Рентгеновское излучение, возникновение тормозного р. излучения.
Рентгеновское излучение, возникновение тормозного рентгеновского излучения, его спектр и коротковолновая граница. Регулировка жесткости и интенсивности рентгеновского излучения.
Рентгеновское излучение – электромагнитные волны с длиной 80нм до 10-5нм. Его длинноволновая область перекрывается с коротковолновым УФ-излучением, а коротковолновая – с у-излучением. Длинноволновое рентгеновское излучение – мягкое, а коротковолновое – жестким. Тормозное рентгеновское излучение – возникает при резком торможении заряженных частиц (обычно е). Источник – рентгеновская трубка. Раскалённая током Iнак спираль катода испускает е (термоэлектронная эмиссия), которые под действием высокого напряжения U движутся на анод, приобретая Екин=еU. При падении на анод е резко тормозят, их Екин переходит частично в энергию рентгеновского излучения hv, а оставшаяся часть – в тепло Q, eU=hv+Q. Если Q=0, то eU=hvmax, отсюда находим коротковолновую границу R-спектра – Lmin (vmax) рентгеновского излучения при заданном напряжении U на трубке: Lmin=c/vmax=hc/eU=1,23/U(кВ). Поток электронов, падающих на анод, порождает рентгеновские кванты разных энергий, вследствие чего спектр тормозного рентгеновского излучения оказывается сплошным. Спектры тормозного рентгеновского излучения. По оси ординат спектральная плотность потока Ф рентгеновского излучения. Max тормозного излучения приходится на длину волны в 1,5 раза большую коротковолновой границы: Lmax=1,5Lmin. С повышением напряжения между катодом и анодом рентгеновской трубки (U2>U1) в спектре тормозного рентгеновского излучения уменьшается Lmin и излучение становится более жестким. Поэтому регулировка жесткости излучения в рентгеновских аппаратах осуществляется изменением напряжения между катодом и анодом рентгеновской трубки. Полный поток Ф (Вт) тормозного рентгеновского излучения зависит от силы тока I и напряжения U в рентгеновской трубке и рассчитывается по формуле: Ф=kIU2Z, где k=10-9 (Вт-1) – коэф. пропорциональности, Z – номер атома в-ва анода в системе элементов. Регулировать поток ренгеновского излучения можно как путем изменения напряжения U, так и путем изменения тока I в рентгеновской трубке. При изменении напряжения поток излучения будет изменяться быстрее, пропорционально U2, но одновременно будет изменяться и жесткость (спектральный состав), что не всегда желательно. Если увеличить силу тока в трубке, то поток излучения растет медленнее, но спектр и жесткость излучения при этом не изменяются.
Каков механизм возникновения пульсовых волн в системе кровообращения? От чего зависит скорость пульсовых волн, какое диагностическое значение имеет её определение?
При выбросе крови в аорту во время систолы часть Екин систолического объёма крови переходит в потенциальную энергию упруго деформированных стенок аорты. При диастоле потенциальная энергия деформированного крупного кровеносного сосуда переходит в Екин порции крови, создавая дополнительный фактор, способствующий ее движению. При выбросе крови во время систолы давление в аорте и других артериях возрастает, а затем падает во время диастолы. Пульсовая волна – распространяющаяся по артериям волна деформации стенок сосудов и сопровождающая её волна повышенного давления в сосудах. Первый пик (70-120мм.рт.ст.) образуется за счёт систолической, прямой волны, формируемой объёмом крови в систолу, передающимся напрямую от левого желудочка к пальцам верхних конечностей. Второй пик образуется за счёт отражённой волны, которая возникает из-за отражения объема крови, передающегося по аорте и крупным магистральным артериям нижним конечностям, и направляющегося обратно в восходящий отдел аорты и далее к пальцам верхних конечностей. Давление на стенки кровеносных сосудов в некоторой точке сосудистой системы Р=Рср+Р(t), где Рср – средний уровень трансмурального давления (разность давлений на внутреннюю и наружную стенки сосуда) в сосуде (постоянная составляющая в сосуде), Р(t) – переменная составляющая, определяемая пульсовыми колебаниями давления в сосуде. Колебания давления вызывают и изменяют объём кровенаполнения: V=V0+kP, где V0 – средний во времени объём крови в сосуде; k – коэф. пропорциональности между давлением и объёмом, зависит от эластичности сосуда; Р – переменная, составляющая давление. Зависимость давления крови от времени в крупном кровеносном сосуде: пульсовое давление (70-120); min или диастолическое (0-70); среднее давление (0-100); max или систолическое (0-120). Пульсовые колебания давления могут представлены в виде набора гармонических составляющих. Первая гармоника:
Р1=Р0е-αxsinω(t-x/v), где Р0 – амплитуда пульсовых колебаний, α – коэф. затухания пульсовой волны, х – расстояние от сердца до данной точки, ω – циклическая частота сердечных сокращений; t – время; v – скорость распространения пульсовой волны. Формула Моенса-Кортевега v=√(Eh/pd), где Е – модуль упругости стенки сосуда=Юнга; h – толщина стенки сосуда; d – диаметр сосуда, р- плотность крови. С увеличением жесткости Е сосуда, увеличением толщины его стенки и с уменьшением диаметра скорость пульсовой волны возрастает. Частота и продолжительность пульсовой волны зависят от особенностей работы сердца, а величина и форма ее пиков – от состояния сосудистой системы. Скорость пульсовой волны увеличивается: с возрастом, т.к. сосуды становятся более хрупкими и модуль упругости увеличивается, с увеличением кровяного давления. Определение скорости распространения пульсовой волны: Начало систолы происходит раньше, чем начало увеличения прилива крови к исследуемому участку сосуда. Для распространения волны давления по сосудистой системе требуется некоторое время ∆t. Зная из анатомических соображений расстояние по сосуду от сердца до исследуемого участка v=L/∆t. В любой точке сосудистой системы давление крови: Рсс=Р0+pgh+P, где Р0 – атмосферное давление (в правом предсердии); pgh – гидростатическое давление; Р – давление, создаваемое сердцем.
Допустимый уровень загрязнения рабочих помещений стронцием 90Sr составляет 400 частиц стронция на 1см2. Какова при этом поверхностная активность стронция в Ки/м2, если его период полураспада 109с.
AS=A/S; A=LN=0,69N/T; AS=0,69*400/109*10-4=276*10-5Бк/3,7*1010=74,6*10-15Ки/м2. Ответ: 74,6-15Ки/м2.
Укажите физические принципы проведения электрохирургии. Чем отличаются параметры воздействия на ткань при электротомии и электрокоагуляции?
При моноактивной методике один из электродов имеет очень малый размер (активный), а другой (индифферентный, пассивный) – большую площадь соприкосновения с телом. Плотность тока под малым электродом в тысячи раз выше, чем под пассивным. В результате под активным электродом ткани нагреваются на десятки и сотни градусов, тогда как под пассивным прогрев незначительный. При нагреве живой ткани до 60-80С происходит электрокоагуляция – денатурация белка и сваривание ткани. Iэф=1А. Активный электрод в форме шара или диска прижимается к ткани, включается ВЧ-ток. При нагреве до 150-200С – рассечение ткани (электротомия), при этом вода в тканях вскипает, клетки разрушаются, их содержимое выгорает. Активный электрод в форме лезвия после включения ВЧ-тока проводят по рассекаемой ткани. Биактивная методика применяется для удаления папиллом, бородавок, небольших новообразований.
Запишите и сопоставьте закон Бугера для случаев только поглощающей среды и среды, где наряду с поглощением происходит рассеяние света.
В поглощающих средах интенсивность света уменьшается по закону Бугера: I=I0e-kx,где k – показатель поглощения (м-1 или см-1). Интенсивность излучения, прошедшего через слой рассеивающей среды толщиной х, уменьшается по закону Бугера: : I=Iпрошe-δx, где δ – показатель рассеяния, зависящий от св-в в-ва и длины волны падающего излучения (м-1 или см-1), I0 – интенсивность падающего излучения. При одновременном наличии в среде и поглощения и рассеяния интенсивность прошедшего излучения определяется обобщенной зависимостью: I=Iпрошe-(δ+k)x, где µ=(δ+ k) – показатель ослабления.
В чём суть законов Стокса и Вавилова для люминесценции?
Закон Стокса: спектр люминесценции в-ва смещен в область более длинных волн относительно его спектра поглощения. Закон Вавилова: квантовый выход и спектр люминесценции сложных молекул не зависит от длины волны возбуждения. Основное требование: спектр возбуждения должен попадать внутрь поглощения этого в-ва. Оба закона объясняются наличием внутренней конверсии
Рентгеновское излучение – электромагнитные волны с длиной 80нм до 10-5нм. Его длинноволновая область перекрывается с коротковолновым УФ-излучением, а коротковолновая – с у-излучением. Длинноволновое рентгеновское излучение – мягкое, а коротковолновое – жестким. Тормозное рентгеновское излучение – возникает при резком торможении заряженных частиц (обычно е). Источник – рентгеновская трубка. Раскалённая током Iнак спираль катода испускает е (термоэлектронная эмиссия), которые под действием высокого напряжения U движутся на анод, приобретая Екин=еU. При падении на анод е резко тормозят, их Екин переходит частично в энергию рентгеновского излучения hv, а оставшаяся часть – в тепло Q, eU=hv+Q. Если Q=0, то eU=hvmax, отсюда находим коротковолновую границу R-спектра – Lmin (vmax) рентгеновского излучения при заданном напряжении U на трубке: Lmin=c/vmax=hc/eU=1,23/U(кВ). Поток электронов, падающих на анод, порождает рентгеновские кванты разных энергий, вследствие чего спектр тормозного рентгеновского излучения оказывается сплошным. Спектры тормозного рентгеновского излучения. По оси ординат спектральная плотность потока Ф рентгеновского излучения. Max тормозного излучения приходится на длину волны в 1,5 раза большую коротковолновой границы: Lmax=1,5Lmin. С повышением напряжения между катодом и анодом рентгеновской трубки (U2>U1) в спектре тормозного рентгеновского излучения уменьшается Lmin и излучение становится более жестким. Поэтому регулировка жесткости излучения в рентгеновских аппаратах осуществляется изменением напряжения между катодом и анодом рентгеновской трубки. Полный поток Ф (Вт) тормозного рентгеновского излучения зависит от силы тока I и напряжения U в рентгеновской трубке и рассчитывается по формуле: Ф=kIU2Z, где k=10-9 (Вт-1) – коэф. пропорциональности, Z – номер атома в-ва анода в системе элементов. Регулировать поток ренгеновского излучения можно как путем изменения напряжения U, так и путем изменения тока I в рентгеновской трубке. При изменении напряжения поток излучения будет изменяться быстрее, пропорционально U2, но одновременно будет изменяться и жесткость (спектральный состав), что не всегда желательно. Если увеличить силу тока в трубке, то поток излучения растет медленнее, но спектр и жесткость излучения при этом не изменяются.
Каков механизм возникновения пульсовых волн в системе кровообращения? От чего зависит скорость пульсовых волн, какое диагностическое значение имеет её определение?
При выбросе крови в аорту во время систолы часть Екин систолического объёма крови переходит в потенциальную энергию упруго деформированных стенок аорты. При диастоле потенциальная энергия деформированного крупного кровеносного сосуда переходит в Екин порции крови, создавая дополнительный фактор, способствующий ее движению. При выбросе крови во время систолы давление в аорте и других артериях возрастает, а затем падает во время диастолы. Пульсовая волна – распространяющаяся по артериям волна деформации стенок сосудов и сопровождающая её волна повышенного давления в сосудах. Первый пик (70-120мм.рт.ст.) образуется за счёт систолической, прямой волны, формируемой объёмом крови в систолу, передающимся напрямую от левого желудочка к пальцам верхних конечностей. Второй пик образуется за счёт отражённой волны, которая возникает из-за отражения объема крови, передающегося по аорте и крупным магистральным артериям нижним конечностям, и направляющегося обратно в восходящий отдел аорты и далее к пальцам верхних конечностей. Давление на стенки кровеносных сосудов в некоторой точке сосудистой системы Р=Рср+Р(t), где Рср – средний уровень трансмурального давления (разность давлений на внутреннюю и наружную стенки сосуда) в сосуде (постоянная составляющая в сосуде), Р(t) – переменная составляющая, определяемая пульсовыми колебаниями давления в сосуде. Колебания давления вызывают и изменяют объём кровенаполнения: V=V0+kP, где V0 – средний во времени объём крови в сосуде; k – коэф. пропорциональности между давлением и объёмом, зависит от эластичности сосуда; Р – переменная, составляющая давление. Зависимость давления крови от времени в крупном кровеносном сосуде: пульсовое давление (70-120); min или диастолическое (0-70); среднее давление (0-100); max или систолическое (0-120). Пульсовые колебания давления могут представлены в виде набора гармонических составляющих. Первая гармоника:
Р1=Р0е-αxsinω(t-x/v), где Р0 – амплитуда пульсовых колебаний, α – коэф. затухания пульсовой волны, х – расстояние от сердца до данной точки, ω – циклическая частота сердечных сокращений; t – время; v – скорость распространения пульсовой волны. Формула Моенса-Кортевега v=√(Eh/pd), где Е – модуль упругости стенки сосуда=Юнга; h – толщина стенки сосуда; d – диаметр сосуда, р- плотность крови. С увеличением жесткости Е сосуда, увеличением толщины его стенки и с уменьшением диаметра скорость пульсовой волны возрастает. Частота и продолжительность пульсовой волны зависят от особенностей работы сердца, а величина и форма ее пиков – от состояния сосудистой системы. Скорость пульсовой волны увеличивается: с возрастом, т.к. сосуды становятся более хрупкими и модуль упругости увеличивается, с увеличением кровяного давления. Определение скорости распространения пульсовой волны: Начало систолы происходит раньше, чем начало увеличения прилива крови к исследуемому участку сосуда. Для распространения волны давления по сосудистой системе требуется некоторое время ∆t. Зная из анатомических соображений расстояние по сосуду от сердца до исследуемого участка v=L/∆t. В любой точке сосудистой системы давление крови: Рсс=Р0+pgh+P, где Р0 – атмосферное давление (в правом предсердии); pgh – гидростатическое давление; Р – давление, создаваемое сердцем.
Допустимый уровень загрязнения рабочих помещений стронцием 90Sr составляет 400 частиц стронция на 1см2. Какова при этом поверхностная активность стронция в Ки/м2, если его период полураспада 109с.
AS=A/S; A=LN=0,69N/T; AS=0,69*400/109*10-4=276*10-5Бк/3,7*1010=74,6*10-15Ки/м2. Ответ: 74,6-15Ки/м2.
Укажите физические принципы проведения электрохирургии. Чем отличаются параметры воздействия на ткань при электротомии и электрокоагуляции?
При моноактивной методике один из электродов имеет очень малый размер (активный), а другой (индифферентный, пассивный) – большую площадь соприкосновения с телом. Плотность тока под малым электродом в тысячи раз выше, чем под пассивным. В результате под активным электродом ткани нагреваются на десятки и сотни градусов, тогда как под пассивным прогрев незначительный. При нагреве живой ткани до 60-80С происходит электрокоагуляция – денатурация белка и сваривание ткани. Iэф=1А. Активный электрод в форме шара или диска прижимается к ткани, включается ВЧ-ток. При нагреве до 150-200С – рассечение ткани (электротомия), при этом вода в тканях вскипает, клетки разрушаются, их содержимое выгорает. Активный электрод в форме лезвия после включения ВЧ-тока проводят по рассекаемой ткани. Биактивная методика применяется для удаления папиллом, бородавок, небольших новообразований.
Запишите и сопоставьте закон Бугера для случаев только поглощающей среды и среды, где наряду с поглощением происходит рассеяние света.
В поглощающих средах интенсивность света уменьшается по закону Бугера: I=I0e-kx,где k – показатель поглощения (м-1 или см-1). Интенсивность излучения, прошедшего через слой рассеивающей среды толщиной х, уменьшается по закону Бугера: : I=Iпрошe-δx, где δ – показатель рассеяния, зависящий от св-в в-ва и длины волны падающего излучения (м-1 или см-1), I0 – интенсивность падающего излучения. При одновременном наличии в среде и поглощения и рассеяния интенсивность прошедшего излучения определяется обобщенной зависимостью: I=Iпрошe-(δ+k)x, где µ=(δ+ k) – показатель ослабления.
В чём суть законов Стокса и Вавилова для люминесценции?
Закон Стокса: спектр люминесценции в-ва смещен в область более длинных волн относительно его спектра поглощения. Закон Вавилова: квантовый выход и спектр люминесценции сложных молекул не зависит от длины волны возбуждения. Основное требование: спектр возбуждения должен попадать внутрь поглощения этого в-ва. Оба закона объясняются наличием внутренней конверсии