TEMATICA DE EXAMEN Asistenti de medicina generala

1.Radiatia electromagnetica neionizanta. Definitie.

Radiatia electromagnetica neionizanta este caracterizata de frecvente mai mici, ceea ce inseamna si energii ale cuantei de camp mai mici, insuficiente pentru producerea fenomenelor de ionizare. Din aceasta categorie fac parte radiatiile ultraviolete, lumina vizibila, radiatia infrarosie, microundele, undele radio si radiatia electromagnetica de frecventa foarte joasa

Numeroase studii efectuate in special in ultimii ani au dus la concluzia ca ideea conform careia radiatiile electro-magnetice neionizante nu au nici un efect asupra sistemelor vii este complet falsa. Au fost puse in evidenta nu-meroase efecte ale diferitelor tipuri de unde electromagnetice (radio, microunde, radiatii infrarosii, vizibile, ultraviolete) asupra diferitelor sisteme vii sau asupra unor organe si tesuturi ale acestora, inclusiv asupra omului.

2.Radiatia infrarosie. Definitie. Lungimi de unda.

Radiatiile INFRAROSII sunt radiatii cu lungimea de unda mai mare de 780 nm

3Efectele radiatiilor infrarosii.

• -au o actiune calorica cu atat mai profunda cu cat lungimea de unda este mai scurta.

-iradierea moderata cu radiatie infrarosie produce:

• vasodilatatia subpapilara,
• accentuarea fenomenelor osmotice
• cresterea debitului sanguin,
• accelerarea reactiilor biochimice catalitice
• -cresterea metabolismului local si imbunatatirii troficitatii.
• este stimulata resorbtia produselor celulare si sunt activate glandele sudoripale.
• -sunt influentate terminatiile nervoase cutanate insotite de calmarea nevralgiilor.
• se accentueaza formarea pigmentului melanic.

-clinic, radiatiile infrarosii produc:

• -o activare a circulatiei cu incalzire tisulara si cu resorbtia edemelor superficiale,
• -efecte miorelaxante si antialgice,
• -stimularea catabolismului si sudatiei.

-doze prea mari poate sa provoace :

• arsuri de grade proportionale cu intensitatea si durata expunerii,
• alterari si chiar distrugeri celulare epidermice.

doze si mai mari pot produce :

• -leziuni mai grave
• escare cu necrozare tisulara,
• vasodilatatii puternice insotite de cresterea temperaturii umorale si de modificari biologice ale substantelor din umori

4.Radiatia ultravioleta. Definitie. Lungimi de unda.

Radiatiile ultraviolete sunt radiatii cu lungimea de unda cuprinsa intre 10 si 390 nm

Se afla sub nivelul spectrului luminii vizibile

5.Efectele radiatiilor ultraviolete

Efecte Benefice ale radiatiilor ultraviolete

-scade tensiunea arteriala.

-mareste capacitatea singelui de a transporta oxigenul.

-scade nivelul de colesterol din singe transformindu-l in vitamina D.

-mareste numarul de leucocite.

-ajuta la vindecarea ranilor.

-omoara microbii din corp sau de pe corp.

-produce vitamina D din colesterolul din piele. Vitamina D mareste cantitatea de calciu asimilat prin digestie, ajutind la buna functionare a sistemului osos si prevenind osteoporoza.

-reduce frecventa cariilor dentare.

Efecte Daunatoare ale radiatiilor ultraviolete

• -Arsurile solare
• -Imunosupresia
• -Fotoimbatranirea
• -Fotocarcinogeneza
• -Cataracta
• -Degenerarea maculara
• -Modificarile histologice

6.Ultrasunetele. Definitie. Domeniul de frecvente pentru US.

• -oscilatii mecanice ale unui mediu elastic ce se propaga in spatiu sub forma de unde longitudinale
• -frecvente mai mari de 20000 Hz
• limita superioara impusa de considerente de ordin practic legate de generarea lor care se afla in jurul valorii de 1000 MHz.

7.Metode de generare si receptionarea a ultrasunetelor.

Traductoare electro-mecanice, care transforma un semnal electric in unul mecanic, reprezentat de vibratiile unui mediu elastic.

Traductoarele piezoelectrice, care manifesta Efectul de electrostrictiune, adica de contractie sau dilatare sub actiunea unui camp electric(1880, fratii Pierre si Jacques Curie) Aplicarea unei diferente de potential intre fetele cristalului duce la deformarea lui elastica

Cristale care realizeaza efectul piezoelectric sunt: cuart, sarea Seignette (tartrat dublu de sodiu si potasiu), fosfatul de amoniu, titanatul de bariu, zirconat-titanatul de plumb, unele materiale ceramice fero-electrice cu piezoelectricitate indusa prin racire in camp magnetic

8.Marimi caracteristice interactiei ultrasunetelor cu substanta. Frecventa. Intensitatea.

Frecventa, f, a ultrasunetului, este data de frecventa de vibratie a cristalului ( Hz ) ;f = ω / 2π

Viteza de deplasare a undei (c) depinde numai de caracteristicile mediului, fiind independenta de frecventa.Patratul vitezei de propagare este egal cu variatia presiunii in raport cu densitatea mediului, la presiunea normala.

Lungimea de unda λ reprezinta spatiul parcurs intr-un interval de timp egal cu perioada T; λ = C T = C / f

Lungimea de unda depinde de sursa prin frecventa si depinde de mediul prin care se propaga prin viteza;

Cē = ( dp/dρ )Po

Amplitudinea undei ultrasonice reprezinta deviatia maxima a presiunii si este proportionala cu maximul deplasarii particulelor sub actiunea presiunii aplicate ;unde: c - viteza de deplasare a undei si ρ0 - densitatea mediului in absenta undei.

Intensitatea este proportionala cu patratul presiunii undei plane.

Unitatea de masura pentru intensitate este W/m2.

intensitatea relativa fata de un nivel de referinta se exprima in dB si are urmatoarea formula:

N = 10 log ( I / I0 )  

9.Fenomene fizice care apar la interactia ultrasunetelor cu mediul. Atenuarea. Reflexia si refractia. Difuzia.

Absorbtia

• -Atenuarea are doua cauze principale: imprastierea si absorbtia.
• -Prin absorbtie se intelege trecerea unei parti a energiei acustice in mediu, sub forma de caldura.
• -Absorbtia se produce printr-o serie de fenomene cum ar fi :
• pierderile de energie prin frecare interna (vascozitate),
• -conductibilitate termica,
• -radiatie termica,
• -fenomene de relaxare,
• -variatie a energiei cinetice si moleculelor,
• -variatii de densitate,
• difuzie datorita diferentei de presiune,
• -termodifuzie etc.

La propagarea intr-un mediu omogen si izotrop, energia fascicolului ultrasonic scade datorita absorbtiei, deci datorita cedarii energiei catre mediu, dupa o lege exponentiala:  I =I0 e-α x

Unde: I0 - intensitatea initiala a sursei;I - intensitatea la distanta x de sursa α - coeficientul de atenuare prin absorbtie α = [ ln I0/I ] / x; x - distanta strabatuta

Coeficientul de atenuare total a poate fi considerat ca fiind suma a mai multor termeni corespunzatori unor cauze principale care contribuie la atenuare

Coeficientul de atenuare

este invers proportional cu densitatea, absorbtia ultrasunetelor in gaze fiind mult mai accentuata decat in lichide

variaza direct proportional cu frecventa.

-in cazul ultrasunetelor cu frecvente relativ scazute (utilizata in terapie) coeficientul de atenuare variaza proportional cu patratul frecventei.. la frecventele de ordinul megahertilor, aceasta lege de variatie isi pierde valabilitatea - apar maxime de absorbtie.  valoare coeficientului de atenuare prin absorbtie variaza si cu pozitia fibrelor musculare fata de directia de propagare a fascicolului ultrasonic.

La cresterea frecventei scade adancimea de patrundere a radiatiei.

Reflexia si refractia

• In practica nu avem de a face cu medii omogene si izotrope extinse la infinit. Undele ultrasonice in propagarea lor intalnesc suprafete de separare intre medii caracterizate din punct de vedere acustic prin impedante diferite.

Pot exista mai multe cazuri, ca de exemplu o unda plana sa intalneasca o interfata plana sub incidenta normala sau oblica, sau ca sa intalneasca o suprafata de separare sferica, cilindrica, conica etc.

La suprafetele de separare se produc fenomene de reflexie si de refractie ceea ce face ca o parte din energia ultrasonica sa se reflecte si alta sa patrunda in mediul celalalt.

• Legea reflexiei spune ca unghiul de incidenta este egal cu unghiul de reflexie si unda incidenta este in acelasi plan cu unda reflectata,
• -In cazul refractiei, unghiul de refractie r, depinde de viteza de propagare a ultrasunetelor in cele doua medii c1, respectiv c2. c2 sin i = c1sin r
• Cand o unda ultrasonica longitudinala intalneste o suprafata de separare plana, sub un unghi oarecare, se va reflecta si se va refracta
• Daca unda vine din mediul 1 in care viteza de propagare este mai mica decat in mediul 2, unda refractata se va departa de normala in punctul de contact sub un unghi mai mare decat cel de incidenta.
• Unda incidenta se poate descompune in doua componente, una perpendiculara pe suprafata de separare
• Aceste doua componente exercita asupra straturilor mediilor, la suprafata de sepa­rare, atat o presiune care da un efort de compresiune cat si o presiune care da un efort tangential
• -Se numeste coeficient (factor) de reflexie R, raportul dintre intensitatea undei reflectate si intensitatea undei incidente
• R=Ir / Ii
• -Se numeste coeficient de transmisie (T) raportul dintre intensitatea undei refractate si intensitatea undei incidente.T= I r / I i
• -Coeficientul de reflexie depinde de caracteristicile mediului, exprimate prin impedanta acustica Z si de unghiul de incidenta.
• -Impedanta acustica are urmatoarea formula, fiind dependenta de densitate si de viteza de propagare:Z = ρ c

Difuzia

Atunci cand unda intalneste un obstacol de dimensiuni comparabile cu lungimea de unda are loc difuzia.

Fiecare punct al obiectului devine o noua sursa de radiatie, care este emisa in directii diferite.

Intensitatea radiatiei difuzate depinde puternic de frecventa, variind cu puterea a 6 a frecventei.

10.Efectele ultrasunetelor: mecanice, chimice, biologice.

Cavitatia

o rupere locala a lichidului si formarea unor goluri umplute cu gaze (aer sau vaporii lichidului).

Propagarea undei acustice printr-un mediu lichid determina crearea in interiorul acestuia a unor zone de compresie si de rarefiere

Aceasta miscare continua de particule genereaza in unele zone ale lichidului schimbari de presiune (unde apare o zona de presiune pozitiva aceasta se numeste zona de compresie iar unde apare o zona de presiune negativa, se numeste zona de rarefiere).

Daca o presiune negativa Pc ( Pc = Pacustica - Pmediu) este suficient de mare pentru ca distanta intre molecule sa depaseasca distanta moleculara critica necesara pentru a mentine intact lichidul, in interiorul acesteia se genereaza goluri formanduse bule de cavitate.

Aceste bule pline cu vapori ai dizolvantului in stadiul de gaz, sunt instabile si dispar intr-un moment, aproximativ in 10-6 s, datorita semiperioadei de compresie (timp de injumatatire).

Colapsul suferit de bule, datorat perioadei de decompresie a undelor ultrasonice formeaza puternice unde de soc, numite microcurenti

Daca frecventa proprie de rezonanta a bulei este mai mare decat frecventa ultrasunetelor, cavitatea se distruge printr-o implozie care genereaza o crestere locala a temperaturii

( pana la 10000 grade C) si a presiunii.

Actiunea biologica a ultrasunetelor

este functie de: parametrii campului ultrasonic care actioneaza, de nivelul de organizare a materiei, de conditiile de mediu, de conditiile stabilite de cei care realizeaza iradierea cu ultrasunete ( timpul de iradiere, etc.)

Dintre parametrii campului ultrasonic cei mai importanti sunt: intensitatea si frecventa acestui camp].

Proprietatile fizice, chimice si biologice ale sistemului biologic depind de unele constante ale mediului care influenteaza proprietatile campului ultrasonic: impedanta acustica, viteza de propagare, compresibilitatea, absorbtia si depind de unii parametrii fizici si chimici ai sistemului: concentratia, volumul probei, densitatea, temperatura, viscozitatea, dimensiunile celulelor, structura sau rezistenta membranei celulare.

Conditiile stabilite pentru iradierea cu ultrasunete sunt: timpul de ultrasonore, distanta dintre traductor si proba, presiunea ambianta de lucru, tipurile de unde ultrasonore: continue sau in pulsuri, etc.

ACTIUNEA ULTRASUNETELOR ASUPRA MATERIALULUI BIOLOGIC

n Intensitatile mici (0,5 - 1,5 W/cm2 ) produc in cea mai mare parte actiuni biopozitive.

n La nivel celular se realizeaza : crestere a permeabilitatii membranelor celulare, activare moleculara prin cresterea treptei energetice a electronilor exteriori atomici. Prin variatia alterativa a presiunii, se declanseaza un efect intracelular de amestec caracterizat de aparitia unor curenti protoplasmatici in interiorul celulei.

n Tot la doze mici de intensitate se accelereaza procesele fiziologice normale: creste activitatea de respiratie celulara, sunt activati fermentii glicolitici, sunt activate procesele oxidative, se produc efecte reducatoare

n La aplicarea intensitatilor medii (1,5-3 W/cm2), la nivel celular are loc o amestecare protoplasmatica mai puternica si se modifica mai usor permeabilitatea membranara. Tot la intensitati medii are loc fragmentarea macromoleculelor, hipermeabilizarea membranelor, cresterea metabolismului celular local, vasodilatatie crescuta.

n Procesele fiziologice se accelereaza. Modificarile descrise mai sus sunt inca reversibile ceea ce inseamna ca dupa indepartarea campului ultrasonic celulele isi refac in mod treptat starea lor normala, biologica.

n La intensitati mari (3 - 10 W/cm2 ), in celule si tesuturi apar reactii functionale, care determina efecte ireversibile partiale sau totale.

n Aceste modificari pot sa ajunga pana la necroze locale si rupturi capilare

EFECTE   NEGATIVE ALE ULTRASUNETELOR

Ultrasunetele sunt utilizate la distrugerea unor bacterii sau virusuri ale unor boli contagioase cum sunt bacilul tuberculozei, virusul gripei, insa ultrasunetele au si multe efecte nocive asupra omului atunci cand acesta se afla in imediata apropiere a sursei.

Terapia cu ultrasunete poate dezintegra globulele rosii din sange si afecteaza chiar globulele albe. In cazul folosirii ultrasunetelor pentru stabilirea unui diagnostic intensitatea lor este mult mai redusa, dar totusi reclama prudenta.

11.Diagnosticul cu ultrasunete. Notiuni generale. Cu ce frecvente ale US se lucreaza in diagnostic ?

In ecografie de obicei nu se utilizeaza unde continue, ci trenuri de unda (impulsuri) cu o anumita durata τ, si cu o anumita frecventa de repetitie, de obicei 200-2000/s.

-Frecventa de repetitie a pulsurilor este limitata superior de timpul necesar pentru ca unda sa se deplaseze la suprafata reflectanta si apoi sa se intoarca la traductor. Aceste timp depinde de viteza de propagare a undei in mediu si de adancimea la care se afla tesutul investigat.

-Adancimea la care se afla o structura reflectorizanta se determina prin inregistrarea intervalului de timp dintre emisia impulsului ultrasonic si receptia ecoului. Amplitudinea ecoului defineste caracteristicile suprafetei reflectorizante.

Ecografia este utilizata in aproape toate domeniile medicale (maladii cardiovasculare, pulmonare, renale, hepato-biliare, pancreatice, splenice, vezicale, prostatice.

Prin ecografie se poate investiga:

• -ficatul (dimensiune si forma, parenchim, vasele intrahepatice, leziuni focale ca chiste, abcese, tumori, traumatisme, parazitoze, colectii lichidiene perihepatice),
• -vezica si caile biliare (dimensiune, perete, continut, calculi, dilatarea canalelor biliare),
• -pancreasul (atingeri difuze, leziuni focale ca chiste, abcese, tumori, calcificari),
• -splina (dimensiuni, leziuni focale difuze, traumatisme),
• -rinichi (dimensiune, forma, atingeri parenchimatoase, leziuni focale, uropatia obstructiva, colectii lichidiene perirenale), uretere si vezica (obstructii, paraziti, tumori, infectii, diverticuli, calculi),
• -cavitatea peritoneala si caile digestive (colectii lichidiene, intraperitoneale, obstructii, invaginatii, stenoza pilorica), spatiul retroperitoneal (dimensiune, anevrismul aortei, tromboza venei cave inferioare),
• -torace (diafragm, colectii lichidiene, sub- si supradiafragmatice, pleurite, adenopatii mediastinale etc),
• -pelvisul,
• -evolutia sarcinei, sanul,
• -tiroida, prostata,
• -aparatul cardiovascular.Ecografia cardio-vasculara Transductorul emitator de ultrasunete se aplica pe torace la nivelul zonelor in care cordul sau vasele mari vin in contact nemijlocit cu peretele, fara interpunerea unor formatiuni osoase (parasternal stang, apical, subcostal, suprasternal). Metoda se poate efectua uniplan, biplan sau bidimensional si tridimensional.Ecocardiografia Doppler (fascicul pulsatil sau continuu) furnizeaza informatii asupra fluxului intracardiac. Metoda Doppler confirma sau exclude diagnosticul de stenoza. Doppler-ul codificat color codifica fluxul sanguin prin culori. Ecocardiografia transesofagiana asigura o foarte buna evaluare a modificarilor patologice.     
• -Ultrasonografia in oftalmologie Nici un alt organ nu este asa de usor accesibil examinarii cu ajutorul fascicului ultrasonic ca ochiul,pentru ca investigatia nu este deranjata de tesuturi vecine,care ar da ecouri improprii globului ocular. In scop diagnostic,ultrasunetele se utilizeaza, la diagnosticarea tumorilor,dezlipirilor de retina,la stabilirea hemoragiilor,la localizarea corpurilor straine.
• Ultrasunete in neurologie Un alt domeniu in care ultrasonografia a devenit o metoda foarte utila este explorarea sistemului nervos central. Investigatia ecoencefalografica se bazeaza pe proprietatea fasciculului ultrasonor  de a traversa masa cranio-encefalica si de a fi reflectata. Medicul specialist in timpul diagnosticarii bolii cerceteaza pozitia ecourilor normale si existenta ecourilor suplimentare.

12.Terapia cu ultrasunete. Notiuni generale. Cu ce frecvente ale US se lucreaza in terapie?

• S-a ales ca frecventa optima pentru terapie valoarea de 800 kHz deoarece s-a tinut seama de principiul potrivit caruia la tesut trebuie sa ajunga o energie suficienta, stiindu-se ca absorbtia de energie emisa este in functie de frecventa. Astfel, la frecvente mari energia absorbita este foarte mare la suprafata si nu va mai ajunge la tinta, iar la frecvente prea mici ultrasunetele patrund in profunzime dar disiparea de energie pe parcurs este prea mare .
• Rezultatele actiunii cu ultrasunete in scop terapeutic depinde si de tipurile de semnale aplicate[131]. Astfel, se pot folosi:
• Ultrasunete in regim continuu a caror energie are o valoare maxima si o valoare medie identica in timp .
• Ultrasunete in regim de impulsuri care actioneaza asupra organismului la anumite intervale de timp. De obicei, acest tip de terapie este folosit atunci cand se doresc rezultate exclusiv mecanice, atermice.   
• S-a ales ca frecventa optima pentru terapie valoarea de 800 kHz deoarece s-a tinut seama de principiul potrivit caruia la tesut trebuie sa ajunga o energie suficienta, stiindu-se ca absorbtia de energie emisa este in functie de frecventa. Astfel, la frecvente mari energia absorbita este foarte mare la suprafata si nu va mai ajunge la tinta, iar la frecvente prea mici ultrasunetele patrund in profunzime dar disiparea de energie pe parcurs este prea mare .
• Rezultatele actiunii cu ultrasunete in scop terapeutic depinde si de tipurile de semnale aplicate[131]. Astfel, se pot folosi:
• Ultrasunete in regim continuu a caror energie are o valoare maxima si o valoare medie identica in timp .
• Ultrasunete in regim de impulsuri care actioneaza asupra organismului la anumite intervale de timp. De obicei, acest tip de terapie este folosit atunci cand se doresc rezultate exclusiv mecanice, atermice.   
• S-a ales ca frecventa optima pentru terapie valoarea de 800 kHz deoarece s-a tinut seama de principiul potrivit caruia la tesut trebuie sa ajunga o energie suficienta, stiindu-se ca absorbtia de energie emisa este in functie de frecventa. Astfel, la frecvente mari energia absorbita este foarte mare la suprafata si nu va mai ajunge la tinta, iar la frecvente prea mici ultrasunetele patrund in profunzime dar disiparea de energie pe parcurs este prea mare .
• Rezultatele actiunii cu ultrasunete in scop terapeutic depinde si de tipurile de semnale aplicate[131]. Astfel, se pot folosi:
• Ultrasunete in regim continuu a caror energie are o valoare maxima si o valoare medie identica in timp .
• Ultrasunete in regim de impulsuri care actioneaza asupra organismului la anumite intervale de timp. De obicei, acest tip de terapie este folosit atunci cand se doresc rezultate exclusiv mecanice, atermice.   

Ultrasonoterapia sau terapia cu ultrasunete in tratarea celulitei:

• -Stimulii sonori nu numai ca asigura penetrarea in profunzime a produselor active de slabire, dar s-a dovedit faptul ca efectul lor cel mai important consta in faptul ca au un extraordinar rezultat asupra nodulilor celulitici si a celulelor adipoase, si asta datorita functiei mecanico-termice a ultrasunetelor care le dizolva si le face astfel mult mai usor de eliminat din organism.
• -S-a desoperit ca muschii si oasele absorb mult mai multa energie ultrasono decat alte tesuturi heterogene, pentru ca reflecta mult mai bine undele sonore longitudinale, transformandu-le in unde transversale care creeaza efect de masaj cald.
• -Ultrasunetele creeaza MICRO-VIBRATII invizibile, localizate profund in interiorul celulelor, spargand depozitele de grasime calcifiate, asa cum tonalitatea ridicata a unei cantarete de opera poate sparge un pahar.
• -De asemenea, este stimulata eliberarea toxinelor din celule si transferarea lor in sistemul limfatic.
• Experimente recente au dovedit ca ultrasunetele au efecte benefice si asupra fracturilor oasoase, micsorand timpul de vindecare.

Ultrasunetele au urmatoarele actiuni:

• -Presiune acustica cu actiune mecanica - emulsia sonora creaza o alternare de presiune si depresiune asupra pielii realizand un micro masaj;
• -Exfolianta neagresiva - vibratiile sondei produce o descuamare a stratului cornos.
• -Sonoforeza, presiune acustica directa exercitata de undele acustice care traverseaza gelurile bioactive vehiculand moleculele active din produsele folosite; produsele aplicate aproape ca se vor evapora sub actiunea ultrasunetelor.
• -Efect defibrozant - pentru tratarea ridurilor si vergeturilor.
• -Efect de stimulare metabolica - actiunea energiei sonore are un imporant rol asupra activarii metabolismului celular, activarii de fibroblasti necesari producerii de colagen.
• -Activarea de microcirculatie prin actiunea termica, presiune acustica care provoaca o vasodilatatie a retelei microcirculatiei.

13.Radiatii ionizante. Definitie.

-se propaga in linie dreapta.

-se propaga cu viteza luminii,

-intensitatea fasciculului scade cu patratul distantei,

-sunt absorbite de corpuri in functie de densitatea lor.

14.Interactiunea radiatiilor ionizante cu materia

Fenomenul important care sta la baza proceselor de interactiune a radiatiilor cu materia vie este transferul de energie. Indiferent de tipul radiatiei, transferul de energie se face prin ionizarea sau excitarea atomilor constitutivi ai materiei iradiat. Atomii sau moleculele afectate capata o reactivitate chimica deosebita.

Ceea ce diferentiaza actiunea primara a diferitelor tipuri de radiatii este modul de repartitie spatiala in interiorul tesuturilor sau celulelor a leziunilor atomice sau moleculare.

Radiatiile rőntgen si gama ionizeaza atomii mediului prin care trec.

Cand electronii astfel obtinuti au energie suficienta ei produc, la randul lor, ionizarea atomilor mediului, transferul de energie continuand printr-o serie de procese secundare, ceea ce face ca ionizarea produsa sa fie repartizata mai uniform in volumul iradiat, acest lucru favorizand actiunea lor sau a produsilor

chimici care apar, asupra constituentilor celulari.

Neutronii actioneaza in acelasi mod, cu deosebire ca neutronii rapizi cedeaza atomilor de hidrogen din tesuturi, prin ciocniri elastice, cea mai mare parte a energiei, dand nastere la protoni de recul. Neutronii lenti sunt captati de nucleele de hidrogen sau azot, dand nastere la atomii radioactivi.

Radiatiile corpusculare incarcate electric (α, β, γ) produc ionizarea in mod indirect prin ciocniri neelastice. Ionii formati sunt dispusi de-a lungul traiectoriei realizandu-se o concentratie crescuta de produsi activi, care favorizeaza recombinarile locale. Densitatea liniara de ionizare, depinde de mo-dul de interactiune a radiatiilor cu substanta, de fapt, de mecanismele de actiune.

15.Efectele radiatiilor ionizante.Mecanisme de actiune

Mecanisme de actiune

Radiatiile ionizante pot actiona asupra organismului in trei moduri: prin actiune directa, prin actiune indirecta si prin actiune la distanta.

In urma actiunii directe sunt lezate macromoleculele de importanta vitala (proteine, acizi nucleici) care sufera transformari datorita ionizarii sau excitarii directe.

Actiunea indirecta este declansata de elementele ce apar in urma proceselor radiochimice. Mediul principal in care se desfasoara procesele biologice fiind apa, efectele apar ca rezultat al ionizarii acesteia. Produsii de descompunere ai apei (ionii sau radicalii) actioneaza ca agenti oxidanti si reducatori asupra unor componente esentiale celulare perturband buna desfasu-rare a proceselor biologice din aceste celule.

Actiunea la distanta se produce in urma iradierii locale. Prin raspandirea in organism a toxinelor care apar in organul iradiat si prin reactiile sistemului neuro - endocrin apar anumite efecte biologice asupra celorlalte organe iradiate.

16.Efecte daunatoare

Vatamarea si repararea ADN Structuri biologice importante pot fi modificate fie direct prin scindari provocate de ionizare, fie indirect prin schimbari ulterioare (asa ca inducerea de radicali liberi) puse in miscare prin transferuri de energie catre mediu. Distributia la intamplare a evenimentelor de absorbtie de energie produse de radiatie poate vatama in mai multe moduri partile vitale ale moleculei dublu elicoidale de ADN.

Efectele directe apar in ADN sub forma rupturilor in molecula cu o singura spirala sau cu dubla spirala.

-Alte efecte includ o varietate de schimbari prin recombinare, modificari in fractiunile de glucide si de baze, substitutii de baze, distrugeri, etc. Multe din efectele acute observate in organismul intact sunt mediate prin moartea celulelor atunci cand acestea incearca sa se divida si nu se mai pot multiplica.

• -Pentru a reactiona la vatamarea initiala a moleculei de ADN, care da nastere la aceste schimbari, celulele au elaborat sisteme complexe de reparare care sunt mediate de enzime.
• -Procesele de reparare pot fi predispuse la erori, rezultand mutatii punctiforme sau chiar distrugeri sau rearanjari de gene. In aceste cazuri se poate ajunge la moartea capacitatii de reproducere sau la schimbari genetice stabile la celulele supravietuitoare.

Distrugerea celulei Distrugerea celulelor somatice, ce rezulta din vata-marea ireparabila a structurilor celulare vitale cum ar fi cromozomii, devine manifesta in cateva ore sau cateva zile dupa expunerea la radiatii pentru celulele care se divid rapid. Moartea, la populatiile de celule care se divid cu viteza mica , poate sa nu apara luni sau chiar ani de zile. Gradul de distrugere a celulelor intr-o populatie creste cu doza. In cazul in care suficient de multe celule dintr-un organ sau dintr-un tesut sunt distruse, functia acestui organ sau tesut se deterioreaza si uneori organismul poate muri. Pe langa distrugerea celulelor, expunerea la radiatii ionizante produce alterarea directa a unor procese celulare asa cum ar fi permeabilitatea de membrana si comunicarea de la o celula la alta.

Modificarea celulara. Modificarea unei celule normale poate fi indusa prin actiunea radiatiilor ionizante. Este un proces care are loc intr-un timp mult mai lung, probabil ca rezultat al unor modificari specifice in ADN-ul molecular printr-un proces cunoscut ca transformare neoplastica. Un rezultat caracteristic al acestei modificari este capacitatea potentiala a celulelor transformate pentru proliferarea celulara nelimitata.

Celula modificata de radiatiile ionizante inainte de a devenii o celula cu potential malign, trebuie sa fie supusa mai departe unor schimbari, care au loc de obicei dupa un timp lung si posibil in urma unei stimulari cu o substanta care le favorizeaza. Intervalul de timp intre expunere si detectarea unui cancer indus de radiatie este numit perioada de latenta. Aceasta perioada variaza in functie de tipul tesutului afectat si cu varsta la timpul expunerii. Majoritatea transformarilor celulare neoplastice nu progreseaza catre un cancer.

In celulele germinare ale tesuturilor de reproducere pot avea loc modificari in genom compatibile cu diviziunea celulara continua. Aceste modificari rezulta intr-o varietate de leziuni transmisibile care se pot manifesta ca tulburari ereditare la generatiile urmatoare.

Efecte deterministice Aceste efecte pot rezulta din iradierea locala sau generala a tesutului ce provoaca distrugerea unei cantitati de celule care nu mai poate fi compensata prin proliferarea celulelor viabile. Pierderea de celule rezultata poate cauza o deteriorare severa si detectabila clinic a functiei unui tesut sau organ. Deci, severitatea efectului observat poate fi apreciata ca dependenta de doza. Va exista un prag pentru care pierderea de celule este prea mica pentru a deteriora detectabil functia organului sau tesutului.

Radiatia poate vatama tesuturile si in alte moduri: prin interferare cu o varietate de functii tisulare care include reglarea componentelor celulare, prin reactii inflamatorii care implica schimbari in permeabilitatea celulelor si tesuturilor, prin migrarea naturala a celulelor in organele in curs de dezvoltare si indirect prin efecte functionale.

Efecte stocastice Absorbtia energiei radiatiei ionizante de catre mediu este un proces intamplator. De aceea, chiar si la doze foarte mici este posibil sa se depuna energie intr-un volum critic din interiorul celulei conducand la modificarea sau chiar moartea ei. De cele mai multe ori moartea unei celule sau a unui numar mic de celule nu are consecinte in tesut, insa modificari in celulele individuale, asa ca cele genetice sau transformari care conduc finalmente la malignitate pot avea consecinte serioase. Aceste efecte au fost denumite stocastice. Exista o probabilitate finita pentru aparitia unor astfel de evenimente stocastice chiar la doze foarte mici, astfel incat nu poate sa existe nici un prag de doza. Frecventa unor astfel de evenimente creste in masura cresterii dozei.

In urma unor studii experimentale s-a observat ca la radiatii cu TLE mic, expunerile prelungite (debit mic de doza) sau cele fractionate, sunt mai putin eficiente decat expunerile unice la debite mari de doza. In unele cazuri, la radiatii cu TLE mare, debite mici de doza sau expuneri fractionate pot avea efecte similare cu cele ale expunerilor unice cu debite mari de doza.Anumiti agenti chimici pot creste rata transformarilor celulare induse de radiatii.

17.Marimi dozimetrice fundamentale. Activitatea unei surse. Expunerea. Doza absorbita

Activitatea unei surse

Sursele radioactive se caracterizeaza prin activitate, definita ca fiind nu-marul de dezintegrari pe secunda. Unitatea de masura in SI este Becquerel (Bq) si reprezinta o dezintegrare per secunda.

Pe masura dezintegrarii, activitatea A a sursei scade exponential.

unde, λ este constanta de dezintegrare.

Activitatea unei surse radioactive este oarecum echivalentul intensitatii unei surse de radiatii electromagnetice (I=I₀ e ^-μx , μ= coeficientul de atenuare), cu deosebire ca energia degajata la o dezintegrare depinde de tipul de radionuclid.

Pentru radiatiile ionizante se definesc o serie de marimi dozimetrice legate de efectele asupra substantei in general si asupra materialului biologic in special. Acestea depind de natura, energia si intensitatea radiatiei, cat si de atributele materialului biologic, caracterizand transferul de energie.

Expunerea

Doza incidenta, D_I, sau expunerea se refera la capacitatea de ionizare a radiatiei, prin cantitatea de sarcina produsa.

D_I = dQ / dm

Unitatea de masura in SI este C/kg si reprezinta expunerea care produce prin ionizare un numar de perechi de ioni avand o cantitate de sarcina de acelasi semn de 1 C, intr-un kg de aer, in conditii normale de temperatura si presiune. Aceasta corespunde la 6,24 10¹⁸ ionizari. Unitatea clasica folosita in mod curent este Rőntgenul (R).

1 R = 2,58 10^-4 C/kg

Debitul dozei incidente

Debitul dozei incidente, definit ca variatia expunerii in raport cu timpul, corespunde vitezei de ionizare .

Transferul liniar de energie

Corpurile iradiate absorb o parte din energia radiatiei, functie de energia incidenta si de interactiunea cu substanta. Se defineste transferul liniar de energie (TLE) ca fiind energia W transferata mediului de fiecare particula incidenta, pe unitatea de lungime a traiectoriei.TLE = dW / dx   

Se exprima in general in keV/μm.

Cu cat TLE este mai mare cu atat penetrabilitatea este mai mica.

Doza absorbita

Doza absorbita reprezinta energia cedata de radiatia incidenta unitatii de masa a tesutului. D = dW / dm

In SI se masoara in Gray (Gy). Unitatea istorica este rad-ul. 1Gy = 1 J/kg = 100 rad

Datorita atenuarii radiatiei, doza absorbita scade pe masura patrunderii in adancimea corpului.

Raportul intre marimea expunerii si doza absorbita depinde de energia incidenta si de tipul tesutului.

Se mai utilizeaza marimile:

a) Debitul dozei absorbite. Debitul dozei absorbite corespunde vitezei transferului de energie.

b) Echivalentul dozei.

In functie de mecanismele de interactiune cu tesuturile, la aceeasi doza absorbita efectele pot fi diferite. Acest lucru depinde in mare masura de TLE. Pentru a caracteriza efectele biologice se foloseste echivalentul dozei H, proportional cu doza absorbita si cu factorul de ponderare w_R dependent de tipul radiatiei. H = w_R D    Echivalentul dozei se masoara in Sievert, in SI, iar unitatea istorica este rem-ul.

In imagistica medicala, radiatiile frecvent utilizate (X, γ, β ) , care au un TLE mic, factorul de ponderare este egal cu 1. In acest caz echivalentul dozei este egal cu doza absorbita. Pentru radiatii corpusculare cu masa mare, diferentele sunt importante: Pentru neutroni si protoni w_R=10, iar pentru particule alfa w_R=20. Tocmai din aceasta cauza ele nu se folosesc in explorarile medicale : parcursul fiind scurt nu pot contribui la formarea imaginii, dar transfera intreaga lor energie tesutului fiind foarte daunatoare

18.Detectarea si masurarea. Tipuri de detectori

Aparatele destinate masurarii marimilor dozimetrice se numesc dozi-metre, chiar daca, pe langa masurarea dozei, sau in loc de aceasta, masoara alte marimi dozimetrice (expunerea, de exemplu) precum si debitul dozei.

Un dozimetru se compune, de obicei, dintr-un detector de radiatii, o aparatura asociata si dintr-o serie de accesorii.

Detectorul de radiatii este traductorul care transforma marimea dozime-trica de intrare intr-o marime de iesire, numita si marime de raspuns. Detectarea radiatiilor ionizante se bazeaza pe masurarea cantitativa a unor efecte produse de interactiunea radiatiei cu substanta. In functie de efectele obtinute in urma iradierii s-a dezvoltat dozimetria prin ionizare, dozimetria calorimetrica, dozi-metria chimica, dozimetria cu corp solid, prin mai multe metode, dintre care: dozimetria termoluminiscenta, dozimetria radiofotoluminiscenta, dozimetria prin efecte optice in medii transparente (organice si anorganice) dozimetria prin scintilatie, dozimetria cu semiconductori etc.

Aparatura de masura asociata efectueaza un alt sir de transformari, pentru a reda in final o valoare numerica afisata pe un instrument indicator. Pentru obtinerea acestei valori numerice se aplica in primul rand o serie de factori de corectie pentru a elimina sau reduce erorile sistematice care apar si apoi se aplica factorul de calibrare care face ca rezultatul final sa fie exprimat in termenii si unitatile unei marimi dozimetrice.

19.Sistemul de protectie

Sistemul de protectie radiologica se bazeaza pe urmatoarele principii generale:

nici o practica ce implica expuneri la radiatii nu poate fi acceptata decat daca produce pentru indivizii expusi si pentru societate un beneficiu suficient incat sa compenseze detrimentul datorat radiatiei.

procedurile de lucru cu surse de radiatii si cu generatoare de radiatii trebuie sa aplice constrangeri prin restrictionarea dozelor primite

majoritatea procedurilor de expuneri medicale trebuie sa fie clar justificate si sa aduca un beneficiu direct individului expus.

20.Utilizarea radiatiilor ionizante

In cazul folosirii substantelor radioactive pentru diagnostic, pentru a se obtine un maxim de informatie cu un risc minim pentru operator si pacient, trebuie sa se tina seama de :

calitatea preparatului respectiv

conditiile de iradiere ale pacientului si ale operatorului

calitatea aparaturii folosita la detectie si inregistrare.

Rőntgendiagnosticul medical se bazeaza pe utilizarea unor proprietati ale radiatiilor legate de atenuarea diferentiata a intensitatii atunci cand acestea strabat medii diferite, de impresionarea emulsiei fotografice si de producerea luminiscentei unor anumite substante. Folosirea in diagnosticul medical a proprietatilor enumerate mai sus, impune o serie de conditii fascicolului de radiatii, materialelor si dispozitivelor de realizare a imaginii vizibile. De fapt, pentru stabilirea intensitatii fascicolului trebuie sa fie gasit un echilibru intre natura mediului iradiat, durata posibila de iradiere si natura substantei care converteste imaginea rőntgen in imagine vizibila.

Trebuie mentionat ca in radiografia clasica doza este limitata si de expunerea necesara pentru impresionarea filmului. Faptul ca, datorita absorbtiei

(I = I₀ e^-μx ), distributia de energiei este neuniforma in volumul iradiat, s-au dezvoltat alte metode de diagnostic; de exemplu tomografia, unde datorita rotirii sursei distributia este mult mai uniforma.

Rőntgenterapia se foloseste de proprietatile radiatiei rőntgen de a modifica structural si functional mediul iradiat, efectele terapeutice expli-candu-se prin fenomenul de ionizare ce are loc in tesutul iradiat.

Astfel, prin difuzie si fluorescenta elementele corpusculare ce iau nastere genereaza o serie de reactii chimice insotite de degajare de caldura ca: oxidari, polimerizari, sinteze, descompuneri, etc. Gradul in care se produce modificarea in celula este legat de o serie de factori ca: tipul celulei, varsta, sexul, viteza de circulatie a sangelui.Pentru a determina gradul de modificare in celula se folosesc calcule dozimetrice precise.

Cobaltoterapia permite radioterapia de megavoltaj. Cunoasterea mecanismelor de actiune a radiatiilor in fiecare tesut si organ au creat posibilitatea de corelare a radiosensibilitatii materialului biologic cu volumul tumoral reusind sa se stabileasca rolul hiperfractionalizarii la iradierea tumorilor cu ritm rapid de crestere. Calculul dozimetric a permis elaborarea unor proceduri performante de tratare, stabilindu-se precis, doza, timpul si modalitatea de terapie cu radiatii ionizante.

In cazul terapiei cu surse radioactive determinarea dozei in mediul iradiat se face cu ajutorul a doua seturi de date:

- date referitoare la debitul fascicolului

- date asupra distributiei dozei in mediul iradiat

Debitul fascicolului sau doza/timp se masoara intr-un punct standard de referinta si are o valoare specifica pentru fiecare sursa in acel moment. Determinarea acestuia se face in aer sau in fantom ( mediu absorbant echivalent tesutului).

Distributia dozei in mediul iradiat este imposibil de masurat si se calculeaza pe baza debitului dozei de expunere, evaluandu-se doza de-a lungul axului central al fascicolului . In literatura de specialitate toate elementele necesare pentru calculul dozei sunt grupate in tabele.

Scintigrafia - pune in evidenta gradul in care un radionuclid radiofarmaceutic singur sau, cel mai adesea incorporat intr-o molecula (numita trasor) s-a fixat in tesut.

Gradul de fixare depinde de specificitatea radiofarmaceuticului pentru anumite structuri, specificitate legata de caracteristicile fiziologice si de modificarea patologica a acestora (leziuni, proliferari maligne, etc.). Evident, trasorul ca si radionuclidul trebuie alese adecvat investigarii. Sunt preferati izotopii care permit o inregistrare usoara si limiteaza iradierea pacientului: ⁹⁹Tc, ¹⁵O, ¹⁸F etc. Trasorii sunt alesi in functie de specificitatea pentru organul tinta.

Marimea ce se inregistreaza este activitatea intr-o anumita zona, propo-tionala cu concentratia izotopului. Ca detector de radiatii se foloseste camera de scintilatie sau gamma-camera. Camera de scintilatie transforma radiatia gamma in radiatie vizibila si pe urma in semnal electric; acesta este apoi preluat si transferat pe un suport : hartie, ecran sau film.