Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия»


Скачать 222.05 Kb.
НазваниеМетодическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия»
Дата публикации11.07.2013
Размер222.05 Kb.
ТипМетодическая разработка
userdocs.ru > Биология > Методическая разработка


Методическая разработка

для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов

к лабораторной работе
«Дозиметрия »
1. Научно-методическое обоснование темы:

Под ионизирующим излучением понимают потоки элементарных частиц, космические лучи, жесткое рентгеновское и γ-из­лучение.

Дозиметрия ионизирующего излучения дает возможность проводить количественную оценку действия ионизирующего излучения на различные вещества живой и неживой природы.

Как раздел ядерной физики дозиметрия изучает методы и приборы для измерения величин, характеризующих действие ионизирующего излучения на вещество.

Для медиков особый интерес представляет изучение воздействия ионизирующего излучения на биологические ткани, человеческий организм в целом.
^ 2. Краткая теория:
1.Дозиметрические единицы
Дозиметрияраздел прикладной ядерной физики, в котором рассматриваются физические величины, характеризующие распределение ионизирующего излучения и его взаимодействие с веществом. Упомянутые физические величины называются дозиметрическими.

Поглощенной дозой излучения (дозой излучения) Дп называется энергия ионизирующего излучения, поглощенная единицей массы облучаемой среды.

Поглощенная доза измеряется в системе СИ в Греях (Гр). 1 Гр равен энергии в 1 Дж, поглощенной массой в 1 кг. На практике распространенной единицей Дп для излучений любых видов (α-, β-, γ- и т.д.) является рад:
1 рад = 0,01 Дж/кг = 100 эрг/г.
Величина поглощенной дозы зависит от вида излучения, свойств и геометрии источника излучения, времени облучения, а также от вида облучаемого материала.

Образцы разных веществ, облученные в одном и том же пучке за одно и то же время, получают дозы в разное количество радов.

В общем случае поглощенная доза распределяется в веществе неравномерно. Поглощенную энергию Δ^ Е в некотором объеме, содержащем вещество массой m, можно представить в виде:

ΔЕ = Евх – Е вых + Ео, (1)
где Евх – энергия всех частиц, входящих в данный объем, Евых – энергия всех частиц, выходящих из него, Ео – энергия всех частиц, испускаемых источником, находящимся внутри данного объема (например, радионуклидами).

^ Формирование дозы определяется физическими процессами, которые связаны с взаимодействием излучения с веществом.

Для электромагнитного излучения (фотонного) Дп зависит от атомного номера Z элементов вещества: чем выше Z, тем больше Дп. Вследствие этого, при одинаковых условиях облучения Дп в тяжелых веществах больше, чем в легких. Это обусловлено взаимодействием фотонов с электронной оболочкой атома. Чем выше Z, тем больше электронов в единице массы вещества, и больше возникает актов передачи и поглощения энергии.

Для нейтронов Дп определяется ядерным составом вещества, поскольку они взаимодействуют с ядрами атомов. Характер этого взаимодействия зависит от энергии нейтронов.

Для живой ткани поглощенная доза формируется, в основном, в результате взаимодействия нейтронов с ядрами С, Н, N, О.

Для тепловых нейтронов (~ 0,01 Эв) при формировании тканевой дозы наиболее существенны реакции

Н + n Н + γ

и

N + nС + р
Для быстрых нейтронов (0,5-10 Мэв), основным процессом, определяющим поглощенную дозу в живой ткани, является упругое рассеяние. При этом на долю протонов отдачи приходится 70-80 % всей поглощенной энергии.

Непосредственное измерение поглощенной дозы излучения в веществе и особенно в живых тканях затруднительно. Для количественной характеристики действующего на объект рентгеновского и γ-излучения вводят величину экспозиционной дозы Дэ.

Экспозиционная доза рентгеновского и γ-излучения Дэ представляет собой энергетическую характеристику излучения, оцениваемую по эффекту ионизации сухого атмосферного воздуха. Дэ измеряется непосредственно над облучаемым объектом. Единица экспозиционной дозы – кулон на килограмм (Кл/кг). Дэ=1 Кл/кг соответствует тому, что электроны и позитроны, освобожденные в 1 кг атмосферного воздуха в первичных актах поглощения и рассеяния фотонов, образуют при полном торможении в воздухе ионы с суммарным зарядом 1Кл.

Распространенной внесистемной единицей экспозиционной дозы является рентген:
1^ Р = 2,58 ∙10-4 Кл/кг.
Мощность экспозиционной дозы рентгеновского и γ-излу­чений:
, (2)
измеряется в амперах на килограмм (А/кг).

Зная атомный состав вещества, среднюю энергию ионизации и энергетический спектр излучения, по величине экспозиционной дозы можно рассчитать поглощенную дозу рентгеновского и γ-излучений:
Дп = f Дэ, (3)
Здесь Дп измеряется в радах, а Дэ в рентгенах.

Коэффициент f зависит от энергии γ-квантов и от состава облучаемого вещества. Для воды и мягких тканей тела человека f = 1, для костной ткани f уменьшается с ростом энергии фотонов и изменяется в пределах от 4,5 до 1.

^ Поглощение энергии излучения является первопричиной процессов, которые приводят к физико-химическим изменениям вещества. При облучении живых организмов могут иметь место биологически неблагоприятные последствия, определяющие так называемый уровень радиационной опасности.

Биологическое действие ядерных излучений зависит не только от дозы облучения, но и от их вида. При одной и той же поглощенной дозе в тканях живого организма биологический эффект оказывается различным для разных видов излучения. Например, некоторые виды биологических реакций для быстрых нейтронов проявляются в 10 раз сильнее, чем для рентгеновского излучения.

Биологические эффекты, индуцируемые любым видом ионизирующего излучения, принято сравнивать с биологическими эффектами, возникающими в поле рентгеновского или γ-излу­чения с граничной энергией фотонов Е = 250 кэв, принимаемого за образцовое. Это сравнение определяет понятие относительной биологической эффективности
ОБЭ =, (4)
где Дх доза данного вида излучения, Д0доза рентгеновского или γ-излучения, при котором наблюдается такой же биологический эффект.

Для оценки степени радиационной опасности при хроническом облучении вместо ОБЭ используют коэффициент качества излучения К. Он показывает, во сколько раз радиационная опасность при хроническом облучении человека для данного вида излучения выше, чем в случае рентгеновского и γ-излучения при одинаковой поглощенной дозе. Коэффициент качества устанавливается на основании медико-биологических данных. Для электромагнитного излучения К=1, для тепловых нейтронов К=3, для нейтронов с энергией 0,5 мэВ К=10, для α-излучения К=20.

Мерой ожидаемой радиационной опасности при облучении живых организмов служит эквивалентная (биологическая) доза
Н = К Дп, (5)
Единицей эквивалентной дозы в СИ является ^ Зиверт (Зв):
1 Зв = 1 Дж/ кг .
На практике применяется внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рентгена):

1 бэр = 10-2 Зв.
Естественный фон ионизирующих излучений (космические лучи, радиоактивность почвы, воды, воздуха и т.д.) создает в среднем мощность эквивалентной дозы 125 мбэр в год.

Эквивалентная доза Н > 4 Зв, полученная за короткое время при тотальном облучении тела, может привести к смерти. Но такая же доза, полученная человеком равномерно в течение всей его жизни, не приводит к заметным изменениям в состоянии здоровья. Мощность эквивалентной дозы 5 бэр в год считается допустимой при профессиональном облучении в течении 50 лет без опасности как для здоровья самого человека, так и для последующих поколений.

Эквивалентная доза, сформировавшаяся в конкретном органе или живой ткани за 50 лет с момента однократного поступления внутрь организма радиоактивного вещества, называется профессиональной дозой (50 лет соответствует средней продолжительности трудовой деятельности).

2.Первичное действие ионизирующих излучений на организм
Ядерные излучения оказывают сильное поражающее действие на все живые существа от бактерий до млекопитающих. При этом интенсивность и характер повреждений зависят от вида частиц и дозы облучения. Одно и то же облучение по-разному действует на разные органы и организмы.

При достаточно большой дозе облучения погибает любой организм. Доза облучения, при которой гибнет 50% особей данного вида, изменяется от 50 Р для яиц аксолотля до 300000 Р для некоторых бактерий. Дозы ниже смертельной вызывают различные заболевания, которые объединяются термином «лучевая болезнь».

Действие различных доз излучения имеет следующую динамику:


Доза, Р

Действие на человека

0 – 20

Отсутствие явных повреждений

20 – 50

Возможные изменения состава крови.

50 – 100

Изменение состава крови

100 – 200

Повреждения. Возможная потеря трудоспособности.

200 – 400

Нетрудоспособность. Возможная смерть.

400

Смертность 50%

600

Смертельная доза.


Структуру живого организма можно разделить на 3 уровня:

- отдельные молекулы;

- клетки;

- макроскопические части или системы организма (например, дыхательная система, мышечные ткани).

Первичное действие излучения на организм состоит в повреждении молекул. Существуют два механизма повреждения – прямой и косвенный.

В прямом механизме ядерная частица действует непосредственно, либо через ядра отдачи или промежуточные электроны на сами макромолекулы. В косвенном механизме под действием излучения происходит радиолиз воды. Продукты радиолиза реагируют с макромолекулами.

Поскольку эти процессы происходят за короткое время, то экспериментальное определение относительной роли приведенных механизмов затруднено. В настоящее время принято считать, что преобладающим является прямое воздействие на клетку.

Прямой механизм радиационного поражения доказывается тем, что оно происходит и в высушенных живых объектах.

На существование косвенного механизма указывает «эффект разведения», состоящий в том, что в широких пределах число поражаемых макромолекул зависит лишь от дозы облучения, но не от концентрации этих молекул. При прямом действии следовало бы ожидать прямой пропорциональности между числом повреждаемых молекул и их концентрацией.

Пробег продуктов радиолиза воды в живых клетках имеет порядок 25-30 , вследствие чего действие радикалов эффективно только тогда, когда они образуются в непосредственной близости к жизненно важным областям клеток или макромолекул. В то же время, прямому действию подвержен весь объем макромолекул или клеток.

Кислород усиливает биологическое действие слабо ионизирующих излучений (электроны и -лучи). Повышение концентрации кислорода в среде от 0 до 30-40% втрое увеличивает поражающее действие. Действие сильно ионизирующих излучений, например -частиц, от концентрации кислорода не зависит.

Важная роль в механизме радиационного поражения принадлежит миграции первично поглощенной энергии по макромолекуле. Прямым подтверждением этого служат опыты по -облучению гигантских белковых молекул. Независимо от места попадания -частицы в этих молекулах разрываются одни и те же связи. Радиационное поражение макромолекул проявляется в потере ими биологической активности (например, ферментативной), в образовании разрывов, сшивок, в радиационном окислении.

Иногда в макромолекулах под действием излучения возникают скрытые повреждения. Причем, при отсутствии кислорода молекула может находиться в состоянии скрытого повреждения относительно длительное время (часы и даже сутки). В таком состоянии молекула еще способна к ферментативной активности. При введении кислорода или при нагреве скрытое повреждение переходит в явное – молекула теряет биологическую активность. Методом ЭПР (электронного парамагнитного резонанса) установлено, что в ряде случаев скрытым повреждением макромолекулы является электронное возбуждение, которое сопровождается появлением неспаренного электрона.

Эмпирическим путем было установлено, что разрушающее биологическое действие излучений можно существенно ослабить введением в организм до облучения некоторых органических серосодержащих веществ. Защитные вещества являются неэффективными против сильно ионизирующих излучений. Замечательно, что некоторые скрытые повреждения поддаются устранению введением защитных веществ даже после облучения.

3. Одноударные и двуударные объекты
Некоторые клетки и даже одноклеточные организмы погибают от единичного акта ионизации. Классическим примером такого одноударного объекта является кишечная палочка.

Однако большинство клеток являются двуударными и даже многоударными, тогда как одноударность характерна для объектов мельче клетки, таких, как ферменты.

Различие между одноударными и двуударными объектами проявляется в том, что при равной дозе первые более чувствительны к слабо ионизирующему излучению, а вторые – к сильно ионизирующему.

Причина такого различия очевидна: двуударный объект разрушается только при наличии двух пространственно близких ионизационных ударов. Поэтому разрушение более эффективно при высокой плотности ионизации. И наоборот, в одноударных объектах высокая плотность ионизации снижает поражающее действие из-за большой вероятности передачи энергии ионизации уже погибшей молекуле или клетке. Вследствие многоударности клеток высокоорганизованных биологических объектов сильно ионизирующие излучения ( например, -частицы) имеют ОБЭ ~ 10, т.е., на порядок более опасны для человека, чем слабо ионизирующие -кванты и электроны.

Разные части и разные функции клеток по-разному чувствительны к одной и той же дозе. Ядро клетки чувствительнее цитоплазмы. Если облучать только ядро, то клетка гибнет при дозе в десятки раз меньшей, чем при облучении только цитоплазмы. Из функций клеток наиболее радиочувствительны способность к делению, синтез белков и нуклеиновых кислот. Например, деление заметно замедляется уже при дозе в несколько рад. С другой стороны, ряд клеточных функций устойчивы к действию довольно больших доз. Это, прежде всего, дыхание и фотосинтез.

Действие радиации на клетку обладает высокой удельной (по энергии) эффективностью. Так, для угнетения функции деления клеток достаточна доза, энергия которой при переводе ее в тепловую вызвала бы нагревание всего на тысячную градуса. Такая доза поражает лишь одну белковую молекулу из миллиона.

Механизм такого эффективного воздействия радиации на жизненные процессы в клетке до сих пор не выяснен. Принято считать, что причина высокой эффективности состоит в том, что в клетке существует небольшое число крайне чувствительных к радиации структур, разрушение которых и приводит к гибели клетки. Однако в том, каким именно структурам принадлежит здесь ключевая роль, единого мнения нет.

4. Радиационное облучение людей
Каждый человек на Земле постоянно облучается различными видами излучений от множества источников. Даже наиболее распространенный вид излучения – солнечное – может повредить кожу или глаза, если доза его слишком велика. ИК-излучение (от тепловых элементов) или микроволновое излучение (от СВЧ-печей) также могут вызвать серьезные ожоги.

Рентгеновское или -излучение, обладающие большими энергиями, могут проникнуть в любую точку человеческого тела, подействовав на внутренние органы или нервную систему.

Двухзарядные медленно движущиеся -частицы из радиоактивных веществ очень интенсивно взаимодействуют с электронами в атомах вещества и сильно его ионизируют. Темп, с которой -частица энергии 5 МЭВ рассеивает энергию при ионизации биологической ткани составляет около 100 кэВ/мкм.

Электроны -распада имеют энергии от нескольких кэВ до 1 МэВ. Соответственно и скорости электронов значительно больше, чем у -частиц. Поэтому степень ионизации, создаваемая ими, невелика. Темп, с которым электрон с энергией 1 МэВ теряет ее за счет ионизации биологической ткани, равен всего 0,25 кэВ/мкм. Все это приводит к тому, что электроны значительно глубже проникают в ткань, чем -частицы. При -распаде электроны проникают в ткань на несколько мм, в то время как -час­тицы проникают лишь на глубину ~ 40 мкм. Пробег электрона с энергией 1 МэВ равен 4,2 мм, а у -частицы с энергией 5 МэВ – 37 мм.

При прохождении через вещество рентгеновского или – излучения взаимодействие осуществляется посредством фотоэффекта или комптон-эффекта. При этом высвобождаются электроны с большими энергиями, которые так же ионизируют окружающие атомы, как -электроны. Поэтому параметры ионизации, создаваемой -электронами, рентгеновскими и -лучами, одинаковы. Различие между действием -электронов и фотонов состоит в том, что последние проникают в вещество на значительную глубину еще до первого взаимодействия. Так, -лучи с энергиями 1,2 и 1,3 МэВ, излучаемые при распаде Со, прежде чем их энергия уменьшится наполовину, проникают в ткань на глубину 10 см. Следовательно, эффективность облучения внутренних органов внешними источниками, испускающими - или рентгеновское излучение будет значительно выше, чем при облучении -электронами или -частицами.

Рентгеновское и -излучение проникают в тело глубже из-за того, что они не несут электрического заряда и поэтому не теряют энергию, пока не вызовут фото- или комптон – эффекта.

Итак, тяжелые заряженные частицы (-частицы и протоны) создают высокую плотность ионизации из-за большой величины ионизационных потерь и поэтому с большой вероятностью поражают двуударные объекты, преобладающие в высокоорганизованных организмах, в связи с чем они на порядок опаснее электронов.

То же справедливо и для быстрых нейтронов, действующих на организм посредством сильно ионизирующих ядер отдачи.

5. Защита от ионизирующих излучений
Ядерные излучения оказывают разрушающее действие на организм человека. Поэтому при работе с любыми источниками радиации необходимо защита.

Для расчета любой защиты нужно установить предельно допустимую дозу (ПДД), облучение которой безвредно для организма.

При установлении ПДД исходят из того, что в естественных условиях облучение человека за счет космических лучей и радиоактивности веществ земной коры составляет около 0,1 бэр в год и является достаточно безвредным. Но, с другой стороны, доза 400-600 бэр смертельна.

Принятая сейчас ПДД от внешних источников облучения для лиц, непосредственно работающих с излучением, составляет 5 бэр в год.

Помимо внешнего, возможно и внутреннее облучение организма. Оно создается радиоактивными веществами, попадающими в организм при дыхании, с пищей и через раны. Кроме того, само тело человека также содержит некоторое количество радиоактивных материалов.

Например, в теле имеется порядка 140 г. калия, который содержит около 0,01% радиоактивного изотопа 4019К с периодом полураспада 109 лет. Легко подсчитать, что в человеке происходит около 4000 распадов радиокалия в секунду!

При установлении ПДД внутреннего облучения необходимо учитывать, в каких органах концентрируется радиоактивный изотоп и как долго удерживается он в организме.

Так, сверхтяжелый -активный изотоп водорода – тритий – довольно быстро вымывается из организма в процессе обмена веществ. А -активный изотоп стронция 3890Sr, попав в организм, стремится к замещению кальция в костной ткани, где он застревает надолго и облучает очень чувствительные к радиации кроветворные ткани костного мозга.

В связи с этим, предельно допустимые концентрации в воздухе, воде, пищевых продуктах и т.д. устанавливаются для каждого изотопа отдельно. К примеру, предельно допустимые концентрации в воде открытых водоемов для трития 13Н и стронция 3890Sr равны 310-7 и 310-11 Ки/л соответственно.

^ Ядерные излучения опасны еще и тем, что даже их большие дозы не воспринимаются органами чувств человека.

Чтобы при работе с ядерными излучениями их доза не превышала предельно допустимую, нужна защита. Простейшим методом защиты является удаление от источника излучения на достаточное расстояние R, т.к. даже без учета поглощения в воздухе интенсивность излучения падает как 1/R2. В тех случаях, когда удаление от источника на достаточное расстояние невозможно, для защиты от излучения используются преграды из поглощающих материалов.

Наиболее проста защита от -излучения т.к. -частицы, вылетающие из радиоактивных ядер, имеют ничтожно малые пробеги.

Что касается -излучений, то пробег -электронов в воздухе не так уж мал (более 3 м при энергии 3 МэВ), и -активные препараты, даже малых активностей, необходимо экранировать. Для экранировки от электронов с энергиями до 4 МэВ достаточен слой пластмассы в 0,25 см.

Более массивная защита требуется при работе с радиоактивными источниками -излучений. В этом случае толщина защиты зависит не только от энергии излучения, но и от его интенсивности, т.к. поток -частиц экспоненциально ослабевает с расстоянием внутри вещества защиты.

Практически в лабораторных условиях для защиты от
-активных препаратов используют «домики» из свинцовых плиток, форма которых дает возможность кладки без сквозных зазоров. При необходимости визуального наблюдения используют окошки из специального содержащего свинец стекла.

Лучшими поглотителями тепловых нейтронов являются бор и кадмий. При расчете защиты от тепловых нейтронов необходимо учитывать вторичное -излучение, возникающее при захвате нейтронов.

Быстрые нейтроны слабо поглощаются любыми веществами. Поэтому для защиты от быстрых нейтронов их сначала замедляют (обычно водой или графитом), а уже после замедлителя ставят поглотитель.

Для защиты от особо мощных источников излучения используется бетон. Толщина защитных бетонных стен иногда достигает нескольких метров.

При защите от протонов и других тяжелых заряженных частиц высоких энергий необходимо учитывать потоки вторичных частиц, возникающих при ядерных столкновениях. Вклад вторичных частиц в тканевую поглощенную дозу становится существенным, начиная с энергий первичного пучка в несколько десятков МэВ, и становится преобладающим с энергии 300 МэВ.

6. Лучевая болезнь
Лучевая болезньзаболевание, возникающее в результате действия на организм ионизирующих излучений в дозах, превышающих допустимые.

Лучевая болезнь может развиться при внешнем общем облучении всего тела или большей его части, а также при внутреннем облучении в связи с проникновением радиоактивных веществ в организм через дыхательные пути, или вместе с зараженной пищей и водой. Радиоактивные вещества, попавшие внутрь организма, могут создавать очаги постоянного облучения.

Лучевая болезнь бывает двух видовострая, возникающая в результате однократного или ряда последовательных воздействий ионизирующих излучений в больших дозах, и хроническая, возникающая при длительном (в течение многих месяцев) облучении в малых дозах.

В течении острой лучевой болезни различают 4 периода: первичной реакции, скрытый, период разгара и период восстановления.

Первичные реакции возникают сразу после облучения. При этом отмечается возбуждение, или, наоборот, состояние апатии, вялость, слабость, головокружение, тошнота, а в тяжелых случаях рвота и понос. Расстраивается сон, нарушается аппетит. Возможна временная потеря сознания. Пульс и артериальное давление становятся неустойчивыми. В крови выявляются характерные изменения преимущественно со стороны белых кровяных телец.

Эти явления по прошествии нескольких часов могут сгладиться или исчезнуть вовсе. После этого наступает скрытый период заболевания. При этом заметно улучшается общее состояние организма. Однако, несмотря на кажущееся благополучие, болезнь неуклонно прогрессирует. Спустя некоторое время (от нескольких дней до двух, трех недель) наступает период разгара болезни, который начинается с резкого ухудшения общего состояния, сопровождающегося повышением температуры тела, рвотой и поносом, часто с примесью крови.

Появляется кровоточивость десен и других слизистых оболочек, образуются язвы, под кожей возникают характерные кровоизлияния. Через 2-3 недели начинают выпадать волосы. Все это сопровождается развитием малокровия и нервными расстройствами. Резко падает сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям.

При благоприятном течении и в результате своевременного лечения лучевая болезнь может вступить в фазу восстановления. Состояние больного постепенно начинает улучшаться, нормализуется температура, постепенно исчезают признаки нарушения функций центральной нервной системы, восстанавливается нормальный состав крови.

У некоторых больных, перенесших острую лучевую болезнь, могут наблюдаться остаточные явления в виде слабости, быстрой утомляемости, головных болей, предрасположенности к инфекционным заболеваниям, а также нерезко выраженное малокровие.

Хроническая лучевая болезнь, в отличие от острой, развивается медленно, годами. Прекращение хронического облучения в ряде случаев может существенно улучшить состояние больного без специального лечения. Продолжающееся облучение способствует развитию заболевания.

У человека наиболее чувствительны к облучению кроветворные органы (костный мозг, селезенка, лимфатические железы), эпителий половых желез и слизистой оболочки кишечника. При дозе, близкой к смертельной, смерть наступает в результате разрушения производящих кровь клеток костного мозга (лейкемия). При дозах, значительно превышающих смертельную, гибель наступает гораздо быстрее за счет поражения кишечника.

Часто возникают различные длительные заболевания, приводящие к истощению и смерти через несколько лет после сильного облучения.

Любая сколь угодно малая доза облучения может вызвать необратимые генетические изменения хромосом, что с неизбежностью приводит к тяжелым наследственным аномалиям в последующих поколениях.

При облучении небольшой части тела доза, даже превышающая смертельную, может оказать сравнительно слабое действие на состояние организма в целом. Но наблюдались случаи, когда локальное облучение оказывало действие на части организма, не подвергавшиеся облучению. Механизм этого воздействия не совсем ясен. Возможно, что здесь играет роль образование во время облучения каких-то сильно ядовитых веществ. Это объяснение подкрепляется опытами на животных и растениях, в которых введение в здоровый организм экстрактов из облученной ткани вызывало ряд проявлений лучевой болезни.

В заключение отметим, что действие одной и той же дозы облучения заметно зависит от того, за какой промежуток времени эта доза получена. Если облучение сильно растянуть во времени, то общее поражающее действие будет меньшим, чем при однократном облучении суммарной дозой. Это различие особенно сильно проявляется у высокоорганизованных видов, имеющих развитую систему восстанавливающих и компенсирующих процессов. Однако восстановление почти всегда неполное, а для генетических повреждений отсутствует вовсе. Поэтому хроническое облучение малыми дозами тоже является опасным.

В настоящее время разработаны эффективные методы лечения лучевой болезни, позволяющие иногда спасать жизнь даже при облучении смертельной дозой. При большой дозе основным методом лечения является переливание крови и пересадка костного мозга от здорового организма.

^ 3. Цель деятельности студентов на занятии:

Студент должен знать:

1.Виды доз ионизирующего излучения, системные и внесистемные единицы их измерения.

2.Физическую природу проникающей и ионизирующей способности радиоактивных излучений.

3. Особенности биологического действия ионизирующего излучения.

4. Методы защиты от ионизирующего излучения.

5. Симптомы лучевой болезни и ее виды. Периоды острой лучевой болезни.
Студент должен уметь:

1.С помощью соотношений между дозиметрическими величинами вычислять виды доз излучения.

2.Устанавливать взаимосвязь между системными и внесистемными дозиметрическими единицами.

3. Решать ситуационные задачи.
^ 4. Содержание обучения:

1. Понятие ионизирующего излучения.

2.Особенности взаимодействия ионизирующего излучения с веществом.

3.Поглощенная доза. Экспозиционная доза. Эквивалентная (биологическая) доза.

4. Мощность дозы излучения.

5. Детекторы ионизирующих излучений.

6. Защита от ионизирующего излучения.

7. Лучевая болезнь.

8.Решение ситуационных задач.
^ 5. Перечень вопросов для проверки исходного уровня знаний:

1. Что понимают под ионизирующим излучением?

2. Какие физические явления происходят в веществе при прохождении через него ионизирующего излучения?

3. Что называется поглощенной дозой излучения? В каких единицах она измеряется?

4. Что называется экспозиционной дозой? В каких единицах она измеряется?

5. Для чего предназначен дозиметр?

6.Опишите первичное действие ионизирующих излучений на организм.

7. Что собой представляют одноударные и двуударные объекты?
^ 6. Перечень вопросов для проверки конечного уровня знаний:

1. Чему соответствует экспозиционная доза Дэ = 1 Кл/кг?

2. Запишите формулу для мощности излучения. Что она характеризует? В каких единицах она измеряется?

3.Запишите формулу, связывающую экспозиционную дозу с поглощенной дозой.

4. Что называется эквивалентной дозой? Что такое бэр?

5. Как связаны эквивалентная и поглощенная доза? Что такое относительная биологическая эффективность?

6. Что показывает коэффициент качества излучения?

7. Какие виды детекторов ионизирующих излучений известны?

8. Опишите радиочувствительность различных частей и функций клеток.

9. Какой из видов излучения более опасен при внешнем облучении – - или -излучение?

10. Что такое предельно допустимая доза (ПДД) ?

11. Опишите методы защиты от ионизирующих излучений.

12. Что называется лучевой болезнью? Какие ее виды известны?

13. Охарактеризуйте симптомы и периоды острой лучевой болезни.

^ 7. Самостоятельная работа студентов:

По учебнику Ремизова и др. (§ 27.5) изучите виды детекторов ионизирующих излучений.
8. Решите задачи:

1. Человек (массой m) поглотил энергию ионизирующего излучения, соответствующую дозе γ-излучения D=600 рад. На сколько градусов повысится температура тела, если предположить, что вся энергия излучения пошла на нагрев?

2. Мощность экспозиционной дозы γ-излучения на расстоянии 1 м от точечного источника составляет G∙(X/t)=2,15∙10-7 Кл/(кг∙с). Определить минимальное расстояние от источника, на котором модно ежедневно работать по 6 часов без защиты. Считать, что в году 230 рабочих дней, а предельно допустимая поглощенная доза Dпр при профессиональном облучении составляет 5∙10-2 Гр в течение года.

3. Как различаются эквивалентные дозы, если на биологическую систему попадает: а) поток α-частиц (коэффициент качества К1=20) и б) поток электронов (коэффициент качества К2=1)? Потоки частиц равны Ф1=104с-1 и Ф2=107с-1, энергии частиц равны Е1=200 эВ и Е2=30 эВ соответственно. Все частицы поглощаются телом.

4. Средняя мощность экспозиционной дозы в рентгеновском кабинете X/t=6,45∙10-12 Кл/(кг∙с). Врач находится в кабинете 5ч в день. Какова доза его облучения за 6 рабочих дней?

5. Тело массой 10 г поглотило 109 α-частиц с энергией 5 МэВ. Найдите поглощенную и эквивалентную дозы. Коэффициент качества К для α-частиц равен 20.

6. Вычислите среднюю мощность предельно допустимой экспозиционной дозы для: а) профессионалов; б) населения. Принять, что предельная эквивалентная доза для профессионалов равна 5 бэр, а для населения – 0,17 бэр в течение года.

7. Радиационный фон в городе равен 14 мкР/ч. Найдите поглощенную дозу излучения (в единицах СИ и внесистемных единицах), полученную жителями города в течение года.

8. Найдите мощность предельно допустимой поглощенной дозы D/t рентгеновского излучения (в единицах СИ и внесистемных единицах) при постоянном облучении всего тела, если предельно допустимая эквивалентная доза за год равна H=0,17 бэр.

9. Телом человека массой m=60 кг в течение 6ч была поглощена энергия γ-излучения E=1 Дж. Найдите поглощенную дозу, мощность поглощенной дозы в единицах СИ и во внесистемных единицах.

10. Во сколько раз изменится эквивалентная доза при замене вида ионизирующего излучения, если при этом поглощенную дозу увеличить в 10 раз, а коэффициент качества уменьшится в 2 раза?
9. Хронокарта учебного занятия:

1. Организационный момент – 5 мин.

2. Разбор темы – 40 мин.

3. Решение ситуационных задач- 45 мин.

4. Текущий контроль знаний-40 мин.

5. Подведение итогов занятия – 5 мин.
10. Перечень учебной литературы к занятию:

1.Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика. М., «Дрофа», 2008, §§ 27.3 – 27.5, 28.1 – 28.4.

2. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики. М., 2004, §§ 31.7-31.9, 32.1-32.3.

3.Физика и биофизика.(под ред. Антонова В.Ф.). М., «ГЭОТАР-Медиа», 2008, §§ 13.1-13.5, 24.3-24.6.

Похожие:

Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» iconМетодическая разработка по проведению практического занятия по «Медицине...
«Медицине катастроф» для студентов лечебного. Педиатрического стоматологического факультетов
Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» iconМетодическая разработка для студентов лечебного, педиатрического...
Достижения в области квантовой электроники положили начало для создания генераторов когерентного света, работающих на принципе вынужденного...
Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» iconМетодическая разработка (для студентов III курса лечебного, педиатрического,...
Н. Н. Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ
Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» icon«Медико-тактическая характеристика очагов катастроф мирного и военного времени»
«Медицине катастроф» для студентов лечебного педиатрического и стоматологического факультетов
Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» iconОрганизация лечебно-эвакуационного обеспечения населения при ликвидации...
Для лечебного, педиатрического, стоматологического, медико-профилактического, фармацевтического факультетов
Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» iconПособие для студентов лечебного, педиатрического, медико-психологического...
Фармакология в вопросах и ответах: пособие для студентов лечебного, педиатрического, медико-психологического факультетов и факультета...
Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» iconБилеты
Для студентов лечебного, педиатрического, медико-профилактического и иностранного факультетов
Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» iconМетодические указания для студентов вечернего и дневного отделений...
Методические указания для студентов вечернего и дневного отделений педиатрического
Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» iconНаглядная фармакология учебное наглядное пособие для студентов лечебного,...
Наглядная фармакология : учеб наглядное пособие для студентов лечебного, педиатрического, медико-психологического и медико-диагностического...
Методическая разработка для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов к лабораторной работе «Дозиметрия» iconМетодическая разработка для студентов медико-профилактического факультета...
Медико-биологические приложения ультразвука делятся на два направления: методы диагностики и исследования; методы воздействия
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница