Использование рентгеновского излучения в медицине

Использование рентгеновского излучения в медицине. 
Тепловое излучение тел.

 

Выполнила

Меткина А. 9А 
г.Иваново школа 39

Проверила

Муранова  Л.А.

Содержание

 

1. Введение
2. Использование рентгеновского излучения медицине
3. Тепловое излучение
4. Теплоотдача организма. Понятие о термографии
5. Инфракрасное излучение и его применение в медицине
6. Ультрафиолетовое излучение и его применение в медицине
7. Использование токов высокой частоты
8. Высокочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура. Аппараты электрохирургии
9. Лазеры и их применение в медицине
10. Заключение
11. Список литературы

 

 

 

Введение

Использование рентгеновского излучения медицине

 

         Рентгеновская трубка — электровакуумный прибор, предназначенный для получения рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение возникает при торможении ускоренных электронов на экране антикатода (анода), изготовленного из тяжелого металла (например, вольфрама). Получение электронов, их ускорение и торможение осуществляется в самой рентгеновской трубке, представляющей вакуумированный стеклянный баллон, в который впаяны металлические электроды: катод (см.) — для получения электронов и анод (см.) — для их торможения. Для ускорения электронов к электродам подводится высокое напряжение.

 

Терапевтическая, рентгеновская трубка с массивным вольфрамовым анодом: 1 — катод; 2 — анод.

Принцип действия рентгеновского аппарата следующий: отрицательно заряженный катод создает пучок электронов с высокой энергией. Падая на вольфрамовый антикатод, наложенный на положительный (медный) анод, они возбуждают атомы вольфрама. Последние отдают свою энергию возбуждения в виде рентгеновского излучения.

        Рентгенодиагностика – просвечивание внутренних органов человека с диагностической целью, распознавание повреждений и заболеваний различных органов и систем человека с помощью рентгенологического исследования. Рентгенодиагностика позволяет выявлять патологию и по возможности определять нозологическую форму заболевания; проводить дифференциальный диагноз; определять локализацию и распространенность патологического процесса, взаимоотношение с соседними органами и влияние на их функции и др.

        Рентгеноскопия - метод рентгенологического исследования, при котором изображение объекта получают на светящемся (флуоресцентном) экране.

        Рентгенография - исследование внутренней структуры объектов, которые проецируются при помощи рентгеновских лучей на специальную плёнку или бумагу.  Наиболее часто термин относится к медицинскому неинвазивному исследованию, основанному на получении суммационного проекционного изображения анатомических структур организма посредством прохождения через них рентгеновских лучей и регистрации степени ослабления рентгеновского излучения.

     Рентгенотерапия – применение рентгеновского излучения для уничтожения злокачественных образований

  

  

Тепловое излучение

 

       Наиболее мощным источником теплового излучения, обусловливающим жизнь на Земле, является Солнце. Поток солнечной радиации, приходящийся на 1 м2 площади границы земной атмосферы, составляет 1350 Вт. Эту величину называют солнечной постоянной. В зависимости от высоты Солнца над горизонтом путь, проходимый солнечными лучами в атмосфере, изменяется в довольно больших пределах (рис. 27.3; граница атмосферы изображена условно) с максимальным различием в 30 раз. Даже при самых благоприятных условиях на 1 м2 поверхности Земли падает поток солнечной радиации 1120 Вт. В июле в Москве при наивысшем стоянии Солнца это значение достигает только 930 Вт/м2. В остальное время дня потери в атмосфере еще больше. Ослабление радиации атмосферой сопровождается изменением ее спектрального состава. Интенсивность прямой солнечной радиации измеряют актинометром. Принцип действия его основан на использовании нагревания зачерненных поверхностей тел, происходящего от солнечной радиации. Дозированную солнечную радиацию применяют как солнцелечение (гелиотерапия), а также как средство закаливания организма. Для лечебных целей используют искусственные источники теплового излучения: лампы накаливания (соллюкс) и инфракрасные излучатели (инфраруж), укрепленные в специальном рефлекторе на штативе. Инфракрасные излучатели устроены подобно бытовым электрическим нагревателям с круглым рефлектором. Спираль нагревательного элемента накаливается током до температуры порядка 400-500 °С.

 

 

 

       Теплоотдача организма. Понятие о термографии

       Тело человека имеет определенную  температуру благодаря терморегуляции, существенной частью которой  является теплообмен организма  с окружающей средой. Теплообмен происходит посредством теплопроводности, конвекции, испарения и излучения (поглощения). Трудно или даже невозможно точно указать распределение отдаваемого количества теплоты между перечисленными процессами, так как оно зависит от многих факторов: состояния организма (температура, эмоциональное состояние, подвижность и т.д.), состояния окружающей среды (температура, влажность, движение воздуха и т.п.), одежды (материал, форма, цвет, толщина). Однако можно сделать приближенную и усредненную оценки для лиц, не имеющих особой физической нагрузки и проживающих в условиях умеренного климата. Так как теплопроводность воздуха мала, то этот вид теплоотдачи очень незначителен. Более существенна конвекция, она может быть не только обычной, естественной, но и вынужденной, при которой воздух обдувает нагретое тело. Большую роль для уменьшения конвекции играет одежда. В условиях умеренного климата 15-20% теплоотдачи человека осуществляется конвекцией. Испарение происходит с поверхности кожи и легких, при этом имеет место около 30% теплопотерь. Наибольшая доля теплопотерь (около 50%) приходится на излучение во внешнюю среду открытых частей тела и одежды. Основная часть этого излучения относится к инфракрасному диапазону с длиной волны от 4 до 50 мкм.

 

       У здоровых людей распределение температуры по различным точкам поверхности тела достаточно характерно. Однако воспалительные процессы, опухоли могут изменить местную температуру. Температура вен зависит от состояния кровообращения, а также от охлаждения или нагревания конечностей. Таким образом, регистрация излучения разных участков поверхности тела человека и определение их температуры являются диагностическим методом. Такой метод, называемый термографией, находит все более широкое применение в клинической практике. Термография абсолютно безвредна и в перспективе может стать методом массового профилактического обследования населения. Определение различия температуры поверхности тела при термографии в основном осуществляется двумя методами. В одном случае используются жидкокристаллические индикаторы, оптические свойства которых очень чувствительны к небольшим изменениям температуры. Помещая эти индикаторы на тело больного, можно визуально по изменению их цвета определить местное различие температуры. Другой метод - технический, он основан на использовании тепловизоров 

 

 

Инфракрасное излучение и его применение в медицине

 

       Электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красной границей видимого света и коротковолновым радиоизлучением, называют инфракрасным (ИК). Инфракрасную область спектра условно разделяют на близкую (0,76-2,5 мкм), среднюю (2,5-50 мкм) и далекую (50-2000 мкм). Нагретые твердые и жидкие тела испускают непрерывный инфракрасный спектр. Если в законе Вина вместо λΜαχ подставить пределы ИК-излучения, то получим соответственно температуры 3800-1,5 К. Это означает, что все жидкие и твердые тела в обычных условиях практически не только являются источниками ИК-излучения, но и имеют максимальное излучение в ИК-области спектра. Отклонение реальных тел от серых не изменяет существа вывода. При невысокой температуре энергетическая светимость тел мала.Поэтому далеко не все тела могут быть использованы в качестве источников ИК-излучения. В связи с этим наряду с тепловыми источниками ИК-излучения используют еще ртутные лампы высокого давления и лазеры, которые уже не дают сплошного спектра. Мощным источником ИК-излучения является Солнце, около 50% его излучения лежит в ИК-об-ласти спектра.

 

 

       Методы обнаружения и измерения ИК-излучения делят в основном на две группы: тепловые и фотоэлектрические. Примером теплового приемника служит термоэлемент, нагревание которого вызывает электрический ток. К фотоэлектрическим приемникам относят фотоэлементы, электронно-оптические преобразователи, фотосопротивления. Обнаружить и зарегистрировать инфракрасное излучение можно также фотопластинками и фотопленками со специальным покрытием. Лечебное применение инфракрасного излучения основано на его тепловом действии. Наибольший эффект достигается коротковолновым ИК-излучением, близким к видимому свету. Для лечения используют специальные лампы. Инфракрасное излучение проникает в тело на глубину около 20 мм, поэтому в большей степени прогреваются поверхностные слои. Терапевтический эффект как раз и обусловлен возникающим температурным градиентом, что активизирует деятельность терморегулирующей системы. Усиление кровоснабжения облученного места приводит к благоприятным лечебным последствиям.

 

 Ультрафиолетовое излучение и его применение в медицине

 

       Электромагнитное  излучение, занимающее спектральную  область между фиолетовой границей  видимого света и длинноволновой  частью рентгеновского излучения, называют ультрафиолетовым (УФ). В  области ниже 200 нм УФ-излучение  сильно поглощается всеми телами, в том числе и тонкими слоями  воздуха, поэтому особого интереса  для медицины не представляет. Остальную часть УФ-спектра условно  делят на три области: А (400315 нм), В (315-280 нм) и С (280-200 нм). Накаленные  твердые тела при высокой температуре  излучают заметную долю УФ-излучения. Однако максимум спектральной  плотности энергетической светимости  в соответствии с законом Вина  даже для наиболее длинной  волны (0,4 мкм) приходится на 7000 К. Это  означает, что в обычных условиях  тепловое излучение серых тел  не может служить эффективным  источником мощного УФ-излучения. Наиболее мощным источником теплового  УФ-излучения является Солнце, 9% излучения которого на границе  земной атмосферы составляет  ультрафиолетовое. В лабораторных  условиях в качестве источников  УФ-излучения используют электрический  разряд в газах и парах металлов. Такое излучение уже не является  тепловым и имеет линейчатый  спектр. Измерение УФ-излучения в  основном осуществляется фотоэлектрическими  приемниками. Индикаторами УФ-света  являются люминесцирующие вещества  и фотопластинки. УФ-излучение необходимо  для работы ультрафиолетовых  микроскопов, люминесцентных микроскопов, для люминесцентного анализа. Главное  применение УФ-излучения в медицине  связано с его специфическим  биологическим воздействием, которое  обусловлено фотохимическими процессами.

 

Использование токов высокой частоты

 

        Дарсонвализация - применение с лечебной целью тока высокой частоты (110 кГц) и напряжения (25-30 кВ) при небольшой силе тока, модулированного в серии колебаний длительностью 100 мкс, следующих с частотой 100 Гц. Ток столь высокого напряжения ослабляется при прохождении через разреженный воздух стеклянного электрода, образуя в слое воздуха между поверхностью тела и стенкой электрода высокочастотный коронный разряд. Механизм лечебного действия определяется прохождением через ткани высо­кочастотного тока и воздействием на рецепторы кожи и поверхностные ткани электрических разрядов. В результате происходят расширение поверхностных кровеносных сосудов и увеличение по ним кровотока, расширение спастически суженных и с повышенным тонусом сосудов, восстановление нарушенного кровотока в них. Это ведет к прекращению ишемии тканей и обусловленных ею болей, чувства онемения, парестезии, улучшению трофики тканей, в том числе сосудистых стенок.

         Лечебное  применение токов надтоналыюй частоты заключается в воздействии на организм переменным током высокой частоты (22 кГц) при напряжении 4,5-5 кВ. По внешнему виду, технике выполнения процедур и методикам метод весьма похож на местную дарсонвализацию. Отличие заключается в том, что используется не импульсный, а непрерывный ток меньшей частоты и напряжения и пропускается он через стеклянный электрод, заполненный неоном. Все это определяет и различия в лечебном действии. Вследствие непрерывности тока в тканях происходит большее теплообразование - больные ощущают тепло в месте воздействия. Меньшее напряжение тока исключает раздражающее действие искрового разряда, воздействия лучше переносятся больными, в связи с чем метод чаще используется в педиатрической практике.

 

Высокочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура. Аппараты электрохирургии

 

       Большая группа медицинских аппаратов - генераторов электромагнитных колебаний и волн - работает в диапазоне ультразвуковых (надтональных), высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот и называется обобщающим термином высокочастотная электронная аппаратура. Проблема электродов в данном случае решается по-разному. Для высокочастотных токов используются стеклянные электроды, воздействие переменным магнитным полем (индуктотермия) оказывается через спирали или плоские свернутые кабели, по которым проходит переменный ток, создавая переменное магнитное поле. При УВЧ-терапии прогреваемую часть тела помещают между дискообразными металлическими электродами, покрытыми слоем изолятора. При воздействии электромагнитными волнами к телу приближают излучатель этих волн. Для безопасности больного электроды подключаются не к колебательному контуру генератора, а к контуру пациента (терапевтическому контуру), который индуктивно связан с основным колебательным контуром генератора. Индуктивная связь исключает возможность случайного попадания больного под высокое постоянное напряжение, которое практически имеется в большинстве медицинских высокочастотных генераторов.