Закон ослабления потока рентгеновского злучения вещ-вом.
1. Закон ослабления потока рентгеновского излучения в-вом. Слой половинного ослабления. Линейный и массовый показатели ослабления рентгеновских лучей. Принципы контрастирования тканей в рентген диагностике. Защита от рентгеновских лучей.
Уменьшение интенсивности излучения происходит за счёт двух процессов: поглощения, когда энергия полностью или частично расходуется на структурные перестройки в в-ве, и рассеяния, когда рентгеновские кванты изменяют свое первичное направление распространения. Если на в-во падает параллельный пучок рентгеновских лучей интенсивностью I0, то при прохождении слоя толщиной х интенсивность принимает значение I. Ослабление по экспоненциальному закону: I=I0e-µx, где µ - линейный показатель ослабления (поглощение + рассеяние). Линейный показатель ослабления прямо пропорционален плотности в-ва (µ-р), тогда как массовый (µm=µ/p) не зависит от плотности и определяется порядковым номером Z атомов этого в-ва и длиной волны L рентгеновского излучения: µm=kL3Z3, где k – коэф. пропорциональности. Длинноволновое рентгеновское излучение поглощается гораздо сильнее, чем коротковолновое. Элементы с большим Z поглощают рентгеновское излучение значительно сильнее, чем с малым. Для оценки проникающей способности рентгеновского излучения используют понятие слоя половинного ослабления d1/2 –толщина слоя в-ва, которая ослабляет интенсивность прошедшего излучения в 2 раза. При х= d1/2, будет I=I0/2. I0/2= I0e-µd1/2, d1/2=ln2/µ. Слой половинного ослабления зависит как от св-в в-ва, так и от жесткости (длины волны) излучения. Например, для рентгеновского тормозного излучения с энергией кванта hv=60кэВ, слой половинного ослабления составляет для воды -10мм, а для алюминия – 1мм.
Разные ткани и органы по-разному поглощают рентгеновские лучи. Изображение костей отчётливо проявляется на фоне изображения мягких тканей. Для исследования мягких тканей вводят рентгеноконтрастные в-ва, содержащие элементы с большим Z. При осмотре желудка или кишечника – Ва (Z=56), для сосудистого русла – нетоксичные соединения йода (Z=53). Рентгенодиагностика создаёт лучевую нагрузку на организм, особенно при рентгеноскопии, когда изображение долго рассматривают на люминесцирующем экране. При рентгенографии время экспозиции для получения снимка составляет доли секунды, поэтому лучевая нагрузка меньше. Достоинства: информативные, не инвазивные, бесконтактные.
Основным принципом защиты от излучения является уменьшение мощности дозы посредством удаления от источника и его излучения, ослабления при помощи подходящих защитных устройств до такой степени, чтобы при правильном манипулировании аппаратом получаемая доза не превышала максимально допустимой. Защита - свинцовые фартуки.
2. Запишите уравнение, описывающее пассивный транспорт ионов через клеточную мембрану.
Электрохимический потенциал – свободная энергия 1 моля р-ра. Свободная энергия – тот термодинамический потенциал, который определяет способность какой-либо физико хим. системы совершать полезную работу. µ=µ0+RTlnC+zFφ, где µ0- часть хим. потенциала 1 моля р-ра, определяется энергией хим. связи растворённого в-ва с растворителем; С- молярная концентрация растворенного в-ва; φ – электрический потенциал р-ра; Z – заряд растворённых ионов; F- число Фарадея, R – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура р-ра.
3. Определить линейную скорость крови в аорте радиусом 1,5 см, если длительность систолы 0,25с, ударный объём крови 60 мл. Каков характер этого кровотока, если критическое число Рейнольдса равно 1160, а плотность крови 1050кг/м3?
Q=V/t; Q=vS=vπr2; v=V/tπr2=6*10-5/0,25*3,14*2,25*10-4=0,4м/с. Reкр=900-1600, Re<Reкр – течение ламинарное
4. Как связаны между собой ЭКГ-сигналы в трёх стандартных отведениях (закон Эйнтховена)? Что представляют собой отведения I, II, III, aVR, aVL, aVF?
Эйнтховен предложил рассматривать сердце как электрический диполь расположенный в центре равностороннего треугольника: R – правое плечо, L – левое плеча, F – основание торса. Разность потенциалов между двумя определёнными точками на теле человека – отведение. I,II,III – «стандартные отведения» предложенные Эйнтховеном. I отведение – разность потенциалов между правой и левой рукой, II отведение – между правой рукой и левой ногой, III отведение – между левой рукой и левой ногой. Закон Эйнтховена: UI+UII=UIII. В униполярных усиленных отведениях aVR, aVL, aVF регистрируют разность потенциалов между одной из вершин треугольника и усреднённым потенциалом двух других его вершин, для сего последние соединяют между собой двумя равными сопротивлениями. Униполярные отведения определяют проекции электрического вектора сердца на биссектрисы соответствующих углов R, L, F треугольника. Три стандартных и три усиленных отведения определяют поведение электрического вектора сердца лишь в плоскости треугольника Эйнтховена, и не дают никакой информации о проекциях этого вектора на направление, перпендикулярное этой плоскости. Поэтому регистрируют ещё 6 грудных отведений. Они представляют собой разность потенциалов между общей точкой треугольника и одной из 6 фиксированных точек на грудной клетке пациента.
5. Каковы основные принципы устройства дозиметров и радиометров? В чем разница между ними?
Дозиметрические приборы – устройства для измерения доз ионизирующих излучений или активности объектов, содержащих радионуклиды. Дозиметры – предназначены для измерения дозы (экспозиционной) X’=dX/dt=dQ/mdt=I/m [А/кг или кл/с*кг]. Он состоит из детектора (на него падает излучение, и подключено питание) и электронно-измерительного устройства (осуществляет преобразование сигнала в форму, удобную для регистрации). Конденсаторный дозиметр содержит ионизационную камеру, заполненную воздухом. В камере находятся электроды, которые перед началом использования заряжаются до разности потенциалов U1 и приобретают заряд q1. Под действием ионизирующего излучения в камере образуются ионы. Изменяется разность потенциалов и заряд электродов. q1-q2=∆q=C(U1-U2). Тогда Х=∆q/m=C(U1-U2)/pV=k(U1-U2)=k∆U, m – масса воздуха, р- плотность, V – объём в камере, k – постоянная. Дозиметры позволяют определять индивидуальные дозы, полученные персоналом. Радиометры – предназначены для измерения удельной активности объектов, чащt объёмной Av=A/V [Бк/м3 или Ки/л]. Радиометр и исследуемый объект помещены в камере с толстыми свинцовыми стенками. До начала измерений радиоактивности объекта – измеряют начальную фоновую активность с пустой кюветой. Av=(N2/t2-N1/t1)/P, где Р – коэф. чувствительности радиометра к излучению смеси радионуклидов в пробе.
6. Угол между плоскостями пропускания двух поляризаторов равен 300. Когда между ними поместили пластинку кварца толщиной 2 мм, то поле зрения стало max светлым. Найти постоянную вращения кварца.
α=α0L; α0=α/L=30/2=150/мм.
Уменьшение интенсивности излучения происходит за счёт двух процессов: поглощения, когда энергия полностью или частично расходуется на структурные перестройки в в-ве, и рассеяния, когда рентгеновские кванты изменяют свое первичное направление распространения. Если на в-во падает параллельный пучок рентгеновских лучей интенсивностью I0, то при прохождении слоя толщиной х интенсивность принимает значение I. Ослабление по экспоненциальному закону: I=I0e-µx, где µ - линейный показатель ослабления (поглощение + рассеяние). Линейный показатель ослабления прямо пропорционален плотности в-ва (µ-р), тогда как массовый (µm=µ/p) не зависит от плотности и определяется порядковым номером Z атомов этого в-ва и длиной волны L рентгеновского излучения: µm=kL3Z3, где k – коэф. пропорциональности. Длинноволновое рентгеновское излучение поглощается гораздо сильнее, чем коротковолновое. Элементы с большим Z поглощают рентгеновское излучение значительно сильнее, чем с малым. Для оценки проникающей способности рентгеновского излучения используют понятие слоя половинного ослабления d1/2 –толщина слоя в-ва, которая ослабляет интенсивность прошедшего излучения в 2 раза. При х= d1/2, будет I=I0/2. I0/2= I0e-µd1/2, d1/2=ln2/µ. Слой половинного ослабления зависит как от св-в в-ва, так и от жесткости (длины волны) излучения. Например, для рентгеновского тормозного излучения с энергией кванта hv=60кэВ, слой половинного ослабления составляет для воды -10мм, а для алюминия – 1мм.
Разные ткани и органы по-разному поглощают рентгеновские лучи. Изображение костей отчётливо проявляется на фоне изображения мягких тканей. Для исследования мягких тканей вводят рентгеноконтрастные в-ва, содержащие элементы с большим Z. При осмотре желудка или кишечника – Ва (Z=56), для сосудистого русла – нетоксичные соединения йода (Z=53). Рентгенодиагностика создаёт лучевую нагрузку на организм, особенно при рентгеноскопии, когда изображение долго рассматривают на люминесцирующем экране. При рентгенографии время экспозиции для получения снимка составляет доли секунды, поэтому лучевая нагрузка меньше. Достоинства: информативные, не инвазивные, бесконтактные.
Основным принципом защиты от излучения является уменьшение мощности дозы посредством удаления от источника и его излучения, ослабления при помощи подходящих защитных устройств до такой степени, чтобы при правильном манипулировании аппаратом получаемая доза не превышала максимально допустимой. Защита - свинцовые фартуки.
2. Запишите уравнение, описывающее пассивный транспорт ионов через клеточную мембрану.
Электрохимический потенциал – свободная энергия 1 моля р-ра. Свободная энергия – тот термодинамический потенциал, который определяет способность какой-либо физико хим. системы совершать полезную работу. µ=µ0+RTlnC+zFφ, где µ0- часть хим. потенциала 1 моля р-ра, определяется энергией хим. связи растворённого в-ва с растворителем; С- молярная концентрация растворенного в-ва; φ – электрический потенциал р-ра; Z – заряд растворённых ионов; F- число Фарадея, R – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура р-ра.
3. Определить линейную скорость крови в аорте радиусом 1,5 см, если длительность систолы 0,25с, ударный объём крови 60 мл. Каков характер этого кровотока, если критическое число Рейнольдса равно 1160, а плотность крови 1050кг/м3?
Q=V/t; Q=vS=vπr2; v=V/tπr2=6*10-5/0,25*3,14*2,25*10-4=0,4м/с. Reкр=900-1600, Re<Reкр – течение ламинарное
4. Как связаны между собой ЭКГ-сигналы в трёх стандартных отведениях (закон Эйнтховена)? Что представляют собой отведения I, II, III, aVR, aVL, aVF?
Эйнтховен предложил рассматривать сердце как электрический диполь расположенный в центре равностороннего треугольника: R – правое плечо, L – левое плеча, F – основание торса. Разность потенциалов между двумя определёнными точками на теле человека – отведение. I,II,III – «стандартные отведения» предложенные Эйнтховеном. I отведение – разность потенциалов между правой и левой рукой, II отведение – между правой рукой и левой ногой, III отведение – между левой рукой и левой ногой. Закон Эйнтховена: UI+UII=UIII. В униполярных усиленных отведениях aVR, aVL, aVF регистрируют разность потенциалов между одной из вершин треугольника и усреднённым потенциалом двух других его вершин, для сего последние соединяют между собой двумя равными сопротивлениями. Униполярные отведения определяют проекции электрического вектора сердца на биссектрисы соответствующих углов R, L, F треугольника. Три стандартных и три усиленных отведения определяют поведение электрического вектора сердца лишь в плоскости треугольника Эйнтховена, и не дают никакой информации о проекциях этого вектора на направление, перпендикулярное этой плоскости. Поэтому регистрируют ещё 6 грудных отведений. Они представляют собой разность потенциалов между общей точкой треугольника и одной из 6 фиксированных точек на грудной клетке пациента.
5. Каковы основные принципы устройства дозиметров и радиометров? В чем разница между ними?
Дозиметрические приборы – устройства для измерения доз ионизирующих излучений или активности объектов, содержащих радионуклиды. Дозиметры – предназначены для измерения дозы (экспозиционной) X’=dX/dt=dQ/mdt=I/m [А/кг или кл/с*кг]. Он состоит из детектора (на него падает излучение, и подключено питание) и электронно-измерительного устройства (осуществляет преобразование сигнала в форму, удобную для регистрации). Конденсаторный дозиметр содержит ионизационную камеру, заполненную воздухом. В камере находятся электроды, которые перед началом использования заряжаются до разности потенциалов U1 и приобретают заряд q1. Под действием ионизирующего излучения в камере образуются ионы. Изменяется разность потенциалов и заряд электродов. q1-q2=∆q=C(U1-U2). Тогда Х=∆q/m=C(U1-U2)/pV=k(U1-U2)=k∆U, m – масса воздуха, р- плотность, V – объём в камере, k – постоянная. Дозиметры позволяют определять индивидуальные дозы, полученные персоналом. Радиометры – предназначены для измерения удельной активности объектов, чащt объёмной Av=A/V [Бк/м3 или Ки/л]. Радиометр и исследуемый объект помещены в камере с толстыми свинцовыми стенками. До начала измерений радиоактивности объекта – измеряют начальную фоновую активность с пустой кюветой. Av=(N2/t2-N1/t1)/P, где Р – коэф. чувствительности радиометра к излучению смеси радионуклидов в пробе.
6. Угол между плоскостями пропускания двух поляризаторов равен 300. Когда между ними поместили пластинку кварца толщиной 2 мм, то поле зрения стало max светлым. Найти постоянную вращения кварца.
α=α0L; α0=α/L=30/2=150/мм.