Кравців Р.Й., Салата В.З., Семанюк В. І., Фреюк Д.В., Ярошович І. Г. Ветеринарна радіологія

Подождите немного. Документ загружается.

Ветеринарна радіологія

б) радіометри – для визначення сумарної активності препа-

ратів і питомої активності натурних об’єктів зовнішнього сере-

довища, ви мірювання рівнів радіоактивного забруднення повер-

хонь, біологічних зразків, всього тіла людини або окремих ділянок

чи органів;

в) спектрометри – прилади для визначення енергетичного

спек тру випромінювання – якісного та кількісного радіонуклід-

ного складу препаратів.

Спектрометри використовуються для ідентифікації забруд-

нення об’єктів зовнішнього середовища, кількісного визначення

активності об’єктів за рахунок певних радіонуклідів тощо.

Таблиця 2.4

Типи приладів для вимірювання дози та радіоактивності

Дозиметри Радіометри

1. Лабораторні 1. Лабораторні:

2. Клінічні 1.1.Звичайні

3. Індивідуальні 1.2.Колодязні

4. Пошукові 1.3.СВЛ - спектрометри випромінювань людини

5. ДКЗ – дозиметри 1.4.СВТЛ – спектрометри випромінювань всього тіла людини

контролю захисту 2. Клінічні:

2.1.Радіографи одно- та багатоканальні

2.2.Сканери

2.3.Сцинтиляційні гамма-камери

2.4.ОФЕКТ – однофотонні емісійні комп’ютерні томографи

2.5.ПЕТ – позитронні емісійні томографи

Вивчення енергетичних спект рів різних джерел гамма-випро м і ню-

вання може проводитись за допомогою сцинтиляційних або на-

півпровідникових детекторів. У сцинтиляційних детекторах при

взаємодії гамма-квантів з матеріалами сцинтилятора утворюють-

ся світлові спалахи, величина яких пропорційна енергії гамма-

квантів. За допомогою фотопомножувача вони перетворюються у

відповідні електричні імпульси.

Амплітуди вихідних імпульсів несуть інформацію про енер-

гію падаючого гамма-випромінювання.

Таблиця 2.5

Методи визначення радіоактивності та дози

Метод визначення радіоактивності Метод визначення дози

1. Іонізаційний 1. Іонізаційний

2. Сцинтиляційний (люмінесцентний) 2. Люмінесцентний

3. Калориметричний (сцинтиляційний)

4. Хімічний 3. Товстих емульсій

5. Фотографічний (фотохімічний)

6. Біологічний

7. Математичний (розрахунковий)

За допомогою яких приладів визначають кількість

і якість іонізуючих випромінювань і радіоактивних речовин?

У радіологічній практиці використовується багато приладів,

які дають можливість визначати кількісну та якісну характери-

стику іонізую чих випромінювань і радіоактивних речовин.

В основі будь-якого методу реєстрації лежить кількісна оцін-

ка процесів, що відбуваються в опроміненій речовині.

Першим приладом для реєстрації випромінювань була каме-

ра Вільсона, яку він заповнював повітрям або водяною парою. Як-

що крізь таку камеру пропускати альфа-промені радіоактивної ре-

човини, то альфа-частки будуть вибивати із зовнішніх оболонок

атомів газу електрони, перетворюючи молекули газу на іони. Якщо

охолодити газ, який знаходиться у камері, і зменшити тиск, то від-

будеться конденсація пари, і шлях альфа-часток буде виглядати як

тоненькі смужки туману, які можна сфотографувати (рис. 2.13).

У радіаційно-гігієнічній практиці та ветеринарній радіоло-

гії набули широкого застосування лічильники заряджених части-

нок.

Залежно від принципу дії існують лічильники іонізаційні,

напівпровідникові (кристалічні), сцинтиляційні, черенковські.

Через особливості напівпровідникових, сцинтиляційних та че-

ренковських лічильників найчастіше виділяють відповідно напів-

провідниковий, сцинтиляційний та черенковський методи реє-

страції іонізуючих випромінювань.

Принцип роботи лічильника Черенкова – сцинтиляційний,

Фізико-хімічні основи радіології

Ветеринарна радіологія

але замість люмінофору використовується речовина, в якій під

впливом випромінювання вибиваються швидкі електрони (види-

ме черенковське випромінювання).

Рис. 2.13. Схема будови камери Вільсона.

До іонізаційних лічильників відносяться пропорційні лічиль-

ники та лічильники із самостійним розрядом (лічильники Гейге-

ра-Мюллера). Це газонаповнені торцеві або циліндричні конден-

сатори-лічильники, які реєструють кожну заряджену частинку,

що потрапила в середину нього.

Напівпровідникові (кристалічні) лічильники – це теж іоніза-

ційні лічильники, в яких частинка, що пролітає, породжує елек-

трони про відності та “дірки” у напівпровіднику. Невеликих роз-

мірів пластин ки, зроблені із сірчаного кадмію (CdS), сірчаного

цинку (ZnS), алмазу, хлористого срібла (AgCl), германію, крем-

нію та інших, включаються у спеціальну радіотехнічну схему. На

пластинку спрямовується потік частинок, який слід виміряти. Ча-

стинка, яка проникає у напівпровідник, породжує в ньому велику

кількість носіїв струму (електронів провідності та “дірок”). Напів-

провідник стримує провідність, яка миттєво впливає на зростан-

ня електричного струму.

Вимірювальний прилад проградуйований так, що він пока-

зує не силу струму, а кількість частинок, які потрапили на пла-

стинку. За кількістю зареєстрованих імпульсів роблять висновок

Камера (скляний

циліндр, заповнений

газом або водяною

парою)

Віконце для спостерігання

Радіоактивна речовина

Поршень для зміни тиску

в камері

про кількість частинок, що потрапили на пластинку. Простота

пристрою та його експлуатації, малі розміри, висока чутливість,

швидке зростання імпульсу струму – переваги кристалічних лі-

чильників.

Лічильники газорозрядні мають зовнішній циліндр і тонкий

мета левий натягнутий по осі циліндра та ізольований від ньо-

го дротик. На лічильник подається напруга близько 400-1400 В.

Лічильник на 90% заповнений аргоном і парами ізопентанового

спирту (10%). Тиск – 50-100 мм рт. ст. Заряджена частинка, що по-

трапила у лічильник, утво рює велику кількість пар іонів. Первин-

ні іони (електрони) у сильному електричному полі набувають та-

кої енергії, що починають іонізувати газ у лічильнику, створювати

в ньому велику кількість вторинних іо нів – газовий розряд, який

в електричному ланцюгу дає імпульс стру му. Кількість газових

розрядів пропорційна кількості частинок, що по трапили в лічиль-

ник. Існує важливий показник лічильника - роздільна здатність -

це кількість імпульсів, яку здатний зареєструвати лічильник за 1 с.

Вона залежить від конструкції та робочої напруги. Ці лічильни-

ки працюють у режимі, який знаходиться усередині “плато” (зона

Гейгера), коли кількість імпульсів залежить лише від кількості іо-

нізуючих часток або гамма-квантів, що попали на детектор, і мало

залежить від зміни напруги.

Яка особливість сцинтиляційного методу реєстрації радіоактивності?

Сцинтиляційний метод реєстрації базується на реєстрації

спалахів світла, які виникають у сцинтиляторі (люмінофорі) під

дією іонізуючих випромінювань. Для виготовлення люмінофо-

рів використовують багато неорганічних та органічних сполук:

CsI(Tl), Nal(Tl), CdS, антрацен, трасстильбен, нафталін, тканино-

еквівалентні пластмаси із додаванням сірчаного цинку. Існують

також рідкі й газоподібні сцинтилятори, які використовуються

для реєстрації альфа- і бета-часток, а також низькоенергетичного

фотонного випромінювання. У сцинтиляційному лічильнику роз-

міщують сцинтиляційний кристал безпосередньо біля вікна ФЕП

(фотоелектронний помножувач). При проходженні іонізуючих

частинок крізь кристал виникають сцинтиляції навіть при слаб-

Фізико-хімічні основи радіології

Ветеринарна радіологія

ких імпульсах. Люмінофор та ФЕП поміщають у світлонепроник-

ний кожух, і єдине джерело світла – сцинтиляції люмінофора.

За допомогою ФЕП сцинтиляції перетворюються на елек-

тричний струм, величина якого та швидкість лічби пропорційні

рівню радіації. ФЕП являє собою вакуумний прилад, який має фо-

токатод, декілька динодів, розміщених у скляній трубці під пев-

ним кутом один до одного й до анода. Найчастіше фотокатодом

служить сурм’яно-цезієва пластинка. На фотокатод К, диноди Д й

анод А подається певна позитивна напруга, величина якої на кож-

ній наступній парі динодів зростає порівняно з напругою на по-

передній парі. Під впливом падаючих світлових квантів із фото-

катода вириваються електрони, які прискорюються напругою між

фотокатодом і наступними динодами помножувача. Таким чи-

ном, потік електронів від динода зростає, і на останньому елек-

троді (аноді) з’являється у мільйони разів більше електронів, ніж

їх вилетіло з фотокатода. Ці електрони створюють у ланцюгу ФЕП

імпульс струму, який потрапляє в лічильний пристрій.

Яка особливість іонізаційного методу реєстрації радіоактивності?

Іонізаційний метод ґрунтується на вимірюванні іонізації

активно го об’єму детектора (іонізаційної камери) шляхом виміру

електричного струму (або газових розрядів), що утворюються в

детекторі під впливом іонізуючого випромінювання. Найпрості-

ша іонізаційна камера являє собою наповнену повітрям колбу з

двома електродами, яка живиться від джерела постійного струму.

Струм вимірюється чутливим гальванометром. Іонізаційні каме-

ри є собою складовою частиною багатьох дозиметрів та радіоме-

трів, що використовуються для реєстра ції дози, потужності дози,

щільності потоку частинок.

Електродами можуть бути стінки камери і стержень, закрі-

плений на ізоляторі. Іонізаційні камери бувають плоскими, сфе-

ричними, цилін дричними й торцевими. Стінки камери роблять

з повітряноеквівалентних матеріалів, тобто 1 г такого матеріа-

лу повинен поглинати стільки ж енергії, скільки 1 г повітря. За

звичайних умов газ між електродами є діелектриком та електрич-

ний струм не проводить. Якщо заряджена частина проходить між

електродами, газ іонізується, утворюються вільні електрони і по-

зитивні іони. Під впливом електричного поля іони рухаються між

електродами, і в ланцюгу виникає іонізаційний струм. Його вели-

чина пропорційна кількості електронів, що утворилися в іоніза-

ційній камері. При цьому значення напруги має бути таким, яке

унеможливлює рекомбінацію іонів (струм насичення). Струм ви-

мірюється чутливим гальванометром.

Яка особливість радіолюмінісцентного методу реєстрації радіоактивності?

Радіолюмінісцентний (фотолюмінісцентний і термолюмініс-

центний) метод вимірювання іонізуючих випромінювань полягає

у по глинанні та накопиченні енергії іонізуючого випромінюван-

ня спеціаль ними люмінесцентними детекторами з подальшим пе-

ретворенням її у світлову, яка пропорційна дозі випромінювання.

Зареєструвати її можна безпосередньо або при термостимуляції

(нагріванні) чи фотостимуляції (опроміненні ультрафіолетовими

променями) спеціальним реєстраційним приладом. Ця властивість

люмінофора пов’язана зі зміною у структурних ґратках кристала

люмінофора. До термолюмінофорів відносяться: LiF, CaF

, A1

та ін. Як фотолюмінофор використовується, наприклад,

алюмофосфатне скло. Люмінофори у вигляді порошку, таблеток,

гранул тощо використовуються для визначення накопиченої дози.

Наприклад, для індивідуальної дозиметрії термолюмінесцентний

детектор (ТЛД) вставляють у футляр і носять зі собою, коли зна-

ходяться в полі іонізуючих випромінювань. Після певного часу на-

копичення дози детектор розміщують у вимірювальному пристрої,

нагріваючи до певної температури (200-230°С) і на табло або шкалі

зі стрілкою визначають накопичену дозу. Детектори заздалегідь ка-

лібрують.

Термолюмінесцентні детектори мають широкий енергетич-

ний та дозовий діапазон. Такі детектори – багаторазового викори-

стання й після відповідної термообробки знову придатні для ви-

мірювання доз.

Фізико-хімічні основи радіології

Ветеринарна радіологія

Яка особливість фотохімічного методу реєстрації радіоактивності?

Фотохімічний метод базується на здатності випромінювань

викликати фотоліз галоїдного броміду срібла (AgBr). При про-

явленні експонованої фотоплівки срібло відновлюється до ме-

талічного й обумовлює її почорніння, інтенсивність якого про-

порційна поглинутій енергії випромінювання, тобто дозі.

Цей метод використовується головним чином для реєстрації

індивідуальних доз і є досить чутливим, але потребує уніфікації

проявляння плівки та певної її марки.

Яка особливість хімічного методу реєстрації радіоактивності?

Хімічний метод базується на вимірюванні виходу незворот-

них ра діаційно-хімічних реакцій, що відбуваються під впливом

іонізуючих випромінювань у рідких чи твердих системах, які змі-

нюють своє забарвлення. До таких реакцій відноситься радіохі-

мічна реакція окислення двовалентного заліза у тривалентне. Де-

які органічні та неорганічні сполуки теж можуть змінювати свій

колір. Зміна забарвлення пропорційна поглинутій у речовині де-

тектора енергії. Метод використовується для реєстрації значних

рівнів радіації.

Яка особливість нейтронно-активаційного методу реєстрації

радіоактивності?

Нейтронно-активаційний метод пов’язаний з вимірюванням

наведеної радіоактивності. Застосовується для вимірювання слаб-

ких потоків нейтронів або при короткочасній дії великих потоків

нейтронів, особливо в аварійних ситуаціях.

При потраплянні людини у потік нейтронів у її організмі

відбува ється захоплення повільних нейтронів ядрами атомів бі-

ологічної тка нини. Тканина стає радіоактивною, що можна виз-

начити за допомогою гамма-лічильників. Під дією нейтронів ак-

тивуються натрій, калій, фосфор, хлор, сірка, вуглець, кальцій та

інші елементи, які містяться в організмі людини. Перші три віді-

грають найбільшу роль у визначенні доз від дії нейтронів, тому що

інші мають короткі періоди напіврозпаду.

Джерела природної та штучної радіоактивності

Особливо широке розповсюдження активаційний метод зна-

ходить у геології, коли необхідно за гамма-випромінюванням, що

є результа том наведеної активності, виявити наявність металіч-

них включень на певній глибині буріння.

На чому базуються біологічні методи дозиметрії?

Біологічні методи дозиметрії ґрунтуються на оцінці реакції,

яка ви никає у деяких тканинах при опроміненні їх певною дозою,

наприклад, виникнення еритеми, певної кількості хромосомних

аберацій, ступінь лейкопенії, рівень летальності експерименталь-

них тварин та інші. Останні методи мало чутливі й точні, тому

найбільшого поширення набули фізичні та хімічні.

На чому базується калориметричний метод дозиметрії?

Калориметричний метод базується на вимірюванні кілько-

сті тепла, що утворюється в детекторі при поглинанні іонізуючого

випромі нювання і є пропорційним енергії опромінення.

На чому базується математичний метод дозиметрії?

Розрахунковий (математичний) метод використовують у клі-

нічній практиці. Наприклад, для розрахунку дози опромінення

при введені в організм радіонуклідів з діагностичною або тера-

певтичною метою. Або для визначення розподілення дози в об’є-

мі тканин (між здоровими та патологічно зміненими) при дис-

танційній променевій терапії, при радіаційних аваріях та в інших

випадках.

Ветеринарна радіологія

Радіобіологія як наука, її об’єкти вивчення

Що вивчає наука радіобіологія?

Радіобіологія – наука, яка вивчає біологічну дію іонізуючих

випромінювань на живі організми. Її родоначальником вважа-

ють Е.С.Лондона. Він вивчав дію гамма-випромінювання радію на

ферменти, токсини та різні тканини живих організмів і довів ви-

соку чутливість до опромінення кровотворної системи й статевих

залоз. Лондону належить перша у світі монографія з радіобіології

“Радій у біології та медицині” (1911).

Який зв’язок ветеринарної радіології з іншими дисциплінами?

Ветеринарна радіологія тісно пов’язана з багатьма галузями

науки. Вивчення радіології неможливе без знання основ ядерної

фізики, електроніки, оскільки для роботи з іонізуючим випромі-

нюванням використовується складна радіометрична, спектроме-

трична та дозиметрична апаратура. Застосо вуються методики, що

потребують математичної обробки одержаних резу льтатів дослід-

ження. Тісний зв’язок існує між ветеринарною радіологією та ра-

діобіологією – наукою, що вивчає реакцію-відповідь орга нізму на

дію фізичного фактора.

Важливу роль відіграє ветеринарна радіологія в розвитку

нормаль ної і патологічної фізіології при вивченні функції та об-

міну речовин тканин, органів і систем організму, та, навпаки, за-

стосування джерел іонізуючої радіації з діагностичною чи ліку-

вальною метою неможливе без знання нормальної і патологічної

фізіології й анатомії.

Застосовуючи радіонукліди у ветеринарії, треба знати фарм-

хімію, оскільки при цьому необхідно враховувати хімічну вла-

стивість радіо активного елемента, його токсичність, шляхи над-

ходження і виведення, вплив на ті чи інші органи й системи

організму.

Вивчаючи біологічну дію іонізуючих випромінювань, немож-

ливо зро зуміти суть процесів, що відбуваються в живому організ-

мі, без знання основ органічної та біологічної хімії, патологічної

фізіології та патологічної анатомії. При вивченні променевих ура-

жень с.-г. тварин необхідні знання клінічної діагностики, фарма-

кології та терапії.

Перспективним напрямком ветеринарної радіології є роз-

виток раді аційної біотехнології, що застосовується у тварин-

ництві та ветерина рії. Радіаційна технологія є одним із важливих

напрямків використання енергії атомного ядра. Радіаційно-біоло-

гічна технологія розробляє засоби і методи використання енергії

іонізуючих випромінювань у різних сферах людської діяльності,

що мають справу з живими організмами та сировиною біогенно-

го походження.

Які основні прикладні точки застосування радіаційної

біотехнології в інтенсифікації тваринництва?

Перш за все слід відзначити використання іонізуючої радіа-

ції з метою збереження якості заготовлених кормів для тварин-

ництва і, зокре ма, щодо стабілізації легкозасвоюваних речовин

і каротину в трав’яному борошні, що зберігається на звичайних

складах. Цей захід на 15-20% знижує їх втрати порівняно зі збері-

ганням неопроміненого трав’яного борошна.

Цінною для тваринництва є радіаційна обробка соломи та ін-

ших рослинних матеріалів, що містять значну кількість целюло-

зи, яка важко засвоюється тваринним організмом. При дії радіації

відбуваєть ся деполімеризація целюлози, підвищується її розчинність

у воді, таким чином зростає засвоюваність організмом тварин.

Відомо, що для одержання повноцінних збалансованих ра-

ціонів, з метою підвищення продуктивності тварин, додають ряд

амінокислот, віта мінів тощо. Згадані біологічно активні речовини

одержують, використо вуючи високопродуктивні мутанти мікро-

організмів, які створюються за допомогою методів радіаційного

мутагенезу. Так, наприклад, препарати вітаміну Д виготовляють із

ергостеролу, який продукується дріжджами. Їх опромінення при-

водить до збільшення ергостеролу в 2 рази і тим самим підвищує

ефективність роботи заводу з випуску біологічно актив них речо-

вин удвічі завдяки застосуванню радіаційної біотехнології.

Лізин, який є незамінною амінокислотою, одержують в ре-

Фізико-хімічні основи радіології