Rádiologický kurz
Text kurzu rádiológie
Kurz ZOBRAZOVANIA ZDRAVOTNEJ RADIOLÓGIE I
Rádiológia = lekársky odbor, ktorý študuje ľudské telo pomocou röntgenových lúčov alebo röntgenových lúčov (röntgenových lúčov)
Lekárske špeciality, ktoré používajú röntgenové lúče
Rádioterapia: ošetrenie ionizujúcim žiarením
Rádiobiológia: biologické zmeny pod vplyvom žiarenia + radiačné ochranné opatrenia
Rádiogenetika: genetické účinky ionizujúceho žiarenia
Fyzika žiarenia: röntgenová fyzika s aplikáciami v diagnostike a terapii
= diagnostické metódy, ktoré využívajú počítačové spracovanie signálov získaných zo študovaného objemu; signály sa získavajú skúmaním hlasitosti pomocou iného elektromagnetického, korpuskulárneho a akustického žiarenia:
POČÍTAČOVÁ TOMOGRAFIA (X-ray)
DIGITÁLNA RADIOLÓGIA (röntgenová)
JADROVÁ MAGNETICKÁ rezonancia (rádiové vlny + magnetické pole)
JADROVÁ MEDICÍNA: prieskumy a liečby rádioaktívnymi izotopmi (+ SPECT, PET)
Klasická fyzika: atóm ako pevná štruktúra v spojitom stave
Kvantová fyzika (kvantová mechanika): atóm ako potenciálna energia - v kvantových stavoch (úrovniach)
Subkvantová fyzika: častice ako energia v spojitej dynamike
Štruktúra hmoty - klasická fyzika
najmenšia častica prvku
zachováva všetky vlastnosti prvku
nedeliteľný chemickými metódami
funkcie č. atómové Z = č. protón
č. tabuľky A = č. častice v jadre
- Štruktúra atómu - Rutherfordov model (1911)
Jadro v strede - koncentruje náboje + (protóny) a hmotnosť atómu
elektróny rotujú na obežných dráhach, na periférii = oblak e-
sústreďuje úlohy -, zanedbateľná hmotnosť
č. elektróny = nie. protóny = Z atómové číslo
- Štruktúra atómu - Chadwick (1932)
V jadre sú tiež elektricky inertné častice s jednotkovou hmotnosťou (neutróny)
hmotnosť jadra majú spojené zanedbateľné vlny
Ión = atóm, ktorý stratil alebo získal jeden alebo viac elektrónov
kladný ión- stratou elektrónov
negatívny ión- získavaním elektrónov
V základnom stave: elektrón je udržiavaný na obežnej dráhe s minimálnou energiou
Nasledujúce vzrušenie: prechádza na hornú orbitálnu (periférnu) obežnú dráhu
Ak je výťažok E veľmi veľký, opustí atóm => kladný ión (ionizačný potenciál)
Ionizačný potenciál = energia potrebná na odpojenie elektrónu od atómu (transformácia na pozitívny ión)
merané vo elektrónvoltoch (eV)
1eV = množstvo energie spotrebovanej na pohyb elektrónu v elektrickom poli pri potenciálnom rozdiele 1 volt.
RadiationENERGY = základná fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje častice, vlny a všetky fyzikálne systémy
Univerzálne polia s akciou na veľké vzdialenosti, ktoré môžu byť:
- Meria sa v: joule (J), ergs, elektrón/volt, kalórie
- V uzavretom fyzikálnom systéme zostáva konštantný (zákon zachovania energie)
- V kvantovej teórii možno energiu kvantifikovať
Je základom pre pochopenie atómovej a jadrovej fyziky
podľa teórie kvanty vyžarujúca energia: - nie je emitovaná a absorbovaná nepretržite, ale diskontinuálne vo forme energetických fragmentov = kvantá - pre každé žiarenie sú charakteristické kvantá - kvantová energia je priamo úmerná frekvencii žiarenia, ktorú predstavuje - charakterizuje sa kvantová veľkosť energie a jej frekvencia - vzťah medzi energiou a kvantovou frekvenciou je daný vzťahom: E = hRadiation = emisia a šírenie energie alebo emitovanej energie (špeciálny spôsob pohybu hmoty)
1) elektromagnetické žiarenie (kde sú elektrické a magnetické polia navzájom kolmé a kolmé na smer šírenia)
2) korpuskulárne žiarenie (častice) má obidve charakteristiky: De Broglieov princíp (1924) dualita vlny a korpusu3) akustické žiarenie (pozdĺžne vlny, stacionárne častice elastického média prechádzané, kmitajú v smere šírenia vlny)
TEÓRIA PLANK-EINSTEIN Vlna môže byť spojená s akýmkoľvek hmotným telom
Energia sa nestráca, nemožno ju zničiť, ale transformuje sa do iných foriem pohybu hmoty
kinetická energia (mv2) korpuskulárneho žiarenia sa môže transformovať na elektromagnetické žiarenie a naopak
mv2 = h veľkosť získaných kvantov závisí od kinetickej energie korpuskulárneho žiarenia, ktoré sa transformuje na elektromagnetickú energiu a naopak
rozmnožovanie pre väčšina je priamočiara
energia je: h = Planckova konštanta
(= frekvencia emitovaného alebo absorbovaného žiarenia
E = h (= h c/(čím menšie je E, tým väčšie je E)
Ľudské telo absorbuje takmer celé elektromagnetické žiarenie, s výnimkou tých, ktoré majú vysokú energiu (röntgenové lúče, gama lúče) a nízkoenergetického žiarenia (rádiové vlny).
Tieto dve kategórie sa používajú v lekárskom zobrazovaní (rádiológia, CT, nukleárna medicína a MRI).
alfa a beta žiarenie z rozpadu polomeru
elektróny, protóny, neutróny, pozitróny, mezóny
(zvýšená absorpcia tkaniva = nepoužiteľný pri zobrazovaní
sekundárna interakcia s hmotou ich robí užitočnými v PET
PET: Pozitrónová emisná tomografia
elektromagnetické vlny + telieska (fotóny)
1 angstrom = 10 m = 10 cm = 10 mm.
Energia sa meria v keV
Röntgenové lúče s energiou nad 15 eV produkujú ionizáciu atómov = ionizujúce žiarenie
MOI - (= 1-5, energia a prienik
Spektrum elektromagnetického žiarenia
Ako produkovať röntgenové lúče na atómovej úrovni
Röntgenové lúče vznikajú vždy, keď je náhle brzdený veľmi rýchlo sa pohybujúci elektrónový lúč
ich kinetická energia sa transformuje na žiarivú energiu (v röntgenovej trubici je 0,1% röntgenových lúčov a 99,9% tepla a svetla)
Röntgenová výroba (nejadrového pôvodu)
1. brzdné žiarenie (hlavné produkty v röntgenovej trubici)
3. K elektrónový záchyt (v rádiológii menej dôležitý)