Рентген сәулесі
Рентген сәулесі – бұл ұзындығы шамамен 80-нен 10 нм электромагниттік толқындар. Алу тәсіліне қарай рентген сәулелену тежеулік және сипаттамалық болып екіге бөлінеді.
Рентген сәулесін 1895 ж. неміс физигі В.К. Рентген ашқан. Ол 1895 — 97 ж. Рентген сәулесінің қасиеттерін зерттей отырып, алғашқы рентген түтігін жасады. Рентген сәулесінің түрлі материалдар мен адам денесінің жұмсақ ұлпаларынан өтіп кететіні байқалған соң, оны медицинада кеңінен қолдана бастады. 19.
Рентген түтігі – рентген сәулесінің ең кең тараған көзі, екі электродты вакуумдық құрылым. Қыздырылған катод электрон бөледі. Анод немесе антикатод қиғаш жазықталып пайда болған рентген сәулесін түтік осіне
бұрыштап бағыттайды. Анод жазықтығы вольфрамнан жасалған.
Диагностикалық түтіктер үшін рентген сәулелерінің көзі нүктелі болғаны маңызды-ол үшін электрондарды анодтың бір нүктесіне шоғырландыру қажет(аноды айналмалы рентген түтігі). Антикатод (анод) затының атомдық ядро және атомдық электрондары электростатикалық аймағымен бөлінген электрон тежеледі нәтижесінде тежеулік рентген сәулелену пайда болады.
Электрондар тежелгенде қуаттың тек бір бөлігі рентген сәулесінің фотонын құруға, қалган бөлігі анодты қыздыруға жаратылады. Көп электрондар тежелгенде үздіксіз спектрлі рентген сәулелері пайда болады.
Қысқа толқынды тежеулік сәулелену деп аймақтан электронмен қабылдаған қуат толығымен фотон қуатына өтуін айтады. Қысқа толқынды сәулелердің өту қабылеті жоғары(қатаң cәулелену). Ұзын толқынды рентген
сәулелер жұмсақ деп аталады. Рентген түтігінде кернеуді ұлғайта отырып сәулелену спектрі құрамын өзгертеді сөйтіп қысқа толқынды сәуле үлесі жоғарылайды. Егер катодта қыздыру температурасын жоғарылатса түтікте электрондар эмиссиясы және ток күші өседі. Бұл рентген сәулелену фотондар
санының ұлғаюына әкеледі. Сипаттамалық рентген сәулелену пайда болады егер рентген түтігінде кернеуді жоғарылата берсе (спектр тұтас сызғыш сияқты).
Медицинада рентген сәулеленуді қолданудың физикалық негіздері
Рентген сәулеленудің медицинада қолдануының ең маңыздыларының бірі – бұл диагностикалық мақсатпен ішкі мүшелерді сәулемен тексеру.
Дигностика үшін 60-120кэВ қуатты фотондар қолданылады – бұл фотоэффект. Фотоэффект деп рентген сәулелерінің атоммен жұтылуы, нәтижесінде атомның ішкі терең қабаттарынан электрондардың ұшып шығуы. Оның маңызы фотон қуатының үшінші дәрежесіне қарсы пропорционалды, сондықтан қатаң
сәулеленудің өту қабілеті жоғары және жұтқыш-зат атомдық нөмірінің үшінші дәрежесіне пропорционалды. Түрлі тіндердің рентген сәулелерін жұтуындағы елеулі айырмашылық адам денесінің ішкі мүшелерін көлеңкелеп көруге мүмкіншілік береді.
Рентгенодиагностика екі нұсқада қолданылады:
1. Рентгеноскопия - бейнені рентгенолюминисценттік экранда қарау
2. Рентгенография – бейне фотопленкаға түсіріледі Егер тексерілетін мүше жәнеайнала қоршаған тін шамамен бірдей рентген сәулесін әлсіретсе, онда арнайы контрасттық заттар колданылады. Мысалы: асқазан және ішектің көлеңкесін көру үшін қоймалжың барий сульфаты массасы колданылады.
Рентген сәулесінін қасиеттері:
Рентген сәулесінің ерекше қасиеті- ол арқылы ешқандай микроскоппен көруге H кұалғанын көруге болады. Рентген сәулелері арқылы атомдарды 100 млн және одан да көп есе үлкейтіп көруге болады. Рентген
сәулесінің ашылуының ғылыми зор маңызы бар. Бұл сәулелерді пайдалану біздің өмірімізбен бірге қайнасып кетті. Ғылымның және техниканың кейбір тараулары рентген сәулесін пайдалану нәтижесінде өсіп нығайды. Рентген сәулесінің ерекше қасиеттерінің бірі- оның ағашқа, киімге, адам денесіне, тіпті металдарға өтіп кететіндігінде. Адамның өн-бойына зиян келтірмей, аурудың ішкі органдарын толық тексеріп шығуға осы қасиетінің көмегі мол. Ал рентген сәулелері көзге бірден көрінбейді. Оны тек
аспаптардың көмегімен ғана көруге болады, денеге кіріп сіңгенде ол сәулелер денені басқа затты кейбір нәрселердің көмегімен қараңғы жерде ғана жарық береді(яғни бұны люминисценция дейді).
Осыдан барып адамның сүйектері мен ішкі органдарының ауру- сауын көзбен көірп ажыратады. Мұны рентгеноскопия деп атайды.
Лазер сәулесі
Хх ғасырдың екiншi жартысындағы физиканың ірi табыстарының бiрi оптикалық кванттық генератор, немесе басқаша айтқанда лазердiң ойлап табылуы "Лазер" деген сөз ағылшынның "LightAmplificatoinbyStimulatedEmissionofRadiation" деген сөйлемiнiң алғашқы әрiптерiнен алынған (LASER). Бұл "мәжбүрленген сәуле шашудың көмегiмен жарықты күшейту" дегендi бiлдiредi. Мәжбүрленген сәуле шығару үрдiсi лазерлердiң физикалық негiзi болып табылады.
1953 ж совет ғалымдары Н.Г.Басов пен А.М.Прохоров және олардан тәуелсіз американдық ғалымдар Таунс пен Вебер сантиметрлік диапазондағы электромагниттік толқындарды күшейту үшін еріксіз сәулеленуді қолдануды ұсынды. Мұндай қондырғыларды мазер деп атайды. Осы еңбектері үшін 1964 жылы Басовқа, Прохоровқа және Таунсқа Нобель сыйлығы берілді. Оптикалық диапазонда жұмыс істейтін осындай қондырғы- лазер (оптикалық кванттық генератор) алғаш рет 1960 жылы АҚШ-та іске қосылды, оны жасаған американдық физик Т.Мейман. Бұл қондырғы еріксіз сәулелену құбылысының негізінде жұмыс істейді
Алғашқы лазерлер ретiнде рубиннiң кристаллдары пайдаланылды (2-сурет). Ондағы атомдарды қоздыру үшiн рубин бiлiктi сыртынан импульстi түрде жұмыс iстейтiн, спираль шаммен орады. Шам жарқ етiп жанған кездегi шыққан энергияны рубин атомдары жұтып, метатұрақты күйлерге өтедi. Атомдарды бұлай қоздыру оларды үрлеу деп аталады. Бүкiл қозған атомдардың сәуле шығаруы бар болғаны 10-8 – 10-10 с уақытқа созылады. Осы кездегi жарық сәулесiнiң қуаты өте үлкен 109 Вт-қа дейiн жетуi мүмкiн. Бұл үлкен электростанциялардың қуатынан да үлкен.
Лазер сәулесiнiң негiзгi қасиеттерi оның аса жоғарғы монохроматтылығы, когеренттілігі, шоқтың қатаң бағытталуы (лазер сәулесінің шашырауы өте аз) және аса қуаттылығы.
Оптикалық кванттық генератордың белсендi материалды пайдалануына байланысты бірнеше түрі бар:
1)Жартылайөткізгішті лазер2)Сұйық зат лазері3)Газ лазері 4)Қатты денелік
Лазердің медицинадағы ролі.Стоматология тәжірибесінде баяу ағынды гелий-неондық лазер қолданылады. Лазер сәулесінің шоғымен тіс ауруын емдеуге, яғни тістің ауырған жерін оңай ойып алып тастауға болады. Бір кереметі лазер сәулесі тістің ақау жерін өзі іздеп тауып алады. Оның себебі бар. Тік эмаль ақ жарықты кері шағылдырады. Сондықтан лазердің «нәзік» сәулесі тістің сау жеріндегі эмаль қабатынан кері шағылады да, лазер бұзылған жердітабады, сау жеріне зиянын тигізбейді. Ал операция тез өтетіндігі соншалықты, оны емделуші байқап та үлгермейді. Қанжел (пародонт) ауруларын, зақымданған тканьдерді емдеуде, организмнің әр түрлі ауруларға бейімділігін (сенсебилизаңия) кеміту, иммундық қасиеттерін күшейту т. б. клиникалық жұмыстарда жақсы нәтиже беріп келеді. Ауыз қуысында болатын стоматиттерді (ауыздың уылуы) ерін мен тіл жараларын, глоссалгияны (тоқтаусыз ауыратын тіл кеселі), глосситті (тіл кабынуы) лазер сәулесімен емдеуде жақсы нәтижелерге қол жеткізіліп келеді. Бұл сәулені сондай-ақ жақ сүйектері сынғанда, бетке пластикалық операциялар жасағанда қолданады.Соңғы уақытта көмейдің парездері мен параличтерін хирургиялық диодты лазерді қолдану арқылы жүзеге асырылатын жаңа әдісі енгізілді
Ал, Калифорниядан шыққан доктор лазердің көмегімен адамның көзінің түсін өзгертетін технологияны ойлап тапқан. Ендігі жерде көзінің түсін қарадан көкке ауыстырғысы келетін адамдар бар жоғы 20 секундта көзінің түсін ауыстыра алады. Бірақ ол қайтып орнына ешқашан келмейді екен.
3.Лазер сәулесінің биологиялық әсері. Лазерлi қондырғылармен жұмыс істеген, қызмет етушiлерге белгiлi потенциалды қауіп төндiредi.
Лазерлiк сәуленің термиялық (күйдiргiш) әсері бар, сонымен қатар, тіндерде болатын электромагниттiк аймақтың кернеуін өзгертетiн қасиетін бейнелейді Лазер қондырғыларымен жұмыс iстейтiндер шағылысқан және жайылған сәулелерден ОКГ -ң бетiндегi әртүрлi оптикалық элементтер мен сәуле жолында орналасқан нысаналар, құралдар, сонымен қатар, өндiрiс орындарының қабырғаларынан әсер алады.
Шағылысқан және жайылған лазерлiк сәулелердің тығыздығының маңызы шағылыстыратын материалдық құрамына және табылуына, лазердің қуатына және шығатын энергиясына байланысты. Күштi импульстi лазерлермен жұмыс iстегенде шығатын энергия жүздеген Дж-ге, шағылысқан лазер сәулесінің энергия тығыздығы кейде 10-2 - 10-3 Дж/см2-ге дейiн жетедi.
Лазерлiк сәулелер көздің торлы қабатын зақымдайды, ереже бойынша оператордың көзiне сәулелер аз көлемде түседi, себебi генерация кезiнде, зерттеушi өзiн сақтау шараларын қолданады: көзiн жабу, көзiлдiрiк кию, бұрылып басқа жаққа қарау және т.б. Кейде күштi импульстiк ОКГ-қ жұмыс жағдайында шу өте жоғары (120 дБ) болады және спектрдегi жиiлiк 125-400 Гц-ке жетедi. ОКГ тұрған жерде ауаның газдық және иондық құрамы өзгермейдi, бірақ ұзақ жұмыс жағдайында ауаның иондық құрамында азон және басқа зиянды қосылыстар көбейеді. Лазерлiк қондырғылармен жұмыс жасаған адамдарда нервтік көңіл-күй жағдайлары тұрақты түрде зорығумен жүредi.
Сәуленің және электрлiк тоқтың жоғары дәрежедегі кернеуі ағзалардың қалыпты ритмдегi жұмысын бұзады, әртүрлi ағзалардың ауруларының пайда болуына әкеледі. лазерлiк сәуленің биологиялық әсері күрделi. Лазерлiк сәулеленудің әсерінен болған биологиялық жылжулар негiзiнен термиялық (күйдiргiш), механикалық, фото-электрлiк және фотохимиялық құбылыстарды туғызады. Лазерлiк құрылымдарды қолданғанда көру ағзасы едәуір зақымдалып, оның жұмысы бұзылады. Әсіресе, көдің торлы қабаты мен нұрлы қабығы оған өте сезiмтал. Көздің зақымдалуы тіке жарық сәуленің, осымен бiрге әртүрлi нәрседен шағылысып шыққан жарық бейнелерінің түсуінен және шашыраңкы лазерлiк сәулелерден байқалады. Кәдiмгi термиялық факторлардан туатын зақымданулар күйiк тәрiздi, ал жоғары деңгейдегі энергияның әсерінен кездің торлы қабығында қан құйылулар байқалады.
Лазерлiк сәулелену басқа да ағзалар мен тіндердің патологиялық өзгерiстерiне әкеледі: бас, мойын, тері, iшкi ағзаларды. Терiдегi өзгерiстер: сәл эритемадан терең некрозға дейiн, терінің құрғауына, жарылып тiлiнуiне, күюiне, оның әртүрлi дәрежедегі дақтардың болуына, қоңырлануына-қараюына әкеледі. Ұзақ ОКГ-ң әcepi орталық нерв жүйесiнде, жүрек-қантамырлар және т.б. жүйелерiнде әртүрлi дәрежелік қызметтік бұзылыстарды туғызады.
РАДИОАКТИВТІ СӘУЛЕЛЕРДІҢ БИОЛОГИЯЛЫҚ ӘСЕРІ
Радиоактивті заттардың сәкле шығарулары тірі организімдердің бәріне орасан зор әсер етеді? Толық жұтылғанда дененің жалпы температурасын 0,001°С жоғарылататын әлсіз сәуленің өзі организм клеткаларыны тіршілігін бұзуға жеткілікті.
Тірі клетка - бұл тіпті жеке бөліктері аз ғана зақымдалғанның өзінде өзінің қалыпты тіршілігін әрі қарай жалғастыра алмайтын күрделі механизм. Ал әлсіз сәуле шығарудың өзі – ақ клеткаға қауіпті дертке шалдықтыруға (сәуле ауруына) шығарудың нәтижесінде тірі организімдер өледі. Сәуле шығарудың қауыптілігі сол, олар тіпті өлтірелік дозаның өзінде де ешқандай ауырғандық сезімін туғызбайды.
Сәуле шығарудың биологиялық объектілерді білдіру механизмі әлі жеткілікті зерттелмеген. Бірақ олардың атомдары мен молекулаларды иондайтындығы және бұл олардың химиялық активтігін өзгертетіндігі анық. Сондықтан сәуле шығару организмде ең алдымен жұлынға зақым келтіреді, соның салдарынан қанның пайда болу процесі бұзылады. Одан әрі ас қорыту жолының және тағы басқа органдардың бүлінуі басталады.
Сәулелену тұқым қуалауға күшті әсерін тигізеді. Көбінесе бұл әсер жағымсыз болады.
Тірі организімдерді сәулелендіру белгілі бір пайда да келтіре алады. Қатерлі ісіктің (рактың) тез көбейетін клеткалары сәулеленуге, қалыпты клеткалардан гөрі, сезімтал болады. Радиоактивті препараттың у- сәулелерінің рак ісіктерін қайтаруы осыған негізделген. Мұндай мақсаттар үшін, бұрын пайдаланып келген рентген сәулелерінен гөрі, бұлар анағұрлым тиімді.
Сәуле шығару дозасы. Сәуле шығарудың тірі организімдерге тигізетін әсері шығарылған сәуленің дозасымен сипатталады. Шығарылған сәуленің жұтылған дозасы деп иондаған сәуле шығарудың жұтылған Е энергиясыыың сәулеленген заттың т массасына қатынасын айтады:
D= Е/т
Бірліктер жүйесінде сәуле шығарудың жұтылған дозасын грэймен (қысқаша: Гр) өрнектейді. Массасы 1 кг. Сәулеленген затқа ионданған сәуле шығарудың 1 Дж энергиясы берілгендігі сәуле шығарудың жұтылған дозасы 1 Гр-ге тең:
1 Гр= ІДж/кг
Радияцианың табиғи ренкінің бір жыл ішіндегі сәуле шығару дозасы әр аджамға 2-10 Гр шамалас болады. Радиациадан қорғаудан халықаралық комиссиясы сәуле шығарумен жұмыс істейтін адамдар үшін бір жыл ішіндегі шектік дозасын 0,05 Гр деп тағайындайды. Қысқы мерзім ішінде алынған 3-10 Гр сәуле шығару дозасы өлім қауіптін туғызады.
Рентген. Практикада сәулеленудің экспозициялық дозасының жүйеден тыс бірлігі рентген (қысқаша Р) кеңінен қолданылады. Бұл бірлік рентген және гамма сәулелердің иондау қабілітінің өлшеуші болып табылады. Егер температурасы 0 С, қысымы 700 мм.сын. бағанасына тең 1 см3 құрғқ ауада пайда болатын иондар, олардың әр табысының қосындыланған заряды жеке-жеке алғанда 3 ∙10-10 л-ға тең болса, онда сәуле шығару дозасы бір рентгенге (1Р) тең болады. Сонда шамамен 2∙109 иондар жұбы түзіледі. Пайда болған иондар саны заттың жұтатын энергиясына байланысты. Практикада қолданылатын дозиметрде 1 Р жуықтап алғанда 0,01 Гр жұтылған сәуле дозасына парапар деп есептеуге болады.
Организімді сәулеленуден сақтау. Кез келген разиация көзімен жұмыс істегенде сәуле әсері бар аймаққа кездесіп қалу мүмкіндігі бар адамдардың бәрінің радиациядан қорғаныс шаралары орындалуы талап етілуі қажет.
Қорғаныстың ең қарапайым әдісі - қызметшіні сәуле шығару көзінен жеткілікті қашықтыққа алыстату. Тіпті ауадағы жұтылуды есептемегеннің өзінде радиацияның интенсивтігі жарық көзінен қашықтықтың квадратына кері пропорционал болып кемиді. Сондықтан радиоактивтік препараттары бар ампуланы қолмен ұстамау керек. Ұзын сабы бар арнаулы қысқыштарды пайдаланған жөн.
Өтімділік қабілеті күшті болғандықтан, у - сәулелер мен нейтрондардан қорғану анағұрлым күрделі, у - сәулелерді ең жақсы жұтқыш қорғасын болып табылады. Баяу нейтрондарды бор мен кадмий жақсы жұтады. Шапшаң нейтрондар алдын ала графиттің жәрдемімен баяулатылады.
Радиоизотоптарды диагностикалық мақсатта қолдану
Радиоизотоптарды диагностикалық мақсатта қолдану ХХ ғасырдың 50 жылдарынан басталады және бұл әдіс радионуклидті диагностика(РД) деп аталынады. Қазақстанда 1954 жылы академик А.Н.Сызғановтың басшылығымен Қазақ клиникалық және эксперименталды хиругия ғылми-зертеу институтының жанынан радиоизотопты диагностика лабораториясы құрылып, онда аталған әдісті қолдануға алғашқы қадамдар жасалды[39].
Медицинада қолданылатын радиоизотопты диагностика әдістерін зерттеу мақсаты мен онда шешетін міндетіне сәйкес: клиникалық радиометрия, гамма-топография, биологиялық үлгінің радиобелсенділігі, радиоизотопты зертеу деген түрлерге бөлінеді. Клиникалық радиометрия деп белгілі уақыт мерзімінде ағзаның мүшелері мен ұлпаларында жинақталған радиофармациялық препараттардың (РФП) концернтарциясын анықтауды атайды. Радиография деп адам ағзасында немесе оның бір мүшесінде РФП жинақталуының, таралуының және денеден шығарылуының динамикалық күйіндегі мәнін радиометр(РЖГ-1 т.б.) арқылы тіркеуді атаймыз. Гамма топография деп ағза мүшесінде радионуклидтің жиналу (таралуын) дәрежесі бойынша оның физиологиялық күйін анықтауды атайды. Аталған зерттеулер гамма топографтар (ГТ-60, ГТ-2 т.б.), гамма–сцинтилляциялық камералар (ГКС-2, ГКС-200К т.б.) арқылы орындалады. Биологиялық үлгінің белсенділігі деп ағза мүшелерінің функционалды күйін олардың радиобелсенділігі арқылы анықтауды атаймыз. Мұндай зерттеулер коледездік санағыштар арқылы жүргізіледі (СКС-60 т.б.). Радиоизотопты зерттеудің «in vitro» түрі деп радионуклидті препараттар көмегімен гормон, антиген, фермент т.б. биологиялық белсенді заттардың конценртациясын ағзадан тыс жағдайда анықтауды атайды. Мұндай зерттеулер радиоиммунологиялық, радиобихимиялық зерттеу кешендері(Гамма-2, Бета-2 т.б.) арқылы орындалады.
Қазіргі кезеңде клиника- зертханалық практикада радиоизотопты препарттар арқылы көптеген ауруларды алдын ала анықтауға қол жеткізілді. Гипертония, қатерлі ісік антигендерін т.б. ауруларды ертерек анықтауда РД бірден бір дәл әдіс болып отыр.
Енді атом мен ядролық физикалық факторларды емдеу ісінде қолданудың ерекшеліктерін қарастырайық. Бұл тақырыпты талдауды иондаушы қаблеті жоғары рентген және радиобелсенді сәулелердің тірі ағзаға тигізетін әсерінің физикалық және биологиялық ерекшелктері мен айырмашылықтарын ашып көрсетуге, сонымен қатар емдеу әдісінің түрлері мен оны іске асыратын құралдармен таныстыруды басты бағыт ретінде ұстау қажет. Ол үшін иондаушы және рентген сәулелерімен жүргізілетін емдеу әдістерінің бір бірінен басты айырмашылықтарына, қолдану ерекшеліктеріне басты назарды аудару керек. Иондаушы сәулемен емдеу 192 Ir изотопы қолданылатын «Gamma Med plus», 60 Co изотопы қолданылатын «TERAGAM», ал рентген сәулесімен емдеу «Xstrahl 200» құралдары арқылы жүргізіледі.
2
414
111 480 
