FIZYCZNE PODSTAWY STOSOWANIA PROMIENIOWANIA

Ćwiczenie 33
FIZYCZNE PODSTAWY STOSOWANIA PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO
W MEDYCYNIE
1. Promieniowanie jonizujące:
a. definicja promieniowania jonizującego, promieniowanie elektromagnetyczne, promieniowanie
korpuskularne
b. naturalne i sztuczne źródła promieniowania jonizującego: aktywność źródła, aktywność
właściwa źródła promieniowania (jednostki)
c. zanik źródła promieniowania jonizującego: prawo rozpadu promieniotwórczego (wzór i
wykres), czas T połowicznego rozpadu (przykłady dla wybranych nuklidów), średni czas τ
życia nuklidu promieniotwórczego, związek między wielkościami T i τ
d. rozpad naturalnych nuklidów promieniotwórczych: schematy rozpadów α, β i β
2. Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie X):
a. mechanizm powstawania ciągłego promieniowania rentgenowskiego, krótkofalowa granica
widma ciągłego (wyprowadzenie wzoru)
b. mechanizm powstawania charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego i serii
widmowych tego promieniowania: Kα, Kβ, Kγ oraz Lα, Lβ, Lγ
3. Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią:
a. liniowe przenoszenie energii (LET) i zasięg promieniowania w różnych ośrodkach fizycznych
b. zjawiska towarzyszące oddziaływaniu promieniowania X i γ z materią: zjawisko fotoelektryczne,
rozpraszanie Comptona, zjawisko tworzenia par pozyton-elektron
c. osłabianie promieniowania elektromagnetycznego (X i γ); prawo pochłaniania, współczynnik
pochłaniania liniowy i masowy
d. absorpcja korpuskularnego promieniowania jonizującego: uproszczony wzór Bethego, krzywa
Bragga i jej interpretacja
e. sposoby detekcji promieniowania jonizującego, zasada działania: licznika Geigera-Müllera,
licznika scyntylacyjnego licznika półprzewodnikowego, klisze fotograficzne
4. Dozymetria; definicje i jednostki: średnia dawka pochłonięta, moc dawki pochłoniętej, dawka
ekspozycyjna.
5. Poziom promieniowania jonizującego w środowisku naturalnym człowieka.
6. Ochrona przed promieniowaniem jonizującym, skażenia promieniotwórcze.
7. Wpływ promieniowania jonizującego na układy biologiczne:
a. efekt stochastyczny i efekt deterministyczny (wyjaśnienie pojęć)
b. omówienie wzoru określającego równoważnik dawki pochłoniętej (dawki równoważnej, HT)
przez układ biologiczny oraz wzoru określającego dawkę efektywną (dawka skuteczna, E)
c. skutki biologiczne działania promieniowania jonizującego na organizm ludzki:
i. poziom molekularny (DNA, produkty radiolizy wody)
ii. poziom komórkowy (zależność od fazy cyklu komórkowego)
iii. poziom tkankowy (reguła Bergoniégo i Tribondeau)
iv. poziom całego organizmu
d. roczne limity dawek promieniowania jonizującego dla ludzi
e. dawki promieniowania jonizującego pochłoniętego przez pacjentów podczas określonego
procesu diagnostycznego, np. prześwietlenie klatki piersiowej, tomografia komputerowa itp.
8. Zastosowanie promieniowania jonizującego w diagnostyce i terapii:
a. prześwietlenie, matryce aktywne
b. rentgenowska tomografia komputerowa (TK), idea metody, definicja projekcji (wzór)
c. rekonstrukcja obrazu TK na przykładzie metody algebraicznej (projekcja wsteczna)
i. dyskretyzacja obrazu
ii. procedura obliczania wartości liniowych współczynników osłabienia promieniowania z
wykorzystaniem wzoru na osłabienie promieniowania jonizującego
iii. skala Hounsfielda,
d. pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa (PET).
i. zasada działania emisyjnego tomografu pozytonowego.
ii. izotopy stosowane w PET
e. terapia nowotworów: porównanie terapii protonowej i terapii fotonowej, z wykorzystaniem
krzywej Bragga
Zalecana literatura
1. S. Miękisz, A. Hendrich; „Wybrane zagadnienia z biofizyki”, (Volumed, 1998)
2. W. Leyko; „Biofizyka dla biologów”, (PWN, 1997)
3. F. Jaroszyk; „Biofizyka”, (PZWL, 2001)
4. A. Z. Hrynkiewicz (redakcja); „Człowiek i promieniowanie jonizujące” (PWN, 2001)
5. B. Pruszyński; „Diagnostyka obrazowa. Podstawy teoretyczne i metodyka badań”, (PZWL, 2014)