16.2. Использование радионуклидов и ионизирующих излучений в медицине и биологии

Радиоактивные изотопы широко используются в биологии, медицине и фармакологии.

Для исследовательских целей в биологии и в диагностике используют радиоактивные индикаторы (меченые атомы). С помощью таких методов можно изучать обмен веществ, его изменения при действии различных факторов окружающей среды. В качестве изотопных индикаторов используют радионуклиды, стабильные изотопы которых входят в состав организма и принимают активное участие в процессах метаболизма - ³Н, ¹⁴С, ⁴²К, ²²Na, ³²Р, ⁴⁵Са, ⁴⁷Са, ⁵⁹Fe, ¹³¹I, ¹³²I. Установлены химическая идентичность и одинаковое поведение в биологических процессах стабильных и радиоактивных изотопов. При выборе изотопа учитывают величину периода полураспада, тип и энергию излучения, подбирают безопасные для здоровья дозы радионуклида.

Метод меченых атомов заключается в том, что в организм вводят радиоактивные метки и затем определяют их местонахождение и активность в органах и тканях. Так, например, для диагностирования заболевания щитовидной железы в организм вводят радиоактивный йод и с помощью счетчика определяют накопление йода в этой железе.

Для обнаружения радионуклидов используют гамма-топограф (cцинтиграф). Этот прибор дает сравнительно грубое описание распределения радиоактивных меток в организме. Более детальные сведения можно получить методом авторадиографии.

В живой организм радионуклиды вводятся в таком небольшом количестве, что ни они, ни продукты их распада не причиняют вреда организму.

Другая группа методов основана на применении радиоактивного излучения в лечебных целях. В терапии применяется в основном -излучение (гамма-терапия). Применение -лучей высокой энергии позволяет разрушать опухоли, при этом здоровые органы и ткани подвергаются меньшему воздействию.

Терапевтическое применение имеют и -частицы. Они имеют небольшой линейный пробег в воздухе, поэтому использование -распада в медицине возможно при непосредственном контакте с организмом или при введении радионуклидов внутрь. Характерным примером является радоновая терапия: минеральные воды, содержащие , используются для воздействия на кожу, органы дыхания и пищеварения. Иногда радиоактивный препарат вводят непосредственно в больной орган.

В диагностике и онкологии также широко применяется рентгеновское излучение (это излучение с длиной волны от 80 до 10^-5нм. Длинноволновое рентгеновское излучение перекрывается вакуумным УФ-светом, коротковолновое - длинноволновым -излучением.

16.3. Детекторы ионизирующих излучений

Детекторами ионизирующих излучений называют приборы, регистрирующие -, - и -излучения. Детекторы используют также для измерения энергии частиц, изучения процессов их взаимодействия, распада и т.п.

Детекторы делят на три группы: следовые (трековые) детекторы, интегральные приборы и счетчики. Классификация эта условна. Так, например, от регистрации частиц счетчиком можно перейти к интегральной оценке потока ионизирующего излучения.

Следовые детекторы позволяют наблюдать траекторию частицы. К ним относят камеру Вильсона, диффузионную и искровую камеры, толстослойные фотопластины. Во всех этих устройствах наблюдаемая частица ионизирует молекулы или атомы вещества на своем пути, образовавшиеся ионы проявляются по вторичным эффектам.

К интегральным детекторам можно отнести фотопленки (фиксируется степень почернения ее после проявления), ионизационные камеры непрерывного действия и др.

К счетчикам относят газоразрядные устройства (импульсные ионизационные камеры, счетчики Гейгера-Мюллера), а также люминесцентные, полупроводниковые и др. приборы.