Проникающие излучения в медицинской диагностике
Контрольная работа - Медицина, физкультура, здравоохранение
Другие контрольные работы по предмету Медицина, физкультура, здравоохранение
МИНОБРНАУКИ РФ
Пензенская государственная технологическая академия
КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ
По ТЕМЕ: Проникающие излучения в медицинской диагностике
Пенза - 2012г.
Задача 1
Рассчитайте мощность УЗ излучателя, обеспечивающего возможность надёжной регистрации границы биологических тканей, расположенной на глубине, заданной в варианте задания. Увеличение затухания ультразвука с ростом частоты принять равным 0,7 дБ/(см МГц).
Согласно варианту задания частоту УЗ - излучения равна 0,5 МГц, глубина расположения границы в теле 4см, требуемый уровень эхосигнала 5 Дб, тип отражающей границы - мышцы/почка.
Схема прохождения УЗ - луча показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема прохождения УЗ - луча
Затухание ультразвука в ткани описывается уравнением
,
где х - расстояние, пройденное волной, р0 - давление при х = 0, р - амплитуда давления на расстоянии х, ?- коэффициент затухания.
При частоте, равной 0,8 МГц средние величины полупоглощающего слоя мышечной ткани составляет 3,6 см, т.е. ?=1/3,6=0,278 см-1, или 8,685*0,278=2,4144 Дб/см.
Поправка на частоту
?=2,4144-0,7*(0,8-0,5)=2,2 Дб/см, или 0,254.
Коэффициент отражения ультразвука
,
Для мышц Z = ?c=1.07*1600=1712; для ткани почки Z = ?c=1.13*1560=1762,8; тогда
.
Связь давления зондирующего и принимаемого УЗ лучей устанавливается соотношением
,
или по уровню звукового давления
(Дб).
Требуемый уровень звукового давления ,
или.
Задача 2
Рентгеновское излучение формируется в электронной трубке Кулиджа с вольфрамовым анодом. Определите силу анодного тока и величину анодного напряжения, если известно, что защитный экран ослабляет интенсивность излучения на величину, указанную в варианте задания.
Согласно варианту задания толщина защитного экрана равна 50 см, материал экрана - кирпич, ослабление излучения составляет 30%.
Общее ослабление первичного пучка монохроматического рентгеновского излучения описывается следующим соотношением.
,
где J0 - падающего пучка, JD - его интенсивность после прохождения слоя вещества толщиной D, - линейный коэффициент ослабления.
Из этого соотношения следует, что линейный коэффициент ослабления излучения кирпичной кладкой составляет
? = - ln(0.3)/0.5=2,41 см-1.
Массовый коэффициент ослабления
?m=?/?=2,41/1,8=1,33 см2/гр,
где ?=1,8гр/см3 - плотность кирпичной кладки.
Массовый коэффициент ослабления складывается из трёх составляющих
,
где ?m - истинный коэффициент поглощения, пропорциональный четвёртой степени атомного номера z и кубу длинны волны ?; (?m)n - коэффициент поглощения через образование электрон - позитронных пар, возникающего при напряжении на трубке больше 1012 КВ (он так же пропорционален четвёртой степени атомного номера); ?m - массовый коэффициент рассеяния (при ?>3 нм и z<6 ).
При относительно небольшом напряжении на трубке
см2/гр.
Зависимость истинного поглощения от длинны волны рентгеновского излучения выражается соотношением
,
где C и S - постоянные, зависящие от материала и диапазона длин волн, причем, для напряжения на трубке >120Кв S?3.
Из справочных данных находим ?m=6.5 см2/гр (для ?=1.2•10-12м).
Длинна волны излучения находится как
Длина волны, соответствующая максимальной энергии излучения приблизительно равна
,
откуда напряжение на трубке определяется как
.
Принимаем требуемую мощность излучения 1 Вт.
Общая мощность рентгеновского излучения определяется как
,
где z - атомный номер материала анода, U - напряжение на трубке, I - сила тока в трубке и k =10-7-10-8 коэффициент пропорциональности.
Атомный номер вольфрама z=74. Ток трубки находим как=P/(kzU2)=1/(10-7*74*3136592)=0,1374•10-6A=0,1374мкА.
Потребляемая мощность трубки
P=U2I=3136592*0,1374•10-6=13,5 кВт.
Задача 3
Определите тип и интенсивность радиоактивного излучения, регистрируемого на расстоянии 2 метра от тела пациента, после введения в организм радиофармацевтического препарата на основе изотопа, указанного в варианте задания.
Согласно варианту задания используется изотоп Tl-201 в количестве 12 мл, при концентрации препарата в растворе 17 мкмоль/л.
Радиофармацевтический препарат таллий-201(201Tl) используется в однофотонной эмиссионной томографии при исследовании изнеспособности кардиомиоцитов миокарда. В основе метода лежит тот факт, что таллий 201 захватываются только живыми кардиомиоцитами. Период полураспада таллия-201 велик (73 часа), поэтому вводить можно лишь небольшие дозы (75-150 МБк). Он дает рентгеновское излучение с энергией 135 и 167 кэВ. Захват таллия-201 миокардом прямо пропорционален кровотоку, причем эта зависимость сохраняется при физической нагрузке.
Таллий 201 испытывает радиоактивное превращение типа ? - захват
.
Таким образом, при распаде изотопа возникает гамма - излучение.
В 12 мл препарата с концентрацией 17 мкмоль/л содержится=12*10-3*17*10-6*6,02*1023=12,3*1016 атомов Tl201.
Радиоактивный распад подчиняется закону
,
где ? - период полураспада.
Скорость распада таллия
ультразвуковой излучатель рентгеновский таллий
.
Максимальная скорость