Медицинская радиология. Основы лучевой диагностики и лучевой терапии

2.6. Два рождения отечественной

радиологии

Будущее всегда зависит от прошедшего: это следствие

уже положенных оснований, жатва того, что было по-

сеяно прежде, воздаяние за дела прошедшие.

Н. Добролюбов

В первых рядах физиков и врачей, применивших рентгеновское излуче-

ние и лучи радия для диагностики и лечения болезней, были русские уче-
ные. Они встретили открытие Рентгена с энтузиазмом. Уже 6 января 1896 г.
в Риге и 12 января в Петербургском университете были сделаны первые
снимки кисти. 16 января Н.Г. Егоров произвел аналогичный снимок в Ме-

дико-хирургической академии, а П.Н. Лебедев — на кафедре физики Мос-

ковского университета. Одновременно А.С. Попов — изобретатель радио —
изготовил первую в России рентгеновскую установку и выполнил исследо-
вание раненного дробью.

В первых числах февраля Рентген получил телеграмму из Петербурга:

«Петербургская студенческая молодежь, собравшаяся в Физической лабо-

ратории СПб. Ун-та на блестящую демонстрацию рентгеновых лучей проф.

Боргманом и его ассистентами Гершуном и Скобельцыным, горячо привет-
ствует проф. Рентгена с его открытием». Рентген ответил студентам благо-

дарственным письмом. В феврале 1896 г. начались систематические рентге-
нологические исследования больных
в Медико-хирургической академии в

Петербурге, а несколько позднее —
на медицинском факультете Москов-

ского университета (рис. 1.2).

Проф. А И . Лебедев выступил

1 февраля 1896 г. на заседании Петер-

бургского медико-хирургического об-

щества и поставил вопрос о примене-
нии рентгенологического метода в

акушерстве и гинекологии. Он проде-
монстрировал рентгенограмму пре-
парата, полученного при выполнении
операции по поводу внематочной бе-
ременности. 13 февраля того же года
в Медико-хирургической академии

молодой врач В.Н. Тонков доложил о
результатах рентгенологического изу-
чения роста костей. Ему принадлежат
вещие слова: «...до открытия Рентге-
на анатомия была наукой о строении
мертвых элементов. В свете рентге-
новских лучей она стала анатомией
на живом для живого». Большое
значение для радиационной био-

логии и лучевой терапии имели ра-

боты И Р . Тарханова, Е С . Лондона,

Рис. 1.2. Рентгенограмма кисти с изо-

бражением иглы в мягких тканях, вы-

полненная в 1897 г. на медицинском

факультете Московского университета.

Рис. 1.3. Первые «рентгеновские кабинеты» нередко были составной час
сультативной комнаты врача (фото 1900 г.).

М.Н. Жуковского, СВ. Гольдберга, изучавших биологическое действие ио-

низирующих излучений.

К сожалению, в те годы в России не было условий для развития меди-

цинской радиологии: электротехнической промышленности практически

не существовало. Рентгеновские кабинеты были оснащены примитивным

оборудованием, причем меры зашиты от излучения не применялись (рис.

1.3). Во всей стране было лишь несколько десятков врачей-рентгенологов.

Становление медицинской радиологии как самостоятельной научной и

клинической дисциплины произошло только после первой мировой войны.

Радиологи рассматривают это как второе ее рождение.

В начале 1918 г. рентгенолог Женского медицинского института в Пет-

рограде МИ. Неменов обратился к народному комиссару просвещения

А.В. Луначарскому с предложением об организации научно-исследователь-

ского рентгенологического и радиологического института. «Бурное револю-

ционное время,— писал впоследствии М И . Неменов.— Время от времени

где-то потрескивают выстрелы. Кабинет народного комиссара по просве-

Μ.И. Неменов (1880-1950)

С.А. Рейнберг (1897-1966)

щению на Чернышевском переулке. Я делаю краткий десятиминутный до-

клад о жалком положении рентгенологии в России и о той роли, которую

она должна играть для советской науки, для советской медицины. Я выхо-

жу из кабинета А.В. Луначарского с принципиальным постановлением об

организации в Петрограде крупного научно-исследовательского института,

посвященного вопросам рентгенологии и радиоактивности, первого науч-

но-исследовательского учреждения, созданного Советской властью». Доба-

вим, что при новом институте была создана первая в мире рентгенологи-

ческая клиника. Из темных сырых подвалов, где ютилась рентгенология в

русских больницах и клиниках, она перешла, по образному выражению

М.И. Неменова, «в свой собственный дворец».

Началась радостная и тревожная юность радиологии, совпавшая с года-

ми гражданской войны и восстановления народного хозяйства. В 1919 г. в

Институте усовершенствования врачей в Петрограде была учреждена первая

кафедра рентгенологии, которую возглавил А.К. Яновский. С 1920 г. стал

выходить журнал «Вестник рентгенологии и радиологии». В последующие

годы были организованы институты рентгенологии в Москве, Киеве, Харь-

кове, Одессе, Ереване, Тбилиси и других городах, созданы заводы рентгено-

аппаратостроения. Отечественная рентгенология уже в свои молодые годы

сумела занять лидирующее положение в остеологии и остеопатологии, рент-

геноанатомии, рентгенофизиологии и экспериментальной рентгенологии.

Важнейшей особенностью российской рентгенологии явилась ее профилак-

тическая и клиническая направленность. В развитии этих направлений осо-

бую роль сыграл выдающийся клиницист-рентгенолог С.А. Рейнберг. Рент-

генология внесла живую струю в клиническую медицину и явилась важным

фактором технической реконструкции здравоохранения.

Заканчивалась молодость отечественной рентгенологии, она вступала в

пору зрелости, но вероломное нападение фашистской Германии прервало
ее мирное развитие. Лучшие силы рентгенологии были отданы фронту. Ро-

дилась военно-полевая рентгенология как новая организационно-тактичес-
кая система. Рентгенологи достойно выполнили свой патриотический долг

на фронте и в тылу.

Послевоенные годы ознаменовались быстрым развитием рентгенов-

ской службы, созданием специализированных радиологических отделений,
немалыми успехами в совершенствовании лучевых методов диагностики и
лечения болезней. В 60-80-е годы эра традиционной рентгенодиагностики
стала постепенно сменяться эрой комплексных лучевых технологий. В ме-

дицинскую практику начали внедрять новые методы лучевого исследова-

ния: ангиографию, радионуклидную и ультразвуковую диагностику, ком-
пьютерную рентгеновскую томографию. Наступил новый период в разви-

тии отечественной медицинской радиологии, утверждающий ее роль одно-

го из лидеров диагностической медицины. Открылись удивительные пер-

спективы, о которых мы расскажем в последующих главах. А пока нам
предстоит познакомиться с некоторыми сведениями о физических свойст-
вах и биологическом действии излучений.

3. ИЗЛУЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕДИЦИНСКОЙ

РАДИОЛОГИИ, ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ

Современная реитгенорадиология служит связующим зве-

ном между так называемыми точными естественными

науками и медико-биологическими дисциплинами... Через

рентгенорадиологические каналы в медицину проникают

те замечательные новейшие достижения физики и тех-

ники, которыми вправе гордиться человеческий гений.

С.А. Рейнберг

Богат арсенал современной медицинской радиологии. При посредстве

разнообразных технических устройств радиолог имеет возможность ис-
пользовать целый набор излучений различной природы и энергии. С их по-
мощью удается получить изображение любого органа и изучить его структу-
ру (лучевую морфологию), можно наблюдать и регистрировать функцию

любого органа в нормальных и патологических условиях (лучевая физиоло-

гия и лучевая функциональная патология). Лучевые методы позволяют ис-
следовать элементный состав органов и тканей и содержание в них биоло-
гически активных веществ, что следует назвать прижизненной лучевой

биохимией. Многие излучения оказывают выраженное биологическое дей-
ствие, что можно использовать в лечебных целях (лучевая терапия).

3 . 1 . Группировка излучений, применяемых

в радиологии

Все излучения, используемые в медицинской радиологии, делят на две
оольшие группы: неионизирующие и ионизирующие. Как показывает са-

мо наименование, первые в отличие от вторых при взаимодействии со

средой не вызывают ионизации атомов, т.е. их распада на противопо-

ложно заряженные частицы — ионы.

К числу неионизирующих излучений принадлежат тепловое (инфрак-

расное — ИК) излучение и резонансное, возникающее в объекте (тело

человека), помещенном в стабильное магнитное поле, под действием

высокочастотных электромагнитных импульсов. Кроме того, к неио-

низирующим излучениям условно относят ультразвуковые волны, пред-

ставляющие собой упругие колебания среды.

Инфракрасное излучение испускают все тела, температура которых выше

абсолютного нуля. Интенсивным источником такого излучения являются

ткани человеческого тела. Как известно, инфракрасные волны относятся к

электромагнитным излучениям. По длине они занимают промежуточное

положение между видимым светом и радиоволнами. Диапазон ИК-лучей —

от 0,76 до 1000 мкм. Интенсивность ИК-излучения пропорциональна 4-й

степени температуры тела, т.е. возрастание температуры тела в 2 раза при-

ведет к увеличению интенсивности ИК-излучения в 16 раз. Максимальное

излучение тела человека лежит в области длинноволнового ИК-излучения

и составляет в среднем 9,6 мкм. Энергия ИК-лучей меньше, чем световых,

поэтому они не действуют на фотоматериалы.

Ультразвук представляет собой волнообразно распространяющееся ко-

лебательное движение частиц упругой среды. В зависимости от частоты

колебаний звуковые волны делят на инфразвук — до 20 колебаний в секун-

ду — 20 герц (Гц), собственно звук — от 20 Гц до 20 килогерц (кГц) и ульт-

развук — свыше 20 кГц. В медицинской диагностике применяют ультразвук

частотой от 0,8 до 15 млн герц (МГц).

Общим свойством ионизирующих излучений является их способность

ионизировать атомы окружающей среды, в том числе атомы, входящие

в состав тканей человека. Все эти излучения делят на две группы: кван-

товые (т.е. состоящие из фотонов) и корпускулярные (состоящие из час-

тиц).

Это деление в значительной мере условно, так как любое излучение

имеет двойственную природу и в определенных условиях проявляет то

свойства волны, то свойства частицы. Однако в радиологической практике

это деление по ряду соображений удобно.

К квантовым ионизирующим излучениям относят тормозное (в частнос-

ти, рентгеновское) излучение и гамма-излучение. К корпускулярным из-

лучениям причисляют пучки электронов, протонов, нейтронов, мезонов

и других частиц.

Различают естественные и искусственные источники ионизирующих

излучений. Первым естественным источником является космическое излу-

чение, приходящее на Землю из Вселенной. В его состав входят протоны,

нейтроны, атомные ядра и другие частицы. Они нередко обладают исклю-

чительно высокой энергией, но благодаря наличию атмосферы (кстати, ее

масса составляет около 5 000 000 млрд т) тратят эту энергию главным обра-

^,м „а взаимодействие с атомами воздуха. На поверхности ^" »"««-

сивность космического излучения сравнительно мала. Вторым естествен-

ным источником ионизирующих излучений являются радиоактивные эле-

менты распределенные в земных породах, воздухе, воде, живых организ-

мах в том числе в тканях человека. Все указанные источники определяют

радиоактивность окружающей среды - естественный (природный) радиаци-

онный фон.

Искусственными источниками ионизирующих излучении являются

различные технические устройства, созданные человеком.

3.2. Источники ионизирующих излучений,

применяемых в радиологии

Источниками ионизирующих излучений, используемых для медицин-

ских целей, являются рентгеновские трубки, радиоактивные нуклиды и
ускорители заряженных частиц.

Рентгеновская трубка представляет собой вакуумный стеклянный

сосуд, в концы которого впаяны два электрода — катод и анод. Послед-

ний выполнен в виде тонкой вольфрамовой спирали, вокруг которой при

ее нагревании образуется облако свободных электронов (термоэлектрон-

ная эмиссия). Под действием высокого напряжения, приложенного к по-

люсам рентгеновской трубки, они разгоняются и фокусируются на аноде.

Последний вращается с огромной скоростью — до 10 тыс. оборотов в

1 мин, чтобы поток электронов не попадал в одну точку и не вызвал рас-

плавления анода из-за его перегрева. В результате торможения электронов

на аноде часть их кинетической энергии превращается в электромагнит-

ное излучение.

Исторически сложилось так, что это излучение было впервые обнару-

жено Рентгеном и получило название «рентгеновское». Таким образом,

рентгеновское излучение — это разновидность тормозного излучения.

Другим источником ионизирующих излучений, используемых для ме-

дицинских целей, являются радиоактивные нуклиды. Их получают в атом-

ных реакторах, на ускорителях заряженных частиц или с помощью генера-

торов радионуклидов.

Ускорители заряженных частиц — это установки для получения заря-

женных частиц высоких энергий с помощью электрического поля.

Частицы движутся в вакуумной камере. Управление их движением осу-

ществляется магнитным или, реже, электрическим полем. В зависимо-

сти от траекторий движения частиц различают циклические и линей-

ные ускорители, а по характеру ускоряемых частиц — ускорители элек-

тронов (бетатрон, микротрон, линейный ускоритель электронов) и тя-

желых частиц — протонов и др. (циклотрон, синхрофазотрон) Уско-

рители являются источником не только заряженных частиц но и вто-

ричных частиц - нейтронов, мезонов, а также тормозного электро-

магнитного излучения. Быстрые нейтроны генерируют на циклотроне.

В лучевой терапии ускорители заряженных частиц используют как ис-

точники электромагнитного излучения высоких энергий, реже — электро-

нов и исключительно редко — протонов и нейтронов. В радионуклидной

диагностике ускорители применяют для получения радионуклидов преиму-

щественно с коротким и ультракоротким периодом полураспада.

3.3. Взаимодействие ионизирующих излучений

с веществом

Проходя через любую среду, в том числе через ткани организма чело-

века, все ионизирующие излучения действуют в принципе одинако-

во — передают свою энергию атомам этих тканей, вызывая их воз-

буждение и ионизацию. Распределение возникающих ионов по пути

следования частиц или фотонов различно, так как оно зависит от их

природы и энергии.

Протоны и особенно α-частицы имеют большую массу, заряд и энер-

гию, поэтому они движутся в тканях прямолинейно, образуя густые скоп-

ления ионов, т.е. отмечается большая линейная потеря энергии этих частиц

в тканях. Длина же их пробега зависит от исходной энергии частицы и ха-

рактера вещества, в котором она перемешается. Линейная потеря энергии

(ЛПЭ) = Е/Р, где Ε — энергия частицы; Ρ — пробег ее в данной среде.

Путь электрона в ткани извилист, так как последний имеет небольшую

массу и изменяет направление движения под действием электрических

полей атомов. Однако электрон способен вырвать орбитальный электрон

из системы встречного атома, т.е. производить ионизацию вещества. Толь-

ко образующиеся пары ионов распределены по пути следования электрона

гораздо менее густо, чем при движении протонного пучка или α-частиц.

Быстрые нейтроны теряют энергию главным образом в результате

столкновений с ядрами водорода. Эти ядра вырываются из атомов и сами

создают в тканях густые скопления ионов. После замедления движения

нейтроны захватываются атомными ядрами, что может сопровождаться вы-

делением гамма-квантов или протонов высокой энергии, которые в свою

очередь образуют плотные скопления ионов. Часть ядер, в частности ядра

атомов натрия, фосфора и хлора, вследствие взаимодействия с нейтронами

становятся радиоактивными, поэтому после облучения человека потоком

нейтронов в его теле остаются радионуклиды, являющиеся источником из-

лучения (так называемая наведенная радиоактивность).

Таким образом, в результате взаимодействия заряженных и нейтральных

частиц с атомами тканей организма человека происходит ионизация их

вещества. При этом для каждого вида излучения характерно определен-

ное микрораспределение ионов (энергии) в тканях.

Поток фотонов уменьшается в любой среде, в том числе в биосубстра-

те, за счет двух факторов: рассеяния фотонов в пространстве и их взаимо-

действия с атомами среды. Пространственное рассеивание происходит так

же, как ослабление лучей видимого света: чем дальше от источника, тем в

большем объеме рассеиваются фотоны и тем меньшее количество их при-

холится на единицу облучаемой поверхности. Интенсивность излучения
обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника излучения
(закон «обратных квадратов»).

Типы взаимодействия фотонов с атомами среды известны читателю из

курса физики. При низких энергиях фотонов (5-50 кэВ) и для веществ с

небольшим порядковым номером имеет значение фотоэффект. Фотон вы-

рывает орбитальный электрон из атома и придает ему определенную энер-

гию. Выбитый электрон вызывает ионизацию окружающих атомов. При

более высоких энергиях фотонов преобладающее значение получает второй

тип взаимодействия — неупругое рассеяние электронов на атомах. В этом

случае как сам фотон, так и образуемые им электроны отдачи также вызы-

вают ионизацию вещества. Однако и при фотоэффекте, и при комптонов-

ском неупругом рассеянии все фотоны с энергией до 1 МэВ обусловливают

максимум поглощения энергии в самом поверхностном слое тканей (до

0,5 см), так как именно в этом слое образуется наибольшее количество вто-

ричных электронов.

Фотоны с энергией выше I МэВ вызывают максимум актов ионизации

в глубине тканей — тем глубже, чем больше их энергия. При высоких энер-

гиях фотонов приобретает значение третий тип взаимодействия — образо-

вание электронно-позитронных пар. Сам фотон исчезает, давая жизнь паре

элементарных частиц — электрону и позитрону. Последний быстро теряет

энергию и объединяется с встречным электроном. При этом обе частицы

тоже исчезают (так называемая аннигиляция), а взамен возникают два фо-

тона, которые расходятся в противоположные стороны. Энергия каждого

из этих фотонов вдвое меньше энергии исходного фотона.

Таким образом, при основных типах взаимодействия тормозного излу-

чения и γ-излучения с веществом часть их энергии превращается в кинети-

ческую энергию электронов, которые осуществляют ионизацию среды.

Процесс ионизации обусловливает биологические эффекты излучений.

Дозиметрия ионизирующих излучений — специальный раздел радиацион-

ной физики и техники. Дозиметрический анализ предполагает: а) из-

мерение активности источника излучения; б) определение качества и

количества испускаемых им излучений, т.е. создаваемого им поля из-

лучения (лучевого поля); в) определение величины и распределения

энергии, поглощенной в любом объекте, находящемся в сфере дейст-

вия данного источника (внесенном в лучевое поле). С характеристикой

источника радиолог знакомится по паспорту установки или радиоак-

тивного препарата.

Единицей активности радионуклида в системе единиц СИ является бек-

керель (Бк): 1 Бк равен 1 ядерному превращению за 1 с. На практике еще ис-

пользуют внесистемную единицу кюри (Ки): 1 Ки=3,7-10" ядерных превраще-

нии за 1 с, кратную единицу мегакюри (МКи): I МКи = / -JO" Ки, и дольные

ι,Τί4~

миллцкю

(

мКи

У- IMKWI. 10~> Ки; микрокюри (мкКи): 1 мкКи =

, ,,

Ки

ан0К1

оР

№ / · / нКи = 1.10-» Ки = 37 ядерных превращений за

1 с. Нетрудно подсчитать, что 1 Бк равен 0,027 нКи.

Характеристику поля излучения получают расчетным путем (по табли-

цам) или с помощью измерительных приборов. Их приемной частью - де-

текторами — служат ионизационные камеры, газоразрядные и сцинтилля-

ционные счетчики, полупроводниковые кристаллы или химические систе-

мы. Однако решающее значение для оценки возможного биологического

действия излучения имеет характеристика его поглощения в тканях. Вели-

чина энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества, называется

дозой, а та же величина, отнесенная к единице времени,— мощностью дозы

излучения.

Поглощенная доза (Д) — основная дозиметрическая единица. Она

равна отношению средней энергии, переданной ионизирующим излу-

чением веществу в элементарном объеме, к массе вещества в этом

объеме. Единицей поглощенной дозы в СИ является грей (Гр): 1 Гр = I

Дж/кг. Поглощенную дозу определяют расчетным путем (используя

для этой цели компьютеры и математические программы) или посред-

ством введения миниатюрных датчиков излучения в облучаемые ткани

и полости тела.

При рентгенологической и радионуклидной диагностике, а также при

терапевтическом облучении больного поглощенная энергия в его теле

всегда распределена неравномерно, поэтому для более точной характерис-

тики дозного поля введены дополнительные величины. Это, во-первых,

интегральная доза — общее количество энергии, поглощенной в организ-

ме человека; во-вторых,— гонадная, костномозговая дозы и доза в «кри-

тическом органе». Как показывают эти термины, речь идет о дозах энер-

гии, поглощенной в половых органах, костном мозге и в органе, который

подвергается наиболее сильному облучению (при радионуклидной диа-

гностике — это орган, в котором создается наиболее высокая концентра-

ция радионуклида).

— Никак не могу найти себе помощника,— пожаловал-

ся однажды Эдисон Эйнштейну.— Каждый день захо-
дят молодые люди, но ни один не подходит.

— А как Вы определяете их пригодность? — поинтере-

совался Эйнштейн.
Эдисон показал ему листок с вопросами:
— Кто на них ответит, тот и станет моим помощником.
«Сколько миль от Нью-Йорка до Чикаго?» — прочел
Эйнштейн и ответил: «Нужно заглянуть в железнодо-
рожный справочник».— -Из чего делают нержавеющую
сталь?» — «Об этом можно узнать в справочнике по ме-
талловедению...». Пробежав глазами остальные во-
просы, Эйнштейн сказал:
— Не дожидаясь отказа, свою кандидатуру снимаю
сам.

(ФИЗИКИ шутит.— М.: Мир, 1966)

«Сказка — ложь, но в ней намек. ». Читатель, надеем-
ся, сам поймет и не будет увлекаться зазубриванием
ряда справочных материалов, приведенных в учеб-
нике.

3.4. Биологическое действие излучений

Все излучения, как неионизирующие, так и ионизирующие, способны

вызывать изменения в живых организмах, т.е. характеризуются биоло-

гическим действием, которое является результатом поглощения энер-

гии излучения элементами биоструктур.

Однако энергия ультразвуковых волн и высокочастотных электромаг-

нитных колебаний, используемых в диагностике, значительно ниже энер-

гии, которая сопровождается механической и химической реакцией тканей.

В настоящее время продолжается изучение биологического действия ульт-

развука, стабильного магнитного поля и высокочастотных радиоволн, но

существенных вредных последствий от ультразвуковых и магнитно-резо-

нансных исследований не зарегистрировано.

Совсем иное дело — ионизирующие излучения. Их биологическое дей-

ствие стало известно вскоре после открытия рентгеновского излучения.

В частности, И.Р. Тарханов в 1896 г. на основании результатов экспери-

ментов на лягушках, домашних мухах и бабочках установил влияние рент-

геновского облучения на ряд систем организма и прозорливо предсказал,

что «...в недалеком будущем лучами этими будут пользоваться с лечебной

целью». Родоначальником радиационной биологии считают Е.С. Лондона.

Он изучил действие γ-излучения радия на ферменты, токсины и различные

ткани животных объектов и показал высокую чувствительность к облуче-

нию кроветворной системы и половых желез. Е.С. Лондону принадлежит

первая в мире монография по радиобиологии «Радий в биологии и медици-

не» (1911). В 1925 г. Г.С. Филиппов и Г.А. Надсон впервые в мире устано-

вили влияние излучений на наследственность. Эта работа явилась предте-

чей радиационной генетики.

Первый этап биологического действия ионизирующих излучений пред-

ставляет собой физический процесс взаимодействия излучения с веществом.

Все излучения непосредственно или опосредованно вызывают возбуждение

либо ионизацию атомов биосистем. В результате этого в тканях появляются

возбужденные и ионизированные атомы и молекулы, обладающие высокой

химической активностью. Они вступают во взаимодействие друг с другом и с

окружающими атомами, при этом под влиянием облучения возникает боль-

шое количество высокоактивных свободных радикалов и перекисей. Погло-

щение энергии излучения и первичные радиационно-химические реакции

совершаются практически мгновенно — и течение миллионных долей се-

кунды.

Затем за тысячные доли секунды радиационно-химический процесс

приводит к изменению расположения и структуры молекул и, следователь-

но, к нарушению биохимии клеток. Морфологические и функциональные

изменения клеток проявляются уже в первые минуты и часы после облуче-

ния. Последнее воздействует на все компоненты клеток, но в первую оче-

редь, особенно при сублетальных и летальных дозах излучения, поражают-

ся ядерные структуры - ДНК, дезоксинуклеопротеиды и ДНК-мембран-

ные комплексы. Прекращаются рост и деление клетки, в ней обнаружива-

ют дистрофические изменения вплоть до гибели клетки. Изменения в хро-

мосомном аппарате клетки отражаются на ее наследственных свойствах -

приводят к радиационным мутациям. Они могут развиться в соматических

клетках, обусловливая снижение жизнеспособности их потомства или по-

явление клеток с новыми качествами. Полагают, что эти новые популяции

клеток могут быть источником рака и лейкоза. Мутации, развившиеся в по-

ловых клетках, не отражаются на состоянии облученного организма, но

могут проявиться в следующих поколениях, а это может вести к увеличе-

нию числа наследственных болезней, которых и без того много в челове-

ческой популяции.

Разумеется, биологические последствия облучения отнюдь не сводятся

только к клеточным и тканевым реакциям — они лишь лежат в основе

сложных процессов нарушения деятельности нервной, кроветворной, эндо-

кринной, иммунной и других систем организма.

Биологический эффект в первую очередь определяется величиной по-

глощенной дозы и распределением ее в теле человека. При равной дозе

наиболее значительные последствия наблюдаются при облучении всего

тела, менее выражена реакция в случае облучения его отдельных час-

тей. При этом не все равно, какие части облучены. Облучение живота,

например, дает гораздо более выраженный эффект, чем воздействие в

той же дозе на конечности. Вместе с тем биологический эффект зави-

сит от радиочувствительности облученных тканей и органов.

Радиочувствительность — очень важное понятие в медицинской радио-

логии. Она определяется выраженностью лучевого повреждения клеток

и тканей и способностью их к восстановлению после облучения.

Чувствительность клетки к облучению зависит от многих факторов:

вида излучения (энергии квантов или частиц), стадии митотического

цикла, степени оксигенации, функционального состояния клетки в момент

облучения. Особенно значительно поражаются клетки, которые в этот мо-

мент находились в состоянии повышенной активности (например, в перио-

де синтеза ДНК). Большую роль играют внешние условия: температура, со-

держание воды, кислорода и т.д.

Степень лучевых реакций тесно связана с парциальным напряжением

кислорода в биосубстрате. Это явление получило название «кислород-

ный эффект». Чем меньше кислорода в клетке, тем меньше лучевое по-

вреждение.

Лучевые повреждения ярко проявляются в активно пролиферирующих

тканях (лимфоидная, кроветворная и т.д.) и гораздо менее выражены и воз-

никают в более отдаленные сроки в мало обновляющихся тканях (костная,

хрящевая, мышечная, жировая). Малодифференцированные клетки более

чувствительны к облучению. Рассматривая вопрос о тканевой радиочувст-

вительности, нужно учитывать, что гибель части клеток компенсируется

деятельностью систем клеточного обновления, а она зависит от общего

числа стволовых клеток, интенсивности клеточной пролиферации, состоя-

ния кровотока и оксигенации клеток. Подробнее этот вопрос будет рас-

смотрен в главах, посвященных лучевой терапии опухолей.

Мы лишь вкратце описали биологическое действие ионизирующих излу-

чений. Подробнее с этой проблемой читатель может познакомиться в руко-

волстве С Π Ярмоненко «Радиобиология человека и животных» (М.: Выс-

ш^ школа, 198s7 На данном этапе для нас важно подчеркнуть следующее.

При любом медицинском применении ионизирующих излучений не-

обходимо соблюдать правила радиационной безопасности и противо-

лучевой зашиты пациентов и персонала лучевых отделении.

3.5. Осторожно, радиация!

В связи с появлением ядерных технологий и широким использованием

ионизирующих излучений в медицинской практике, народном хозяйстве и

научных исследованиях увеличилась вероятность облучения человека в

дозе, превышающей естественный радиационный фон. При этом наиболь-

шее значение имеет медицинское облучение: оно обусловливает примерно

90 % лучевой нагрузки на население, т.е. 90 % популяционной дозы. Ос-

новной вклад в эту нагрузку вносит рентгенология.

Техника безопасности и охрана труда при работе с ионизирующими

излучениями регламентированы Федеральным законом ν О радиацион-

ной безопасности населения», «Нормами радиационной безопасности

(НРБ-96)» и рядом официальных инструкций, изданных Министерст-

вом здравоохранения РФ.

В упомянутом законе указано: «Радиационная безопасность насе-

ления — состояние защищенности настоящего и будущего поколений

людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излу-

чения». «Нормы радиационной безопасности (НРБ-96)» предусматри-

вают обеспечение безопасности человека при всех уровнях воздействия

на него искусственного или природного ионизирующего излучения.

Контроль за выполнением инструкций осуществляют органы санитар-

но-эпидемиологического надзора. Однако многие положения должны

быть известны каждому врачу, поскольку он устанавливает показания

к радиологическим исследованиям, а нередко и участвует в них.

Первое обязательное требование заключается в том, что всякое лучевое

исследование должно быть оправданно, т.е. проводить его следует по стро-

гим показаниям. Главным аргументом должна стать необходимость полу-

чения важной диагностической информации. При равной информатив-

ности нужно отдавать предпочтение тем исследованиям, которые не свя-

заны с облучением больного или сопровождаются меньшим облучением.

С особой осторожностью подходят к проверочным (профилактичес-

ким) лучевым исследованиям. Проверочные рентгенологические исследо-

вания не проводят беременным и детям до 14 лет, а радионуклидные про-

цедуры — детям до 16 лет, беременным и кормящим матерям. Детям до 1

года радионуклидные исследования вообще не выполняют, если нет жиз-

ненных показаний. Радионуклидные, а также рентгенологические исследо-

вания, связанные с относительно большим облучением гонад (исследова-

ния кишечника, почек, поясничного отдела позвоночника, таза и др.),

женщинам в детородном возрасте рекомендуется проводить в течение пер-

вой недели после менструации.

Второе обязательное требование — соблюдение правил радиологического

обследования больных. Его должны проводить только лица, имеющие спе-

циальную подготовку по радиационной безопасности. Терапевты, пуль-

монолога, кардиологи, хирурги, урологи и врачи других специальностей,

не прошедшие такую подготовку, не имеют права самостоятельно выпол-

нять радиологические процедуры. Ответственность за обоснованность,

планирование и проведение исследования несет врач-радиолог.

Все работники радиологических отделений, лица, находящиеся в

смежных помещениях, а также больные, подвергающиеся исследова-

нию или лечению, должны быть защищены от действия ионизирую-

щих излучений.

Защитой называют совокупность устройств и мероприятий, предна-

значенных для снижения физической дозы излучения, воздействующей на

человека, ниже предельно допустимой дозы (ППД).

Установлены следующие категории облучаемых лиц: 1) персонал, т.е.

лица непосредственно работающие с техногенными источниками

(группа А) или в связи с условиями работы находящиеся в сфере их

воздействия (группа Б); 2) все остальное население (группа В)

. Для ка-

тегорий А и Б установлены основные дозовые пределы (табл. 1.1).

Приведенные в табл. 1.1 дозы указаны в зивертах. Эта единица была

введена для того, чтобы оценивать радиационную опасность воздействия

любого вида ионизирующего излучения.

Зиверт (Зв) — доза ионизирующего излучения любого вида, производящая
такое же биологическое действие, как и доза рентгеновского или ^-излу-
чения в 1 Грей (Гр).

К данной категории относят также медицинский персонал, в связи с условия-

ми работы периодически находящийся в сфере воздействия ионизирующего

излучения, например эндоскописты, травматологи и другие специалисты, про-

изводящие манипуляции под рентгенологическим контролем.— Прим. ред.

Т а б л и ц а 1.1. Основные дозовые пределы излучения

Нормируемые величины

Эффективная доза

Эквивалентная доза за год

в хрусталике, коже··,

кистях и стопах, мЗв

Лозовые пределы

группа А'

20 мЗв в год в среднем за

любые последовательные

5 лет, но не более 50 мЗв

в год

150

500

группа Б

I мЗв в год в среднем за

любые последовательные

5 лет, но не более 5 мЗв в

год

•Дозы облучения (как и все остальные допустимые производные уровни для персонала груп-

пы Б) не должны превышать '/4 значений для персонала группы А,

"Относится к среднему значению в слое толшиной 5 мг/см под пок

ной 5 мг/см

. На ладонях толщина покровного слоя 40 мг/см

юкровным слоем толщи-

Противолучевая защита обеспечивается рядом факторов. К ним отно-

сятся правильное размещение радиологических кабинетов в медицинских
учреждениях и наличие стационарных и нестационарных защитных уст-

ройств. Стационарными устройствами являются неподвижные сооруже-
ния, изготовленные из соответствующих материалов (кирпич, баритобе-

тон, свинец, свинцовое стекло и др.). Эти сооружения — стены, перекры-
тия, защитные двери, смотровые окна — обеспечивают защиту от прямого

и рассеянного излучения всех лиц, находящихся в помещениях, смежных
с тем, в котором находится источник излучения. Нестационарными уст-
ройствами называют перемещаемые приспособления, предназначенные

для защиты персонала и больных, находящихся в тех же кабинетах, в ко-

торых расположены источники излучения. К таковым принадлежат разно-

образные защитные ширмы, кожухи, в которые заключены рентгеновские
трубки, сейфы для хранения радиоактивных препаратов, контейнеры для
размещения и транспортировки радионуклидов, защитные стерилизаторы.

В рентгеновских кабинетах обязательным является использование

средств индивидуальной защиты — фартуков и перчаток из просвинцо-
ванной резины. Участки тела больного, которые не должны подвер-
гаться облучению, также покрывают просвинцованной резиной. В ра-

дионуклидных лабораториях все сотрудники тоже обязаны применять
средства индивидуальной защиты — спецодежду, фартуки, бахилы,
перчатки, а также использовать дистанционный инструментарий. При
работе с открытыми источниками излучения используют пневмокос-
тюмы, пластиковые полукомбинезоны, фартуки, нарукавники, респи-
раторы, перчатки, обувь, очки, халаты.

Существенным фактором противолучевой защиты является рациональ-

ное расположение рабочих мест персонала с максимальным удалением их

от источников излучения — так называемая защита расстоянием (вспомни-
те, что интенсивность облучения снижается обратно пропорционально
квадрату расстояния от источника до облучаемой поверхности).

Во всех медицинских учреждениях, где имеются источники ионизиру-

юших излучении, организован радиационный контроль. Его осуществляет

служба радиационной безопасности учреждения или специально выделен-

ное должностное лицо, а также соответствующие ведомственные службы с

применением дозиметрических приборов.

Учитывая существование профессиональной вредности у персонала

рентгенологических кабинетов, трудовое законодательство предусматрива-

ет ряд льгот: сокращенный рабочий день, удлиненный отпуск, надбавку к

заработной плате, более ранний уход на пенсию. К работе в рентгенологи-

ческом отделении не допускаются лица моложе 18 лет, а также беременные.

Существует, кроме того, перечень заболеваний, при которых не разрешает-

ся работа в сфере действия ионизирующего излучения.

4. ЭЛЕМЕНТЫ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАТИКИ

Революция в вычислительной технике оказала огромное влияние на все

сферы человеческой деятельности — общественной и профессиональной.

Благодаря низкой стоимости, компактности и «дружелюбию» по отноше-

нию к потребителю эта техника стала центром рабочего места инженера и

техника, физика и математика, бухгалтера, экономиста и многих других

специалистов. С помощью ЭВМ осуществляют руководство хозяйством

страны, составляют планы развития отраслей экономики. На базе ЭВМ ос-

нованы полеты в космос, авиационная навигация, планирование работы

наземного и водного транспорта.

В последние годы ЭВМ широко внедряют в гуманитарные области зна-

ний: медицину и биологию, генетику, психологию, науковедение. Приме-

нение компьютеров в корне изменило обмен информацией — сделало его

быстрым, точным и поистине всеобъемлющим. Исключительно важную

роль играет вычислительная техника в медицине и здравоохранении. Воз-

никло новое научное направление — медицинская информатика.

Медицинская информатика — это наука, изучающая законы и методы

применения вычислительной техники в медицине, а также теорию

оценки информативности диагностических методов исследования.

Особое внияние оказала медицинская информатика на развитие меди-

цинской радиологии. За одно-два десятилетия ее активного использования,

в частности применения вычислительной техники, возникли принципиаль-

но новые методы исследования, изменившие медицинскую науку и вра-

чебную деятельность. На ее базе были созданы такие прогрессивные диа-

гностические технологии, как компьютерная, магнитно-резонансная и эмис-

сионная томография, практически вся ультразвуковая и радионуклидная диа-

гностика, высокотехнологические способы получения рентгеновских изображе-

ний — дигитальная рентгенография, флюорография, ангиография. С помощью

ЭВМ осуществляют планирование лучевой терапии и облучение пациента.

Компьютеры значительно изменили образовательный процесс, обусловив

доступность, открытость и оперативность получения учебного материала.

В медицинских институтах и университетах основы вычислительной

техники изучают на специальном курсе, который включают в блок фунда-

ментально-гуманитарных дисциплин. Здесь же мы остановимся лишь на

тех аспектах медицинской информатики, которые затрагивают интересы

медицинской радиологии и рентгенологии.

Основными областями применения компьютеров в медицинской ра-

диологии являются следующие.

1. Получение изображения внутренних органов с помощью специальных

методов исследования, основанных на компьютерной технологии. К ним

относятся дигитальные рентгеновские методы — цифровая рентгеногра-

фия, флюорография, ангиография, радионуклидная сцинтиграфия, ультра-

звуковая визуализация органов — сонография и допплеровское картирова-

ние, послойное исследование органов — томография: рентгеновская, маг-

нитно-резонансная, радионуклидная.

2 «Дигитализация», т.е. оцифровка уже существующих медицинских изо-

бражений, например рентгенограмм, с целью получения более качествен-

ной диагностической информации.

Медицинская радиология. Основы лучевой диагностики и лучевой терапии - часть 2