БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЯ И.И

ионизиру-ющих излучений.
Основы дозиметрии ионизирующего излучения.
Применение ионизи-рующих излучений в медицине.
Радиобиологические процессы

Это

ПРОЦЕССЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ЖИВОЙ СИСТЕМОЙ
ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ.

ИМЕЮТСЯ КАК СХОДСТВО, ТАК И РАЗЛИЧИЯ
С ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ.

процессах выделяют
ПЕРВИЧНЫЕ –
РАДИОФИЗИЧЕСКИЕ
и
РАДИОХИМИЧЕСКИЕ

СТАДИИ.

Но:

ПРИ ВЗАИМОДЕЙ-СТВИИ ЧАСТИЦ И КВАНТОВ
ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
С МОЛЕКУЛАМИ ВЕЩЕСТВА –

НЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ,
А СРАЗУ
ИОНИЗАЦИЯ.

ТИПОВ МОЛЕКУЛ -

ОТСУТСТВИЕ СЕЛЕКТИВНОСТИ,
СВОЙСТВЕННОЙ СВЕТУ.
(Свет разных длин волн

по-разному поглощается
различными веществами.)

3. РАЗВИТИЕ СВОБОДНО-РАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
ПО ЦЕПНОМУ МЕХАНИЗМУ
(С САМОУСИЛЕНИЕМ).
(Одни свободные радикалы порождают другие,
цепочки разветвляются и редко обрываются.)

В ВОДНОМ ОКРУЖЕНИИ. –

ИОНИЗАЦИИ
НА РАДИАЦИОННО-
ФИЗИЧЕСКОЙ СТАДИИ ПОДВЕРГАЮТСЯ МОЛЕКУЛЫ

КАК ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ,
ТАК И ВОДЫ:

H2O + h  H2O+ + e-


Поэтому на следующей, радиохимической стадии

процессы могут развиваться

по ПРЯМОМУ и
НЕПРЯМОМУ
(КОСВЕННОМУ) механизму.

СТАДИИ
ПРЕОБРАЗУЮТСЯ СНАЧАЛА
ИОНИЗИРОВАННЫЕ МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ.

ПРОДУКТЫ ЭТОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ВСТУПАЮТ В РЕАКЦИИ
С

ОРГАНИЧЕСКИМИ МОЛЕКУЛАМИ
ЖИВОЙ ТКАНИ.

ВОДЫ:
H2O+  H+ + OH·

e- + H2O  H2O-
H2O-

 OH- + H˙

H2O+ + e-  H2O
H2O  H˙ + OH˙




H2O2 + 2O
(перекись водорода и
атомарный кислород)

Продукты радиолиза
взаимодействуют
с органическими молеку-
лами и вызывают
их аналогичные
превращения.

НЕПРЯМОЕ ДЕЙСТВИЕ –
действие
«ЧЕРЕЗ ВОДУ».

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.

также МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ
для их измерения.
ДОЗЫ
ЭКСПОЗИЦИОННАЯ
ЭКВИВАЛЕНТНАЯ
ПОГЛОЩЕННАЯ
(ИЗЛУЧЕНИЯ)

ОБЛУЧАЕМОГО ВЕЩЕСТВА -
D = E / m.

МОЩНОСТЬ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ:
ND

= D / t.

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ D:

СИ – Дж/кг = Гр (грей)
Внесистемная единица – рад
(Radiation Absorbed Dose)
1 рад = 10 - 2 Гр

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ND:

Гр / с
рад / с

ПРИ ИОНИЗАЦИИ ФОТОНОВСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ЕДИНИЦЫ МАССЫ ВОЗДУХА –
X = Q

/ m.
МЕРА ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА РЕНТГЕНОВСКИМИ И ГАММА - ЛУЧАМИ.

МОЩНОСТЬ
ЭКСПОЗИЦИОННОЙ
ДОЗЫ:
NX = X / t.
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ Х:
СИ – Кл / кг.
Внесистемные единицы - рентген ( Р )
1 Р = 2,58  10- 4 Кл / кг.
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ NX:
Кл / ( кг  с ) = А / кг.
Р / с.

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.

Связь между активностью препарата – источника гамма-фотонов
и мощностью экспозиционной дозы:
NX = kγ A / r2,
где kγ – гамма-постоянная, характерная для ядра данного изотопа.

аспект –
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ
ЛЮБОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ТЕМ БОЛЬШЕ,
ЧЕМ БОЛЬШЕ ЕГО

ПОГЛОЩЕННАЯ ДОЗА).

К, или ОБЭ –
коэффициент качества,
или
относительная биологи-ческая эффективность

(качественный аспект –
ПРИ ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ
ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ
РАЗЛИЧНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
РАЗНОЕ).

ВИДА ИЗЛУЧЕНИЯ
БОЛЬШЕ ФОТОНОВСКОГО
ПРИ ОДИНАКОВОЙ ДОЗЕ ИЗЛУЧЕНИЯ В ТКАНЯХ.
Величина

К зависит от
ВИДА ИЗЛУЧЕНИЯ и
ЕГО ЭНЕРГИИ .
для ФОТОНОВСКИХ, а также БЕТА-излучений
K = 1.
для АЛЬФА-излучения
К ≈ 20.

бэр = 10 - 2 Зв
Радиоактивный фон соответствует эквивалентной дозе

125 мбэр.

Минимальная летальная доза гамма-излучения (при облучении всего организма) -
около 600 бэр.

действующему фактору.

По назначению -
ДВЕ ГРУППЫ МЕТОДОВ:
МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ
МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ
По действующему

фактору -

действие рентгеновского излучения
и
радиоактивных излучений

ТКАНЯМИ.
Взаимодействие в
основном через
ФОТОЭФФЕКТ,  = Ф.
Интенсивность невелика
Разновидности:
РЕНТГЕНОСКОПИЯ
и
РЕНТГЕНОГРАФИЯ.
РЕНТГЕНОСКОПИЯ:
ИЗОБРАЖЕНИЕ

НА ЭКРАНЕ,
ЛЮМИНЕСЦИРУЮЩЕМ В РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ.

РЕНТГЕНОГРАФИЯ:
ИЗОБРАЖЕНИЕ НА ФОТОПЛЕНКЕ.

ФЛЮОРОГРАФИЯ.

необходимые
для съемки элементы объединены в общую
светонепроницаемую систему, что
позволяет производить
съемку

в незатемненном помещении.

Современные
диагностические аппараты обеспечивают скорость
съемки до 6 кадров в секунду.
Высокая пропускная
способность флюорогра-фического кабинета,
относительно небольшая лучевая нагрузка,
удобство хранения флюорограмм
делают флюорографию массовым методом обследования.

запись (сканирование)
участков тела в рентг.
лучах
с последующей обработкой
изображения на

ЭВМ.

Позволяет видеть
очень маленькие
опухолевые
образования.

В 1979 г. ученым, разра-
ботавшим компьютер-
ный рентгеновский
томограф,
была присуждена
Нобелевская премия.

мягкого рентгеновского и УФ.
Позволяет производить
раннюю диагностику злокачественных опухолей.
Особенности механизма:

СЕЛЕКТИВНО ПОГЛОЩАЕТСЯ

НЕКОТОРЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ (НАПРИМЕР, ИОДОМ),
СОДЕРЖАНИЕ КОТОРЫХ В ПАТОЛОГИЧЕСКИ ИЗМЕНЕННЫХ ТКАНЯХ БЫВАЕТ ПОВЫШЕНО.

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ.
Это разновидность
МЕТОДА
МЕЧЕНЫХ АТОМОВ.
Основан на существо-
вании стабильного и
радиоактивных

изотопов элемента.

Радиоактивные изо-
топы имеют свойство избирательно накапливаться
в определенных органах и тканях.

- В КОСТЯХ;
КАЛИЙ - В НЕРВНОЙ И МЫШЕЧНОЙ ТКАНЯХ.

ПРОДУКТЫ РАДИОАКТИВНОГО

РАСПАДА ИХ ЯДЕР –
С ПОМОЩЬЮ ДЕТЕКТОРОВ.

ПО РАСПРЕДЕЛЕНИЮ И
СКОРОСТИ НАКОПЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ –
О СОСТОЯНИИ ТКАНЕЙ И ОРГАНОВ.

КОЛИЧЕСТВО ВВОДИМЫХ ИЗОТОПОВ МАЛО.

ПРОТОНОВ
ДО И ПОСЛЕ ПРОХОЖДЕ-НИЯ ОБЪЕКТА.

МОЖНО РАЗЛИЧАТЬ СТРУКТУРЫ РАЗНОЙ ПЛОТНОСТИ.

МЕТОД,

РОДСТВЕННЫЙ РЕНТГЕНОГРАФИИ, НО ПОЗВОЛЯЕТ ЛУЧШЕ РАЗЛИЧАТЬ СТРУКТУРУ МЯГКИХ ТКАНЕЙ.

-
УНИЧТОЖЕНИЕ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ.
РЕНТГЕНО- И ГАММА-ТЕРАПИЯ :
т.к. фотоны успевают проделать

большой путь до взаимодействия с частицами вещества,
ГЛУБОКО РАСПОЛОЖЕННЫЕ ОПУХОЛИ РАЗРУШАЮТСЯ,
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ТКАНИ ПОВРЕЖДАЮТСЯ МАЛО.

СОДЕРЖАЩИМИ РАДИОАКТИВНЫЙ ИЗОТОП РАДОНА 222Rn86
И ЕГО ДОЧЕРНИЕ ПРОДУКТЫ.

ВОЗДЕЙСТВИЕ:
- НА КОЖУ - В ВИДЕ ВАНН,

- ОРГАНЫ ПИЩЕВАРЕНИЯ - ПРИ ПИТЬЕ,
- ОРГАНЫ ДЫХАНИЯ - ПУТЕМ ИНГАЛЯЦИЙ.

ВОЗМОЖНО ВВЕДЕНИЕ ЛЕЧЕБНОГО ПРЕПАРАТА НЕПОСРЕДСТВЕННО ВНУТРЬ ОРГАНА
И ОБРАЗОВАНИЕ ТАМ АЛЬФА-ЧАСТИЦ
ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ОРГАНА НЕЙТРОНАМИ.

ЭЛЕКТРОНЫ И ПРОТОНЫ, разогнан-ные в ускорителях.

Рентгено-
диагностика терапия

Р.-скопия Р.-графия

Синхротронное
излучение

РАДИАЦИОННАЯ

ТЕРАПИЯ
СЦИНТИГРАФИЯ
ГАММА АЛЬФА
ИОННАЯ
РАДИОГРАФИЯ ЭЛЕКТРОНЫ
и
ПРОТОНЫ