Андрей Несмеянов - Радиоактивные изотопы и их применение

Известно, что некоторые элементы преимущественно скопляются в опухолях. Этим можно воспользоваться для установления местоположения опухоли с помощью радиоактивных изотопов.

В организм вводят вещества, легко накапливающиеся в опухоли, которые содержат в своем составе радиоактивные атомы, обладающие гамма-излучением.

Спустя некоторое время с помощью счетчика можно легко определить местоположение опухоли по гамма-излучению радиоактивного изотопа, накопившегося в опухоли. Особенно важно точно определить положение опухоли в головном мозгу перед операцией, так как в этом случае при операции необходимо вскрывать череп.

В лаборатории.С помощью меченых атомов легко изучить проникновение в различные органы не только питательных веществ, но и лекарственных, что очень важно знать врачам. Особый интерес представляет изучение проникновения лекарственных веществ в те органы, в которые оно затруднено, например в спинномозговую жидкость.

Меченые атомы помогают разобраться и в причинах некоторых болезней. С их помощью установлено, например, что обмен атомов в организме при шоковом состоянии резко замедляется.

Меченые атомы помогли разобраться в природе заболеваний, связанных с недостатком витаминов. Было показано с помощью радиоактивного изотопа серы, что обновление белков в тканях и органах животных, страдающих недостатком витамина С и Д, замедлено; особенно замедлено обновление белков сердечной мышцы, почек и скелетных мышц.

В этом разделе не описано лечебное действие радиоактивных изотопов, основанное на применении их излучения, а этот вид использования радиоактивных изотопов в настоящее время играет важнейшую роль в медицине.

Излучение радиоактивных изотопов поглощается веществами, сквозь которые оно проходит. При поглощении излучения происходит ионизация атомов и молекул. Поэтому альфа-, бета-, гамма-, рентгеновское и другие виды излучения называют ионизирующими.

Количество излучения, поглощающегося в единице массы вещества, или точнее энергия излучения, поглощающаяся в единице массы вещества, называется дозой ионизирующего излучения. Дозы выражают в единицах, которые называют рентгенами. Рентген — это такая доза рентгеновских или гамма-лучей, которая, проходя сквозь слой воздуха при температуре 0° и давлении 760 миллиметров ртутного столба, создает в 1 куб. сантиметре воздуха 2 миллиарда пар ионов (1 электростатическую единицу положительных и столько же отрицательных ионов). На образование одной пары ионов затрачивается 33 электронвольта энергии, следовательно, поглощение энергии в 1 куб. сантиметре воздуха равно 0,11 эрга.

Для характеристики количества энергии, поглощаемой тканями тела человека, употребляют так называемый масс-рентген, т. е. количество энергии, поглощаемой 1 граммом ткани. Это количество энергии равно тому, которое поглощается 1 граммом воздуха, так как воздух имеет средний атомный вес такой же, как и ткани тела человека. Плотность тканей тела человека приблизительно в 770 раз больше плотности воздуха при 0° и 760-миллиметрах давления ртутного столба. Поэтому при поглощении в теле потока излучения, соответствующего в воздухе 1 рентгену, выделяется энергия, равная 83,8 эрга.

Если происходит поглощение другого вида ионизирующего излучения, например альфа- или бета-лучей, то их доза измеряется в физических эквивалентах рентгена. Физический эквивалент рентгена — это такое количество ионизирующего корпускулярного (состоящего из частиц) излучения, которое соответствует поглощению в 1 грамме воздуха энергии, равной 83,8 эрга.

Доза прямо пропорциональна количеству излучающего вещества и времени действия излучения.

Количество, или активность, радиоактивных изотопов измеряют в единицах, называемых кюри. Кюри — это такое количество радиоактивного изотопа, в котором происходит 37 миллиардов распадов ядер атомов в секунду. Такое количество распадов происходит, например, в одном грамме радия 226, период полураспада которого равен 1590 лет. Единица кюри делится на тысячные доли — милликюри и миллионные доли — микрокюри. 1 миллиграмм радия на расстоянии 1 сантиметра в течение часа создает дозу, равную 8,3 рентгена, 1 милликюри кобальта 60 — дозу 13,3 рентгена. С увеличением расстояния интенсивность излучения, а следовательно, и доза уменьшаются. Если источник излучения точечный, то при увеличении расстояния вдвое доза уменьшается в четыре раза, при увеличении расстояния в три раза — в девять раз, при увеличении в 100 раз — в 10 000 раз, то есть уменьшение дозы происходит пропорционально увеличению квадрата расстояния.