Исследовательская работа на тему "Может ли рентген быть опасным?"

Муниципальное автономное образовательное учреждение

средняя школа №30 г. Липецка

имени Героя России подполковника

Олега Анатольевича Пешкова

Индивидуальный проект

Тема: Может ли рентген быть опасным?

Левенков Максим Дмитриевич

10 «А»

Константинова Анастасия Сергеевна

Учитель физики и математики

Липецк 2021

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..….……..3

ГЛАВА I. Основное о рентгене.................................................................................................4

1.1 История рентгена....……………………………………………........…………………........6

1.2 Значение рентгена в современном мире ………………………………………………….7

ГЛАВА II Виды «просвета» в медицине…………………………………………………….9

2.1 УЗИ, КТ, МРТ, ПЭТ……………………………..... ……………….....……………….........9

2.2 Может ли излучение быть опасным?…………………………………………………..….11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………......14

Введение

Рентгеновское излучение — это электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением.  Рентгеновские лучи были открыты 8 ноября 1895 года Вильгельм Конрад Рентгеном. Это событие считается одним из самых значимых в истории физики, благодаря которому произошёл прорыв в медицине.

Актуальность темы обусловлена тем, что рентген стал использоваться во многих сферах и был открыт относительно недавно. Многие люди даже не знают, что это излучение является видом радиации и может быть опасно для здоровья.

Объектом исследования являются различные виды «просвета» организма.

Предметом работы является рассмотрение рентгеновского излучения  КТ, МРТ, УЗИ и т.д.

Цель проекта – рассказать о влиянии различных видов излучения на организм человека  и ответить на вопрос: «Может ли рентгеновское излучение, МРТ, КТ и УЗИ быть опасным для человека?»

Задачи:

- Изучение истории открытия рентгеновских лучей

- Рассмотрение основных свойств рентгена.

- Понять роль рентгена и других методов «просвета» человеческого тела в медицине

- Выявить и сравнить их влияние на организм

Теоретический метод:

Анализ литературы, опора на научные исследования, закрепление результатов исследования в выводе

         Практическая значимость:

Данная проектная работа расскажет многим людям о влиянии рентгена на человека. Её можно будет показывать учащимся, студентам, либо знакомым, которые не разбираются в этой теме, тем самым просвещая их.

         Структура работы:

Введение, основная часть, которая отвечает на все поставленные задачи, заключение, где сформированы все выводы, и список литературы.

ГЛАВА I

Основное о рентгене

Рентгенография – это метод исследования внутренней структуры тела путем просвечивания его рентгеновскими лучами и фиксирование результата на специальную пленку или электронный носитель. Принцип получения изображения основывается на особенностях прохождения лучей сквозь различные ткани тела. Костная поглощает излучение полностью, поэтому на снимке выглядит белой, мягкие ткани, частично его задерживающие – серыми, а прослойки воздуха – черными.

Различают следующие виды рентгеновского излучения:

·        с широким спектром – возникает при масштабном рассеивании потоков электромагнитных волн, которые образуют пики и линии неправильной формы;

·        с узким спектром – это целенаправленный поток электромагнитных волн с положительно заряженными частицами – фотонами, которые используются в медицине для определения патологических состояний отдельных участков тела и внутренних органов. Рентгеновские лучи всех типов имеют оболочки, либо еще их называют энергетическими уровнями.

         Рентгеновский снимок – своего рода теневое изображение. Разная интенсивность теней на рентгеновском снимке обусловлена различной степенью поглощения и рассеяния лучей, проникающих сквозь объект, что обеспечивает визуализацию его внутренней структуры.  

Свойства рентгеновского излучения.

·         Обладает свойствами лучей оптического диапазона: отражение, поглощение, рассеивание, интерференция, дифракция.

·         В однородной среде распространяется прямолинейно.

·         Не отклоняется в электрических и магнитных полях.

·         Не видимо для глаза.

·         Обладает большой энергией, следовательно, и большой проникающей способностью.

·         Оказывает значительное химическое и биологическое действие, обусловленное сильной ионизирующей способностью.

По проникающей способности в медицине выделяют 3 группы рентгеновских лучей: 

·         Мягкие (длинноволновые) - возникают при напряжении на рентгеновской трубке от 10 до 40 кВ. Они используются для лечения различных кожных заболеваний и не проникают глубоко в организм

·         .Средней жесткости (средневолновые) - возникают при напряжении от 40 до 100 кВ. Они используются для диагностики (рентгеновские снимки, флюорография)

·         Жесткие (коротковолновые) - возникают при напряжении свыше 100 тысяч В (U >100кВ). Их используют для глубокой рентгенотерапии злокачественных опухолей.

1. История рентгена

Профессор физики, ректор Вюрцбургского университета Вильгельм Конрад Рентген 8 ноября 1895 года задержался в лаборатории допоздна, как часто случалось, и решил провести экспериментальные исследования электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках. Он затемнил комнату и обернул одну из трубок непрозрачной черной бумагой, чтобы было удобнее наблюдать оптические явления, которые сопровождают разряд. К своему удивлению, Рентген увидел на стоявшем неподалеку экране, покрытом кристаллами цианоплатинита бария, полосу флуоресценции. Вряд ли ученый мог тогда представить, что стоит на пороге одного из самых важных научных открытий своего времени. В следующем году о рентгеновских лучах будет написано свыше тысячи публикаций, медики немедленно возьмут изобретение на вооружение, благодаря ему в дальнейшем будет открыта радиоактивность и появятся новые направления науки.

Рентген посвятил следующие несколько недель исследованию природы непонятного свечения и установил, что флуоресценция появлялась всякий раз, когда он подавал ток в трубку. Источником излучения являлась именно трубка, а не какая-нибудь другая часть электрической цепи. Не зная, с чем он столкнулся, Рентген решил обозначить этот феномен как лучи икс, или X-лучи. Далее Рентген обнаружил, что это излучение может проникать почти во все предметы на различную глубину, зависящую от толщины предмета и плотности вещества. Так, небольшой свинцовый диск между разрядной трубкой и экраном оказался непроницаем для икс-лучей, а кости руки отбрасывали на экран более темную тень, окруженную более светлой тенью от мягких тканей. Вскоре ученый выяснил, что икс-лучи вызывают не только свечение экрана, покрытого цианоплатинитом бария, но и потемнение фотопластинок (после проявления) в тех местах, где икс-лучи попадали на фотоэмульсию. В ходе своих экспериментов Рентген убедился, что открыл неизвестное науке излучение.

В этом же году ученый сконструировал первую рентгеновскую трубку, которая являлась высоковакуумной, а также работала с подогретым катодом.  Данное устройство давало возможность получать более мощное рентгеновское излучение, которое имело большую длину электромагнитных волн.

Большой вклад в историю изучения и применения рентгеновского излучения, внесли такие ученые, как Фридрих, Книппинг, Лауэ. Эти физики продемонстрировали миру свойства лучей рентгена при взаимодействии с кристаллическими веществами. В 1913 г. профессор Г. Мозли смог установить прямую взаимосвязь между длиной волны излучения и атомным номером химического вещества, на которое направлены лучи.

2. Значение рентгена в современном мире

         Рентгеновское излучение нашло свое применение в двух больших областях – в медицине и в промышленности.

В медицине рентген лучи применяются для следующих целей:

• диагностика различных заболеваний;
• лучевая терапия

В промышленности:

·         Досмотр багажа и грузов. 

·         Рентгеновская дефектоскопия.

·         Рентгеноспектральный анализ. (Позволяет судить о химическом составе вещества)

·         Рентгеноструктурный анализ. (Рассмотрение кристаллов)

·         Рентгеновская микроскопия. (Рассмотрение атомов)

·         Рентгеновская астрономия.

·         Рентгеновские лазеры. (Противоракетная оборона)

Достоинства и недостатки рентгена.

Как и любой другой метод исследования, рентгенография имеет свои плюсы и минусы. Высокая разрешающая способность рентгеновских пленок позволяет получать снимки с достаточной степенью детализации, по которым может быть определена степень активности патологического процесса и реакция окружающих тканей. Рентгенограмма является диагностическим документом и, сравнивая ее с последующими снимками, можно судить о динамике патологического процесса. Недостаток классического метода – невозможность оценить состояние органов, находящихся в движении, и большие временные затраты на обработку пленки.

Сканирование в зоне таможенного контроля наглядно

ГЛАВА II

1.    УЗИ, КТ, МРТ, ПЭТ

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) - современный метод медицинской визуализации, в основу которой положен свой, особый, принцип.

         В организм вводится фармацевтический препарат, который содержит радиоактивный компонент. Он распадается и выделяет позитроны. Они начинают взаимодействовать с электронами тканей и органов. В результате возникает электромагнитное излучение, регистрируемое специальными датчиками. По состоянию этого излучения делается вывод о состоянии молекулярных структур. Также ПЭТ показывает функции исследуемой области.

Преимущества и недостатки метода

ПЭТ обладает массой преимуществ перед другими методами ионизирующего излучения.

·        100% достоверность результатов;

·        простота использования за счет четких протоколов и автоматизированной системы;

·        высокая пропускная способность благодаря одновременному сбору и обработке данных, реконструкции картинок, анализу результатов;

·        наглядные результаты диагностики;

·        отсутствие болезненных ощущений и дискомфорта при прохождении диагностики; отсутствие необходимости применения дополнительных методов диагностики, в том числе инвазивных;

·        короткие сроки для оценки эффективности проведенной терапии (1-2 недели).

Из недостатков отмечается высокая стоимость, необходимость нахождения Циклотрона вблизи диагностического центра, длительность подготовки и процедуры. При несоблюдении сроков проведения диагностики после введения радионуклида, увеличивается риск ложных результатов.

КТ (Компьютерная томография) – один из самых информативных методов диагностики, заключающийся в послойном сканировании тканей посредством просвечивания их рентгеновскими лучами.

Не смотря на использование рентгеновских лучей, КТ является безопасной процедурой. В сравнении с обычной рентгенографией в современных томографах доза облучения минимальна. Поэтому КТ может проводиться неоднократно без существенного вреда для здоровья.

МРТ и КТ – это два диагностических метода, идущих «рука об руку». Многие специалисты предпочитают назначать эти виды диагностики одновременно. Каждый из них дополняет друг друга.

МРТ «специализируется» больше по мягким тканям, КТ – по костным структурам.

Но, есть несколько «НО»:

·         КТ менее требовательна к соблюдению неподвижности пациента во время процедуры;

·         КТ не требует удаления/избавления полностью от всех металлических предметов (имплантатов) в теле пациента;

·         КТ не влияет на работу вживленных электронных жизнеобеспечивающих приборов (инсулиновых помп, кардиостимуляторов);

·         КТ не вызывает раздражения в области татуировок (краски могут содержать металл);

·         КТ дает возможность супербыстрого получения результата исследования, что очень часто применяется в реанимационной практике.

УЗИ (Ультразвуковое исследование) — распространенный метод визуализации различных органов с помощью ультразвука, лучевая нагрузка при этом отсутствует. Так же УЗИ       не может пройти без специальных приборов – эхоскопов. 

2.    Может ли излучение быть опасным?

Ионизирующее облучение особенно опасно для тканей организма, которые интенсивно обновляются или растут. Поэтому в первую очередь от радиации страдают:

• костный мозг, где происходит образование клеток иммунитета и крови,
• кожа и слизистые оболочки, в том числе, желудочно-кишечного тракта,
• ткани плода у беременной женщины.

Особенно чувствительны к облучению дети всех возрастов, так как уровень обмена веществ и скорость клеточного деления у них гораздо выше, чем у взрослых. Дети постоянно растут, что делает их уязвимыми перед радиацией.

Для сравнения «вредности» различных видов рентгеновской диагностики можно воспользоваться средними показателями эффективных доз, приведенных в таблице.

Часть тела, орган			Доза мЗв/процедуру
			пленочные	цифровые
Флюорограммы
Грудная клетка			0,5	0,05
Конечности			0,01	0,01
Шейный отдел позвоночника			0,3	0,03
Грудной отдел позвоночника			0,4	0,04
Поясничный отдел позвоночника			1,0	0,1
Органы малого таза, бедро			2,5	0,3
Ребра и грудина			1,3	0,1
Рентгенограммы
Грудная клетка			0,3	0,03
Конечности			0,01	0,01
Шейный отдел позвоночника			0,2	0,03
Грудной отдел позвоночника			0,5	0,06
Поясничный отдел позвоночника			0,7	0,08
Органы малого таза, бедро			0,9	0,1
Ребра и грудина			0,8	0,1
Пищевод, желудок			0,8	0,1
Кишечник			1,6	0,2
Голова			0,1	0,04
Зубы, челюсть			0,04	0,02
Почки			0,6	0,1
Молочная железа			0,1	0,05
Рентгеноскопии
Грудная клетка			3,3
ЖКТ			20
Пищевод, желудок			3,5
Кишечник			12
Компьютерная томография (КТ)
Грудная клетка			11
Конечности			0,1
Шейный отдел позвоночника			5,0
Грудной отдел позвоночника			5,0
Поясничный отдел позвоночника			5,4
Органы малого таза, бедро			9,5
ЖКТ			14
Голова			2,0
Зубы, челюсть			0,05

Самую высокую лучевую нагрузку можно получить при прохождении рентгеноскопии и компьютерной томографии. В первом случае это связано с длительностью исследования. Компьютерная томография предполагает серию снимков: чем больше срезов — тем выше нагрузка, это плата за высокое качество получаемой картинки. Еще выше доза облучения при сцинтиграфии, так как в организм вводятся радиоактивные элементы.

Опасная доза облучения

Доза, за пределами которой начинается лучевая болезнь — повреждение организма под действием радиации — составляет для человека от 3 Зв. Она более чем в 100 раз превышает допустимую среднегодовую для рентгенологов, а получить её обычному человеку при медицинской диагностике просто невозможно.

В среднем человек получает около 2–3 мЗв естественной радиации за год. Для сравнения, при цифровой флюорографии вы получите дозу, эквивалентную естественному облучению за 7–8 дней в году. А, например, полет на самолете дает в среднем 0,002 мЗв в час, да еще работа сканера в зоне контроля 0,001 мЗв за один проход, что эквивалентно дозе за 2 дня обычной жизни под солнцем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исходя из всех научных данных, можно сказать, что любые методы излучения почти безвредны и никак не могут повлиять на организм человека, а значит, не следует бояться проходить такие обследования. Открытие рентгена – это огромный шаг в медицине. Благодаря таким прорывам увеличивается средняя продолжительность жизни человека.

Сегодня появилось принципиально новое диагностическое направление - молекулярная визуальная диагностика. Лучевые диагносты вышли на новый уровень получения диагностической информации — молекулярный. Появилась возможность получать диагностическую информацию на клеточном уровне. В этом направлении и происходит основное развитие всей лучевой диагностики. Возможно, в недалеком будущем, ученые смогут «просвечивать» организм человека всего за 30 секунд. Такое достижение поможет гораздо быстрее выписывать препараты для лечения. Благодаря этому жизнь людей станет более комфортной и здоровой.

https://healthperfect.ru/rentgenovskoe-izluchenie.html

https://lib.napopravku.ru/advices/diagnostika/doza-oblucheniya-pri-rentgene-kt-mrt-i-uzi-nu-skolko-mozhno/

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B3%D0%B5%D0%BD

https://diagnostinfo.ru/rentgenografiya/interesnoe/otkrytie-rentgena-istoriya.html

https://new-science.ru/chto-takoe-rentgenovskie-luchi/