ПРИНЦИПИ І СПОСОБИ ЗАХИСТУ. ПРИЛАДИ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ РЕНТГЕНІВСЬКОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ. МЕТОДИ ВИМІРЮВАННЯ.

Радіаційний захист забезпечує безпеку персоналу і хворих від шкідливого впливу рентгенівського випромінювання. Необхідно ознайомитися з основними поняттями, що характеризують електромагнітне випромінювання.

Доза

Дозою називається частина енергії випромінювання, яка передається опромінюваної тканини у вигляді іонізації.

 Потужність дози це доза, яка передається одному граму тканини за одиницю часу.

 Інтегральна доза - це доза, яка передається за весь час опромінення.

В даний час на практиці застосовується кілька понять, що характеризують дозу випромінювання.

 Поглинена доза для будь-якого іонізуючого випромінювання дорівнює тієї енергії, яка повідомляється одному граму опромінюваної речовини іонізуючими частинками. Одиниця поглиненої дози 1 рад (Radiation Absoled Dose), 1 рад = 100 ерг/г = 10^-2 дж/кг.

 Потужність поглиненої дози це поглинена доза за одиницю часу. Одиниці потужності поглиненої дози, що застосовуються на практиці: мрад/год.; рад/хв; рад/годину, де 1 мрад = 10^-3 радий. Інтегральна поглинена доза - це доза, поглинена всім обсягом опромінюваної частини об'єкта за весь час опромінення.

 Одиниця інтегральної поглиненої дози - 1 г радію.

1 г радий = 100 ерг = 10^-5 дж - сумарна поглинена енергія.

При поглинанні випромінювання речовиною температура речовини підвищується, отже, за зміни температури речовини можна судити про поглиненій дозі. Однак зміна температури настільки мале, що вимірювання інтегральної поглиненої дози за допомогою такого методу можливо тільки в лабораторних умовах.

 Експозиційна доза - це здатність рентгенівського випромінювання іонізувати повітря в даній точці простору. Одиниця виміруекспозиційної дози 1 рентген (р). 1 н - це така доза рентгенівського або гамма-випромінювання, яка створює 2,083 х 10⁹ пар іонів в 1,293 мг повітря, що відповідає 1 см3 повітря при тиску 760 мм рт. ст.

1 р = 2,58 х 10^-4 а х с/кг

1 р створює 1,61 х 10¹² пар іонів в 1 г повітря.

Експозиційній дозі 1 р в м'яких тканинах тіла відповідає поглинена доза 0,97 радий. Поглинена доза зазвичай пропорційна експозиційній дозі. Коефіцієнт пропорційності практично не залежить від характеру випромінювання. Потужність дози - це доза за одиницю виміру.

 Одиниці потужності експозиційної дози, що застосовуються на практиці: мр/год; р/хв; р/год; р/тиждень; р/рік. Потужність експозиційної дози при опроміненні об'єкта, що знаходиться на відстані 0,5 м від фокуса рентгенівської трубки з анодним напругою і струмом 40 кв і 20 ма, за час 4 - 5 сек буде приблизно 1 р/хв. Потужність експозиційної дози вимірюється іонізаційній камерою. Стінки іонізаційній камери покриваються речовинами, атомне число яких близько до атомного числа застосовуваного газу. З точки зору поглинання і розсіювання випромінювання ці речовини поводяться так само, як застосовуваний газ.

 Допустима поглинена доза для людини. В даний час вважається, що максимально допустима доза для людини, що не викликає патологічних змін організму, приблизно 0,1 р за тиждень. З точки зору максимально допустимої дози стандартами вважаються рекомендації Міжнародного Комітету Радіологічного Захисту (ICRP)

 Максимально допустима доза - це така поглинена доза, яка призводить до патологічних змін в організмі або пошкодження генетичного апарату клітини тільки в рідкісних випадках (ймовірність близька до 0).

Захист від прямого і розсіяного рентгенівського випромінювання повинна бути такою ефективною, щоб поглинена доза в будь-якій точці захищеного робочого місця протягом тридцатишестичасовой робочого тижня не перевищувала 0,1 н.

Основні принципи захисту, захисні матеріали 

Згідно з гіпотезою Ейнштейна, енергія будь-якого електромагнітного коливання, в тому числі і рентгенівського випромінювання, концентрується в фотонах. При зіткненні фотона з атомом його енергія частково (ефект Комптона) або повністю (фотоелектронна абсорбція) передається атому, який іонізується.

Виникають в опромінюваних тканинах тіла іони надають шкідливу дію. Ми підкреслюємо лише найбільш важливі положення, що стосуються цього.

1. До біологічних змін в організмі призводить тільки поглинена їм доза випромінювання. Жорстке рентгенівське випромінювання з короткою довжиною хвилі поглинається тілом в меншій мірі, ніж «довгохвильове» м'яке випромінювання.

2. Вплив рентгенівського випромінювання на організм залежить від величини поглиненої дози.

3. Наслідки поглиненого організмом рентгенівського випромінювання виявляються тільки після закінчення латентного періоду. Тривалість латентного періоду іноді досягає декількох років. Шкідлива дія випромінювання може позначитися іноді тільки на наступних поколіннях.

При проходженні рентгенівських променів через будь-яка речовина, у тому числі і людське тіло, їх інтенсивність змінюється за експоненціальним законом:

I1 = I0e^-md, де: 
I0 - інтенсивність падаючого випромінювання, 
I1 - інтенсивність випромінювання після проходження через речовина, 
m коефіцієнт ослаблення, 
d - довжина шляху рентгенівських променів в речовині.

Коефіцієнт ослаблення і складається з двох компонентів:

m = m1 + o, де: 
m1 - коефіцієнт поглинання, 
про - коефіцієнт розсіювання.

У елементів з великим атомним вагою (порядковий номер яких більше 20-ти) коефіцієнтом розсіювання можна знехтувати.

Коефіцієнт поглинання m1 залежить від щільності і порядкового номера речовини, а також від довжини хвилі рентгенівського випромінювання:

m1 = cgz3λ3, де:
c - універсальна фізична постійна, 
g - щільність матеріалу, 
z - порядковий номер елемента в таблиці Менделєєва, 
λ - довжина хвилі.

Отже: якщо на яку-небудь речовину падають рентгенівські промені інтенсивністю I0 і, проходячи через нього, мають інтенсивність I1, то I0 - I1 поглинається і розсіюється молекулами речовини. Довжина хвилі розсіяного випромінювання більше, ніж довжина хвилі падаючих променів. Відношення кількості поглиненого і розсіяного випромінювання залежить від природи речовини і довжини хвилі.

Чим більший порядковий номер елемента, тим інтенсивніше елемент поглинає і менше розсіює випромінювання. Тому для захисту від рентгенівських променів застосовуються елементи з більшим порядковим номером, з них найбільш часто - свинець. Поглинання залежить також від щільності та товщини матеріалу. Це враховується при розрахунку захисту. Поглинання інших речовин, що застосовуються для захисту, задається по свинцевому еквіваленту. Під свинцевим еквівалентом розуміють товщину матеріалу, що поглинає рентгенівське випромінювання так само, як свинцева пластина товщиною 1 мл.Свинцевий еквівалент матеріалів, найбільш часто застосовуваних при захисту від рентгенівського випромінювання, дається в таблиці 2.

Захист від рентгенівського випромінювання, захисні засоби 

На основі вищесказаного практичні можливості захисту зводяться до наступного:

1. Зменшення часу перебування у сфері джерела рентгенівського випромінювання.

2. Оптимальний вибір характеристик рентгенівського випромінювання, що застосовується для дослідження і лікування (сили струму і напруги генерування, величини поля опромінення).

3. Отфильтрование м'якого, не використовуваного випромінювання з допомогою алюмінієвого фільтра, розташованого безпосередньо на скляній оболонці рентгенівської трубки.

4. Збільшення відстані між джерелом випромінювання і об'єктом.

5. Застосування захисних ширм з поглинаючих матеріалів.

Заходи радіаційного захисту, описані в пунктах 1 - 3, не потребують пояснення.

 Відстань від джерела рентгенівських променів. При діагностичних дослідженнях мінімальна відстань між фокусом рентгенівської трубки і досліджуваним становить 35 см (шкірно-фокусна відстань). Це відстань забезпечується автоматично конструкцією просвічує і знімального пристрою (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Шкірно-фокусна відстань (кф) 
1. фокус; 2. кожух рентгенівської трубки; 3. вікно; 4. діафрагма; 5. опорна стінка; 6. досліджуваний об'єкт; 7. напівпрозорий екран; 8.свинцеве скло; 9. місце лікаря, що проводить дослідження

У рентгенотерапевтических апаратах відстань між фокусом рентгенівської трубки і опромінюваної частиною тіла залежить від висоти тубуса і змінюється в межах 30 - 50 див. Під час роботи рентгенівського апарата обслуговуючий персонал повинен знаходитися на відстані не менше 1,5 м від джерела випромінювання. При цьому обов'язково застосування захисної ширми. В даний час будуються такі рентгенівські кабінети, в яких рентгенівський апарат управляється з окремого приміщення.

При діагностичних процедурах захист хворого забезпечується наступними заходами. При оглядових знімках здійснюється захист гонад.При томографії та знімках промені Буккі використовується фартух із свинцевою гуми. При знімках тазу і каудального відділу хребта застосовується додаткова гонадна захист (див. гол. 10). Захистити хворого від розсіяного випромінювання, що виникає у тілі при зйомці, неможливо. Оскільки лікар знаходиться перед просвічує екраном під час всього робочого дня, він отримує найбільшу дозу.Необхідно, щоб робочі місця - у штатива при просвічуванні і за захисною ширмою при рентгенографії були добре захищені. Для захисту від прямого випромінювання служить свинцеве скло, що покриває напівпрозорий екран, свинцевий еквівалент якої дорівнює 2 мм, а також дистинктор-тубуси, засоби для дистанційної пальпації. Від розсіяного випромінювання лікаря захищає фартух із свинцевою гуми, підвішений на нижній частині просвічує екрану (свинцевий еквівалент 1,2 мм). З двох сторін просвічує екрану розташовані два листа з свинцевої гуми, службовці для захисту рук лікаря.У просвічують екранів, забезпечених пристроєм для прицільних знімків, захист рук забезпечує сам пристрій. Для захисту служить також рухома мала захисна ширма-стілець шириною 1 м.

Під час просвічування на трахоскопе лікар повинен стояти. У цьому випадку для захисту від розсіяного рентгенівського випромінювання застосовується пересувна захисна ширма висотою до рівня грудей лікаря і шириною приблизно 70 см, покрита свинцевої гумою. Під час дослідження лікар використовує особисті засоби захисту: рукавички і фартух із свинцевою гуми (свинцевий еквівалент 0,2 - 0,5 мм).

При роботі апарату рентгенолаборант знаходиться за захисною ширмою або в окремому приміщенні, звідки він керує рентгенівським апаратом. В останньому випадку рентгенолаборант працює при нормальному освітленні в абсолютно захищеному місці.

У рентгенотерапії для захисту хворого застосовують фільтри та тубуси. За допомогою фільтрів регулюється глибина опромінення, а з допомогою тубусів - шкірно-фокусна відстань і величина опромінюваної поля. Стінки тубуса захищають від розсіяного рентгенівського випромінювання. При опроміненні без тубуса необлучаемые частини тіла хворого захищають листами свинцевої гуми та іншими лучепоглощающими речовинами (таблиця 3 та 4). Під час опромінення лікар і рентгенолаборант не повинні перебувати в приміщенні, де проводиться опромінення. Рентгенівська установка працює тільки при закритих дверях.При відкриванні дверей апарат автоматично вимикається. Захист пульта управління рентгенівським апаратом забезпечується розділяє стінкою, в якій є вікно зі свинцевого скла для спостереження за хворим.

У промислових рентгенівських установок захист обслуговуючого персоналу забезпечується так само, як при рентгенотерапії: шляхом дистанційного керування апаратом з окремого приміщення.

 Захист сусідніх приміщень. Стіни приміщення, в якому встановлена рентгенівська апаратура, повинні забезпечувати надійний захист сусідніх приміщень від рентгенівських променів. Для захисту від прямого випромінювання на стіни, стелю та підлогу наноситься лучепоглощающий шар. Захист сусідніх приміщень від розсіяного випромінювання необхідна тільки при використанні рентгенівських апаратів, що працюють при анодній напрузі понад 50 кв. Стіни в кабінетах, де встановлені рентгенівські апарати, що працюють при напрузі на аноді до 10 кв, покриваються лучепоглощающим шаром до висоти 2 л, а при напрузі понад 100 кв - до стелі.

У рентгенодіагностичних кабінетах цегляні стіни товщиною 12 см забезпечують повний захист сусідніх приміщень, якщо джерело випромінювання знаходиться на відстані не менше 1,5 м від стін. Проекти нових рентгенівських кабінетів затверджуються державними органами.