Некоторые понятия, используемые в прикладных аспектах дисциплины

НЕКОТОРЫЕ ПОНЯТИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРИКЛАДНЫХ АСПЕКТАХ ДИСЦИПЛИНЫ

СОДЕРЖАНИЕ

1. Колебания в медицине

2. Эффект Доплера

3. Звук

4. Аудиометрия

5. Перкусcия

6. Аускультация

7. Ультразвук (УЗ)

8. Воздействие УЗ на организм

9. УЗ - терапия

10. УЗ - диагностика

11. Метод ультразвуковой эхолокации

12. Цветовое кодирование черно-белых изображений

13. Эхоэнцефалография

14. УЗ - эффект Доплера

15. Ультразвуковая флоуметрия

16. Ультразвук в хирургии

17. Ультразвуковая литотрипсия

18. Инфразвук

19. Измерение артериального давления

20. Строение биологических мембран

21. Пассивный транспорт молекул и ионов через биологические мембраны

22. Активный транспорт. Понятие натрий-калиевого насоса

23. Потенциал покоя

24. Потенциал действия

25. Аппарат “Искусственная почка»

26. Электрография

27. Электроэнцефалография (ЭЭГ)

28. Электрокардиография (ЭКГ)

29. Теория отведений Эйнтховена

30. Электрокардиограмма

31. Электрокардиограф

32. Вектор-кардиограмма

33. Электромиография

34. Действие электрического тока на тело человека

35. Поражение электрическим током

36. Аэроионы

37. Франклинизация

38. Электрофорез

39. Гальванизация

40. Воздействие переменного тока на организм человека

41. Диатермия. Местная дарсонвализация

42. Электрохирургия

43. Диатермокоагуляция

44. Диатермотомия

45. Индуктотермия

46. Микроволновая терапия

47. Электростимуляторы

48. Дефибрилляторы

49. Воздействие на организм переменного электрического поля. (УВЧ - терапия)

50. Радиотелеметрия

51. Эндорадиозонд

52. Волоконная оптика

53. Эндоскопия

54. Источники света в эндоскопии

55. Граданы

56. Применение эндоскопов для диагностики

57. Использование эндоскопов в лечении

58. Глаз как оптическая система

59. Недостатки оптической системы глаза, их коррекция линзами

60. Разрешающая способность и предел разрешения микроскопа

61. Ультрафиолетовый микроскоп

62. Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия

63. Фазово-контрастная микроскопия

64. Темнопольная микроскопия

65. Инфракрасное излучение

66. Ультрафиолетовое излучение

67. Термография

68. Физиологические основы термографии

69. Телетермография

70. Контактная жидкокристаллическая термография

71. Клинические применения термографии

72. Понятие о спектральном анализе

73. Основные характеристики и области применения спектрального анализа

74. Спектральный анализ в биологии

75. Спектральный анализ в медицине

76. Люминесценция

77. Люминесцентный анализ

78. Рентгеновское излучение

79. Свойства рентгеновского излучения

80. Рентгенолюминесценция

81. Воздействие рентгеновского излучения на организм

82. Рентгеновская диагностика

83. Рентгеноскопия

84. Рентгенография

85. Электрорентгенография

86. Флюорография

87. Искусственное контрастирование органов

88. Усилители рентгеновских изображений

89. Ангиография

90. Цифровой метод обработки информации

91. Цветовое кодирование черно-белых изображений

92. Рентгеновская терапия

93. Томография

94. Лазерное излучение

95. Применение лазера в медицине

96. Воздействие лазера на организм

97. Использование лазеров в медико-биологических исследованиях

98. Лазерная терапия

99. Лазерная хирургия

100. Лазерная литотрипсия

101. Лазерная стереолитография

102. Голография

103. Лазер в стоматологии

104. Электронный парамагнитный резонанс

105. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

106. Компьютерная томография (КТ)

107. Рентгеновская компьютерная томография (РКТ)

108. ЯМР томография

109. Ультразвуковая компьютерная томография

110. Позитронно-эмиссионная компьютерная томография (ПЭТ)

111. Индукционная томография (СВЧ-томография)

112. Электроимпедансная томография

113. Радиоактивность

114. Действие ионизирующего излучения на организм человека

115. Радиоизотопная диагностика (РД)

116. Гамма-топограф (сцинтиграф)

117. Метод авторадиографии

118. Лучевая терапия

119. Виды лучевой терапии

120. Ускорители частиц

121. Применение ускорителей в биологии и медицине

122. Электронный микроскоп

1. Колебания в медицине. Большинство процессов, анализ которых дает основной объем диагностической информации, имеют колебательный характер. В биологии и медицине это - ритмы, циклы и т. д.

Основными способами получения диагностической информации является анализ формы колебаний или их спектральный анализ. Особенностью многих видов колебаний в биологических объектах является сложность их формы, поэтому в медицине и биологии наиболее часто используется анализ формы колебаний. Например, на электрокардиограмме человека можно выделить ряд зубцов, несущих информацию о работе сердечно-сосудистой системы. Колебания интервалов между ударами сердца (P-R интервалов) или соответствующие колебаниям интервалов между пиками пульсовой волны давно используются для оценки работы системы регуляции человека.

2. Эффект Доплера – это изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем, вследствие относительного движения источника волн и наблюдателя. При движении наблюдателя со скоростью v по направлению к источнику он воспринимает частоту:

,

где n¢ – воспринимаемая частота волны; n – частота волн, испускаемых источником, v – скорость распространения волны, vн – скорость движения наблюдателя.

Эффект Доплера применяется для определения скорости движущихся объектов по изменению частоты отраженного от него сигнала (доплеровский сдвиг частот).

3. Звук – это упругие колебания и волны в газах, жидкостях и твердых телах, воспринимаемые человеческим ухом (частота от 16 до 20 кГц).

Тембр звука определяется его спектральным составом.

Громкость звука – субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения.

Интенсивность звука – энергетическая характеристика звука, которая может быть выражена также и в виде вектора Умова

,

где Ф – поток энергии волн, отнесенный к площади S, ориентированной перпендикулярно распространению волн. Обычно пользуются величиной

,

где I0 – порог слышимости.

4. Аудиометрия – это метод измерения остроты слуха.

Закон Вебера-Фехнера:

,

где Е – громкость звука (измеряется в фонах).

Согласно этому закону, если увеличить раздражение в геометрической прогрессии, то ощущение этого раздражения увеличится в арифметической прогрессии.

5. Перкусcия – это метод, основанный на выслушивании отдельных частей тела при их простукивании.

6. Аускультация – выслушивание c помощью стетоскопа или фонендоскопа дыхательных шумов, хрипов, характерных для заболеваний; по изменению тонов сердца можно судить о состоянии сердечной деятельности. Можно также прослушивать сердце плода.

Фонокардиография (ФКГ) – это метод, заключающийся в графической регистрации тонов и шумов сердца и их диагностической интерпретации.

Фонокардиограф служит для снятия ФКГ и состоит из микрофона, усилителя, системы фильтров и регистрирующего устройства.

7. Ультразвук (УЗ) представляет собой механические колебания (упругие волны) с частотами примерно от 2×104 Гц (20 кГц) до 109 Гц (1 Гигагерц).

Источники и приемники УЗ. Для генерации УЗ применяют УЗ - излучатели. Встречаются механические и электромеханические излучатели. Механические УЗ - излучатели: воздушные (например, свисток Гальтона) и жидкостные. Наибольшее распространение получили электромеханические УЗ - излучатели, принцип действия которых основан на явлении обратного пьезоэлектрического эффекта. Этот эффект заключается в механической деформации тела под действием переменного электрического поля.

Основным элементом электромеханического УЗ - излучателя является пьезоэлемент, при подключении которого к источнику переменного электрического поля он будет деформироваться, излучая УЗ - волны определенной частоты.

Для приема УЗ - колебаний используют прямой пьезоэлектрический эффект, когда под действием УЗ происходит деформация пьезоэлемента, которая приводит к возникновению переменного электрического напряжения. Это напряжение может быть измерено и преобразовано соответствующей аппаратурой для определения параметров УЗ - колебаний.

8. Воздействие УЗ на организм. УЗ вызывает в биологических объектах

следующие эффекты:

- микровибрации на клеточном и субклеточном уровнях;

- разрушение биомакромолекул;

- повреждение биологических мембран;

- тепловое действие;

- разрушение клеток и микроорганизмов.

9. УЗ - терапия. Физиологический эффект лечебных доз УЗ выражается ускорением процессов рассасывания экссудатов, инфильтратов и кровоизлияний. УЗ оказывает нервно-трофическое, общетонизирующее, антиспастическое, анальгезирующее, противовоспалительное действие. УЗ используется в специальной терапии при лечении ЛОР - заболеваний, в офтальмологии, гинекологии и т. д.

10. УЗ - диагностика. Способность УЗ без существенного поглощения проникать в мягкие ткани организма и отражаться от неоднородностей среды используется для диагностики заболеваний внутренних органов.

Различают два метода УЗ диагностики: теневой и локационный.

Теневой метод основан на регистрации интенсивности УЗ, прошедшего через исследуемый объект. При наличии внутри него неоднородностей с различными коэффициентами поглощения регистрирующее устройство зафиксирует “звуковые тени” этих неоднородностей.

Локационный метод, получивший наибольшее распространение, основан на использовании одиночных импульсов, направленных на исследуемый орган, и регистрации времени их возвращения и амплитуды после отражения от неоднородностей исследуемого объекта.

11. Метод ультразвуковой эхолокации. В ультразвуковой диагностике используются затухание и отражение ультразвуковых волн при их прохождении через неоднородную среду. Основная особенность ультразвуковой диагностики - возможность получить информацию о мягких тканях, незначительно различающихся по плотности или упругости.

Суть локационного метода состоит в регистрации ультразвукового сигнала, отраженного от границ раздела тканей, отличающихся по плотности: костей, мышц, кожи, жира и т. д. Чем значительнее разница волновых сопротивлений граничащих друг с другом сред, тем амплитуда сигнала больше.

Эхо ультразвукового сигнала усиливается, обрабатывается по заданной программе и поступает на монитор в виде изображения исследуемого объекта в выбранных плоскостях (срезах). Изображение объекта – черно-белое, однако для большей информативности прибегают к его цветовому раскрашиванию.

Датчики, используемые в диагностике, одновременно играют роль источника и приемника отраженных эхосигналов.

Поглощение ультразвука в воздухе в тысячу раз больше, чем в жидкости, поэтому при контакте датчика с поверхностью кожи пациента вследствие наличия воздушной прослойки может произойти значительное поглощение и искажение ультразвукового сигнала. Поэтому для обеспечения полного прилегания излучателя к изучаемому объекту его поверхность покрывается тонким слоем специальной жидкости (гелем) с акустическим импедансом, близким к импедансу кожи.

Наибольшее распространение ультразвуковая эхолокация получила в изучении аномалий анатомических структур органов брюшной полости: печени, желчного пузыря, почек, поджелудочной железы, селезенки, мочеполовой системы и т. д. Он также применяется при обследовании сердца и прилегающих магистральных сосудов, для исследования патологии и аномалий структур глаза, а также патологий глазной орбиты.

Особое место ультразвуковые исследования занимают в акушерстве. Будучи совершенно безвредными для развивающегося плода, на сегодняшний день они не имеют приемлемой альтернативы. Особый интерес вызывают динамические методы, в которых проводится измерение скоростей движущихся объектов. Основаны они на эффекте Доплера.

12. Цветовое кодирование черно-белых изображений. Интроскопические изображения, получаемые в рентгенографии, ультразвуковых и магниторезонансных исследованиях, компьютерной томографии и т. д. являются черно-белыми. При их визуальном изучении на экране монитора или на твердых носителях их информативность значительно снижается вследствие ограниченности возможностей монохромного зрения. При анализе же цветного изображения появля­ются дополнительные признаки, существенно повышающие их информативность. К ним можно отнести яркость и цветовую насыщенность, контрастность изображения, малую зернистость. Обозрение цветного изображения включает ряд механизмов зрения, не работавших в монохромном режиме.

Следует учитывать и то, что черно-белый экран монитора способен воспроизвести не более 200 градаций яркости, в то время как цветной монитор воспроизводит около 4 тыс. цветностей одной яркости и порядка 100 градаций яркости.

Для повышения качества и информативности изображения в интроскопии прибегают к их искусственному раскрашиванию. Чаще используются красный, желтый и зеленый цвета. С помощью цветового раскрашивания можно выделить область патологического очага, что позволяет уточнить область операционного поля, его размеры, форму и локализацию.

13. Эхоэнцефалография – определение размеров опухолей и отеков головного мозга.

Эхокардиография – определение положения и размеров сердца.

14. УЗ - эффект Доплера. Сущность явления та же, что описана в вопросе 5, разница состоит лишь в том, что вместо звука используется ультразвук.

Применяется для изучения характера движения сердечных клапанов, миокарда предсердия и желудочков. Ультразвуковая доплеровская локация сердца дает информацию, которая не может быть получена другими методами и может быть сравнима по своей ценности только с информацией, которую дает катетеризация сердца и ангиокардиография.

УЗ - эффект Доплера успешно применяется в клинической практике для определения скорости кровотока.

УЗ-кардиография занимается измерением размеров сердца в динамике.

УЗ - локация используется в офтальмологии для определения размеров глазных сред.

15. Ультразвуковая флоуметрия. Важной характеристикой функциональных систем организма является состояние кровообращения, в том числе периферического. До внедрения в клиническую практику доплеровских методов о скорости кровотока судили по косвенным признакам. В настоящее время УЗ - эффект Доплера успешно применяется в клинической практике для определения скорости кровотока. Прибор, выполняющий эти функции, в гемодинамике известен как ультразвуковой флоумер. Он применяется для исследования не только линейной, но и объемной скорости кровотока.

Движущийся поток крови будет влиять на время прохождения ультразвукового сигнала в зависимости от того, направлен ли сигнал против течения или по течению так же, как течение воды влияет на скорость пловца. В прямом цикле звуковая волна направлена против составляющей вектора потока, что увеличивает общее время прохождения на некоторую величину. В обратном цикле направление ультразвуковой волны совпадает с направлением вектора потока, что уменьшает общее время прохождения на ту же самую величину. Затем расходомер вычитает время прохождения обратного цикла из времени прохождения прямого цикла, и, полученная в результате разность сигналов будет пропорциональна потоку движущейся жидкости.

16. Ультразвук в хирургии. Применение ультразвука в хирургии связано со способностью сильно фокусированного пучка ультразвука вызывать локальные разрушения в тканях, а также со свойством ультразвука накладываться на хирургические инструменты типа лезвий, пил, механических наконечников. Хирургическая техника должна обеспечивать управляемость разрушения тканей, воздействовать только на четко ограниченную область, быть быстродействующей, вызывать минимальные потери крови.

Особенно эффективен УЗ - скальпель при операциях на таких богатых кровью органах, как селезенка и печень. Значительно облегчается процесс разрезания костной ткани при использовании ультразвуковой пилы. С помощью ультразвуковых хирургических инструментов проводят удаление катаракты хрусталика глаза.

17. Ультразвуковая литотрипсия. В восьмидесятых годах 20-го столетия для дробления почечных камней начали использовать ультразвук (так называемую внешнюю литотрипсию). Принцип этого метода относительно прост. Вначале пациента помещают в специальную ванну так, что его живот погружается в воду. Затем с помощью ультразвука точно определяют местонахождение камня в мочеточнике. После этого на тело пациента направляют две мощные ультразвуковые волны, которые сходятся в участке расположения камня.

Ультразвуковые волны вызывают вибрации высокой интенсивности, которые позволяют раздробить камень на кусочки. Эти кусочки свободно продвигаются по мочеточнику в мочевой пузырь. Литотрипсия считается относительно безопасной процедурой. Она проводится быстро, дает мало осложнений и имеет короткий восстановительный период. Литотрипсия более безопасна, чем открытая операция или лапароскопия.

18. Инфразвук – механические волны с частотой меньше 20 Гц. Поглощается слабо, распространяется далеко. Вызывает усталость, головную боль, сонливость и т. д.

19. Измерение артериального давления. Ламинарное течение крови по артерии – “тихий” процесс; турбулентное, напротив, “шумный”. Если кровь заставить течь по артерии турбулентно, то характерный звук можно зафиксировать стетоскопом, приложив его к артерии. Этот способ фиксации турбулентного потока и используется в наиболее распространенном методе измерения кровяного давления.

Когда давление крови измеряется с использованием звуковой техники, предполагается, что любое искусственное сжатие артерии приведет к появлению турбулентного потока. Этого сжатия достигают, накладывая снаружи на артерию дополнительное давление, добавляющееся к давлению крови внутри артерии.

20. Строение биологических мембран. Стенки живых клеток представляют собой тонкие мембраны, которые состоят из двух слоев липидов, разделенных слоем молекул белка. Толщина мембраны – около 9 нм.

Мембраны клетки разделяют два участка, содержащие различные растворенные ионы. В межклеточном пространстве имеется избыток ионов Na+ и Cl-, а внутри клетки наибольшую концентрацию имеют ионы К+. Эти ионы могут диффундировать через пористую структуру мембраны.

21. Пассивный транспорт молекул и ионов через биологические мембраны. Пассивный транспорт обусловлен диффузией молекул и ионов в направлении их меньшей концентрации. Он не связан с затратой химической энергии, осуществляется в результате перемещения частиц в сторону меньшего электрохимического потенциала.

22. Активный транспорт. Понятие натрий-калиевого насоса.

Наряду с пассивным транспортом в мембранах клетки происходит перенос молекул и ионов в сторону большего электрохимического потенциала (молекулы переносятся в область большей их концентрации, ионы – против силы, действующей на них со стороны электрического поля).

Этот перенос осуществляется за счет энергии и не является диффузией. Он вызван механизмом (комплексом химических реакций), именуемым натрий-калиевым насосом. Действие насоса состоит во впрыскивании ионов К+ в клетку и выведении ионов N+ из неё. Для функционирования насоса необходимо подведение энергии. Эту энергию дают метаболические процессы внутри клетки. Детали механизма действия насоса неизвестны.

23. Потенциал покоя. Мембрана клетки обладает различной проницаемостью для разных ионов. Кроме того, концентрация каких-либо определенных ионов различна по разные стороны мембраны, внутри клетки поддерживается наиболее благоприятный состав ионов. Эти факторы приводят к появлению в клетке разности потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой. Это и есть потенциал покоя.

24. Потенциал действия. Нервную клетку можно привести в возбужденное состояние электрическим, химическим или механическим способом. При приложении некоторого раздражителя происходит внезапное увеличение проницаемости мембраны для ионов натрия (в 5000 раз или около того).

Поток ионов натрия из межклеточного пространства перекрывает отрицательный потенциал клетки. Положительный потенциал, который возникает при этом за доли секунды и вырастает до +40 мВ, называется потенциалом действия.

25. Аппарат “Искусственная почка”. Наиболее известным устройством, временно замещающим функции почек по поддержанию гомеостаза, является аппарат “Искусственная почка”, известный ещё под названием установки для экстракорпорального гемодиализа.

Физика метода основана на явлении диализа - отделении низкомолекулярных веществ от высокомолекулярных растворов. Это отделение осуществляется благодаря свойству некоторых мембран пропускать низкомолекулярные вещества и ионы и задерживать коллоиды и форменные элементы крови. Так как остаточные азотистые шлаки и другие токсические вещества являются низкомолекулярными, то они могут выделяться из крови с помощью этого аппарата.

При гемодиализе речь идет о своего рода “машинном промывании крови”. Кровь пациента направляется вне организма через аппаратный фильтр (диализатор), при этом выводятся токсины и избыточная вода. По замкнутому кругу очищенная кровь возвращается в организм.

Очищающая жидкость, которая называется диализатом, по своему составу подбирается с учетом потребностей пациента. Она омывает капилляры диализатора и выводит проникшие через их поры токсины.

Метод удаления токсинов основывается на принципе диффузии: обмене веществ между двумя растворами различной концентрации, находящимися в различных пространствах, через полупроницаемую мембрану.

Важной составной частью диализата является глюкоза. Глюкоза имеет свойство притягивать воду, поэтому с ее помощью можно освободить кровь от избыточной воды, которая растворяется в диализате. Этот принцип удаления воды основывается на физическом принципе осмоса (переход воды из пространства с низкой концентрацией в пространство с высокой концентрацией).

26. Электрография – регистрация биопотенциалов тканей и органов с диагностической целью (живые ткани являются источником электрических потенциалов – биопотенциалов).

27. Электроэнцефалография (ЭЭГ) – метод регистрации биоэлектрической активности головного мозга.

28. Электрокардиография (ЭКГ) – регистрация биопотенциалов, возникающих в сердечной мышце при ее возбуждении.

29. Теория отведений Эйнтховена. В электрическом отношении сердце можно рассматривать как токовый диполь. За время сердечного цикла изменяется положение диполя в пространстве и дипольный момент. В соответствии с теорией Эйнтховена, лежащей в основе электрокардиографии, сердце-диполь - расположено в центре равностороннего треугольника (треугольник Эйнтховена), вершины которого условно можно считать находящимися в правой руке, левой руке и левой ноге.

В соответствии с теорией Эйнтховена разность биопотенциалов сердца регистрируется между вершинами указанного треугольника. Разность потенциалов, регистрируемая между двумя точками тела, в кардиографии называется отведением. Различают I отведение: правая рука - левая рука; II отведение: правая рука - левая нога и III отведение: левая рука - левая нога.

За время сердечного цикла дипольный момент сердца поворачивается, изменяет своё положение и точку приложения пренебрегают.

30. Электрокардиограмма – временные зависимости разностей потенциалов в отведениях.

Тело человека можно рассматривать в качестве гигантского проводника, по которому распространяется потенциал действия, генерируемый в СА-узле. Чтобы его зарегистрировать, достаточно соединить две любые точки тела, между которыми имеется разность потенциалов, через специальный прибор. Он зарегистрирует изменение во времени этой разности потенциалов, которое и называется электрокардиограммой.

Известно, что существуют определенные виды кардиограмм с их интервалами, сегментами и т. д., определяющие пределы нормального кардиологического цикла. Когда электрокардиограмма лежит в этих пределах, считается, что сердце имеет нормальный синусоидальный ритм.

31. Электрокардиограф. Как было отмечено ранее, потенциал действия, проходящий через сердце, распространяется также через всё тело, включая кожу. В кардиографии снимают полученную на поверхности кожи разность потенциалов с помощью специальных устройств, называемых электродами. Электроды соединяются с электрокардиографом кабелем пациента.

Разность потенциалов, снимаемая электродами, очень мала и поэтому она должна быть усилена электрокардиографом. Усиленная разность потенциалов подается на устройство, которое преобразует электрические колебания в механические. В результате перо самописца движется вверх и вниз по ленте, вычерчивая ЭКГ.

Отведением называется разность биопотенциалов, регистрируемая между точками тела.

32. Вектор-кардиограмма – это геометрическое место точек, соответствующих концу вектора, положение которого меняется за время сердечного цикла.

33. Электромиография – это определение биоэлектрической активности мышц.

34. Действие электрического тока на тело человека. Человеческий организм в значительной степени состоит из биологических жидкостей, содержащих большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах.

Под влиянием электрического поля ионы движутся с различной скоростью и скапливаются около клеточных мембран, образуя встречное электрическое поле, называемое поляризационным.

Таким образом, первичное действие постоянного тока связано с движением ионов, их разделением и изменением их концентра - ции в разных элементах ткани.

В большинстве ситуаций ток, протекающий через тело, в основном зависит от состояния тела в точке контакта. Сухая кожа имеет высокое сопротивление, а сырая или мокрая кожа будет обладать низким сопротивлением, так как ионы, находящиеся во влаге, обеспечат беспрепятственное прохождение тока в тело.

35. Поражение электрическим током. Наиболее чувствительными к электрическому току частями организма являются мозг, грудные мышцы, нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце.

Если ток от внешнего источника пропускать через сердце, то сердечные волокна можно привести в состояние возбуждения случайным образом, и потенциал действия начнет распространяться по сердцу во всех направлениях. В результате возникнут нескоординированные сокращения желудочков и нарушится их перекачивающая функция. Этот эффект называется желудочковыми фибрилляциями. Однажды возникнув, они уже не прекращаются, даже если прекратилось действие вызвавшего их тока. Если в течение 1 – 2 мин не принять экстренные меры, наступит смерть.

Меры обычно заключаются в дефибрилляции, при которой через специальные электроды, расположенные над и под сердцем, пропускается ток около 10 А в течение нескольких миллисекунд.

Иногда электрический ток приводит к остановке дыхания, парализуя действие нервных центров, контролирующих легкие.

36. Аэроионы. Ионы и электроны могут, присоединяясь к нейтральным молекулам и взвешенным частицам, образовывать более сложные ионы – аэроионы. Тяжелые ионы (пылинки, частицы дыма и влаги) вредно действуют на организм. Легкие и в основном отрицательные аэроионы оказывают благоприятное влияние, их используют для лечения в аэроионотерапии.

37. Франклинизация (электростатический душ) – это применение

постоянного электрического поля (до 50 кВ) для получения аэроионов и небольшого количества озона с лечебной целью.

38. Электрофорез – это введение лекарственных веществ через кожу или слизистые оболочки с помощью постоянного тока. Лекарства вводят с того полюса, зарядом которого оно обладает: анионы вводят с катода, а катионы – с анода.

39. Гальванизация – это лечебный метод физиотерапии, основанный на воздействии на организм постоянного тока 60-80 В. Гальванизацию и электрофорез можно осуществить с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в которые погружены конечности пациента.

40. Воздействие переменного тока на организм человека. Действие переменного тока зависит от его частоты. При низких, звуковых и УЗ частотах переменный ток, как и постоянный, оказывает раздражающее действие на биологические ткани. Так как специфическое физиологическое действие электрического тока зависит от формы импульсов, то в медицине для стимуляции центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и т. д. используют токи с различной временной зависимостью.

41. Диатермия. Местная дарсонвализация. Пропускание тока высокой частоты через ткань используют в физиотерапевтических процедурах. При диатермии применяют ток частотой 1 МГц. Напряжение – (Вольт, сила тока - несколько Ампер. Так как наибольшим удельным сопротивлением обладают кожа, жир, то они и нагреваются сильнее.

Меньше нагреваются органы, богатые кровью и лимфой – легкие, печень, лимфатические узлы.

42. Электрохирургия – это использование токов высокой частоты для хирургических целей.

43. Диатермокоагуляция – это прижигание, сваривание тканей высокочастотными токами; при этом применяют плотность тока 6 -10 мА/мм2, в результате чего температура ткани повышается и ткань коагулирует.

44. Диатермотомия – это рассечение тканей электроножом с использованием высокочастотных токов плотностью до 40 мА/ мм2.

45. Индуктотермия. В массивных проводящих телах, находящихся в переменном магнитном поле, возникают вихревые токи. Эти токи могут использоваться для прогревания биологических тканей и органов. Такой лечебный метод называется индуктотермией. Индуктотермия имеет ряд преимуществ перед диатермией. При индуктотермии сильнее будут нагреваться ткани богатые сосудами (например, мышцы), чем такие ткани, как жир.

46. Микроволновая терапия – это физиотерапевтический метод, основанный на применении электромагнитных волн СВЧ диапазона. В результате такого воздействия возникают токи смещения и токи проводимости, вызывающие тепловой эффект. Максимальное поглощение энергии микроволн происходит в таких тканях, как мышцы и кровь; в костной и жировой ткани поглощение меньше, и они меньше нагреваются. Глубина проникновения электромагнитных волн –см.

47. Электростимуляторы – это медицинские аппараты – генераторы

гармонических импульсных низкочастотных электромагнитных колебаний, предназначенные для стимулирования какого-либо эффекта раздражением токами.

48. Дефибрилляторы – это аппараты, представляющие собой генераторы мощных высоковольтных электрических импульсов, предназначенные для лечения тяжелых нарушений ритма сердца.

49. Воздействие на организм переменного электрического поля. (УВЧ терапия). При воздействии на организм переменного электрического поля УВЧ частоты в нем возникают токи смещения и токи проводимости, вызывающие тепловой эффект, что приводит к активации биологических и физиологических процессов. УВЧ - терапия применяется при лечении воспалительных процессов в костях и суставах, невралгии, бронхиальной астмы и других заболеваний.

50. Радиотелеметрия. Как известно, снятый и усиленный электрический сигнал необходимо передать к регистрирующему (измерительному) прибору. Обычно электроды или датчики, усилитель и регистрирующий прибор конструктивно оформлены как единое устройство. Однако иногда измерительная часть может находиться на расстоянии от биологической системы (например, в космической и спортивной медицине). В этом случае связь между устройством съема и регистрирующим прибором осуществляется по радио.

51. Эндорадиозонд – это один из вариантов радиотелеметрии, в котором миниатюрная капсула с радиопередатчиком заглатывается больным. По изменению частоты передатчика приемником, расположенным вблизи пациента, можно измерять давление, степень кислотности или щелочности, температуру и другие параметры в месте расположения капсулы.

52. Волоконная оптика. Волоконной оптикой называется раздел оптики, в котором рассматривают передачу света и изображения по светопроводам. Она основана на явлении полного внутреннего отражения.

Свет, попадая внутрь прозрачного волокна, окруженного веществом с меньшим показателем преломления, многократно отражается и распространяется вдоль этого волокна. Жгут, составленный из множества таких нитей, образует светопровод, позволяющий как угодно искривлять путь светового пучка. Если перед торцом светопровода поместить освещенный объект, то на другом его конце появится его точное изображение. Причем сам светопровод может быть произвольным образом изогнут, даже завязан в узел.

53. Эндоскопия - метод исследования полых органов и полостей тела с помощью специального прибора - эндоскопа, который вводится в организм через естественные отверстия или произведенные под наркозом небольшие разрезы.

Основными элементами эндоскопических приборов являются: источник света, сам эндоскоп, оптическая система передачи света и изображения. Объектив эндоскопа, являющийся его основной частью, располагается на дистальном (удаленном от наблюдателя) конце. Он является своего рода приемником изображения, и от его возможностей зависит получаемая информация.

Часто так же, как в микроскопии, используются несколько микроскопических объективов с независимыми каналами передачи оптического изображения. Они могут иметь разные увеличения и углы обзора. На другом конце оптической системы располагается окуляр, через который эндоскопист проводит наблюдение. Часто в гибких системах передачи изображения предусмотрена возможность манипуляции дистальным концом эндоскопа.

В настоящее время используются два вида эндоскопов: гибкие и жесткие. Они отличаются по способу передачи изображения от объектива к окуляру. В жестких эндоскопах передача изображения осуществляется с помощью линзовой оптики, а в гибких - посредством стекловолоконных жгутов. Жесткие эндоскопы позволяют получить лучшее качество изображения, и во многих случаях не требуется их замены на гибкие.

54. Источники света в эндоскопии. Важную роль в развития эндоскопической техники играет создание совершенных источников света. Раньше источник света располагался на дистальном конце эндоскопа, что было сопряжено с рядом неудобств. В первую очередь – это вероятность разрушения источника света в осматриваемой полости. Второе – малая сила миниатюрных лампочек. Третье – цветовые искажения изображений, обусловленные недостаточно широким спектром их излучения.

В эндоскопах более позднего поколения источник света располагается за пределами исследуемой полости. Свет от мощного источника, находящегося вне эндоскопа, передается по световолокнам на расстояние до 2 метров практически без потерь, что значительно повышает информативность метода.

55. Граданы – градиентные оптические элементы, характеризующиеся неоднородным распределением показателя преломления по объему стекла. Использование граданов с градиентами показателя преломления позволило создать высококачественные оптические системы с параметрами, недостижимыми при использовании классической оптики.

Одним из главных технологических преимуществ граданов при создании оптических систем жестких эндоскопов является возможность замены всего двумя граданами нескольких десятков микролинз, составляющих оптическую систему эндоскопа. Это позволяет полностью отказаться от чрезвычайно трудоемких и дорогостоящих операций изготовления и центрирования микролинз, а также существенно упростить сборку приборов.

Кроме того, применение граданов позволило уменьшить диаметр рабочей части, что снизило травматизм при проведении обследований, особенно - при инвазивной эндоскопии, когда нарушается целостность биологических тканей.

56. Применение эндоскопов для диагностики. Из эндоскопов наиболее широко распространен гастроскоп - прибор для исследования желудочного тракта. Названия эндоскопов варьируются в зависимости от их назначения. Например,

- артроскоп - прибор, вставляемый в полость сустава для ее осмотра;

- бронхоскоп и фиброскоп служат для осмотра трахеи, бронхов, легкого.

- риноларингоскоп используется для осмотра гортаноглотки и носовых ходов;

- гистероскоп (уретроскоп) - применяется для обследования матки;

- цистоскоп применяют для осмотра мочевого пузыря и уретры;

- вентрикулофиброскоп служит для исследования головного мозга;

- ангиокардиофиброскопы позволяют производить осмотр магистральных сосудов и вен;

- лапароскоп (абдоминоскоп, перитонеоскоп) - хирургический эндоскоп, предназначенный для осмотра внутренних органов через прокол брюшной стенки и т. д.

В последующие годы поразительные успехи микроэлектроники позволили найти другое решение: передающие телевизионные камеры делают такими миниатюрными, что их можно разместить на дистальном конце эндоскопа и ввести внутрь. При этом отпадет необходимость использовать световод для передачи наружу изображения.

57. Использование эндоскопов в лечении. Введение лазерного света с помощью оптоволоконных жгутов через бронхоскоп используется для эндобронхиальной лазеротерапии в лечении больных хроническим бронхитом.

Введение через световод гастроэнтероскопа лазерного луча помогает в лечении ряда заболеваний, например язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.

Внутрисосудистое облучение крови применяется при лечении острой ишемии, деструктивного панкреатита, для профилактики и лечения гнойно-септических осложнений, в лечении острого инфаркта миокарда, врожденных пороков сердца и т. д.

В неврологической практике лазерное излучение используется для улучшения состояния больных с периферическими нервными нарушениями.

Эндоскопические методы используют для удаления полипов, местного введения лекарственных препаратов, остановки внутреннего кровотечения, извлечения камней и инородных тел и т. д.

58. Глаз как оптическая система. Световые лучи преломляются хрусталиком глаза, который представляет собой двояковыпуклую линзу. Изображение предмета, рассматриваемого глазом, формируется на сетчатке; оно является действительным, уменьшенным и перевернутым.

Зрачок глаза играет роль диафрагмы: его диаметр изменяется в соответствии с количеством света, попадающего в глаз. Под действием особой (ресничной) мышцы кривизна поверхности хрусталика, а следовательно, и его фокусное расстояние могут изменяться. Этим обеспечивается резкость получаемого на сетчатке изображения предметов, находящихся на различных расстояниях от глаза. Способность глаза приспосабливать фокусное расстояние хрусталика к расстоянию до наблюдаемого предмета называется аккомодацией.

Аккомодация позволяет получать отчетливое изображение предметов, находящихся на различных расстояниях.

Наименьший угол зрения, под которым ещё можно различить форму предмета, составляет примерно 1 мин, что соответствует рассмотрению отрезка длиной 0,07 мм, находящегося на расстоянии ясного зрения. При угле зрения меньшем 1 мин всё изображение помещается на одном светочувствительном элементе сетчатки, и предмет воспринимается как точка. Величина 0,07 мм является пределом разрешения глаза, который может быть увеличен с помощью оптических приборов.

59. Недостатки оптической системы глаза, их коррекция линзами.

При близорукости (миопии) изображение предмета получается

перед сетчаткой. Близорукость корректируется с помощью очков

с рассеивающими линзами.

При дальнозоркости изображение получается за сетчаткой. Дальнозоркость корректируется очками с собирающими линзами. Прессбиопия – это возрастная потеря способности к аккомодации. Прессбиопия корректируется бифокальными линзами, у которых нижняя часть применяется для ближнего зрения, а верхняя – для рассмотрения удаленных предметов.

Астигматизм. Обычно поверхность хрусталика является частью идеальной сферы. Однако нередко кривизна его оказывается большей в одной плоскости, чем в какой-либо другой. Этот дефект, в результате которого получается нечеткое зрение, называется астигматизмом. Он корректируется с помощью очков с цилиндрическими линзами.

60. Разрешающая способность и предел разрешения микроскопа.

Предел разрешения – это такое наименьшее расстояние между двумя точками предмета, при котором эти точки различимы, т. е. воспринимаются в микроскопе как две точки.

Разрешающая способность определяется как способность микроскопа давать раздельные изображение мелких деталей рассматриваемого предмета. Она задается формулой:

,

где А – числовая апертура, l – длина волны света; , где n – показатель преломления среды, в которой находится рассматриваемый объект, U – апертурный угол.

Для изучения структуры мельчайших живых существ необходимы микроскопы с большим увеличением и хорошей разрешающей способностью. Оптический микроскоп ограничен увеличением в 2000 раз и имеет разрешающую способность не лучше 250 нм. Эти значения не годятся для исследования мелких деталей клеток.

61. Ультрафиолетовый микроскоп. Один из способов уменьшения предела разрешения микроскопа - использование света с меньшей длиной волны. В связи с этим применяют ультрафиолетовый микроскоп, в котором микрообъекты исследуются в ультрафиолетовых лучах. Так как глаз непосредственно не воспринимает этого излучения, то употребляются фотопластинки, люминесцентные экраны или электронно-оптические преобразователи. Другим способом уменьшения предела разрешения микроскопа является увеличение показателя преломления среды, в которой находится микроскоп. Для этого его помещают в иммерсионную жидкость, например, кедровое масло.

62. Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия основана на способности некоторых веществ люминесцировать, т. е. светиться при освещении невидимым ультрафиолетовым или синим светом.

Цвет люминесценции смещен в более длинноволновую часть спектра по сравнению с возбуждающим ее светом (правило Стокса). При возбуждении люминесценции синим светом цвет ее может быть от зеленого до красного, если люминесценция возбуждается ультрафиолетовым излучением, то свечение может быть в любой части видимого спектра. Эта особенность люминесценции позволяет, используя специальные светофильтры, поглощающие возбуждающий свет, наблюдать сравнительно слабое люминесцентное свечение.

Поскольку большинство микроорганизмов не обладают собственной люминесценцией, то прибегают к их окрашиванию растворами флюоресцирующих красителей. Этот метод используется для бактериоскопического исследования возбудителей некоторых инфекций: туберкулеза (ауромин), включений в клетках, образуемых некоторыми вирусами и др. Этот же способ может применяться для цитохимического изучения живых и фиксированных микроорганизмов. В реакции иммуннофлюоресценции с помощью антител, меченных флюорохромами, выявляются антигены микроорганизмов или антитела в сыворотке больных

63. Фазово-контрастная микроскопия. При микроскопии неокрашенных микроорганизмов, отличающихся от окружающей среды только по показателю преломления, изменения интенсивности света (амплитуды) не происходит, а изменяется только фаза прошедших световых волн. Поэтому глаз этих изменений заметить не может, и наблюдаемые объекты выглядят малоконтрастными, прозрачными. Для наблюдения таких объектов используют фазово-контрастную микроскопию, основанную на превращении невидимых фазовых изменений, вносимых объектом, в амплитудные, различимые глазом.

Благодаря применению этого способа микроскопии контраст живых неокрашенных микроорганизмов резко увеличивается, и они выглядят темными на светлом фоне или светлыми на темном фоне.

Фазово-контрастная микроскопия применяется также для изучения клеток культуры ткани, наблюдения действия различных вирусов на клетки и т. п.

64. Темнопольная микроскопия. Темнопольная микроскопия основана на способности микроорганизмов сильно рассеивать свет. Для темнопольной микроскопии пользуются обычными объективами и специальными темнопольными конденсорами.

Основная особенность темнопольных конденсоров заключается в том, что центральная часть у них затемнена и прямые лучи от осветителя в объектив микроскопа не попадают. Объект освещается косыми боковыми лучами и в объектив микроскопа попадают только лучи, рассеянные частицами, находящимися в препарате. Темнопольная микроскопия основана на эффекте Тиндаля, известным примером которого служит обнаружение пылинок в воздухе при освещении их узким лучом солнечного света.

При темнопольной микроскопии микроорганизмы выглядят ярко светящимися на черном фоне. При этом способе микроскопии могут быть обнаружены мельчайшие микроорганизмы, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности микроскопа. Однако темнопольная микроскопия позволяет увидеть только контуры объекта, но не дает возможности изучить внутреннюю структуру.

65. Инфракрасное излучение. Электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красной границей видимого света (λ= 0,76 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (λ = 1 - 2 мм) называют инфракрасным (ИК). Нагретые твердые и жидкие тела испускают непрерывный инфракрасный спектр.

Лечебное применение инфракрасного излучения основано на его тепловом воздействии. Для лечения используют специальные лампы.

Инфракрасное излучение проникает в тело на глубину около 20 мм, поэтому в большей степени прогреваются поверхностные слои. Терапевтический эффект обусловлен возникающим температурным градиентом, что активизирует деятельность терморегулирующей системы. Усиление кровоснабжения облученного места приводит к благоприятным лечебным последствиям.

66. Ультрафиолетовое излучение. Электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между фиолетовой границей видимого света (λ = 400 нм) и длинноволновой частью рентгеновского излучения (λ = 10 нм), называют ультрафиолетовым (УФ).

Накаленные твердые тела при высокой температуре излучают заметную долю ультрафиолетового излучения. Однако максимум

спектральной плотности энергетической светимости в соответствии с законом Вина приходится на 7000 К. Практически это означает, что в обычных условиях тепловое излучение серых тел не может служить эффективным источником УФ излучения. Наиболее мощным источником УФ излучения является Солнце, 9 % излучения которого на границе земной атмосферы составляет ультрафиолетовое.

УФ излучение необходимо для работы УФ микроскопов, люминесцентных микроскопов, для люминесцентного анализа. Главное применение УФ излучения в медицине связано с его специфическим биологическим воздействием, которое обусловлено фотохимическими процессами.

67. Термография – это регистрация излучения различных участков поверхности тела с целью диагностической интерпретации. Определение температуры осуществляется двумя способами. 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 основан на использовании тепловизоров, в которых используются чувствительные приемники инфракрасного излучения, например, фотосопротивления.

68. Физиологические основы термографии. Физиологические процессы в организме человека сопровождаются выделением теплоты, которая переносится циркулирующей кровью  и  лимфой. Источник тепла - биохимические процессы, происходящие в живом организме. Выделяемое тепло разносится кровью по всему организму. Обладая высокой теплоемкостью и теплопроводностью, циркулирующая кровь способна осуществлять интенсивный теплообмен между центральными и  периферическими областями организма. Температура крови, проходящей  по  кожным сосудам, снижается на 2-3°.

В основе термографии лежит явление увеличения интенсивности инфракрасного излучения над патологическими очагами (в связи с усилением в них кровоснабжения и метаболических процессов) или уменьшение его интенсивности в областях с уменьшенным региональным кровотоком и сопутствующими изменениями в тканях и органах. Обычно это выражается появлением "горячей зоны". Выделяют два основных вида термографии: телетермография и контактная холестерическая термография.

69. Телетермография основана на преобразовании инфракрасного излучения тела человека в электрический  сигнал, который  визуализируется на экране тепловизора. В качестве приемных устройств инфракрасного излучения в тепловизорах используют чувствительные фотосопротивления.

Тепловизор работает следующим образом. Инфракрасное излучение фокусируется системой линз, после чего попадает на фотоприемник, работающий при охлаждении его до –196°С. Сигнал с фотоприемника усиливается и подвергается цифровой обработке с последующей передачей полученной информации на экран цветного монитора.

70. Контактная жидкокристаллическая термография опирается на оптические свойства анизотропных холестерических жидких кристаллов, которые проявляются изменением окраски в радужные цвета при нанесении их  на  термоизлучающие поверхности. Наиболее  холодным  участкам  соответствует красный  цвет, наиболее  горячим - синий.

Жидкокристаллическая контактная пластинчатая термография в настоящее время широко и успешно применяется в различных об­ластях медицины, однако значительно большее применение нашли дистанци­онные методы регистрации инфракрасного излучения тела человека.

71. Клинические применения термографии. Термографическая диагностика не оказывает никакого внешнего воздействия или неудобства для пациента и позволяет "увидеть" аномалии тепловой картины на поверхности кожи пациента, которые характерные для многих заболеваний и физических расстройств.

Термография, являясь физиологичным, безвредным, неинвазивным методом диагностики, находит свое применение в практической медицине для диагностики широкого круга патологий: заболеваний молочных желез, позвоночника, суставов, щитовидной железы, ЛОР органов, сосудов, печени, желчного пузыря, кишечника, желудка, поджелудочной железы, почек, мочевого пузыря, предстательной железы. Термография позволяет зафиксировать изменения в самом начале развития патологического процесса, до появления структурных изменений в тканях.

72. Понятие о спектральном анализе. Каждый химический элемент испускает (и поглощает) свет с вполне определенными, присущими только этому элементу длинами волн. Линейчатые спектры элементов получают путем фотографирования в спектрографах, в которых разложение света осуществляется с помощью дифракционной решетки. Линейчатый спектр элемента – это его своеобразный “отпечаток пальца”, который позволяет безошибочно идентифицировать этот элемент на основе длин волн излучаемого (или поглощаемого света). Спектрографические исследования являются одним из наиболее мощных имеющихся в нашем распоряжении методов химического анализа.

Качественный спектральный анализ – это сравнение полученных спектров с табличными для определения состава вещества.

Количественный спектральный анализ проводится путем фотометрирования (определения интенсивности) спектральных линий: яркость линий пропорциональна количеству данного элемента.

73. Основные характеристики и области применения спектрального анализа. С помощью спектрального анализа можно определять как атомный, так и молекулярный состав вещества. Спектральный анализ позволяет проводить качественное открытие отдельных компонентов анализируемой пробы и количественное определение их концентрации. Вещества с очень близкими химическими свойствами, которые трудно или даже невозможно анализировать химическими методами, легко определяются спектрально.

Чувствительность спектрального анализа, как правило, очень высока. Прямым анализом достигается чувствительность 1%. Скорость спектрального анализа обычно значительно превышает скорость выполнения анализа другими методами.

74. Спектральный анализ в биологии. Спектроскопический метод измерения оптической активности веществ широко применяется для определения структуры биологических объектов. При изучении биологических молекул измеряются их спектры поглощения и флуоресценция. Флуоресцирующие при лазерном возбуждении красители используются для определения водородного показателя и ионных сил в клетках, а также для исследования специфических участков в белках. С помощью резонансного комбинационного рассеяния зондируется структура клеток и определяется конформация молекул белков и ДНК. Важную роль сыграла спектроскопия при изучении фотосинтеза и биохимии зрения.

75. Спектральный анализ в медицине. В организме человека присутствует более восьмидесяти химических элементов. Их взаимодействие и взаимовлияние обеспечивает процессы роста, развития, пищеварения, дыхания, иммунитета, кроветворения, памяти, оплодотворения и т. д.

Для диагностики микро - и макроэлементов, а также их количественного дисбаланса волосы и ногти являются наиболее благодатным материалом. Каждый волос хранит интегральную информацию о минеральном обмене всего организма за весь период времени своего роста. Спектральный анализ дает полные сведения о минеральном балансе за продолжительный период времени. Некоторые токсичные вещества можно обнаружить только этим способом. Для сравнения: обычные методики позволяют определять по анализу крови соотношение менее десяти микроэлементов на момент тестирования.

Результаты спектрального анализа помогают врачу в диагностике и поисках причины заболеваний, выявлении скрытых заболеваний и предрасположенности к ним; позволяют более точно назначать лекарственные препараты и разрабатывать индивидуальные схемы восстановления минерального баланса.

Трудно переоценить значение спектроскопических методов в фармакологии и токсикологии. В частности, они позволяют проводить анализ проб фармакологических препаратов при их валидации, а также определении фальсифицированных лекарственных средств. В токсикологии ультрафиолетовая и инфракрасная спектроскопии позволили проводить идентификацию многих алкалоидов из экстрактов Стаса.

76. Люминесценцией называется избыточное над тепловым излучение тела при данной температуре, имеющее длительность, значительно превышающую период излучаемых световых волн.

Фотолюминесценция. Люминесценция под воздействием фотонов называется фотолюминесценцией.

Хемилюминесценция. Люминесценция, сопровождающая химические реакции, называется хемилюминесценцией.

77. Люминесцентный анализ основан на наблюдении люминесценции объектов с целью их исследования; используется для обнаружения начальной стадии порчи продуктов, сортировки фармакологических препаратов и диагностики некоторых заболеваний.

78. Рентгеновское излучение – это электромагнитное излучение с длиной волны от 0,01 до 0,000001 мкм. Оно вызывает свечение экрана, покрытого люминофором, и почернение фотоэмульсии, благодаря чему его можно использовать для фотографирования.

Рентгеновские лучи возникают при резкой остановке электронов при их ударе об анод в рентгеновской трубке. Предварительно электроны, эмиттируемые катодом, разгоняются ускоряющей разностью потенциалов до скоростей порядка 100000 км/с. Это излучение, называемое тормозным, имеет сплошной спектр.

Рентгеновское излучение, возникающее в результате торможения электронов, называется «тормозным».

Коротковолновое рентгеновское излучение обычно обладает большей проникающей способностью, чем длинноволновое, и называется жестким, а длинноволновое – мягким.

При больших напряжениях в рентгеновской трубке наряду с рентгеновским излучением, имеющим сплошной спектр, возникает рентгеновское излучение, имеющее линейчатый спектр; последний налагается на сплошной спектр. Это излучение называется характеристическим, так как каждое вещество имеет собственный, характерный для него линейчатый рентгеновский спектр (сплошной спектр от вещества анода и определяется только напряжением на рентгеновской трубке).

79. Свойства рентгеновского излучения. Рентгеновские лучи обладают всеми свойствами, которые характеризуют световые лучи:

1) не отклоняются в электрическом и магнитном полях и, следовательно, не несут электрического заряда;

2) обладают фотографическим действием;

3) вызывают ионизацию газа;

4) способны вызывать люминесценцию;

5) могут преломляться, отражаться, обладают поляризацией и дают явление интерференции и дифракции.

80. Рентгенолюминесценцией называют свечение ряда веществ при рентгеновском облучении. Такое свечение платиносинеродистого бария позволило Рентгену открыть лучи. Это явление используют для создания специальных светящихся экранов с целью визуального наблюдения рентгеновского излучения, иногда для усиления действия рентгеновских лучей на фотопластинку, что позволяет фиксировать эти лучи.

81. Воздействие рентгеновского излучения на организм. Хотя лучевые нагрузки при рентгенологических исследованиях невелики, они могут приводить к изменениям в хромосомном аппарате клеток – радиационным мутациям. Поэтому рентгеновские исследования должны регламентироваться.

82. Рентгеновская диагностика. Рентгеновская диагностика основана на избирательном поглощении тканями и органами рентгеновского излучения.

83. Рентгеноскопия. При рентгеноскопии изображение просвечиваемого объекта получают на флюороскопическом экране. Методика проста и экономична, позволяет наблюдать за движением органов и за перемещением в них контрастного вещества. Однако она обладает и недостатками: после неё не остается документа, который мог бы обсуждаться или рассматриваться в дальнейшем. На экране плохо различимы мелкие детали изображения. Рентгеноскопия сопряжена с гораздо большей лучевой нагрузкой на больного и врача, чем рентгенография.

84. Рентгенография. При рентгенографии пучок рентгеновских лучей направляется на исследуемую часть тела. Излучение, прошедшее через тело человека, попадает на пленку, на которой после её обработки получается изображение.

85. Электрорентгенография. В ней пучок рентгеновского излучения, прошедший через больного, попадает на заряженную статическим электричеством селеновую пластинку. При этом пластина изменяет свой электрический потенциал, на ней возникает скрытое изображение из электрических зарядов.

Далее пластинку опыляют черным порошком, который, прилипая к пластине, воссоздает на ней изображение. Затем изображение переносится на бумагу.

Главное достоинство метода – возможность быстро получить большое число качественных снимков без расхода рентгеновской пленки, содержащей дорогостоящие соединения серебра, и без “мокрого” фотопроцесса.

86. Флюорография. Её принцип состоит в фотографировании рентгеновского изображения с экрана на малоформатную роликовую пленку. Применяется при массовых обследованиях населения. Преимущества метода – быстрота, экономичность.

87. Искусственное контрастирование органов. Метод основан на введении в организм безвредных веществ, которые поглощают

рентгеновское излучение гораздо сильнее или, наоборот, гораздо слабее, чем исследуемый орган. Например, больному рекомендуется принять водную взвесь сульфата бария. При этом на снимке появляется тень контрастной массы, находящейся в полости желудка. По положению, форме, величине и очертаниям тени можно судить о положении желудка, форме и величине его полости.

Йод используется для контрастирования щитовидной железы. Из газов для этой цели применяют кислород, закись азота, углекислый газ. В кровяное русло можно вводить только закись азота и углекислый газ, так как они в противоположность кислороду не вызывают газовой эмболии.

88. Усилители рентгеновских изображений. Яркость свечения, преобразующего рентгеновское излучение в видимый свет флюоресцентного экрана, ко­торым пользуется рентгенолог, производя рентгеноскопию, составляет сотые доли кандел на квадратный метр (кандел - свеча). Это примерно соответствует яркости лунного света в безоблачную ночь. При подобной осве­щенности человеческий глаз работает в режиме суме­речного зрения, при котором чрезвычайно плохо раз­личаются мелкие детали и слабые перепады конт­раста.

Увеличить яркость экрана нельзя из-за пропорционального увеличения дозы облучения пациента, которая и так не безвредна.

Возможность устранить это препятствие дают усилители рентгеновского изображения (УРИ), способные усиливать яркость изображений в тысячи раз за счет мно­гократного ускорения электронов с помощью внешнего электрического поля. УРИ, помимо увеличения яркости, позволяют существенно сократить дозу облучения при исследовании.

89. Ангиография – метод контрастного исследо­вания кровеносной системы, в котором под визу­альным рентгеновским контролем с помощью УРИ и теле­видения рентгенолог вводит в вену тонкую эластичную трубку - катетер и направляет его вместе с током крови практически в любую область тела, даже в сердце. Затем в нужный момент по катетеру вводится рентгеноконтрастная жидкость и одновременно делается серия сним­ков, с большой скоростью следующих друг за другом.

90. Цифровой метод обработки информации. Электрические сигналы представляют собой наиболее удобную форму для последующей обработки изобра­жения. Иногда на изображении выгодно подчеркнуть линию, выделить контур, иногда высве­тить текстуру. Обработка может осуществляться как электронными аналоговыми, так и цифровыми методами. Для целей цифровой обработки аналоговые сигналы превращаются в дискретную форму с помощью аналого-цифровых преобразователей АЦП и в таком виде поступают на компьютер.

Полученное на флюороскопическом экране световое изображение усиливается электронно-оптическим преобразователем (ЭОП) и поступает через оптическую систему на вход телевизионной труб­ки ТТ, превращаясь в последовательность электрических сигналов. С помощью АЦП производится дискретизация и квантование, а далее запись в оперативную цифровую память – ОЗУ и обработка сигналов изображения по заданным программам. Преобразованное изображение вновь превращается в аналоговую форму с помощью цифро-аналогового преобразователя ЦАП и вы­водится на экран видеоконтрольного устройства ВКУ полутонового дисплея.

91. Цветовое кодирование черно-белых изображений. Большинство интроскопических изображений монохромно, то есть, лишено цвета. Но ведь нормальное зрение человека - цветное. Чтобы полностью использовать способности глаза, имеет смысл в ряде случаев искусственно раскрашивать наши интроскопические изображения на последнем этапе их преобразования.

При восприятии глазом цветного изображения появля­ются дополнительные признаки изображения, облегчаю­щие анализ. Это цветовой тон, насыщенность цвета, цветной контраст. В цвете во много раз повышается различаемость деталей и контрастная чувствительность глаза.

92. Рентгеновская терапия. Рентгеновское излучение применяется для лучевой терапии при лечении ряда заболеваний. Показания и тактика рентгенотерапии во многом аналогичны методам гамма-терапии.

93. Томография. На изображение органа или патологического образования, интересующего врача, наслаиваются тени соседних органов и тканей, расположенных по ходу рентгеновского пучка.

Суть томографии заключается в том, что в процессе съемки рентгеновская трубка перемещается относительно больного, давая резкое изображения только тех деталей, которые лежат на заданной глубине. Таким образом, томография – это послойное рентгеновское исследование.

94. Лазерное излучение – это когерентное одинаково направленное излучение множества атомов, создающее узкий пучок монохроматического света.

Чтобы лазер начал действовать, необходимо перевести большое число атомов его рабочего вещества в возбужденное (метастабильное) состояние. Для этого рабочему веществу передается электромагнитная энергия от специального источника (метод накачки). После этого в рабочем веществе начнутся почти одновременные вынужденные переходы всех возбужденных атомов в нормальное состояние с излучением мощного пучка фотонов.

95. Применение лазера в медицине. Высокоэнергетические лазеры применяются в качестве лазерного скальпеля в онкологии. При этом достигается рациональное иссечение опухоли с минимальным повреждением окружающих тканей, причем операцию можно выполнять вблизи структур мозга с большой функциональной значимостью.

Кровопотеря при применении луча лазера гораздо меньше, рана полностью стерилизуется, а отек в послеоперационном периоде минимальный.

Особенно эффективен лазер в микрохирургии глаза. Он позволяет проводить лечение глаукомы посредством “прокалывания” его лучом микроскопических отверстий для оттока внутриглазной жидкости. Лазером осуществляется безоперационное лечение отслойки сетчатки.

Низкоэнергетическое лазерное излучение оказывает противовоспалительное, аналгезирующее действие, изменяет тонус сосудов, улучшает обменные процессы и т. д.; оно применяется в специальной терапии в различных областях медицины.

96. Воздействие лазера на организм. Воздействие лазерного излучения на организм во многом схоже с воздействием электромагнитного излучения видимого и инфракрасного диапазонов. На молекулярном уровне такое воздействие приводит к изменению энергетических уровней молекул живого вещества, их стереохимической перестройке, коагуляции белковых структур. Физиологические эффекты лазерного воздействия связаны с фотодинамическим эффектом фотореактивации, эффектом стимуляции или угнетения биопроцессов, изменением функционального состояния как отдельных систем, так и организма в целом.

97. Использование лазеров в медико-биологических исследованиях. Одним из основных направлений лазерной диагностики является спектроскопия конденсированных сред, которая позволяет проводить анализ биологических тканей и их визуализацию на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.

Характерные примеры - исследование спектров вынужденного комбинационного рассеяния тканей раковой опухоли, метод оптической биопсии, использующий отличия спектральных зависимостей упругого рассеяния излучения здоровыми тканями и тканями с патологическими отклонениями.

Лазерный энергомасс-анализатор позволяет проводить одновременный многоэлементный количественный анализ без использования эталонов и предварительной подготовки проб. Метод основан на взаимодействии сфокусированного излучения лазера с поверхностью образца, помещенного в вакуум; при этом происходит бесфракционное испарение материала и ионизация продуктов испарения. Образующиеся ионы вытягиваются в аналитическую систему масс-спектрографа, где они разделяются по массе и регистрируются.

Изучение строения и функций клетки проводится путем разрушения отдельных компонентов и наблюдения последующего поведения клетки. Внедрение в клеточную массу осуществляется с помощью микрозонда, размеры жала которого не должны превышать размеров клетки. Обычный зонд, представляющий собой тонкую иглу, позволяет исследовать только большие клеточные структуры. Использование в качестве зондов лучей лазера значительно расширяет возможности этого метода исследования. Сфокусированный до диаметра 0,5 мкм и даже меньше, лазерный луч позволяет зондировать клеточные компоненты, недоступные обычным микрозондам.

98. Лазерная терапия. В основе действия лазерного излучения лежит активация метаболизма биохимических и физических факторов, возникновение магнитных полей, изменение проницаемости мембран и др. Излучение лазеров малой мощности может разрывать внутримолекулярные связи, изменять обменные процессы, что позволяет использовать их для стимуляции вяло текущих воспалительных процессов.

Низкоэнергетическое лазерное излучение оказывает противовоспалительное, аналгезирующее действие, изменяет тонус сосудов, улучшает обменные процессы, ускоряет регенерацию тканей, снижает сенсибилизацию. Это обусловило чрезвычайно широкий диапазон применений лазерного излучения. Так, оно эффективно применяется в онкологии, офтальмологии, дерматологии, хирургии, отоларингологии, гинекологии, урологии и других областях медицины.

Импульсное инфракрасное лазерное излучение глубоко, до 10-13 см, проникает в ткани и оказывает мощное стимулирующее воздействие на кровообращение, мембранный и внутриклеточный обмен веществ, активизирует нейрогуморальные факторы, иммунокомпетентные системы, гармонизирует гормональную систему. В настоящее время успешно внедряются фотодинамические методы терапии рака и других патологий.

99. Лазерная хирургия. При использовании луча лазера в нейрохирургии достигается более рациональное иссечение опухоли с минимальным повреждением окружающих тканей, причем операции можно выполнять вблизи структур мозга с большой функциональной значимостью. Кровопотеря при применении луча лазера гораздо меньше, рана полностью стерилизуется, а отек в послеоперационном периоде минимальный.

В оперативной эндоскопии луч лазера может быть направлен для осуществления фотокоагуляционного эффекта в желудочно-кишечный тракт, трахею, мочевой пузырь, для радикального удаления рака, реканализации суженных анастомозов, расширения просвета органа при стенозирующих опухолях, удаления поврежденных голосовых связок и шейных полипов.

Незаменим лазер в микрохирургии глаза: он позволяет проводить лечение глаукомы посредством «прокалывания» его лучом микроскопических отверстий для оттока внутриглазной жидкости, осуществлять безоперационное лечение отслойки сетчатки.

Хорошо зарекомендовал себя лазер и в косметической хирургии: с его помощью можно стереть родимые пятна, татуировку, бородавки, нагноившиеся новообразования, длительно незаживающие раны и т. д. Лазерное испарение не занимает много времени, не вызывает каких-либо побочных реакций в организме, его осуществляют в амбулаторных условиях.

100. Лазерная литотрипсия. Волоконную оптику в эндоскопе позднее применили для проведения высокоинтенсивных лазерных лучей, разрушающих камни на месте. Метод был назван внутренняя, или лазерная, литотрипсия. Эта технология стала настоящим прорывом в хирургии. Она более безопасна и эффективна, чем традиционная ультразвуковая литотрипсия, и дает значительно меньше осложнений и побочных эффектов.

Основной задачей эндоскопической литотрипсии является удаление мочевых камней. Она обеспечивает быстрое и малотравматичное освобождение от камней с помощью ударной лазерной волны с коротким временем лечения. В основу работы литотриптера положена различная степень поглощения определенных длин волн веществом в зависимости от плотности и состава. Лазерная энергия передается с помощью гибкого оптоволоконного кварцевого кабеля непосредственно в точку контакта на поверхности камня, где и вырабатывается ударная волна.

101. Лазерная стереолитография. Убедительной иллюстрацией возможностей лазерных технологий в медицине является лазерная стереолитография. В ее основе лежит прецизионное моделирование хирургических операций на костной ткани, связанных с замещением ее поврежденных фрагментов.

Высококачественная визуализация анатомических деталей в ряде случаев дает хирургу важную дополнительную информацию, которую он не может получить с помощью других средств визуализации. В результате обеспечивается более легкая и точная постановка диагноза при сложных костных деформациях.

102. Голография. Чтобы получить голограмму какого-либо предмета, пучок света расщепляют на два. Один из «дочерних» пучков, называемый опорным, идет прямо к пленке, другой, прежде чем попасть на нее, отражается от предмета. Так как два пучка, прежде чем встретиться в одной и той же точке пленки, проходят различные расстояния, они порождают интерференционную картину. Интерференционная картина не имеет никакого сходства с предметом, но стоит пропустить сквозь нее пучок света, тождественный опорному, как он расщепляется на два – в точности таких же, какие первоначально упали на пленку. Глядя на эти пучки, наблюдатель увидит трехмерное изображение предмета. Голографический эффект проявляется особенно отчетливо при использовании когерентных волн, которые получают с помощью лазера.

В отличие от фотографии и даже от таких подделок под объемность, как стереограммы, голограмма формирует реальное объемное изображение. Цифровая голография обеспечивает не только объемность, но и цвет. В области медицины она позволяет создавать банки трехмерных моделей фрагментов скелетно-мышечной системы. Они используются, например, для моделирования пластических хирургических операций.

На основе голографии созданы трехмерные дисплеи, которые станут неотъемлемой частью медицинских томографов, УЗ-мониторов и рентгеновских аппаратов.

103. Лазер в стоматологии. Использование лазера в стоматологии обеспечивает безопасность, точность и быстроту при лечении зубов, щадящее и безболезненное лечение, комфортные условия для врача и пациента, сокращение времени лечебных процедур.

Лазер эффективно препарирует, обеззараживает, коагулирует и реконструирует мягкие ткани. Коррекция десны при предпротезной подготовке облегчает работу с материалами. Обработка парадонтальных карманов лучом лазера при начальном парадонтите дает быстрый и хороший результат. Удаление зубного камня с использованием лазера намного эффективнее, чем при традиционной обработке механическими инструментами.

Лазерная косметическая реконструкция слизистой ткани полости рта является самым совершенным эстетическим методом лечения. Отсутствие кровотечения позволяет проводить данные операции с большей точностью.

Положительны функции лазера в пульпэктомии - выпаривании остатков и обеззараживании каналов.

104. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) – это резонансное поглощение энергии радиочастотного поля в веществах, содержащих парамагнитные частицы, при наложении статического магнитного поля.

Необходимым условием является совпадение частоты электромагнитного поля с частотой фотона, соответствующей разности энергий между расщепленными подуровнями.

ЭПР используется для определения свободных радикалов в клеточных суспензиях. Метод ЭПР используется в токсикологии и наркологии для определения количества яда или наркотических веществ в организме человека, например, в спортивной медицине (спин-иммунологический метод). Показана возможность ранней диагностики инсулинозависимого сахарного диабета и ишемической болезни сердца.

105. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Если систему, помещенную в магнитное поле, облучать электромагнитным полем, частота которого точно равна частоте перехода между энергетическими уровнями составляющих её атомов, то атомы начнут переходить с низшего уровня на энергетически более высокий. Это явление называется ЯМР.

ЯМР спектрометрия. Для каждого вещества существует свое

собственное резонансное соотношение напряженности магнитного поля и частоты электромагнитного поля. На этом принципе работает ЯМР спектрометр. Помещенный в магнитное поле образец облучается импульсным электромагнитным полем. Каждый элемент, попадая в условия резонанса, дает отклик на своей частоте. Амплитуда сигнала пропорциональна концентрации элемента. Так определяется химический состав веществ.

106. Компьютерная томография (КТ). Это метод получения изображения внутренней структуры объекта, в основе которого лежит реконструкция или расчет изображения по его проекциям, полученным по данным измерения прошедшего или индуцированного излучений.

107. Рентгеновская компьютерная томография (РКТ). Рентгеновские лучи пронизывают объект. Рентгеновская трубка и детекторы, улавливающие излучение, движутся вокруг объекта определенным образом, например, вращаются. Во время этого процесса сканирования детекторы измеряют интенсивность прошедшего через объект рентгеновского излучения и отправляют данные в компьютер, который перерабатывает полученную информацию и выводит данные на дисплей.

108. ЯМР томография. Объект (тело человека) помещается в специально устроенное магнитное поле, состоящее из двух частей: однородного и градиентного. В результате “суммарное поле” имеет очень точный, заранее известный профиль напряженности. Если теперь облучать объект электромагнитным полем, “резонировать” будут только определенные области объекта, где напряженность магнитного поля точно соответствует условиям резонанса.

Изменяя градиентное поле, можно изменять положение области резонанса, двигая её по объекту. Так можно просканировать весь объект и получить карту распределения вещества по объекту. Если эту карту вывести на дисплей, получится ЯМР - томограмма.

С помощью ЯМР - томографии можно не только определять концентрацию вещества и связи его с окружением. На ЯМР - томографе стало возможным видеть движение крови по сосудам, видеть движение лекарств и даже избирательно управлять их движением.

109. Ультразвуковая компьютерная томография. По принципу действия она имеет много общего с рентгеновской компьютерной томографией.

Достаточно “заменить” рентгеновский луч ультразвуковым, немного изменить интерпретацию полученных данных и из рентгеновского томографа можно “получить” ультразвуковой.

УЗ - томограф безопасен, но в нем осложнен процесс интерпретации данных, что связано с особенностями распространения УЗ (рассеяние, многократное отражение и т. д.). Этим и объясняется тот факт, что УЗ компьютерная томография отстала в своем развитии от рентгеновского и ЯМР - томографа.

110. Позитронно-эмиссионная компьютерная томография (ПЭТ). Принцип действия ПЭ - томографа таков: внутрь тела человека (с пищей, с вдыхаемым воздухом, внутривенным введением) вносится фармакологический препарат, содержащий очень малое количество короткоживущего изотопа. Этот препарат вместе с изотопом распределяется внутри тела. Затем снимается карта распределения изотопа – позитронно-эмиссионная томограмма.

Физический принцип ПЭТ. Изотоп испускает позитроны (отсюда и название). Длина пробега позитрона составляет несколько миллиметров, после чего позитрон аннигилирует с электроном, испуская два гамма-кванта, разлетающихся под углом 1800. Специальные детекторы, расположенные по окружности выбранного сечения, регистрируют время прилета гамма-квантов. По этим данным обычной томографической процедурой изображение выводится на экран.

ПЭТ обладает фантастической чувствительностью. Обладая исключительно высоким контрастным разрешением, он способен регистрировать малейшие изменения фармакологического препарата, содержащего изотоп. ПЭТ на сегодня является единственным методом, позволяющим “увидеть” заболевание до появления вызванных им морфологических изменений.

111. Индукционная томография (СВЧ-томография). Одним из перспективных направлений компьютерной томографии является использование высокочастотного магнитного поля, которое, взаимодействуя с исследуемой средой, возбуждает в ней вихревые токи. Задачей индукционной томографии является построение карты распределения проводимости и диэлектрической проницаемости в теле пациента.

Система индукторов, активизация которых возбуждает вихревые токи, а также детекторы, снимающие параметры среды, располагаются в выбранной плоскости. При этом облучение объекта с различных направлений электромагнитным излучением СВЧ-диапазона с последующим детектированием углового рассеяния сигнала позволяет восстановить пространственное распределение комплексной диэлектрической проницаемости.

Разрешающая способность индукционного томографа невысока, однако он обладает рядом достоинств. Главным из них следует считать возможность отображения функционального состояния биологических тканей, поскольку томографические методики, включая рентгеновские и ЯМР, не определяют физиологические изменения, проявляющиеся главным образом через изменение диэлектрической проницаемости.

Указанные метод может найти широкое применение в области кардиологии и при диагностике злокачественных новообразований, например, как альтернатива традиционной маммографии. В отличие от рентгеновской, СВЧ-томография не использует ионизирующее излучение и в ряде случаев может оказаться предпочтительней. Возможные области применения - гастроэнтерология, пульмонология, урология, травматология.

112. Электроимпедансная томография. Значительное развитие среди методов томографии получила так называемая электроимпедансная томография или томография приложенных потенциалов, суть которой состоит в том, что через тело пациента, обладающего определенным значением электропроводности, с помощью поверхностных электродов пропускают слабый переменный электрический ток. При этом проводится исследование поверхностных потенциалов, возникающих на коже обследуемого при протекании тока.

По результатам измерений поверхностных потенциалов по заданной программе проводится реконструкция распределения электрического импеданса внутри объекта. Обработка данных проводится методом обратного проецирования вдоль эквипотенциальных линий электрического поля, аналогичного применяемому в традиционной томографии.

Метод позволяет визуализировать только небольшие изменения проводимости внутри объекта и требует наличия опорного набора данных, соответствующих начальным значениям проводимости.

113. Радиоактивность. Радиоактивностью называется процесс самопроизвольного распада неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц.

114. Действие ионизирующего излучения на организм человека. Под действием ионизирующих излучений происходят химические превращения вещества, получившие название радиолиза.

Взаимодействие молекул органических соединений с ионизирующими излучениями может образовать возбужденные молекулы, ионы, радикалы и перекиси, которые будут взаимодействовать с остальными молекулами биологической системы, что приведет к нарушениям мембран, клеток и функций всего организма.

Способность к делению – наиболее уязвимая функция клетки, поэтому при облучении, прежде всего, поражаются растущие ткани. Действие ионизирующего излучения на быстрорастущие ткани используют также при терапевтическом воздействии на ткани опухоли.

Действие излучения можно разделить на соматическое (действие на облученного человека) и генетическое (действие на его потомство). Из соматических эффектов наиболее распространенными являются: помутнение хрусталика глаза (катаракта), опухоли щитовидной железы, лейкемия, хромосомные аберрации в лейкоцитах крови. Реакция может вызвать мутации посредством невосстановимых разрушений в хромосомах или нарушений в структуре ДНК.

Кроме того, облучение делят на проникающее, если его получают в течение короткого интервала времени (обычно от секунд до часов), и постоянное, если его получают в течение длительного интервала времени (обычно годы и десятилетия).

В отличие от соматического, генетическое действие установить

значительно труднее. Однако известно, что радиация может вызвать мутации посредством невосстановимых нарушений в хромосомах или за счет изменения последовательности оснований в цепи ДНК. Уровень радиации, при котором мутации становятся существенными, известен.

115. Радиоизотопная диагностика (РД) – это направление, которое разрабатывает теорию и практику применения радиоактивных изотопов для распознавания болезней. Её сущность заключается в регистрации и измерении излучения радиоактивных элементов, введенных в организм.

Например, для диагностики заболеваний щитовидной железы в организм вводят радиоактивный йод, часть которого концентрируется в этой железе; счетчиком, расположенным поблизости от неё, фиксируют накопление йода. Рак щитовидной железы может давать метастазы в разные органы. Накопление радиоактивного йода в них может дать информацию о метастазах.

Современные регистрационные устройства способны улавливать излучение ничтожно малых в весовом отношении количеств радиоактивных изотопов. Такие предельно малые количества получили наименование индикаторных количеств, а обусловленные ими дозы облучения – индикаторных доз. Они не оказывают вредного действия на организм и не нарушают нормального течения жизненных процессов.

116. Гамма-топограф (сцинтиграф). Используется для обнаружения распределения радионуклидов в разных органах тела. Он представляет собой сканирующий счетчик, который постепенно проходит большие участки над телом больного и автоматически регистрирует распределение интенсивности радиоактивного препарата. Метод относительно груб.

117. Метод авторадиографии. В этом методе на исследуемый объект, например, биологическую ткань, наносится слой фоточувствительной фотоэмульсии. Содержащиеся в объекте радионуклиды оставляют след в соответствующем месте эмульсии, как бы фотографируя себя. Метод авторадиографии дает более детальные сведения, чем гамма-топограф.

118. Лучевая терапия – это наука о применении ионизирующих излучений для лечения болезней. Экспериментальные и клинические наблюдения показали, что ионизирующие излучения оказывают повреждающее действие на опухолевую ткань. Кроме того, было установлено, что клетки злокачественной опухоли в организме больного обычно более чувствительны к облучению, чем окружающие нормальные ткани.

Главным методом, который используется при радиотерапии, служит лучевое воздействие на организм.

Биологическое действие. Первый этап биологического действия начинается с поглощения энергии ионизирующего излучения в биологическом объекте, вызывающего первичную ионизацию воды, которая составляет около 70% веса всего человеческого тела. Под воздействием ионизирующего излучения претерпевают изменения и белковые молекулы. Белки, находящиеся в организме в водной среде, подвергаются расщеплению.

119. Виды лучевой терапии.

Альфа-терапия – это применение альфа-излучения в дозах, оказывающих терапевтический эффект. В качестве источников альфа-излучения применяют короткоживущие или быстро выделяющиеся из организма радиоактивные изотопы, в частности радон. Радон применяют в виде общих или местных радоновых ванн или орошений водой, содержащей радон. Кроме того, радон назначают для приема внутрь в виде радоновой воды или путем вдыхания воздуха, обогащенного радоном.

Аппликационная лучевая терапия. Это метод лечения, осуществляемый путём наложения радиоактивного препарата на поверхность кожи или слизистых оболочек с помощью устройств, называемых аппликаторами.

Последние представляют собой маски, в которые вделаны стальные трубочки с находящимся в них радиоактивным препаратом кобальта. При этом бета-излучение кобальта задерживается стальными стенками трубочки, а гамма-излучение, проникающее сквозь её стенки, воздействует на подлежащие ткани, оказывая терапевтический эффект.

Внутриполостная лучевая терапия – это метод лечения, осуществляемый путём введения источника ионизирующего излучения непосредственно в ту или иную полость человеческого тела. Применяется в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую поглощенную дозу в стенке пораженной патологическим процессом полости при относительно небольшой дозе излучения за пределами очага поражения.

120. Ускорители частиц. Первыми источниками излучений высокой энергии служили природные радиоактивные вещества. Но они давали исследователям лишь ограниченный набор частиц, интенсивностей и энергий. В 1930-х годах ученые начали работать над созданием установок, которые могли бы давать более разнообразные пучки. Такие установки получили название ускорителей частиц.

В ускорителях с помощью электрических и магнитных полей получаются направленные пучки электронов, протонов, ионов и других заряженных частиц с энергией, значительно превышающей тепловую энергию. В процессе ускорения повышаются скорости частиц, причем нередко до значений, близких к скорости света. Существует простой и экономичный способ ускорения пучка путем многократного сообщения ему небольших порций энергии. Для этого с помощью сильного магнитного поля пучок заставляют двигаться по круговой орбите и много раз проходить один и тот же ускоряющей промежуток.

121. Применение ускорителей в биологии и медицине. Ускорители играют важную практическую роль в медицинской терапии и диагностике. Многие больничные учреждения во всем мире имеют в своем распоряжении небольшие электронные линейные ускорители, генерирующие интенсивное рентгеновское излучение, применяемое для терапии опухолей. В меньшей мере используются циклотроны или синхротроны, генерирующие протонные пучки. Протонная терапия особенно эффективна при лечении опухолей мозга и глаз, когда повреждение окружающих здоровых тканей должно быть по возможности минимальным.

Оптимальным вариантом является применение потоков электронов, которые ускоряются в компактных линейных ускорителях, сконструированных специально для целей радиационной терапии. Наиболее эффективным является облучение глубоколежащих образований ионами высоких энергий, таких как углерод, кислород или неон. Исследования показали, что при этом окружающая здоровая ткань получает сравнительно небольшую дозу радиации.

Исключительная яркость таких пучков рентгеновского излучения позволяет создать новое поколение рентгеновских микроскопов для изучения биологических систем в их нормальной водной среде. Открывается возможность быстрого анализа структуры вирусов и белков для разработки новых фармацевтических препаратов с узкой направленностью действия на болезнетворные факторы и минимальными побочными эффектами.

Яркие пучки рентгеновского излучения могут служить мощными микрозондами для выявления самых ничтожных количеств примесей и загрязнений. Они дают возможность очень быстро анализировать экологические пробы при исследовании путей загрязнения окружающей среды.

122. Электронный микроскоп. В электронном микроскопе вместо света используется поток электронов. Поскольку длина волны быстродвижущегося электрона мала, дифракционный эффект, который ограничивает использование оптических микроскопов, отсутствует. Таким образом, электронный микроскоп обладает преимуществом перед оптическим микроскопом.

Предел разрешения z электронного микроскопа зависит от ускоряющего напряжения U и можно добиться, чтобы он был значительно меньше, а разрешающая способность значительно больше, чем у оптического микроскопа.

В оптическом микроскопе носителем информации является свет. В электронном микроскопе носителем информации о предмете является электрон. После взаимодействия с предметом поток электронов преобразуется и содержит информацию о предмете. Для фокусировки электронов в микроскопе используются электрические и магнитные линзы. Изображение регистрируется на чувствительной к электронам фотопленке или люминесцирующем экране. Электронные микроскопы дают увеличение в 600000 раз с разрешающей способностью 0,17 нм.