию с образованием -излучения:

или

Таким образом, - частицы и ядра отдачи образуются в том месте органа, которое необходимо подвергать воздействию. Кроме того, в современной медицине используют жесткое тормозное рентгеновское излучение, получаемое на ускорителях частиц, имеющее высокую энергию квантов. Излучение, полученное на ускорителях, используется в диагностических целях.