Ionizujúce žiarenie Diagnostické metódy s využitím ionizujúceho žiarenia Nadežda Višňovcová

Ciele prednášky štruktúra atómu ionizujúce žiarenie, vznik ionizujúceho žiarenia, zdroje základné druhy ionizujúceho žiarenia, charakteristiky základné jednotky, princípy ochrany pred ionizujúcim žiarením diagnostické metódy s využitím ionizujúceho žiarenia

Atóm základná štruktúra 1 Atóm (gr. nedeliteľný) je najmenšia, chemicky ďalej nedeliteľná častica chemického prvku, ktorá je nositeľom jeho vlastností. veľkosť – typicky 10-10 m, jadro - 10-15 m - protóny a neutróny elektrónový obal

Atóm základná štruktúra 2 Štruktúry vybraných atómov Schéma molekuly vody

Energetické stavy atómu 1 excitácia Excitácia alebo (vz)budenie je zvýšenie energie atómu, jadra atómu, molekuly či kryštálu nad jeho základnú energiu. Po excitácii je daný systém v tzv. excitovanom stave Fotón (z gréckeho: φως (fos), svetlo) je vo fyzike elementárna častica, kvantum elektromagnetického poľa a základná "jednotka" svetla a všetkých ostatných foriem elektromagnetického žiarenia. proces excitácie

Energetické stavy atómu 2 ionizácia Ionizácia je odtrhnutie jedného alebo viacerých elektrónov od atómu alebo molekuly Elektrón získa viac než ionizačnú energiu (prácu) rádovo 10 eV (zvyšok sa premení na kinetickú energiu) proces ionizácie

Elektromagnetické spektrum

Ionizujúce žiarenie 1 definícia Ionizujúce žiarenie je žiarenie prenášajúce energiu vo forme častíc (>10 eV) alebo elektromagnetických vĺn s vlnovou dĺžkou do 100 nm alebo frekvenciou 1015 Hz a má schopnosť priamo alebo nepriamo utvárať ióny v látke (mobily 900 rsp. 1800 MHz – neionizujúce žiarenie) Zdroj ionizujúceho žiarenia je rádioaktívna látka, prístroj alebo zariadenie schopné emitovať ionizujúce žiarenie alebo produkovať rádioaktívnu látku

Ionizujúce žiarenie 2 zdroje Prírodné zdroje (slnko, hviezdy, vesmír, horniny, prírodné prostredie) Umelé zdroje (používané v medicíne) Rtg prístroje, rádioterapeutické prístroje, urýchľovače napr. cyklotróny) Žiariče používané v medicíne Uzatvorené žiariče (žiariče, ktoré sú v pevnom obale, z ktorého sa vysúvajú len počas expozície a obal spĺňa podmienky tesnosti podľa hyg.noriem, napr. Co60 v rádioterapii) Otvorené žiariče (nespĺňajú podmienky uzatvorených žiaričov, aplikujú sa priamo do organizmu i.v, inhalačne, napr. 99m Tc)

Druhy ionizujúceho žiarenia podľa fyzikálnej podstaty žiarenia delíme ionizujúce žiarenie na: korpuskulárne ionizujúce žiarenie: ťažké alfa častice (žiarenie alfa) protóny (protónové žiarenie) neutrón (neutrónové žiarenie) stredne ťažké (mezóny), ľahké: elektróny (najmä žiarenie beta mínus) pozitróny (najmä žiarenie beta plus) fotónové ionizujúce žiarenie (elektromagnetické ionizujúce žiarenie, vlnové ionizujúce žiarenie) : röntgenové žiarenie, žiarenie gama

Rádioaktivita 1 druhy rádioaktívneho rozpadu

Rádioaktivita 2 alfa rozpad, premena 2 protóny a 2 neutróny náboj +2 hmotnosť 4 (v atómových jednotkách, každý protón alebo neutrón = 1) pomerne „pomalé“ a „ťažké“ malá priechodnosť vysoký náboj, hmotnosť ionizujú silno prostredie značná excitácia atómov

Rádioaktivita 3 beta rozpad,premena Beta mínus rozpad jadrový neutrón sa mení na protón, jadro emituje elektrón a antineutríno Beta plus rozpad jadro emituje pozitrón a neutríno, jadrový protón sa mení na neutrón

Rádioaktivita 4 beta častica,charakteristika elektrický náboj : -1 hmotnosť cca 1/2000 rýchle a ľahké stredná prenikavosť ionizujú menej než alfa častice produkcia brzdného rtg žiarenia

Rádioaktivita 5 gama a röntgenové žiarenie je často definované ako žiarenie s energiou fotónov nad 10 keV, čo zodpovedá frekvenciám nad 2,42 EHz, resp. vlnovej dĺžke kratšej ako 124 pm, do tohto spektra patrí aj röntgenové žiarenie. fyzikálny rozdiel medzi gama žiarením a röntgenovým žiarením nejestvuje, žiarenia sa líšia len svojim zdrojom Gama žiarenie Rtg žiarenie

Rádioaktivita 6 gama, rtg charakteristika Nulová kľudová hmotnosť Nulový náboj Vysoká prenikavosť Interakcia s hmotou, prostredím 3 spôsobmi Fotoefekt Comptonov rozptyl Tvorba elektrón-pozitrónových párov Fotóny interagujú s látkami s vysokým počtom elektrónov (napr. ťažké kovy)

Účinky ionizujúceho žiarenia

Biologické účinky žiarenia na organizmus, priame a nepriame

Biologické účinky žiarenia na organizmus stochastické a nestochastické

Ochrana pred ionizujúcim žiarením Vzdialenosť ( štvorcový zákon ) Čas Tienenie Dozimetrický plán pracoviska Ochranné pomôcky

Limity ožiarenia pre umelé zdroje ionizujúceho žiarenia Ožiarenie je vystavenie pôsobeniu ionizujúceho žiarenia Havarijné ako dôsledok radiačnej nehody Lekárske ožiarenie je vystavenie umelému zdroju žiarenia na základe lekárskej indikácie Radiačná ochrana je ochrana ľudí a životného prostredia pred ionizujúcim žiarením a jeho účinkami Limity ožiarenia predstavujú hornú mieru rizika ožiarenia a sú definované v článku č. 2, tabuľka č. 1 NV 345/2006Z.z. Obyvateľstvo 1mSv/rok Pracovníci so zdrojmi ionizujúceho žiarenia (18 až 65 rok života) 20 mSv/rok (spolu 0,94 Sv za celé obdobie) Študenti (rádiologickí technici ) 6 mSv (1 rok štúdia)

Klinické využitie ionizujúceho žiarenia rádiodiagnostika 1.snímka ruky vytvorená W. C. Rentgenom

Klinické využitie ionizujúceho žiarenia rádioterapia

Klinické využitie ionizujúceho žiarenia nukleárna medicína

Diagnostické metódy s využitím ionizujúceho a neionizujúceho žiarenia Patria medzi najčastejšie diagnostické metódy v klinickej praxi Zdroj morfologickej (anatomickej ) aj funkčnej informácie o stave vyšetrovaného pacienta Fyzikálny princíp je založený na absorpcii rtg žiarenia, ktoré je produkované zo zdroja žiarenia ( rentgenky ) Metódy môžu závažným spôsobom ovplyvňovať zdravie pacienta ( pri nevhodných alebo opakovaných neodôvodnených indikáciach) Metódy môžu poškodzovať zdravie zdravotníckeho personálu ak pri práci nedôsledne dodržiavajú zásady ochrany pred ionizujúcim a neionizujúcim žiarením

Diagnostické metódy s využitím ionizujúceho a neionizujúceho žiarenia delenie Skiagrafia, Skiaskopia Počítačová tomografia Magnetická rezonancia Osteodenzitometria Ultrasonografia Mammografia

Skiagrafia a skiaskopia 1 Nepriama skiagrafia Nepoužívaná pre: malý formát záberu a nízku detailnosť obrazu; vysoká radiačná záťaž Priama skiagrafia Pre vysokú radiačnú záťaž využívaná dnes len v stomatológii Digitálna a počítačová skiagrafia Senzor napevnozabudovaný do prístroja (kt. je podobný digitálnemu fotoaparátu) prevádza energiu RTG žiarenia do digitálnej formy Platňa(ktorej základom je fosfor) sa po ožiarení RTG žiarením vloží do čítačky počítača a fotostimulovanou luminiscenciou sa prevedie „svetielkovanie“ ožiareného fosforu na digitálny obraz v počítači (možnosť použitia staršieho prístr. vybavenia a prenositeľnosť)

Skiagrafia a skiaskopia 2 Schéma rtg prístroja

Skiagrafia a skiaskopia 3 História a súčasnosť

Mamografia Indikácia ochorenia prsnej žľazy, screening v rámcii prevencie nádorov prsnej žľazy Mäkké rtg žiarenie, asi 0,7 mSv, rengenka má anódu z molybdénu Mamograf schéma Mamogramy – snímky prsnej žlazy

Počítačová tomografia 1 Metóda, ktorá je založená na počítačovej analýze a syntéze dát o priechode rtg žiarenia telom pacienta. Základný rez = scan = sken, zobrazuje osovú anatómiu danej vrstvy, dobre diferencuje jednotlivé štruktúry v smeroch kolmých na dlhú os tela Úzky primárny lúč rotuje okolo tela pacienta a preniknuté žiarenie je zachytávané na detektoroch. Princíp hodnotenia je posúdenie denzity tkaniva, vyjadrujeme v Hounsfieldových jednotkách

Počítačová tomografia 2 výhody Skrátenie vyšetrenia Zníženie dávky – dávkový ekvivalent (mSv, mGy) Škála vyšetrení Coronarografia Irigografia AG Ostatné (pľúca,orgánové vyšetrenia)

Počítačová tomografia 3 Schéma CT prístroja ct rez mozgu v axiálnej rovine

Počítačová tomografia @skiagrafia

Osteodenzitometria princíp osteodenzitometrie spočíva v absorbcii rtg žiarenia v skelete stanovuje množstvo minerálov v kostiach Výsledok vyšetrenia Typy osteodenzitometrických prístrojov

Angiogram cievneho zásobenia obličky Angiografia Zobrazenie srdca a ciev pomocou ionizujúceho žiarenia a kontrastnej látky Angiografický tím Angiogram cievneho zásobenia obličky angioplastika

Magnetická rezonancia 1 (použitie neionizujúceho žiarenia) Využíva fakt, že ľudské telo obsahuje veľa vody, vodíkových protónov Tieto protóny v tele sú zdrojom (atóm vodíka, uhlíka, fosforu) sú zdrojom signálu Na tieto protóny pôsobíme nízkofrekvenčným magnetickým poľom a tieto sa v dôsledku tohto pôsobenia rozkmitajú , dostávajú sa do vzbudeného stavu Keď prestaneme na tieto protóny pôsobiť týmto pole , začnú sa vracať do svojej pôvodnej polohy a počas tohto procesu vydávajú magnetický rezonančný signál, ktorý my zaznamenáme na obrazovke počítača Tento signál je dôsledok rozdielu energie pre protón vo vzbudenom a kľudovom stave, tento rozdiel sa premení na signál Doležité kontraindikácie vyšetrenia ( pacemaker !, kovové implantáty v tele, klaustrofóbia, tetovania ..)

Magnetická rezonancia 2 schéma

Magnetická rezonancia @počítačová tomografia MR scan mozgu CT scan mozgu

Ultrasonografia 1 použitie neionizujúceho žiarenia Ultrazvuk (UZV) je VF zvuk s f >20kHz (rádovo MHz) Zdroj: piezoelektrický kryštál, generátor UZV UZV prechádza do tkaniva body, časť z neho sa pohltí tkanivom, časť sa odrazí (Dopplerov efekt). Odrazená časť sa volá ECHO Základom je sonda a elektronická aparatúra Zameraná na mäkké tkanivá, hemodynamika kardiológia, gynekológia

Ultrasonografia 2 Ultrasonografia - prístroj USG angiografia 3D zobrazenie

Metódy nukleárnej medicíny 1 Izotopové vyšetrenia - GAMAGRAFIA , SCINTIGRAFIA Využivajú zobrazenie orgánov pomocou prechodu ionizujúceho žiarenia , ktoré vzniká v jadre atómov. t.j. žiarenie alfa, beta, gama, pozitrónové žiarenie Príslušný typ žiarenia sa dosahuje vpravením látok –žiaričov (rádioizotopov), ktoré sú zdrojom príslušného žiarenia, napr. alfa, beta, gama. Tieto sa vpravujú do krvi . Látky sa hromadia v orgáne, ktorý chceme vyšetriť a kedže vyžarujú ionizujúce žiarenie, toto sa detekuje pristrojom – gamakamerou..Tak sa dajú zistiť napr. zápal alebo nádor štítnej žľazy po vpraveni radioizotopu J 131 do krvi . J 131 je kombinovaný beta- gama žiarič s polčasom rozpadu 8 dní Cr51 je daľší rádioizotop používaný na vyšetrenie veľkosti, tvaru bielych a červených krviniek ( zistovanie rakoviny krvi, leukémie) Pri gamagrafii pečene sa vpravuje do krvi iný rádioizotop- P 32 a umožňuje dg. nádorov, či zápalov pečene .

Metódy nukleárnej medicíny 2 Gamakamera schematicky a reálne

Ďakujem za pozornosť