close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Кафедра медицинской и биологической физики
Тема: Радиоспектроскопия. Рентгеновское излучение.
Применение рентгеновского излучения в биологии и
медицине
лекция № 7 для студентов 1 курса обучающихся по
специальности 060609 - Стоматология
Лектор
к.ф-м.н., доцент Ремизов И.А.
Красноярск, 2014
План
• Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)
• Применение ЭПР-спектроскопии в биологии и
медицине
• Ядерный магнитный резонанс и его медикобиологическое применение.
• ЯМР-томография
• Рентгеновское излучение.
• Применение рентгеновского излучения в
биологии и медицине
Эффект Зеемана 1896г.
Энергетические уровни атома в магнитном поле
расщепляются на ряд равноотстоящих
подуровней, лежащих выше и ниже того уровня,
из которого они получены. Это явление
называется эффектом Зеемана.
Эффект Зеемана
Расщепление энергетических уровней
атома во внешнем магнитном поле
Электронный парамагнитный
резонанс (ЭПР) Е.К. Завойский, 1944г.
это резонансное поглощение электромагнитной
волны (10 ГГц) в веществах, содержащих
парамагнитные частицы, за счет переходов между
двумя подуровнями, возникшими в результате
явления Зеемана.
Условия резонанса
h  gM Б B рез
где МБ=eh/4πm - магнетон Бора
(9,27·10-24 Дж/Тл),
g - множитель Ланде.
Чувствительность: 1010
парамагнитных
молекул.
ЭПР спектрометр
Сигнал на
ЭПР
спектрометре
Использование ЭПР в
медицине
1. Для обнаружения и исследования
собственных свободных радикалов в
веществе.
Спектры ЭПР облученных белков позволили
объяснить механизм образования свободных
радикалов и проследить изменение продуктов
радиационного поражения.
Использование ЭПР в
медицине
2. Метод спин-меток.
С молекулой исследуемого объекта ковалентно
связывается парамагнитное соединение
хорошо известной структуры.
Вводя метки в различные части молекул,
можно установить расположение различных
групп атомов, их взаимодействие,
особенности молекулярной подвижности.
Использование ЭПР в
медицине
3. Метод спиновых зондов.
В исследуемую систему вводятся спиновые
зонды - парамагнитные частицы, которые
нековалентно
связаны
с
молекулами
системы.
Метод
используется
для
изучения
биологических
мембран,
полимерных
систем.
Ядерный магнитный резонанс
(ЯМР)
избирательное поглощение
электромагнитных волн определенной
частоты (от 1 МГц до 100 МГц) в постоянном
магнитном поле, обусловленное
переориентацией магнитных моментов
ядер.
Условие ЯМР
h = gЯ μЯB
где μЯ - ядерный магнетон (μЯ=μБ/1836),
gЯ - ядерный множитель Ланде (для протона gЯ=2,79).
Чувствительность: 1017 ядер.
Спектры ЯМР
Твердое тело
Жидкость
Медико–биологическое
применение ЯМР
1) Исследование структур молекул от простых
неорганических до сложных органических
2) Исследование структур веществ до и после
химической реакции
3) Изучение пространственного распределения
молекул
Достоинство: без разрушения объекта
ЯМР – интроскопия – метод изучения живых
объектов
Использование ЯМР
ЯМР-томография (получение параметров
спектров ЯМР во многих точках образца и
послойное прохождение всего образца
(сканирование), обычно исследуют
распределение ядер водорода (протоны) или
ядер фосфора).
ЯМР-томография
Можно получить полное представление о
пространственном распределении молекул,
содержащих различные атомы.
Метод позволяет различать кости, сосуды, нормальные
ткани и ткани со злокачественными процессами.
Послойные изображения обычно синтезируют в
объемное 3-D изображение на компьютере.
Минимальные размеры патологических
образований 0,1 мм.
ЯМР-томографы
Закрытый B=0,5-12Тл
Открытый B=0,2-1 Тл
Рентгеновское излучение.
Применение рентгеновского
излучения в биологии и
медицине
1 нм=10-9м
Рентгеновское
излучение
электромагнитные волны с
длиной волны l от 10-3 до 10
10-5нм.
нм 10-1 нм
УФ излучение
10-3 нм
g-излучение
10 нм
Рентгеновское излучение
400 нм
Устройство
рентгеновской трубки
Рентгеновское
излучение
возникает
вследствие интенсивного
торможения быстрых электронов в
веществе анода при столкновениях
с его атомами (взаимодействие с
электрическим полем атомного
ядра и электронов).
Спектр тормозного
рентгеновского
излучения
сплошной
lmin
уменьшается
при росте
напряжения
Спектр характеристического
рентгеновского излучения
при
увеличении
напряжения
на
рентгеновской
трубке
на фоне сплошного спектра
появляется линейчатый, который
определяется материалом анода.
Защита от излучения
1) временем
2) расстоянием
Для минимизации поражающего действия
необходимо находиться, как можно дальше от
источника излучения и по возможности
меньшее время.
Если это невыполнимо, то необходима защита
3) материалом
(бетон толщиной 1-2 м, свинец 1-2 см)
в рентгеновских кабинетах часто используют
резиновый просвинцованный фартук.
1 эВ=1,6 · 10-19Дж
Использование в
медицине
при диагностике рентгеновское
излучение с энергией фотонов
от 60 до 120 кэВ,
при терапии - 150-200 кэВ.
Применение рентгеновского излучения
Рентгенодиагностика
Рентгенография
Рентгеноскопия
Изображение на фотопленке
Изображение на
рентгенолюминесцирующем
экране
Рентгеновская томография
– послойное рентгеновское изображение
Рентгеноскопия
рентгеновская трубка расположена
позади пациента. Перед ним
располагается флуоресцирующий
экран. На экране наблюдается
теневое изображение.
В каждом отдельном случае подбирается
соответствующая жесткость излучения, так
чтобы оно проходило через мягкие ткани, но
достаточно поглощалось плотными. Иначе
получается однородная тень.
На экране сердце, ребра видны темными, легкие —
светлыми.
Рентгенография
объект помещают на кассету, в которую
вложена пленка со специальной
фотоэмульсией. Рентгеновская трубка
располагается над объектом.
Рентгенограмма дает негативное
изображение, то есть обратное по
контрасту с картиной, наблюдаемой при
просвечивании.
Имеется возможность наблюдать детали, которые
трудно рассмотреть при просвечивании.
Преимущество - это малое время облучения
(меньшая доза), а недостаток — объект нельзя
проследить в динамике.
флюорография
При флюорографии на чувствительной
малоформатной пленке фиксируется
изображение с большого экрана.
Снимки рассматриваются на
специальном увеличителе.
Флюорография
Рентгеновская томография – послойное
изображение органов и тканей
Заключение
Т. о. нами рассмотрены:
1) виды рентгеновского излучения
и его характеристики
2) применение в медицине и
биологии.
Литература
Основная литература:
• Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.:Дрофа.
– 2007, c.459-466; 494-506.
• Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической
физике. М.: Высшая школа.-2001
Дополнительная литература:
• Федорова В.Н., Степанова Л.А. Краткий курс медицинской и
биологической физики с элементами реабилитологии.М.:
Физматлит.-2005, с.461-471.
Учебно-методические пособия:
• Вяткина Г. Я. Квашнина О. П. Попельницкая И. Н. Шапиро Л. А.
Шилина Н. Г. Типовые тестовые задания для контроля знаний по
медицинской и биологической статистике для студентов первого
курса медицинских вузов. ООО «Поликом» – 2006
• www.krasgmu.ru
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа