Урок-лекция «Использование явления радиоактивности в медицине»

Использование явления радиоактивности в медицине

Автор: Васильева Татьяна Сергеевна, Санкт-Петербург

Радиоактивность и сопутствующее ей ионизирующее излучение существовали на Земле задолго до зарождения жизни на ней и присутствовали в космосе ещё до возникновения самой Земли и всей Солнечной системы. Радиоактивные материалы вошли в состав нашей планеты с момента её зарождения и присутствуют буквально повсюду. Следы радиоактивных веществ есть во всех живых тканях. Следовательно, все мы тоже немного радиоактивны. Разные виды излучения сопровождаются выделением разного количества энергии, обладают разными проникающими возможностями, поэтому оказывают разное влияние на живые организмы. Наибольшую опасность представляют гамма-лучи, которые могут распространяться со скоростью света и задерживаются только толстыми плитами из свинца или бетона.

Цель нашего реферата: доказать, что в современных условиях человечество должно всё активнее использовать явление радиации в мирных целях, в частности – в медицине.

Радиация в больших дозах губительна для всего живого, она вызывает серьёзные поражения тканей и способствует возникновению раковых опухолей, она может индуцировать генетические дефекты, которые проявятся у детей и внуков, но в прошлом веке человек научился использовать это явление в мирных целях.

За последние десятилетия человек научился создавать искусственные радионуклиды  и использовать их в медицине, для создания атомного оружия, для производства энергии, обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов и поиска полезных ископаемых. [1]

Первым медицинским прибором, в котором стала применяться радиация, был рентгеновский аппарат. История рентгенологии начинается в 1895 году, когда Вильгельм Конрад Рентген зарегистрировал затемнение фотопластинки под действием рентгеновского излучения. Рентгенография очень быстро распространилась по всему миру. В 1896 году в России был сделан первый рентгеновский снимок. В 1918 году в России была создана первая рентгенологическая клиника.

И в наше время, самым распространённым видом излучения, применяющегося в медицине, являются рентгеновские лучи. Согласно мировой статистике, в развитых странах на 1000 жителей приходится до 900 рентгеновских обследований в год. [1] При этом, эти данные не учитывают рентгенографического обследования зубов и флюорографии грудной клетки! Конечно, в менее развитых странах, число таких исследований значительно ниже,  однако и там они достигают 200 обследований на 1000 жителей. [1]

Сразу же после открытия рентгеновских лучей итальянские учёные А. Баттелли и                                 А. Карбассо и американский учёный Дж. М. Блейер разработали метод радиофотографии, который даёт уменьшенное изображение объекта на флуоресцентном экране. Оно получается из-за того, что рентгеновские лучи, проходя через тело человека, неравномерно поглощаются органами и тканями. Сейчас этот метод широко распространён под названием флюорография и особенно часто применяется для исследования органов грудной клетки (См. рис. 1), молочных желёз и костной системы. [2]

Рисунок 1 Флюорограмма органов грудной клетки (Иллюстрация из Википедии)

Современная флюорография – это метод рентгенодиагностики, заключающийся в фотографировании теневого изображения с флуоресцентного рентгеновского экрана на фотопленку или переводом его в оцифрованное изображение. Первый флюорографический кабинет появился в 1924 г. в Рио-де-Жанейро и предназначался для выявления больных туберкулезом.

Благодаря распространению ФЛГ, в 1930 году в нашей стране появилось новое направление медицины – рентгенопрофилактика. Её основателем был наш соотечественник профессор Самуил Аронович Рейнберг (См. рис. 2). Он горячо пропагандировал рентгенодиагностику для массовых проверочных исследований. Сегодня даже дети знают, что болезнь легче предупредить, чем лечить. А ведь подобные обследования позволили бы выявить болезнь «в зародыше», когда еще нет явных клинических проявлений заболевания, а значит начать лечение своевременно и без последствий для пациента.

Рисунок 2 Самуил Аронович Рейнберг (Иллюстрация из Википедии)

Постепенно развиваясь, флюорография превратилась из малоинформативного высокодозового метода выявления грубой патологии в высококачественный низкодозовый метод для массовых исследований. Новые технологии в корне изменили представление о флюорографических методах диагностики. Сегодня можно с уверенностью констатировать – более безопасного и эффективного метода рентгенопрофилактики, чем современная цифровая флюорография, попросту не существует.

Со временем открытия рентгеновских лучей самым значительным достижением стала компьютерная томография. (См. рис. 3) Применение этого метода позволило уменьшить дозы облучения кожи в 5 раз, яичников – в 25 раз, семенников – в 50 раз по сравнению с обычным методом. [1]

Рисунок 3 Компьютерный томограф (Иллюстрация из Википедии)

Метод компьютерной томографии был предложен в 1972 году Годфри Хаунсфильдом и Аланом Кормаком, которые были удостоены за свою разработку Нобелевской премии. Этот метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. Это позволяет проводить послойное исследование внутренней структуры органов без их разрушения. [3]

Прогресс томографов напрямую связан с увеличением количества детекторов, то есть с увеличением числа одновременно собираемых проекций. Аппарат 1-го поколения появился в 1973 г. У него была всего одна трубка, направленная на один детектор. Сканирование производилось шаг за шагом, делая по одному обороту на слой. Один слой изображения обрабатывался около 4 минут. Во 2-м поколении томографов использовался веерный тип конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки устанавливалось несколько детекторов. Время обработки изображения составило 20 секунд. 3-е поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Трубка и детекторы за один шаг стола синхронно осуществляли полное вращение по часовой стрелке, что значительно уменьшило время исследования. Увеличилось и количество детекторов. Время обработки и реконструкций заметно уменьшилось. 4-е поколение имеет 1088 люминесцентных датчиков, расположенных по кольцу. Вращается лишь рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время вращения сократилось до 0,7 секунд. [3]

Когда были открыты рентгеновские лучи, человечество испытало что-то вроде эйфории: стало возможным заглянуть внутрь организма, рассмотреть все его «устройство». Но главное — рентгеновские лучи оказались эффективными для решения одной из самых наболевших проблем - лечения рака. После облучения у многих пациентов опухоли уменьшались в размере, болезнь отступала. Метод воздействия на раковые клетки ионизирующим излучением называется лучевая терапия. В клиниках используются обыкновенные рентгеновские лучи очень большой энергии или электронные пучки. Квант излучения, встретив на пути молекулу, нарушает её электронную структуру. Такие молекулы перестают выполнять свою функцию в сложном внутриклеточном обмене веществ. В результате клетка либо погибает, либо теряет способность к делению. Опухолевые ткани оказались наиболее ранимыми, потому что интенсивное деление клеток делает их особенно чувствительными к воздействию радиации. Поэтому достаточно большая доза радиации, поглощенная опухолью, останавливает ее развитие. В некоторых случаях даже традиционное хирургическое вмешательство может не понадобиться.

Ещё одна особенность клеток, объясняющая эффективность воздействия на их жизнедеятельность радиоактивных лучей – это то, что они не менее, чем на 70 % состоят из воды. Под влиянием лучей вода подвергается распаду, что приводит клетку к гибели. Идеально, когда источник радиации можно приложить непосредственно к опухоли, но это возможно далеко не всегда. Как правило, между источником радиации и опухолью лежат здоровые ткани. Конечно, такое воздействие вызывает побочные действия, но в большинстве случаев это неизбежно. Правда, в последние годы учёные нашли способ уменьшить отрицательное воздействие на здоровые ткани. Теперь источников радиации оказывается множество (иногда – 200 и более), каждый из них испускает маломощные лучи, которые сходятся в месте расположения опухоли, вызывая её разрушение. Особенно важно применять такой метод радиотерапии при лечении опухолей мозга, так как здесь особенно необходимо уменьшить число погибших здоровых клеток.

Всё большее применение находит внутритканевой метод: в поражённую ткань вводится источник радиации (например, в виде иглы), который в течение длительного времени будет оказывать на опухоль разрушающее действие.

Иногда источник радиации вводят внутрь поражённого органа (матки, предстательной железы, пищевода), получая тот же эффект, что и при внутритканевом методе. Такой метод лечения получил название брахетерапия.

К другим разновидностям радиотерапии относятся нейтрон-захватная терапия и протонная терапия. При нейтрон-захватной терапии в опухоли предварительно при помощи медикаментов накапливают бор, который повышает её чувствительность к облучению, а затем проводят облучение нейтронами. При протонной терапии источник облучения испускает поток протонов.

Чтобы воздействие радиации было максимально полезным и безвредным для окружающих тканей, перед его проведением проводится тщательное рентгеновское обследование. Рентген-контроль обычно присутствует и во время самого облучения. В некоторых случаях рентгеновские лучи сами используются для замедления роста опухоли или даже для её уничтожения.

Метод радиотерапии используется и как самостоятельный, и как подготовительный перед проведением операций. Часто он дополняется химиотерапий.

Конечно, радиотерапия оказывает серьёзное воздействие на человека, вызывая массу побочных явлений: слабость, снижение иммунитета и т.д. Чтобы уменьшить негативные последствия такого лечения применяются специальные препараты – радиопротекторы.

Отмечая, безусловно, положительную роль радиации в медицине, нельзя не сказать, что основную дозу радиации современный человек получает именно во время медицинских процедур, поэтому так важно совершенствовать уже существующие методы и приборы и создавать новые, менее опасные для человека. Особого внимания заслуживают те разработки, которые направлены на уменьшение площади здоровых тканей, подвергающихся лучевому воздействию. Это не только уменьшит вредное влияние радиотерапии на организм пациента, но и ускорит процесс восстановления после такого лечения. Необходимо провести замену устаревшего медицинского оборудования на более современное, так как доза радиации, получаемая больным, зависит во многом от того, насколько давно эксплуатируется данное оборудование.

Приступая к написанию реферата, мы поставили перед собой цель: доказать, что в современных условиях человечество должно всё активнее использовать явление радиации в мирных целях, в частности – в медицине. Мы считаем, что мы сумели достигнуть своей цели.

С момента открытия явления радиации человечество стало интересоваться  тем, какое влияние она оказывает на живой организм. И это неслучайно: ещё в 1895 году помощник Рентгена Ф. Груббе получил радиационный ожог рук при работе с рентгеновскими лучами. [1]  В декабре 1955 года Генеральная Ассамблея  ООН создала Научный Комитет по действию атомной энергии. Среди прочих задач, Комитет должен был способствовать мирному использованию радиации.

Современная медицина широко применяет радиацию как в диагностике, так  в лечении. Мирный атом спас и продолжает спасать сотни и тысячи жизней. Именно поэтому кажется совершенно неуместными попытки некоторых людей вернуться в позапрошлый век и отказаться от достижений современной науки. Нам хотелось в своём реферате ещё раз показать, какую огромную пользу может принести радиация человеку, если её применять грамотно и строго по показаниям.

ЛИТЕРАТУРА И РЕСУРСЫ ИНТЕРНЕТА

1.             Радиация. Дозы, эффекты, риск. Пер. с англ., М.: «Мир», 1988

2.            http://ru.wikipedia.org/ 

3.             http://commons.wikimedia.org/

4.            http://www.finehealth.ru/primenenie-radiatsii-v-meditsine-radioteraoiya/

5.            http://survincity.ru/2012/03/radiaciya-na-sluzhbe-u-mediciny/

6.             http://oilmedik.blogspot.ru/2012/09/blog-post.html