WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |
-- [ Страница 1 ] --

ЛИНДЕНБРАТЕН Леонид Давидович - действи тельный член РАЕН, Почетный член Россий ской и ряда зарубежных радиологических Ассо циаций, Президент Московского объединения медицинских радиологов, главный редактор

журнала «Медицинская радиология и радиаци онная безопасность». Л.Д.Линденбратсн — вид ный ученый-радиолог, известный врач-клини цист, блестящий лектор, автор более 500 науч ных публикаций. Основные направления его на учной деятельности — общие методологические проблемы медицинской радиологии, рентгено физиология и функциональная патология пече ни и желчных путей, синдромная рентгенодиаг ностика заболеваний легких, ранняя диагности ка рака молочной железы. Под руководством Л.Д.Линденбратена защищено 20 докторских и 80 кандидатских диссертаций.

КОРОЛЮК Игорь Петрович — заслуженный дея тель науки Российской Федерации, профессор, заведующий кафедрой лучевой диагностики с курсом медицинской информатики Самарского государственного медицинского университета.

Один из ведущих специалистов страны в области лучевой диагностики, автор более 300 научных работ. Основные направления его научных ис следований — радиологическая диагностика за болеваний внутренних органов, научные осно вы медицинской информатики, компьютерные средства визуализации внутренних органов. Вхо дит в состав Исполкома Российской ассоциации рентгенологов и радиологов, редакционных кол легий журналов «Медицинская радиология и ра диационная безопасность», «Визуализация в клинике», «Eida-EIecta». Научный советник ВОЗ по диагностической радиологии.

ВОРОБЬЕВ Юрий Иванович — профессор, заве дующий кафедрой лучевой диагностики и луче вой терапии Московского медицинского стома тологического института им. Н.А.Семашко, за служенный деятель науки Российской Федера ции. Ю.И.Воробьев является автором 220 науч ных работ, в том числе «Атласа рентгенограмм зубов и челюстей в норме и патологии» (1968), учебника «Рентгенография зубов и челюстей» (1989) и 5 монографий. Основные направления его научной деятельности — актуальные пробле мы лучевой диагностики и лучевой терапии в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Ю.И.Воробьев имеет опыт работы в качестве эксперта ВОЗ.

Учебная литература для студентов медицинских вузов Л. Д. Линденбратен, И. П. Королюк МЕДИЦИНСКАЯ РАДИОЛОГИЯ (основы лучевой диагностики и лучевой терапии) Издание второе, переработанное и дополненное Рекомендовано Управлением научных и образовательных медицинских учреждений Министерства здравоохранение Российской Федерации в качестве учебника дл» студентов медицинских вузов Москва "Медицина" by Shtrumpel УДК 615.849.1+616-073.75] (075.8) ББК 53. Л Линденбратеи Л.Д., Королюк И.П.

Л59 Медицинская радиология (основы лучевой диагностики и лучевой терапии): Учебник. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 2000.— 672 с: ил. (Учеб. лит. Для студентов мед. вузов).

ISBN 5-225-04403- Во втором издании учебника (первое вышло в 1993 г.) изложены основы лучевой диагностики и лучевой терапии повреждений и заболе ваний органов и систем человека, а также информатики и вычислитель ной техники применительно к задачам медицинской радиологии. Пред ставлены материалы по рентгенологической, ультразвуковой, радионук лидной и термографической диагностике в области кардиологии, пуль монологии, гастроэнтерологии, неврологии, нефрологии, остеопатоло гии, стоматологии, акушерства и гинекологии, а также сведения о ком пьютерной и магнитно-резонансной интроскопии и эндоваскулярной рентгенологической хирургии.

ББК S3. © Издательство «Медицина», © Л.Д. Линденбратен, ISBN 5-225-04403- И.П.Королюк, Все права авторов защищены. Ни одна часть этого издания не может быть занесена в память компьютера либо воспроизведена любым способом без предварительного письменного разрешения издателя.

"DO UT DES" "Даю, чтобы ты дал" "Ах,еслн бы можно было сделать тело человека прозрачным, как хрусталь!" "Медицинские сказки' (1885 г.- за 10 лет до открытия В.Рентгена) ОТ АВТОРОВ Уважаемый читатель!

Признаемся сразу, что трудно найти главные слова в разговоре с новым поколением медиков. Ведь у каждого поколения — свое. Когда НИ. Пиро гов, будущий знаменитый хирург, поступал на медицинский факультет Московского университета, при входе в клинику в стену был вделан крест с надписью по-латыни: «Per crucem ad lucem» («Через религию — к просве щению»). У одного из авторов этой книги в 1940 г. была казарма военно морского медицинского училища и песня: «Если завтра война...», а у вас — глубокие социально-экономические преобразования общества, телевизион ные сериалы, Интернет. Однако есть что-то главное, объединяющее раз личные поколения врачей!

Борис Васильев в повести о своей жизни создал трогательный образ доктора Янсена, который всю жизнь шагал по бедным домам окраинного района Смоленска. Когда он умер, у открытого фоба стоял инвалид-крас ноармеец Родион Петров, размахивал единственной рукой и прощался «от народа» с доктором Янсеном, а под серым небом на мокрой глинистой почве по всему кладбищу стояли на коленях дети, женщины и мужчины, молясь за доктора Янсена. Может быть, главное — гуманность и доброта?

«Я не знаю иных признаков превосходства, кроме доброты!» — писал раз дираемый своим талантом и своими недугами Бетховен.

...На поле Ватерлоо разгоралась битва между армией Наполеона и вой сками союзников. Командующий этими войсками фельдмаршал Веллинг тон с холма Сен-Жан наблюдал за боем. Сквозь постепенно расходящийся туман он увидел, что среди разрывов ядер по полю медленно движется по жилой человек с повязкой и оказывает помощь раненым. «Кто этот смель чак?» — воскликнул главнокомандующий. «Это главный хирург Бонапарта Ларей»,— ответили ему. Веллингтон приказал отвести в сторону огонь ору дий, снял шляпу и поклонился. Стоявший рядом герцог Кембриджский спросил его, кому он кланяется. «Я преклоняюсь перед честью и мужест вом!» — ответил Веллингтон. Так, может быть, главное — честь и мужество?

Недаром гласит народная пословица: «Береги честь смолоду».

Одним из героев, о которых предполагал написать Л.Н. Толстой, был московский врач Илларион Иванович Дуброво, который высосал у боль ного дифтерийный яд и умер. Другой молодой врач, будущий академик СИ. Спасокукоцкий, отсасывая дифтерийную пленку из горла ребенка, за разился сам и заразил своего единственного сына, который вследствие ос ложнения потерял слух. 6 мая 1961 г. А.А. Шаткин заразил себя лаборатор ной культурой возбудителя трахомы, доказав тем самым, что она патогенна для человека. В 1929 г. немецкий врач Вернер Форсман вопреки запрету на чальства ввел себе а локтевую вену мочеточниковый катетер и под контро лем рентгеновского просвечивания продвинул его по венам в сердце и впрыснул через этот катетер контрастное вещество — он мечтал разрабо тать рентгенологический метод исследования полостей сердца. И добился успеха! Может быть, главное — ежедневный подвиг, чувство долга, обнажен ная совесть?

Почему мы вспоминаем эти примеры? Ведь мы представляем самую во оружейную медицинскую дисциплину — радиологию. У нас великолепные рентгеновские установки - с телевизионными экранами и видеомагнито фонами со скоростной съемкой и компьютерными устройствами. Гамма камеры и эмиссионные томографы позволяют следить за судьбой отдель ных молекул различных препаратов и веществ, странствующих по организ му Похоже на сказку, не правда ли В распоряжении радиологов мощные источники излучения вплоть до аппаратов, тонкий луч которых превосхо дит луч гиперболоида инженера Гарина и способен уничтожить маленькую опухоль в глубине мозга, не повреждая окружающие ткани.

Да потому вспоминаем, что за всем удивительным техническим осна щением современной медицины должно быть главное, о котором великий врач средневековья Парацельс сказал: «Сила врача - в его сердце». Именно это делает человека врачом. Именно поэтому A.M. Горький называл врачей «маленькими великими людьми». Именно поэтому Поль де Крюи, напи савший прекрасную книгу «Охотники за микробами», утверждал: «Медици на — это любовь, иначе она ничего не стоит».

И пусть вас не удивляет наше вступление. Этот учебник — не для тера певтов, не для радиологов, не для хирургов, не для стоматологов, а для бу дущего врача. Значит, он должен быть шире и глубже одной специальнос ти, должен касаться врача любого профиля.

И вот эта книга — учебник нового типа — перед вами. Авторы постави ли перед собой честолюбивую и почти неосуществимую задачу: добиться, чтобы каждый читатель (подумайте только: каждый!) полюбил эту книгу (подумайте только: учебник!), сделал ее на какое-то время своим помощни ком, а затем сохранил о ней добрую память. И не потому, что книга легка для восприятия. Нет! Перед Вами трудный учебник. Он труден для авторов, так как он первый в своем роде. Такого учебника для студентов еще никто не создавал. Он труден для преподавателей, которым придется отказаться от многих привычных понятии и представлений и стать на путь перестрой ки учебного процесса по радиологии. И, наконец, он труден для читателя, поскольку требует вдумчивости, настойчивости, сообразительности.

А впрочем, стоит ли учиться иначе?

В чем же особенности учебника? Прежде всего — в новизне содержа ния. Оно отражает величественные и стремительные достижения научно технического прогресса. В книге немало сведений, которые сегодня неиз вестны даже квалифицированным врачам, но завтра станут буднями меди цинской практики. Впервые в учебнике с позиций системного подхода описаны все методы лучевой диагностики и вкратце изложены основы лучевой терапии, т.е. клиническая радиология представлена в едином комплексе. Впервые в учебник по радиологии введены сведения по меди цинской информатике, без которых невозможно использовать новые тех нические средства и анализировать выдаваемую ими диагностическую ин формацию.

В распоряжении современного врача имеется большой набор лучевых, инструментальных и лабораторных методов обследования больного. Их ра циональное использование во многих типовых клинических ситуациях обеспечивает быстрое и точное распознавание болезни. Однако непремен ным условием является продуманный выбор необходимых методов и раци ональная последовательность их применения, поэтому в учебнике широко представлены ветвящиеся диагностические программы, т.е. рекомендации относительно тактики комплексного лучевого обследования больных с наи более часто встречающимися и опасными заболеваниями и клиническими синдромами.

Другой особенностью учебника является его гуманитарная и эмоцио нальная направленность. Мы не можем одобрить обучение любой меди цинской профессии вне связи с высокими нравственными идеалами, вне атмосферы новых идей и, пожалуй, доброго юмора. «К большинству се рьезнейших своих достижений человечество пришло под спасительным прикрытием шутки»,— писал Герберт Уэллс. Читатель, конечно, почувству ет и то, что авторы неравнодушны к истории. «История, в том числе древ нейшая,— не давно прошедшее вчера, но важнейшее звено живой связи времен...» (АС. Пушкин). Отголоском этих вещих слов кажется нам стихо творение В. Шефнера:

Распадаясь на микрочастицы, Жизнь минувшая не умерла.

И когда-то умершие птицы Пролетают сквозь наши тела.

Мир пронизан минувшим. Он вечен.

С каждым днем он богаче стократ.

В нем живут наши давние встречи И погасшие звезды горят.

Однако, может быть, еще более примечательна другая особенность книги. В нее включены учебные материалы двух типов. Во-первых, рас смотрены выходящие за пределы программы типового курса проблемы лу чевой диагностики. Эти сведения нужны при изучении клинических дис циплин на старших курсах, в интернатуре и клинической ординатуре. Во вторых, выделен текст, отражающий самые важные положения курса, без знания которых первичный этап обучения основам радиологии нельзя счи тать завершенным.

Уважаемый читатель! Вам, таким образом, предоставлено право выбора.

«В сущности, почти чудо, что современные методы обучения еще не совсем удушили святую любознательность, ибо это нежное растеньице требует на ряду с поощрением прежде всего свободы — без нее оно неизбежно погиба ет» (А. Эйнштейн). Так вот — Вы свободны в выборе пути! Забирайте из учебника то, что подходит Вам лично. Ведь учебник — это средство индиви дуальной работы, это — самоучитель. Однако помните: «В 20 лет можно ко лебаться перед каким-либо решением, но не отступать, когда решение при нято» (А. Мюссе). Мы убеждены, что удача поджидает не на легком, а на вер ном пути.

Твой ум уклончивый ведет тебя в обход.

Ища проторенных тропинок.

Но ты вступи с ним в поединок:

Дать радость может только взлет!

Эмиль Верхарн В учебнике имеется большое количество иллюстраций. За помощь в их подборе мы благодарим преподавателей и сотрудников кафедр лучевой диа гностики Московской медицинской академии им. ИМ. Сеченова, Самар ского государственного медицинского университета и Самарского диагнос тического центра.

С любезного разрешения руководителей фирм «Дженерел Электрик», «Сименс» «Филипс» в книге использованы отдельные иллюстрации из их изданий, за что авторы приносят этим фирмам искреннюю благодарность.

Сейчас Вы все рядом, на старте изучения новой для Вас дисциплины — медицинской радиологии. На финиш Вы придете уже по отдельности ведь некоторые глубоко изучат книгу, и наши взгляды, быть может, станут частью их собственной системы мышления, а другие лишь мельком про смотрят учебник перед занятиями. Составьте же себе сами «модель потреб ного будущего». Сегодня нам не нравится многое из того, что было сделано вчера;

не стоит распространять подобный опыт на будущее. Нужно наблю дать за меняющимся миром и предвидеть его изменения, чтобы знать, как меняться самим.

Остается добавить, что учебник написан в соответствии с учебной про граммой по медицинской радиологии, утвержденной Министерством здра воохранения Российской Федерации. Объем и содержание учебника соот ветствуют современным требованиям к врачу общей практики. Учебник предназначен не только для изучающих основы медицинской радиологии, но и для студентов всех курсов, начиная от тех, кто проходит рентгеноана томию, и кончая обучающимися в интернатуре и клинической субордина туре по радиологии и основным клиническим дисциплинам. Два раздела — глава 12 в части III и глава 7 в части IV — рассчитаны в основном на сту дентов стоматологического факультета и изложены с учетом специфики этого курса. Они написаны зав. кафедрой рентгенологии и радиологии ММСИ им. НА. Семашко проф. Ю.И. Воробьевым.

Общие вопросы медицинской радиологии Живые борются! И живы только те, Чье сердце предано возвышенной мечте, Кто, цель прекрасную поставив пред собою, К вершинам доблести идут крутой тропою И, только факел свой, в грядущее несут Великую любовь лили священный труд.

Виктор Гюго 'Открытие Америки Христофором Колумбом". Сальвадор Дали, 1. ЧТО ТАКОЕ «МЕДИЦИНСКАЯ РАДИОЛОГИЯ» Определите значение слов, и Вы избавите свет от поло вины его заблуждений.

Рене Декарт Мы — жители планеты Земля. Все живое на ней существует и развива ется в постоянном взаимодействии с излучениями и упругими колебания ми. Излучения и жизнь неразрывны!

Медицинская радиология — область медицины, разрабатывающая тео рию и практику применения излучения в медицинских целях. Меди цинская радиология включает в себя две основные медицинские дис циплины: лучевую диагностику (диагностическую радиологию) и лучевую терапию (радиационную терапию).

Лучевая диагностика — наука о применении излучений для иссле дования строения и функций нормальных и патологически изменен ных органов и систем человека с целью профилактики и распознава ния заболеваний.

В состав лучевой диагностики входят рентгенодиагностика, радио нуклидная диагностика, ультразвуковая диагностика и магнитно-резо нансная визуализация. К ней также относят такие нечасто применяемые методы исследования, как термография, СВЧ-термометрия, магнитно резонансная спектрометрия. Еще одно очень важное направление лу чевой диагностики — интервенционная радиология: выполнение лечеб ных вмешательств под контролем лучевых исследований.

Роль лучевой диагностики в подготовке врача и медицинской практике непрерывно возрастает. Это связано с созданием в стране диагностических центров, вводом в строй крупных городских, областных и республиканских больниц, оснащенных новейшей аппаратурой, а также быстрым развитием компьютерных технологий, которые создают предпосылки для получения высококачественных изображений внутренних органов, включая объемные (так называемые трехмерные) изображения. Указанные обстоятельства спо собствуют созданию новой системы медицинской диагностики, объединяю щей все существующие способы получения изображения органов человека.

Лучевая терапия — это наука о применении ионизирующих излучений для лечения болезней. Лучевая терапия располагает большим набором источников квантового и корпускулярного излучений, обеспечиваю щих облучение нужного объема тканей в оптимальной лечебной дозе.

В связи с этим лучевая терапия стала важнейшей составной частью комплексного лечения злокачественных заболеваний, а лучевые тера певты работают в тесном контакте с онкологами, хирургами, химиоте рапевтами.

Без радиологии сегодня не могут обойтись никакие медицинские дис циплины. Лучевые методы широко используют в анатомии (лучевая нор мальная и патологическая анатомия), физиологии (лучевая физиология и па тофизиология), биохимии (радиационная биохимия). Изучением действия ионизирующих излучений на живые объекты занимается радиационная био логия - важное направление биологической науки. В связи с развитием ядерных технологий и широким применением излучений в медицинской практике, народном хозяйстве и научных исследованиях все большее зна чение приобретает радиационная гигиена. К смежным специальностям ра диологии можно отнести также все основные клинические дисциплины:

кардиологию, пульмонологию, остеопатологию, гастроэнтерологию, эндо кринологию и т.д. Это и понятно: уже давно не найти области изолирован ного использования законов и методов патологической анатомии и физио логии, терапии и хирургии, стоматологии и радиологии, есть лишь сфера их взаимного действия.

В этом содружестве дисциплин медицинская радиология занимает об ширную территорию. В учебнике мы постарались очертить ее контуры, из ложить главные теоретические построения, описать наиболее распростра ненные методики и тем самым дать Вам, читатель, в руки путеводитель для клинической практики. А уж обходить эту страну — «•Медицинскую радио логию» — Вам придется самостоятельно. Некоторые захотят стать специа листами и заглянут во все углы. Другие будут врачами обшей практики, для них главное — сведения по радиологии, необходимые в повседневной дея тельности врача. Одним словом, «судьба твоих грядущих дней, мой сын, в твоей отныне воле» (АС. Пушкин).

2. «МИНУВШЕЕ ПРОХОДИТ ПРЕДО МНОЮ...» Взобравшись на плечи своих предшественников, мы увидим оттуда, как со сторожевых башен, дальше и яснее.

Амбруаз Паре Неторопливо, по нынешним меркам, сменялись столетия и неторопли во развивалась медицина. И во все времена, в продолжение многих веков основой врачевания оставался осмотр больного. «Глаз — тот орган чувств, который приносит нам более всего удовлетворения, ибо позволяет постичь суть природы...» (Аристотель). Великий Гете в старости уже не мог совер шать экскурсии на гору Брокен, описанную им в «Фаусте», но зато часами созерцал свою коллекцию минералов. Он писал Шиллеру: «Возникает...

мир глаза, который исчерпывается формой и цветом... Если внимательно последить за собой, я мало пользуюсь помощью других органов чувств». Те перь мы знаем, что на зрительный анализатор работают едва ли не три чет верти головного мозга.

2.1. Открытие странного мира Мгновенье длился этот миг, Но он и вечность бы затмил.

Б. Пастернак Поразительно, но факт: день рождения медицинской радиологии точно обозначен в истории - 8 ноября 1895 г. Вечером этого дня в баварском горо де Вюрцбурге, в физической лаборатории местного университета профессор И Вильгельм Конрад Рентген, работая с катодной трубкой, случайно заметил свечение, исходившее от банки с крис таллами платиносинеродистого бария.

Он не мог тогда знать, что начинал про рыв научного фронта, прорыв из нашего зримого мира в невидимый мир фантас тических скоростей и энергий, исчезаю ше малых длительностей и необычных превращений, но предчувствие велико го, очевидно, охватило ученого. Он не ушел в тот вечер из лаборатории и на ближайшие недели стал ее доброволь ным узником. В короткий срок с помо щью самодельных приборов и остроум ных приемов, которые затем были ис пользованы в других областях физики, Рентген настолько полно изучил новое излучение, что до 1908 г. к установлен ным им данным не было добавлено ни чего существенного.

В.К. Рентген (1845-1923) Остановитесь, читатель, и задумай тесь над происшедшим! Случайны ли крупные открытия? Датский физик Эрстед «случайно» установил взаимо связь электричества и магнетизма, когда работавший с ним студент заметил отклонение намагниченной стрелки при пропускании тока по проводнику.

Майкл Фарадей «случайно» заметил отклонение стрелки прибора и сфор мулировал закон электромагнитной индукции. Серебряная ложка француз ского художника Дагерра «случайно» оказалась на полированной металли ческой поверхности, и полученное изображение назвали дагерротипом (прообраз нынешней фотографии).

И все же прав Луи Пастер: «Случай выбирает подготовленный ум».

Многие ученые до Рентгена работали с катодными лучами, замечали свече ние экранов и непонятные темные полосы на фотопластинках (например, преподаватель физики Бакинского реального училища Е.С. Каменский, профессор из Праги И.П. Пулюй). Однако открытие совершил Рентген.

Объяснение можно найти в воспоминаниях его ученика, в будущем извест ного российского физика А.Ф. Иоффе. Рентген вышел из блестящей клас сической школы Кундта в Страсбурге (вот она — роль Учителя!). Воспитан никами этой школы были крупные физики, в том числе замечательный русский ученый ПН. Лебедев, открывший давление света. В школе Кундта развил свой талант экспериментатора Рентген, здесь он научился тщатель ному анализу возможных ошибок и строго продуманной постановке опыта, стал лучшим экспериментатором своего времени (рис. 1.1).

Историческая заслуга Рентгена состоит в том, что он не прошел мимо случайно замеченного факта, как многие его коллеги, а подверг его всесто роннему анализу и доискался до его причины. Как сказал известный русский физиолог А.А. Ухтомский, «...бесценные вещи и бесценные области реально го бытия проходят мимо наших ушей и мимо наших глаз, если не подготов лены уши, чтобы слышать, и не подготовлены глаза, чтобы видеть...».

Рис. 1.1. Лаборатория В.К. Рентгена в университете г. Вюрцбурга.

Легенда о «случайном» открытии рентгеновского излучения весьма жи вуча. Однако ее нетрудно поколебать. В июле 1896 г. Рентген объяснил своему коллеге, почему он использовал экран, покрытый платиносинеро дистым барием: «В Германии мы пользуемся этим экраном, чтобы найти невидимые лучи спектра, и я полагал, что платиносинеродистый барий окажется подходящей субстанцией, чтобы открыть невидимые лучи, кото рые могли бы исходить от трубки».

Любопытно, что общественность узнала об открытии Рентгена из газет ной статьи. Рентген представил научному обществу первое сообщение о новых лучах, но доклад ученого был отложен в связи с рождественскими каникулами. Однако он не удержался и вместе с рождественским поздрав лением разослал сослуживцам открытки с рентгеновским изображением кошелька с монетами, связки ключей в деревянном ящике и кисти руки.

Снимок кисти своей жены Рентген сделал 22 декабря 1895 г. Сохранилось письмо одного из профессоров, получивших поздравление. Он писал:

«Какой фантазер Рентген, мы давно знаем, но теперь он, по-видимому, со всем с ума сошел. Он утверждает, что видел скелет собственной руки».

Один предприимчивый молодой человек выпросил эти фотофафии и отвез их в Вену, где его отец был редактором газеты «Die Presse», и 5 января 1896 г. на первой полосе этой газеты появилась большая статья «Сенсаци онное открытие».

23 января 1896 г. Рентген выступил с докладом на заседании местного научного общества. Он сообщил о своем открытии и тут же сделал рентге новский снимок кисти председателя заседания — известного анатома А.Р. фон Кё'лликера. Подумайте, как символично! Делая этот снимок, Рентген как бы передавал открытие в руки медика. И старик Кёлликер, по трясенный, встал и заявил, что за 48 лет пребывания в научном обществе он впервые присутствует при столь великом открытии. Он провозгласил троекратное «ура» в честь ученого и предложил назвать новые лучи его име нем. Небезынтересно, что на этом историческом заседании присутствовал русский студент — народоволец В.И. Яковенко, который впоследствии стал известным земским врачом, а позже — крупным деятелем отечественной медицины.

После сообщения Рентгена разразилась подлинная научная буря.

Свыше 1200 публикаций появилось только в 1896 г. История науки еще не знала подобного бума. Имя Рентгена сразу стало известно всему миру, но он не изменил ни своим занятиям, ни своему относительно замкнутому об разу жизни. Он отказался от места президента научного общества, звания академика Прусской академии наук, дворянства и различных орденов, а сами лучи до последних лет жизни называл Х-лучами. Он не согласился по лучить патент, предложенный Берлинским всеобщим электрическим обще ством, заявив, что его открытие принадлежит всему миру и не может быть закреплено за одним предприятием.

Уместно отметить благородные качества Рентгена, характеризующие его как выдающегося ученого и человека: глубокий ум, тонкую наблюда тельность, скромность, отсутствие корыстолюбивых замыслов. В 1901 г.

Рентгену была присуждена первая Нобелевская премия по физике. Ее де нежную часть — 50 000 крон — Рентген передал Вюрцбургскому универси тету. Мы можем гордиться тем, что правительство нашей страны первым увековечило имя ученого. 29 января 1920 г. в Петрофаде на маленькой улочке, которая называлась Лицейской, а затем получила имя Рентгена, был открыт первый памятник ученому.

1895 год был весьма примечательным. Вначале А.С. Попов изобрел радио, летом на улицах европейских городов появились первые автомоби ли, а в декабре в Париже загорелся экран первого кинематофафа братьев Люмьер. Не правда ли, целая серия открытий! Объяснялось это тем, что вторая половина XIX столетия ознаменовалась бурным развитием естест венных наук. Открытие Рентгена было одним из звеньев революционной цепи и в свою очередь сыграло революционизирующую роль, показав чело вечеству путь в атомную эру.

Однако остановимся, читатель. Подобно тому, как Шехерезада при восходе солнца прерывала свой рассказ на самом интересном месте, мы на время отвлечемся от прошлого, чтобы рассмотреть предмет от крытия Рентгена — рентгеновское излучение — и напомнить о его свой ствах.

2.2. Лучи имени Рентгена Открытие рентгеновских лучей было первым великим прорывом в область, куда ни один человеческий ум не дер зал проникнуть.

Артур Кларк Рентгеновское излучение занимает область электромагнитного спектра между гамма- и ультрафиолетовым излучением и представляет собой поток квантов (фотонов), распространяющихся со скоростью света (300 000 км/с). Эти кванты не имеют электрического заряда. Масса кванта составляет ничтожно малую часть атомной единицы массы.

Энергию квантов измеряют в джоулях (Дж), но на практике часто ис пользуют внесистемную единицу электрон-вольт (эВ).

Один электрон-вольт — это энергия, которую приобретает один элек трон, пройдя в электрическом поле разность потенциалов в 1 вольт. 1 эВ = 1,6 -'9 Дж. Производными являются кшюэлектрон-вольт (кэВ), равный 1 тыс. эВ, и мегаэлектрон-вольт (МэВ), равный 1 млн эй.

Рентгеновское излучение возникает при торможении быстрых элек тронов в электрическом поле атомов вещества (тормозное излучение) или при перестройке внутренних оболочек атомов (характеристическое излу чение). Тормозное излучение имеет непрерывный спектр, зависящий от анодного напряжения на рентгеновской трубке. Средняя эффективная энергия квантов составляет приблизительно V} от максимального напря жения, приложенного к трубке. Например, при максимальном напряже нии 50 киловольт (кВ) средняя энергия рентгеновских квантов около 30 кэВ, при 100 кВ — 65 кэВ, при 150 кВ — 100 кэВ. Рентгеновское излу чение именно в данном диапазоне энергий используют в рентгенодиаг ностике.

Рентгеновское излучение обладает рядом свойств, обусловливающих его значительные отличия от видимого света. Оно проникает через тела и предметы, не пропускающие свет;

вызывает свечение ряда хи мических соединений (на этом, кстати, основана методика рентгенов ского просвечивания);

разлагает галоидные соединения серебра, в том числе находящиеся в фотоэмульсиях, что позволяет получать рентге новские снимки. Важнейшим свойством рентгеновского излучения яв ляется способность вызывать распад нейтральных атомов на положи тельно и отрицательно заряженные частицы (ионизирующее действие).

В связи с этим понятно, что это излучение не безразлично для живых организмов, поскольку обусловливает определенные изменения в био субстрате.

Рентгеновское излучение широко используют в науке, технике и про мышленности, но наибольшее значение приобрело это излучение в меди цине, где оно легло в основу одного из ведущих методов клинического обследования. Однако это «уже совсем другая история», как любил повто рять датский сказочник Х.Андерсен, и мы вернемся к ней позже.

2.3. Звездный час Беккереля Как бы ни было разнообразно воображение человека, при рода еще в тысячу раз богаче.

А.Пуанкаре Стокгольм, 10 декабря 1903 г. В зале Шведской академии наук, на том месте, где 2 года назад стоял Рентген, находился невысокий человек, тоже физик, но из Франции — Анри Беккерель. Король Швеции вручал ему дип лом лауреата Нобелевской премии. О чем думал Анри Беккерель в эти ми нуты душевного волнения, когда перед человеком порой проходит вся его жизнь?

Может быть, в памяти Анри Беккереля возник на мгновение образ деда — члена парижской Академии наук Антуана Беккереля. Красота светящегося ночного моря в Венеции заставила его еще в молодости задуматься над уди вительным явлением люминесценции — способности некоторых веществ светиться в темноте после воздействия на них видимого света. С тех пор эта проблема стала чуть ли не фамильным достоянием семьи Беккерелей. Или мысль Анри Беккереля обратилась к тем уже далеким дням, когда вместе с отцом — профессором физики Александром Беккерелем он ставил первые опыты по изучению люминесценции солей урана. Уже тогда он знал, что эти соли светятся в темноте, если их предварительно подвергнуть действию солнечных лучей. А может быть, ему вспомнился период научного поиска и вдохновения, охватившего физиков всего мира после открытия Рентгена и побудившего многих ученых возвратиться к загадочному явлению люмине сценции. Научный мир тогда был словно заражен лихорадкой открытий — поиском таинственных излучений. Именно Анри Беккерель вместе с дру гим французским ученым — физиком, математиком и философом Анри Пуанкаре — предположил, что «Х-лучи» могут испускаться фосфоресциру ющими веществами.

Для своих опытов Беккерель выбрал кристаллы калийуранилсульфа та — одного из наиболее сильных фосфоресцирующих веществ. Беккерель был страстный, но строгий искатель, и даже сильное волнение не могло нарушить педантичность экспериментатора. Проследите за чистотой его опытов! Он ставит исходный эксперимент: в полной темноте берет фото пластинку, заворачивает ее в два слоя черной бумаги, не пропускающей видимый свет, и выставляет в окно: пусть весеннее солнце заливает ее лу чами. Затем он проявляет пластинку и убеждается, что она не экспониро вана. На следующий день Беккерель повторяет опыт, но сверху на плас тинку помещает металлический крест, покрытый солью урана. Под дейст вием солнечных лучей соль должна сильно светиться. Если она, кроме ви димого света (фосфоресценции), испускает невидимое излучение, то через несколько часов... Скорее проявим пластинку... Успех! На пластин ке получено изображение креста, следовательно, урановая соль дает излу чение, проходящее через черную бумагу и разлагающее соли серебра в фо тоэмульсии, подобно рентгеновскому излучению. Значит, фосфоресци рующие вещества испускают не только видимый свет, но и невидимое из лучение?

24 февраля 1896 г. Анри Беккерель доложил результаты своих опытов на заседании Парижской академии наук. Это было предварительное сооб щение казалось бы, подтверждающее предположение А. Беккереля и А Пуанкаре Однако дальше события приняли иной оборот. 2 марта дол жен был состояться основной доклад Беккереля Готовясь к нему, ученый наметил провести новую серию опытов, но 26 и 27 февраля в Париже было пасмурно и пластинки, подготовленные для эксперимента, пролежали два дня на полке вместе с кристаллами калийуранилсульфата. 1 марта, нако нец выглянуло солнце и, хотя это был воскресный день, Беккерель пришел в лабораторию, чтобы закончить опыт. Однако основимся на мгновение, ибо здесь кульминация драмы и торжество мастера! - он не выставляет пластинки в окно, а проявляет их. Ведь они пролежали долгое время вместе с солями урана, а это не соответствует условиям прежних опытов. Вот оно - господство над случаем! Впрочем, Беккерель скажет позднее: «Я сде лал новый опыт, который все равно провел бы рано или поздно, когда я систематически изучил бы формы действия и их продолжительность для фосфоресцирующих веществ через непрозрачные тела на фотографическую пластинку». Значит, и случай может быть пойман в ловушку искусного по следовательного экспериментатора.

Начал Беккерель с того, что проявил пластинки, полагая, что увидит на них лишь легкую вуаль. Каково же было его удивление, когда оказалось, что пластинки засвечены, причем очень сильно. Что это могло означать?

Только то, что соли урана способны самостоятельно, без возбуждения извне засвечивать фотопластинки. Благодаря чему? Очевидно, вследствие того, что они испускают невидимые лучи особого рода, проникающие через черную бумагу. Бесконечной вереницей тянутся новые и новые опыты.

Беккерель устанавливает, что источником излучения является сам уран.

23 ноября 1896 г. на заседании Парижской академии наук Беккерель окон чательно прощается с мыслью о связи фосфоресценции и открытого им из лучения и называет последнее урановыми лучами. Так теоретическая догад ка, пусть и не до конца правильная, послужила толчком к познанию неве домого естественного явления природы. «Гипотезы,— писал В. Гете,— это леса, которые возводят перед зданием и сносят, когда здание готово,— они необходимы для работника: он не должен только принимать леса за зда ние».

Гипотеза о специфических «урановых лучах» была вскоре развенчана.

Оказалось, что способностью испускать проникающее излучение обладает также торий. Об этом сообщили 4 февраля 1898 г. Берлинскому научному обществу Г. Шмидт и 12 апреля того же года Парижской академии наук Мария Склодовская-Кюри. А Резерфорд установил, что так называемые урановые лучи — это на самом деле смесь излучений. Стало известно, что в их состав входят а-, -частицы и -излучение.

Итак, Беккерель открыл явление естественной радиоактивности. От крытие рентгеновского излучения и естественной радиоактивности — звенья одной цепи, первые камни фундамента, на котором были постро ены и современная ядерная физика, и современная медицинская радио логия.

В следующем разделе мы познакомимся со свойствами -излучения, а- и -частиц.

2.4. Что скрывалось за «беккерелевыми лучами»?

Глаза, вы видали так много прекрасных мгновений... Скажите, что краше всего?. — Шаг вперед — без сомненья Расул Гамзатов Излучение, открытое Рентгеном, было названо рентгеновским, поэто му излучение, обнаруженное Беккерелем, стали первоначально именовать беккерелевыми лучами. Однако, возможно, к неудовольствию Беккереля, это название скоро было оставлено. Оказалось, что новое излучение не однородно и представляет собой смесь трех излучений, которым дали новые «имена» — по первым трем буквам греческого алфавита:

-частица, Р-частица и -излучение.

Альфа-частица (4а2) — как бы голое ядро атома гелия, состоящее из двух протонов (р) и двух нейтронов (п). Следовательно, она имеет двойной положительный заряд и относительно большую массу, равную 4 атомным единицам массы. Эта частица возникает при -распаде естественных ра диоактивных элементов. В тканях человеческого тела -частицы пробегают лишь несколько десятков микрон.

Бета-частица — это либо электрон (е~'), либо позитрон (е+1). Каждая -частица обладает одним элементарным электрическим зарядом: элек трон — отрицательным, позитрон — положительным. Масса -частицы не велика, всего '/1840 массы ядра атома водорода. Позитроны образуются при распаде некоторых искусственных радионуклидов. Происхождение элек тронов может быть двояким. С одной стороны, они могут возникать при распаде радионуклидов. В этом случае энергетический спектр -излучения непрерывный с максимумом до 2 МэВ. В мягких тканях человека такие электроны распространяются всего на несколько миллиметров. С другой стороны, электроны могут быть получены в ускорителях заряженных час тиц в результате термоэлектронной эмиссии. Такие электроны не принято называть -частицами. Их энергия может достигать 50—100 МэВ, и они об ладают большим пробегом в тканях.

Гамма-излучение — электромагнитное излучение, испускаемое при ра диоактивном распаде и ядерных реакциях. В отличие от тормозного из лучения спектр -излучения дискретный, так как переход ядра атома из одного энергетического состояния в другое осуществляется скачкооб разно. Свойства -излучения, как и других электромагнитных излуче ний, определяются длиной волны () и энергией квантов (Е). Энергия -квантов находится в пределах от десятков кэВ до десятков МэВ, по этому они характеризуются высокой проникающей способностью и выраженным биологическим действием.

Излучение, содержащее а-, -частицы и -лучи, испускают естествен ные радионуклиды — уран, радий, торий, актиний, радон, поэтому на заре радиологии их использовали в качестве радиоактивных препаратов для ле чения больных. Впрочем, их биологическое действие не сразу было оцене но. В апреле 1902 г. Беккерель по просьбе Пьера Кюри подготовил пре парат радия для демонстрации его свойств на конференции. Он положил стеклянную трубочку с радием в карман жилета, где она находилась почти 6 ч Спустя 10 дней на коже под карманом появилась эритема, а еще через несколько дней образовалась язва, которая долго не заживала. Встретив шись с Пьером и Марией Кюри, Беккерель сказал: «Я очень люблю радий, но я на него в обиде».

Шутка Беккереля не была случайной. Остроумие находится в родстве с научной мыслью. Юмор свойствен ученым, в том числе физикам и меди кам-радиологам. «Веселый куплет может опрокинуть трон и низвергнуть богов»,— говорил Анатоль Франс.

Ученые шутят Рентген не был лишен чувства юмора. Однажды он получил письмо, автор которого просил выслать ему •несколько рентгеновских лучей» и инструкцию, как ими пользоваться. В прошлом он был ранен револь верной пулей, но для поездки к Рентгену у него, ви дите ли, не было времени. Рентген ответил так: «К сожалению, в настоящее время у меня нет Х-лучей. К тому же пересылка их — дело очень сложное. Посту пим проще: пришлите мне вашу грудную клетку».

2.5. Наступление продолжается.

Врачи следуют за физиками Самое большое достоинство хорошо выполненной работы в том, что оно открывает путь другой, еще лучшей рабо те... Цель научно-исследовательской работы — продви жение не ученого, а науки.

А.Лоуэлл В течение полувека после открытия рентгеновского излучения и естест венной радиоактивности стремительно развивалось наступление физиков на тайны микромира. Одно открытие влекло за собой другое. Сообщение А. Беккереля определило научную судьбу Марии Склодовской-Кюри. Она установила странный факт: урановая и ториевая руды оказались более «ра диоактивными» (предложенный ею термин), чем чистый уран или торий.

М.Склодовская-Кюри предположила, что в урановой руде должны содер жаться очень радиоактивные примеси.

В оборудованной на собственные средства примитивной лаборатории М. Склодовская-Кюри и ее муж Пьер Кюри в продолжение 2 лет с порази тельным упорством вели работу по выявлению этих примесей. «В этом скверном сарае,- вспоминала М. Склодовская-Кюри,- прошли лучшие, счастливые годы нашей жизни, целиком посвященные работе Часто я тут же готовила себе и Пьеру что-нибудь поесть, чтобы не прерывать опытов.

К вечеру я падала от усталости». Урановая руда была получена супругами Кюри в небольшом чешском городке Якимово. Она имела сложный состав и содержала большое количество элементов: серебро, висмут, барий, сви нец и др. Каково же было изумление ученых, когда выяснилось, что выде ленные ими из руды фракции бария и висмута также были радиоактивны ми, хотя чистый барий и висмут такими свойствами не обладают. Дальней шую гигантскую работу супругов Кюри историки охарактеризовали как ве личайший научный подвиг. Переработав около 7 руды, они получили около 1 г нового элемента, который оказался в I млн раз активнее урана.

Этот элемент был назван ими «радий», что в переводе на русский язык оз начает «лучистый». Открытие радия и исследование его излучения явились новым этапом в развитии атомной физики. «Великий революционер — радий»,— так называли его ученые в начале XX в. Супруги Кюри были удостоены Нобелевской премии по физике. Затем ими был открыт элемент, испускавший еще более интенсивное излучение, чем уран (в 10 млрд раз).

Он был назван полонием в честь Польши — родины М. Склодовской Кюри. В 1911 г. ей была присуждена вторая Нобелевская премия, на этот раз по химии. В последующие годы были обнаружены все другие элементы, способные к самопроизвольному распаду. Они были названы естественны ми радиоактивными веществами.

А следом за авангардом физиков продвигался фронт врачей, инженеров и конструкторов, пытавшихся использовать новейшие достижения теории для практических медицинских целей. Применение в медицине рентгенов ского излучения, как уже указывалось выше, началось в 1896 г. Первона чально рентгеновские снимки производили главным образом для распозна вания металлических инородных тел, переломов и болезней костей. В даль нейшем были разработаны способы рентгенологического исследования сердца, легких, желудка и других органов. Одновременно исследователи приступили к глубокому изучению биологического действия рентгеновско го излучения и излучения радиоактивных веществ. В 1896—1899 гг. появи лись первые сообщения об успешном применении рентгеновского излуче ния для эпиляции (удаления волос) и лечения некоторых дерматозов, а также о попытках провести рентгенотерапию опухолей различных внутрен них органов.

Дальнейшие физические и радиобиологические изыскания открыли новые возможности для развития медицинской радиологии. Исключитель ное значение имели работы Э. Резерфорда. В 1919 г. путем бомбардировки ядер атомов азота -частицами он добился превращения их в ядра атомов кислорода, т.е. превращения одного химического элемента в другой. Полу шутя, полусерьезно мы можем назвать Э. Резерфорда алхимиком XX в.

Ученик Э. Резерфорда академик П.Капица вспоминал, что его шефа про звали крокодилом. По-видимому, потому, что он всегда целеустремленно продвигался вперед и не мог, как и крокодил, двигаться назад. В 1920 г.

Э. Резерфорд на заседании Британской ассоциации содействия развитию наук высказал предположение, которое, как это нередко случается в науке, не было понято и оценено современниками. Ученый предположил, что в созданной им модели ядра атома существует некая гипотетическая частица, которая по массе равна протону (протон тоже был открыт Э. Резерфордом), но в отличие от него не имеет заряда. Эту частицу Э. Резерфорд предложил назвать нейтроном. В эксперименте нейтрон обнаружил Д. Чедвик — уче ник Э. Резерфорда. Открытие нейтрона позволило немецкому ученому В. Гейзенбергу и независимо от него российскому ученому Д.Д. Иваненко создать теорию строения ядра, которую в течение многих лет использовали в физике и радиологии.

Поворотным пунктом в развитии ядерной физики явилось открытие искусственной радиоактивности супругами Ирен и Фредериком Жолио Кюри С целью получения нейтронов они облучали -частицами различ ные элементы. При облучении алюминия было установлено, что наряду с нейтронами он испускает еще одну частицу - позитрон. Последующие опыты показали, что при облучении ряда элементов -частицами рож даются новые химические элементы, которые обладают радиоактивнос тью. Впервые появилась возможность получать радиоактивные элементы искусственным путем. В 1934 г. супругам Жолио-Кюри за открытие ис кусственной радиоактивности была присуждена Нобелевская премия по химии.

Кстати, о роли юмора и случайности в науке. Акаде мик А.С. Боровик-Романов рассказывал: «...Долгое время не удавалось напылить франций на германий.

Тогда нидерландский физик Хендрик Казимир пред ложил в качестве промежуточного слоя использовать рений. Логика его предложения состояла в том, что...

между Францией и Германией в качестве «скрепляю щего» природного элемента протекает река Рейн.

Результат превзошел все ожидания». Добавим, что эта работа способствовала открытию сверхпроводи мости при относительно высоких температурах.

Еще один важный шаг на пути становления радиологии сделал амери канский физик Э.Лоуренс. В 30-е годы он предложил использовать ускоре ние элементарных частиц для придания им высоких энергий. Вскоре Э. Ло уренс воплотил эту идею в жизнь, построив циклотрон, за что был удостоен в 1939 г. Нобелевской премии1. Циклотрон стал одним из основных источ ников получения искусственных радиоактивных элементов и генерации электромагнитных излучений высоких энергий. Появились даже специаль ные циклотроны медицинского назначения.

Другой физик - итальянец Э. Ферми предложил эффективный способ получения радиоактивных элементов посредством облучения стабильных элементов нейтронами. Удостоенный за это открытие Нобелевской премии аФерми вынужден был эмигрировать из фашистской Италии в США, где в 1944 г. запустил первый в мире атомный реактор. В настоящее время мно гие радионуклиды получают в атомных реакторах.

т е ССН ' гаавиоп0»»^^™10 и " Р Узнать· что на золотой Нобелевской медали вы рТЛнТотк^иямиГ^ На с Л а ж д е н и с ™*"" -еловеческую жизнь, облаго 2.6. Два рождения отечественной радиологии Будущее всегда зависит от прошедшего: это следствие уже положенных оснований, жатва того, что было по сеяно прежде, воздаяние за дела прошедшие.

Н. Добролюбов В первых рядах физиков и врачей, применивших рентгеновское излуче ние и лучи радия для диагностики и лечения болезней, были русские уче ные. Они встретили открытие Рентгена с энтузиазмом. Уже 6 января 1896 г.

в Риге и 12 января в Петербургском университете были сделаны первые снимки кисти. 16 января Н.Г. Егоров произвел аналогичный снимок в Ме дико-хирургической академии, а П.Н. Лебедев — на кафедре физики Мос ковского университета. Одновременно А.С. Попов — изобретатель радио — изготовил первую в России рентгеновскую установку и выполнил исследо вание раненного дробью.

В первых числах февраля Рентген получил телеграмму из Петербурга:

«Петербургская студенческая молодежь, собравшаяся в Физической лабо ратории СПб. Ун-та на блестящую демонстрацию рентгеновых лучей проф.

Боргманом и его ассистентами Гершуном и Скобельцыным, горячо привет ствует проф. Рентгена с его открытием». Рентген ответил студентам благо дарственным письмом. В феврале 1896 г. начались систематические рентге нологические исследования больных в Медико-хирургической академии в Петербурге, а несколько позднее — на медицинском факультете Москов ского университета (рис. 1.2).

Проф. АИ. Лебедев выступил 1 февраля 1896 г. на заседании Петер бургского медико-хирургического об щества и поставил вопрос о примене нии рентгенологического метода в акушерстве и гинекологии. Он проде монстрировал рентгенограмму пре парата, полученного при выполнении операции по поводу внематочной бе ременности. 13 февраля того же года в Медико-хирургической академии молодой врач В.Н. Тонков доложил о результатах рентгенологического изу чения роста костей. Ему принадлежат вещие слова: «...до открытия Рентге на анатомия была наукой о строении мертвых элементов. В свете рентге новских лучей она стала анатомией на живом для живого». Большое Рис. 1.2. Рентгенограмма кисти с изо значение для радиационной био бражением иглы в мягких тканях, вы логии и лучевой терапии имели ра полненная в 1897 г. на медицинском боты ИР. Тарханова, ЕС. Лондона, факультете Московского университета.

Рис. 1.3. Первые «рентгеновские кабинеты» нередко были составной час сультативной комнаты врача (фото 1900 г.).

М.Н. Жуковского, СВ. Гольдберга, изучавших биологическое действие ио низирующих излучений.

К сожалению, в те годы в России не было условий для развития меди цинской радиологии: электротехнической промышленности практически не существовало. Рентгеновские кабинеты были оснащены примитивным оборудованием, причем меры зашиты от излучения не применялись (рис.

1.3). Во всей стране было лишь несколько десятков врачей-рентгенологов.

Становление медицинской радиологии как самостоятельной научной и клинической дисциплины произошло только после первой мировой войны.

Радиологи рассматривают это как второе ее рождение.

В начале 1918 г. рентгенолог Женского медицинского института в Пет рограде МИ. Неменов обратился к народному комиссару просвещения А.В. Луначарскому с предложением об организации научно-исследователь ского рентгенологического и радиологического института. «Бурное револю ционное время,— писал впоследствии МИ. Неменов.— Время от времени где-то потрескивают выстрелы. Кабинет народного комиссара по просве.И. Неменов (1880-1950) С.А. Рейнберг (1897-1966) щению на Чернышевском переулке. Я делаю краткий десятиминутный до клад о жалком положении рентгенологии в России и о той роли, которую она должна играть для советской науки, для советской медицины. Я выхо жу из кабинета А.В. Луначарского с принципиальным постановлением об организации в Петрограде крупного научно-исследовательского института, посвященного вопросам рентгенологии и радиоактивности, первого науч но-исследовательского учреждения, созданного Советской властью». Доба вим, что при новом институте была создана первая в мире рентгенологи ческая клиника. Из темных сырых подвалов, где ютилась рентгенология в русских больницах и клиниках, она перешла, по образному выражению М.И. Неменова, «в свой собственный дворец».

Началась радостная и тревожная юность радиологии, совпавшая с года ми гражданской войны и восстановления народного хозяйства. В 1919 г. в Институте усовершенствования врачей в Петрограде была учреждена первая кафедра рентгенологии, которую возглавил А.К. Яновский. С 1920 г. стал выходить журнал «Вестник рентгенологии и радиологии». В последующие годы были организованы институты рентгенологии в Москве, Киеве, Харь кове, Одессе, Ереване, Тбилиси и других городах, созданы заводы рентгено аппаратостроения. Отечественная рентгенология уже в свои молодые годы сумела занять лидирующее положение в остеологии и остеопатологии, рент геноанатомии, рентгенофизиологии и экспериментальной рентгенологии.

Важнейшей особенностью российской рентгенологии явилась ее профилак тическая и клиническая направленность. В развитии этих направлений осо бую роль сыграл выдающийся клиницист-рентгенолог С.А. Рейнберг. Рент генология внесла живую струю в клиническую медицину и явилась важным фактором технической реконструкции здравоохранения.

Заканчивалась молодость отечественной рентгенологии, она вступала в пору зрелости, но вероломное нападение фашистской Германии прервало ее мирное развитие. Лучшие силы рентгенологии были отданы фронту. Ро дилась военно-полевая рентгенология как новая организационно-тактичес кая система. Рентгенологи достойно выполнили свой патриотический долг на фронте и в тылу.

Послевоенные годы ознаменовались быстрым развитием рентгенов ской службы, созданием специализированных радиологических отделений, немалыми успехами в совершенствовании лучевых методов диагностики и лечения болезней. В 60-80-е годы эра традиционной рентгенодиагностики стала постепенно сменяться эрой комплексных лучевых технологий. В ме дицинскую практику начали внедрять новые методы лучевого исследова ния: ангиографию, радионуклидную и ультразвуковую диагностику, ком пьютерную рентгеновскую томографию. Наступил новый период в разви тии отечественной медицинской радиологии, утверждающий ее роль одно го из лидеров диагностической медицины. Открылись удивительные пер спективы, о которых мы расскажем в последующих главах. А пока нам предстоит познакомиться с некоторыми сведениями о физических свойст вах и биологическом действии излучений.

3. ИЗЛУЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕДИЦИНСКОЙ РАДИОЛОГИИ, ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ Современная реитгенорадиология служит связующим зве ном между так называемыми точными естественными науками и медико-биологическими дисциплинами... Через рентгенорадиологические каналы в медицину проникают те замечательные новейшие достижения физики и тех ники, которыми вправе гордиться человеческий гений.

С.А. Рейнберг Богат арсенал современной медицинской радиологии. При посредстве разнообразных технических устройств радиолог имеет возможность ис пользовать целый набор излучений различной природы и энергии. С их по мощью удается получить изображение любого органа и изучить его структу ру (лучевую морфологию), можно наблюдать и регистрировать функцию любого органа в нормальных и патологических условиях (лучевая физиоло гия и лучевая функциональная патология). Лучевые методы позволяют ис следовать элементный состав органов и тканей и содержание в них биоло гически активных веществ, что следует назвать прижизненной лучевой биохимией. Многие излучения оказывают выраженное биологическое дей ствие, что можно использовать в лечебных целях (лучевая терапия).

3.1. Группировка излучений, применяемых в радиологии Все излучения, используемые в медицинской радиологии, делят на две оольшие группы: неионизирующие и ионизирующие. Как показывает са мо наименование, первые в отличие от вторых при взаимодействии со средой не вызывают ионизации атомов, т.е. их распада на противопо ложно заряженные частицы — ионы.

К числу неионизирующих излучений принадлежат тепловое (инфрак расное — ИК) излучение и резонансное, возникающее в объекте (тело человека), помещенном в стабильное магнитное поле, под действием высокочастотных электромагнитных импульсов. Кроме того, к неио низирующим излучениям условно относят ультразвуковые волны, пред ставляющие собой упругие колебания среды.

Инфракрасное излучение испускают все тела, температура которых выше абсолютного нуля. Интенсивным источником такого излучения являются ткани человеческого тела. Как известно, инфракрасные волны относятся к электромагнитным излучениям. По длине они занимают промежуточное положение между видимым светом и радиоволнами. Диапазон ИК-лучей — от 0,76 до 1000 мкм. Интенсивность ИК-излучения пропорциональна 4-й степени температуры тела, т.е. возрастание температуры тела в 2 раза при ведет к увеличению интенсивности ИК-излучения в 16 раз. Максимальное излучение тела человека лежит в области длинноволнового ИК-излучения и составляет в среднем 9,6 мкм. Энергия ИК-лучей меньше, чем световых, поэтому они не действуют на фотоматериалы.

Ультразвук представляет собой волнообразно распространяющееся ко лебательное движение частиц упругой среды. В зависимости от частоты колебаний звуковые волны делят на инфразвук — до 20 колебаний в секун ду — 20 герц (Гц), собственно звук — от 20 Гц до 20 килогерц (кГц) и ульт развук — свыше 20 кГц. В медицинской диагностике применяют ультразвук частотой от 0,8 до 15 млн герц (МГц).

Общим свойством ионизирующих излучений является их способность ионизировать атомы окружающей среды, в том числе атомы, входящие в состав тканей человека. Все эти излучения делят на две группы: кван товые (т.е. состоящие из фотонов) и корпускулярные (состоящие из час тиц).

Это деление в значительной мере условно, так как любое излучение имеет двойственную природу и в определенных условиях проявляет то свойства волны, то свойства частицы. Однако в радиологической практике это деление по ряду соображений удобно.

К квантовым ионизирующим излучениям относят тормозное (в частнос ти, рентгеновское) излучение и гамма-излучение. К корпускулярным из лучениям причисляют пучки электронов, протонов, нейтронов, мезонов и других частиц.

Различают естественные и искусственные источники ионизирующих излучений. Первым естественным источником является космическое излу чение, приходящее на Землю из Вселенной. В его состав входят протоны, нейтроны, атомные ядра и другие частицы. Они нередко обладают исклю чительно высокой энергией, но благодаря наличию атмосферы (кстати, ее масса составляет около 5 000 000 млрд т) тратят эту энергию главным обра ^,м „а взаимодействие с атомами воздуха. На поверхности ^" »"«« сивность космического излучения сравнительно мала. Вторым естествен ным источником ионизирующих излучений являются радиоактивные эле менты распределенные в земных породах, воздухе, воде, живых организ мах в том числе в тканях человека. Все указанные источники определяют радиоактивность окружающей среды - естественный (природный) радиаци онный фон.

Искусственными источниками ионизирующих излучении являются различные технические устройства, созданные человеком.

3.2. Источники ионизирующих излучений, применяемых в радиологии Источниками ионизирующих излучений, используемых для медицин ских целей, являются рентгеновские трубки, радиоактивные нуклиды и ускорители заряженных частиц.

Рентгеновская трубка представляет собой вакуумный стеклянный сосуд, в концы которого впаяны два электрода — катод и анод. Послед ний выполнен в виде тонкой вольфрамовой спирали, вокруг которой при ее нагревании образуется облако свободных электронов (термоэлектрон ная эмиссия). Под действием высокого напряжения, приложенного к по люсам рентгеновской трубки, они разгоняются и фокусируются на аноде.

Последний вращается с огромной скоростью — до 10 тыс. оборотов в 1 мин, чтобы поток электронов не попадал в одну точку и не вызвал рас плавления анода из-за его перегрева. В результате торможения электронов на аноде часть их кинетической энергии превращается в электромагнит ное излучение.

Исторически сложилось так, что это излучение было впервые обнару жено Рентгеном и получило название «рентгеновское». Таким образом, рентгеновское излучение — это разновидность тормозного излучения.

Другим источником ионизирующих излучений, используемых для ме дицинских целей, являются радиоактивные нуклиды. Их получают в атом ных реакторах, на ускорителях заряженных частиц или с помощью генера торов радионуклидов.

Ускорители заряженных частиц — это установки для получения заря женных частиц высоких энергий с помощью электрического поля.

Частицы движутся в вакуумной камере. Управление их движением осу ществляется магнитным или, реже, электрическим полем. В зависимо сти от траекторий движения частиц различают циклические и линей ные ускорители, а по характеру ускоряемых частиц — ускорители элек тронов (бетатрон, микротрон, линейный ускоритель электронов) и тя желых частиц — протонов и др. (циклотрон, синхрофазотрон) Уско рители являются источником не только заряженных частиц но и вто ричных частиц - нейтронов, мезонов, а также тормозного электро магнитного излучения. Быстрые нейтроны генерируют на циклотроне.

В лучевой терапии ускорители заряженных частиц используют как ис точники электромагнитного излучения высоких энергий, реже — электро нов и исключительно редко — протонов и нейтронов. В радионуклидной диагностике ускорители применяют для получения радионуклидов преиму щественно с коротким и ультракоротким периодом полураспада.

3.3. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом Проходя через любую среду, в том числе через ткани организма чело века, все ионизирующие излучения действуют в принципе одинако во — передают свою энергию атомам этих тканей, вызывая их воз буждение и ионизацию. Распределение возникающих ионов по пути следования частиц или фотонов различно, так как оно зависит от их природы и энергии.

Протоны и особенно -частицы имеют большую массу, заряд и энер гию, поэтому они движутся в тканях прямолинейно, образуя густые скоп ления ионов, т.е. отмечается большая линейная потеря энергии этих частиц в тканях. Длина же их пробега зависит от исходной энергии частицы и ха рактера вещества, в котором она перемешается. Линейная потеря энергии (ЛПЭ) = Е/Р, где — энергия частицы;

— пробег ее в данной среде.

Путь электрона в ткани извилист, так как последний имеет небольшую массу и изменяет направление движения под действием электрических полей атомов. Однако электрон способен вырвать орбитальный электрон из системы встречного атома, т.е. производить ионизацию вещества. Толь ко образующиеся пары ионов распределены по пути следования электрона гораздо менее густо, чем при движении протонного пучка или -частиц.

Быстрые нейтроны теряют энергию главным образом в результате столкновений с ядрами водорода. Эти ядра вырываются из атомов и сами создают в тканях густые скопления ионов. После замедления движения нейтроны захватываются атомными ядрами, что может сопровождаться вы делением гамма-квантов или протонов высокой энергии, которые в свою очередь образуют плотные скопления ионов. Часть ядер, в частности ядра атомов натрия, фосфора и хлора, вследствие взаимодействия с нейтронами становятся радиоактивными, поэтому после облучения человека потоком нейтронов в его теле остаются радионуклиды, являющиеся источником из лучения (так называемая наведенная радиоактивность).

Таким образом, в результате взаимодействия заряженных и нейтральных частиц с атомами тканей организма человека происходит ионизация их вещества. При этом для каждого вида излучения характерно определен ное микрораспределение ионов (энергии) в тканях.

Поток фотонов уменьшается в любой среде, в том числе в биосубстра те, за счет двух факторов: рассеяния фотонов в пространстве и их взаимо действия с атомами среды. Пространственное рассеивание происходит так же, как ослабление лучей видимого света: чем дальше от источника, тем в большем объеме рассеиваются фотоны и тем меньшее количество их при холится на единицу облучаемой поверхности. Интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника излучения (закон «обратных квадратов»).

Типы взаимодействия фотонов с атомами среды известны читателю из курса физики. При низких энергиях фотонов (5-50 кэВ) и для веществ с небольшим порядковым номером имеет значение фотоэффект. Фотон вы рывает орбитальный электрон из атома и придает ему определенную энер гию. Выбитый электрон вызывает ионизацию окружающих атомов. При более высоких энергиях фотонов преобладающее значение получает второй тип взаимодействия — неупругое рассеяние электронов на атомах. В этом случае как сам фотон, так и образуемые им электроны отдачи также вызы вают ионизацию вещества. Однако и при фотоэффекте, и при комптонов ском неупругом рассеянии все фотоны с энергией до 1 МэВ обусловливают максимум поглощения энергии в самом поверхностном слое тканей (до 0,5 см), так как именно в этом слое образуется наибольшее количество вто ричных электронов.

Фотоны с энергией выше I МэВ вызывают максимум актов ионизации в глубине тканей — тем глубже, чем больше их энергия. При высоких энер гиях фотонов приобретает значение третий тип взаимодействия — образо вание электронно-позитронных пар. Сам фотон исчезает, давая жизнь паре элементарных частиц — электрону и позитрону. Последний быстро теряет энергию и объединяется с встречным электроном. При этом обе частицы тоже исчезают (так называемая аннигиляция), а взамен возникают два фо тона, которые расходятся в противоположные стороны. Энергия каждого из этих фотонов вдвое меньше энергии исходного фотона.

Таким образом, при основных типах взаимодействия тормозного излу чения и -излучения с веществом часть их энергии превращается в кинети ческую энергию электронов, которые осуществляют ионизацию среды.

Процесс ионизации обусловливает биологические эффекты излучений.

Дозиметрия ионизирующих излучений — специальный раздел радиацион ной физики и техники. Дозиметрический анализ предполагает: а) из мерение активности источника излучения;

б) определение качества и количества испускаемых им излучений, т.е. создаваемого им поля из лучения (лучевого поля);

в) определение величины и распределения энергии, поглощенной в любом объекте, находящемся в сфере дейст вия данного источника (внесенном в лучевое поле). С характеристикой источника радиолог знакомится по паспорту установки или радиоак тивного препарата.

Единицей активности радионуклида в системе единиц СИ является бек керель (Бк): 1 Бк равен 1 ядерному превращению за 1 с. На практике еще ис пользуют внесистемную единицу кюри (Ки): 1 Ки=3,7-10" ядерных превраще нии за 1 с, кратную единицу мегакюри (МКи): I МКи = / -JO" Ки, и дольные миллцкю и мКи,4~ Р ( У- IMKWI. 10~> Ки;

микрокюри (мкКи): 1 мкКи = Ки ан0К1 и,,, '" оР №/ · / нКи = 1.10-» Ки = 37 ядерных превращений за 1 с. Нетрудно подсчитать, что 1 Бк равен 0,027 нКи.

Характеристику поля излучения получают расчетным путем (по табли цам) или с помощью измерительных приборов. Их приемной частью - де текторами — служат ионизационные камеры, газоразрядные и сцинтилля ционные счетчики, полупроводниковые кристаллы или химические систе мы. Однако решающее значение для оценки возможного биологического действия излучения имеет характеристика его поглощения в тканях. Вели чина энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества, называется дозой, а та же величина, отнесенная к единице времени,— мощностью дозы излучения.

Поглощенная доза (Д) — основная дозиметрическая единица. Она равна отношению средней энергии, переданной ионизирующим излу чением веществу в элементарном объеме, к массе вещества в этом объеме. Единицей поглощенной дозы в СИ является грей (Гр): 1 Гр = I Дж/кг. Поглощенную дозу определяют расчетным путем (используя для этой цели компьютеры и математические программы) или посред ством введения миниатюрных датчиков излучения в облучаемые ткани и полости тела.

При рентгенологической и радионуклидной диагностике, а также при терапевтическом облучении больного поглощенная энергия в его теле всегда распределена неравномерно, поэтому для более точной характерис тики дозного поля введены дополнительные величины. Это, во-первых, интегральная доза — общее количество энергии, поглощенной в организ ме человека;

во-вторых,— гонадная, костномозговая дозы и доза в «кри тическом органе». Как показывают эти термины, речь идет о дозах энер гии, поглощенной в половых органах, костном мозге и в органе, который подвергается наиболее сильному облучению (при радионуклидной диа гностике — это орган, в котором создается наиболее высокая концентра ция радионуклида).

— Никак не могу найти себе помощника,— пожаловал ся однажды Эдисон Эйнштейну.— Каждый день захо дят молодые люди, но ни один не подходит.

— А как Вы определяете их пригодность? — поинтере совался Эйнштейн.

Эдисон показал ему листок с вопросами:

— Кто на них ответит, тот и станет моим помощником.

«Сколько миль от Нью-Йорка до Чикаго?» — прочел Эйнштейн и ответил: «Нужно заглянуть в железнодо рожный справочник».— -Из чего делают нержавеющую сталь?» — «Об этом можно узнать в справочнике по ме талловедению...». Пробежав глазами остальные во просы, Эйнштейн сказал:

— Не дожидаясь отказа, свою кандидатуру снимаю сам.

(ФИЗИКИ шутит.— М.: Мир, 1966) «Сказка — ложь, но в ней намек. ». Читатель, надеем ся, сам поймет и не будет увлекаться зазубриванием ряда справочных материалов, приведенных в учеб нике.

3.4. Биологическое действие излучений Все излучения, как неионизирующие, так и ионизирующие, способны вызывать изменения в живых организмах, т.е. характеризуются биоло гическим действием, которое является результатом поглощения энер гии излучения элементами биоструктур.

Однако энергия ультразвуковых волн и высокочастотных электромаг нитных колебаний, используемых в диагностике, значительно ниже энер гии, которая сопровождается механической и химической реакцией тканей.

В настоящее время продолжается изучение биологического действия ульт развука, стабильного магнитного поля и высокочастотных радиоволн, но существенных вредных последствий от ультразвуковых и магнитно-резо нансных исследований не зарегистрировано.

Совсем иное дело — ионизирующие излучения. Их биологическое дей ствие стало известно вскоре после открытия рентгеновского излучения.

В частности, И.Р. Тарханов в 1896 г. на основании результатов экспери ментов на лягушках, домашних мухах и бабочках установил влияние рент геновского облучения на ряд систем организма и прозорливо предсказал, что «...в недалеком будущем лучами этими будут пользоваться с лечебной целью». Родоначальником радиационной биологии считают Е.С. Лондона.

Он изучил действие -излучения радия на ферменты, токсины и различные ткани животных объектов и показал высокую чувствительность к облуче нию кроветворной системы и половых желез. Е.С. Лондону принадлежит первая в мире монография по радиобиологии «Радий в биологии и медици не» (1911). В 1925 г. Г.С. Филиппов и Г.А. Надсон впервые в мире устано вили влияние излучений на наследственность. Эта работа явилась предте чей радиационной генетики.

Первый этап биологического действия ионизирующих излучений пред ставляет собой физический процесс взаимодействия излучения с веществом.

Все излучения непосредственно или опосредованно вызывают возбуждение либо ионизацию атомов биосистем. В результате этого в тканях появляются возбужденные и ионизированные атомы и молекулы, обладающие высокой химической активностью. Они вступают во взаимодействие друг с другом и с окружающими атомами, при этом под влиянием облучения возникает боль шое количество высокоактивных свободных радикалов и перекисей. Погло щение энергии излучения и первичные радиационно-химические реакции совершаются практически мгновенно — и течение миллионных долей се кунды.

Затем за тысячные доли секунды радиационно-химический процесс приводит к изменению расположения и структуры молекул и, следователь но, к нарушению биохимии клеток. Морфологические и функциональные изменения клеток проявляются уже в первые минуты и часы после облуче ния. Последнее воздействует на все компоненты клеток, но в первую оче редь, особенно при сублетальных и летальных дозах излучения, поражают ся ядерные структуры - ДНК, дезоксинуклеопротеиды и ДНК-мембран ные комплексы. Прекращаются рост и деление клетки, в ней обнаружива ют дистрофические изменения вплоть до гибели клетки. Изменения в хро мосомном аппарате клетки отражаются на ее наследственных свойствах приводят к радиационным мутациям. Они могут развиться в соматических клетках, обусловливая снижение жизнеспособности их потомства или по явление клеток с новыми качествами. Полагают, что эти новые популяции клеток могут быть источником рака и лейкоза. Мутации, развившиеся в по ловых клетках, не отражаются на состоянии облученного организма, но могут проявиться в следующих поколениях, а это может вести к увеличе нию числа наследственных болезней, которых и без того много в челове ческой популяции.

Разумеется, биологические последствия облучения отнюдь не сводятся только к клеточным и тканевым реакциям — они лишь лежат в основе сложных процессов нарушения деятельности нервной, кроветворной, эндо кринной, иммунной и других систем организма.

Биологический эффект в первую очередь определяется величиной по глощенной дозы и распределением ее в теле человека. При равной дозе наиболее значительные последствия наблюдаются при облучении всего тела, менее выражена реакция в случае облучения его отдельных час тей. При этом не все равно, какие части облучены. Облучение живота, например, дает гораздо более выраженный эффект, чем воздействие в той же дозе на конечности. Вместе с тем биологический эффект зави сит от радиочувствительности облученных тканей и органов.

Радиочувствительность — очень важное понятие в медицинской радио логии. Она определяется выраженностью лучевого повреждения клеток и тканей и способностью их к восстановлению после облучения.

Чувствительность клетки к облучению зависит от многих факторов:

вида излучения (энергии квантов или частиц), стадии митотического цикла, степени оксигенации, функционального состояния клетки в момент облучения. Особенно значительно поражаются клетки, которые в этот мо мент находились в состоянии повышенной активности (например, в перио де синтеза ДНК). Большую роль играют внешние условия: температура, со держание воды, кислорода и т.д.

Степень лучевых реакций тесно связана с парциальным напряжением кислорода в биосубстрате. Это явление получило название «кислород ный эффект». Чем меньше кислорода в клетке, тем меньше лучевое по вреждение.

Лучевые повреждения ярко проявляются в активно пролиферирующих тканях (лимфоидная, кроветворная и т.д.) и гораздо менее выражены и воз никают в более отдаленные сроки в мало обновляющихся тканях (костная, хрящевая, мышечная, жировая). Малодифференцированные клетки более чувствительны к облучению. Рассматривая вопрос о тканевой радиочувст вительности, нужно учитывать, что гибель части клеток компенсируется деятельностью систем клеточного обновления, а она зависит от общего числа стволовых клеток, интенсивности клеточной пролиферации, состоя ния кровотока и оксигенации клеток. Подробнее этот вопрос будет рас смотрен в главах, посвященных лучевой терапии опухолей.

Мы лишь вкратце описали биологическое действие ионизирующих излу чений. Подробнее с этой проблемой читатель может познакомиться в руко волстве С Ярмоненко «Радиобиология человека и животных» (М.: Выс ш^ школа, 198s7 На данном этапе для нас важно подчеркнуть следующее.

При любом медицинском применении ионизирующих излучений не обходимо соблюдать правила радиационной безопасности и противо лучевой зашиты пациентов и персонала лучевых отделении.

3.5. Осторожно, радиация!

В связи с появлением ядерных технологий и широким использованием ионизирующих излучений в медицинской практике, народном хозяйстве и научных исследованиях увеличилась вероятность облучения человека в дозе, превышающей естественный радиационный фон. При этом наиболь шее значение имеет медицинское облучение: оно обусловливает примерно 90 % лучевой нагрузки на население, т.е. 90 % популяционной дозы. Ос новной вклад в эту нагрузку вносит рентгенология.

Техника безопасности и охрана труда при работе с ионизирующими излучениями регламентированы Федеральным законом О радиацион ной безопасности населения», «Нормами радиационной безопасности (НРБ-96)» и рядом официальных инструкций, изданных Министерст вом здравоохранения РФ.

В упомянутом законе указано: «Радиационная безопасность насе ления — состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излу чения». «Нормы радиационной безопасности (НРБ-96)» предусматри вают обеспечение безопасности человека при всех уровнях воздействия на него искусственного или природного ионизирующего излучения.

Контроль за выполнением инструкций осуществляют органы санитар но-эпидемиологического надзора. Однако многие положения должны быть известны каждому врачу, поскольку он устанавливает показания к радиологическим исследованиям, а нередко и участвует в них.

Первое обязательное требование заключается в том, что всякое лучевое исследование должно быть оправданно, т.е. проводить его следует по стро гим показаниям. Главным аргументом должна стать необходимость полу чения важной диагностической информации. При равной информатив ности нужно отдавать предпочтение тем исследованиям, которые не свя заны с облучением больного или сопровождаются меньшим облучением.

С особой осторожностью подходят к проверочным (профилактичес ким) лучевым исследованиям. Проверочные рентгенологические исследо вания не проводят беременным и детям до 14 лет, а радионуклидные про цедуры — детям до 16 лет, беременным и кормящим матерям. Детям до года радионуклидные исследования вообще не выполняют, если нет жиз ненных показаний. Радионуклидные, а также рентгенологические исследо вания, связанные с относительно большим облучением гонад (исследова ния кишечника, почек, поясничного отдела позвоночника, таза и др.), женщинам в детородном возрасте рекомендуется проводить в течение пер вой недели после менструации.

Второе обязательное требование — соблюдение правил радиологического обследования больных. Его должны проводить только лица, имеющие спе циальную подготовку по радиационной безопасности. Терапевты, пуль монолога, кардиологи, хирурги, урологи и врачи других специальностей, не прошедшие такую подготовку, не имеют права самостоятельно выпол нять радиологические процедуры. Ответственность за обоснованность, планирование и проведение исследования несет врач-радиолог.

Все работники радиологических отделений, лица, находящиеся в смежных помещениях, а также больные, подвергающиеся исследова нию или лечению, должны быть защищены от действия ионизирую щих излучений.

Защитой называют совокупность устройств и мероприятий, предна значенных для снижения физической дозы излучения, воздействующей на человека, ниже предельно допустимой дозы (ППД).

Установлены следующие категории облучаемых лиц: 1) персонал, т.е.

лица непосредственно работающие с техногенными источниками (группа А) или в связи с условиями работы находящиеся в сфере их воздействия (группа Б);

2) все остальное население (группа В). Для ка тегорий А и Б установлены основные дозовые пределы (табл. 1.1).

Приведенные в табл. 1.1 дозы указаны в зивертах. Эта единица была введена для того, чтобы оценивать радиационную опасность воздействия любого вида ионизирующего излучения.

Зиверт (Зв) — доза ионизирующего излучения любого вида, производящая такое же биологическое действие, как и доза рентгеновского или ^-излу чения в 1 Грей (Гр).

К данной категории относят также медицинский персонал, в связи с условия ми работы периодически находящийся в сфере воздействия ионизирующего излучения, например эндоскописты, травматологи и другие специалисты, про изводящие манипуляции под рентгенологическим контролем.— Прим. ред.

Таблица 1.1. Основные дозовые пределы излучения Лозовые пределы Нормируемые величины группа Б группа А' I мЗв в год в среднем за 20 мЗв в год в среднем за Эффективная доза любые последовательные любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в 5 лет, но не более 50 мЗв год в год Эквивалентная доза за год 500 в хрусталике, коже··, 500 кистях и стопах, мЗв •Дозы облучения (как и все остальные допустимые производные уровни для персонала груп пы Б) не должны превышать '/4 значений для персонала группы А, юкровным слоем толщи "Относится к среднему значению в слое толшиной 5 мг/см под пок ной 5 мг/см2. На ладонях толщина покровного слоя 40 мг/см Противолучевая защита обеспечивается рядом факторов. К ним отно сятся правильное размещение радиологических кабинетов в медицинских учреждениях и наличие стационарных и нестационарных защитных уст ройств. Стационарными устройствами являются неподвижные сооруже ния, изготовленные из соответствующих материалов (кирпич, баритобе тон, свинец, свинцовое стекло и др.). Эти сооружения — стены, перекры тия, защитные двери, смотровые окна — обеспечивают защиту от прямого и рассеянного излучения всех лиц, находящихся в помещениях, смежных с тем, в котором находится источник излучения. Нестационарными уст ройствами называют перемещаемые приспособления, предназначенные для защиты персонала и больных, находящихся в тех же кабинетах, в ко торых расположены источники излучения. К таковым принадлежат разно образные защитные ширмы, кожухи, в которые заключены рентгеновские трубки, сейфы для хранения радиоактивных препаратов, контейнеры для размещения и транспортировки радионуклидов, защитные стерилизаторы.

В рентгеновских кабинетах обязательным является использование средств индивидуальной защиты — фартуков и перчаток из просвинцо ванной резины. Участки тела больного, которые не должны подвер гаться облучению, также покрывают просвинцованной резиной. В ра дионуклидных лабораториях все сотрудники тоже обязаны применять средства индивидуальной защиты — спецодежду, фартуки, бахилы, перчатки, а также использовать дистанционный инструментарий. При работе с открытыми источниками излучения используют пневмокос тюмы, пластиковые полукомбинезоны, фартуки, нарукавники, респи раторы, перчатки, обувь, очки, халаты.

Существенным фактором противолучевой защиты является рациональ ное расположение рабочих мест персонала с максимальным удалением их от источников излучения — так называемая защита расстоянием (вспомни те, что интенсивность облучения снижается обратно пропорционально квадрату расстояния от источника до облучаемой поверхности).

Во всех медицинских учреждениях, где имеются источники ионизиру юших излучении, организован радиационный контроль. Его осуществляет служба радиационной безопасности учреждения или специально выделен ное должностное лицо, а также соответствующие ведомственные службы с применением дозиметрических приборов.

Учитывая существование профессиональной вредности у персонала рентгенологических кабинетов, трудовое законодательство предусматрива ет ряд льгот: сокращенный рабочий день, удлиненный отпуск, надбавку к заработной плате, более ранний уход на пенсию. К работе в рентгенологи ческом отделении не допускаются лица моложе 18 лет, а также беременные.

Существует, кроме того, перечень заболеваний, при которых не разрешает ся работа в сфере действия ионизирующего излучения.

4. ЭЛЕМЕНТЫ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАТИКИ Революция в вычислительной технике оказала огромное влияние на все сферы человеческой деятельности — общественной и профессиональной.

Благодаря низкой стоимости, компактности и «дружелюбию» по отноше нию к потребителю эта техника стала центром рабочего места инженера и техника, физика и математика, бухгалтера, экономиста и многих других специалистов. С помощью ЭВМ осуществляют руководство хозяйством страны, составляют планы развития отраслей экономики. На базе ЭВМ ос нованы полеты в космос, авиационная навигация, планирование работы наземного и водного транспорта.

В последние годы ЭВМ широко внедряют в гуманитарные области зна ний: медицину и биологию, генетику, психологию, науковедение. Приме нение компьютеров в корне изменило обмен информацией — сделало его быстрым, точным и поистине всеобъемлющим. Исключительно важную роль играет вычислительная техника в медицине и здравоохранении. Воз никло новое научное направление — медицинская информатика.

Медицинская информатика — это наука, изучающая законы и методы применения вычислительной техники в медицине, а также теорию оценки информативности диагностических методов исследования.

Особое внияние оказала медицинская информатика на развитие меди цинской радиологии. За одно-два десятилетия ее активного использования, в частности применения вычислительной техники, возникли принципиаль но новые методы исследования, изменившие медицинскую науку и вра чебную деятельность. На ее базе были созданы такие прогрессивные диа гностические технологии, как компьютерная, магнитно-резонансная и эмис сионная томография, практически вся ультразвуковая и радионуклидная диа гностика, высокотехнологические способы получения рентгеновских изображе ний — дигитальная рентгенография, флюорография, ангиография. С помощью ЭВМ осуществляют планирование лучевой терапии и облучение пациента.

Компьютеры значительно изменили образовательный процесс, обусловив доступность, открытость и оперативность получения учебного материала.

В медицинских институтах и университетах основы вычислительной техники изучают на специальном курсе, который включают в блок фунда ментально-гуманитарных дисциплин. Здесь же мы остановимся лишь на тех аспектах медицинской информатики, которые затрагивают интересы медицинской радиологии и рентгенологии.

Основными областями применения компьютеров в медицинской ра диологии являются следующие.

1. Получение изображения внутренних органов с помощью специальных методов исследования, основанных на компьютерной технологии. К ним относятся дигитальные рентгеновские методы — цифровая рентгеногра фия, флюорография, ангиография, радионуклидная сцинтиграфия, ультра звуковая визуализация органов — сонография и допплеровское картирова ние, послойное исследование органов — томография: рентгеновская, маг нитно-резонансная, радионуклидная.

2 «Дигитализация», т.е. оцифровка уже существующих медицинских изо бражений, например рентгенограмм, с целью получения более качествен ной диагностической информации.

Рнс. 1.4. Автоматизированное рабочее место врача.

3. Автоматизация сбора, хранения и анализа данных, благодаря чему эти процедуры стали более точными, надежными и высокопроизводительными.

4. Создание компьютерных информационных баз данных с их неограни ченной емкостью памяти, быстрым и рациональным доступом к хранящей ся в них информации.

5. Создание на базе персонального компьютера индивидуального автома тизированного рабочего места (АРМ) врача, что в значительной степени по вышает эффективность его работы (рис. 1.4).

6. Создание автоматизированной системы управления отделениями луче вой диагностики, благодаря которой значительно увеличивается производи тельность лечебного учреждения в целом.

7. Создание полностью (или в значительной части) компьютеризованных отделений лучевой диагностики, связанных с внутрибольничной компьютер ной сетью.

8. Использование компьютеров в обучении и тестировании знаний.

9. Применение компьютера как терминала для выхода в локальные, на циональные и международные компьютерные сети (Интернет) для обеспе чения оперативного доступа к мировым информационным ресурсам в об ласти медицинской радиологии и общечеловеческих знаний в целом.

4.1. Как устроен компьютер При рассмотрении данного раздела учебника следует учитывать два важных обстоятельства, накладывающих отпечаток на все его последующее содержание.

Первое. Прогресс в компьютерных технологиях необычайно стремите лен. Производительность компьютеров возрастает в среднем на 10 % еже месячно^.). При этом стоимость их снижается ежегодно на 25—30 %(!). Пол ное обновление технологической базы компьютера происходит каждые 18 мес(!) Таким образом, сказанное о компьютерах сегодня уже через ко роткое время в значительной степени устаревает, становясь через 2-3 года вообще анахронизмом. Такова плата человечества за амортизацию компью терных знаний Еще в далеком 1982 г. американские ученые X. 1унг и А Гупта привели следующее яркое сравнение для иллюстрации прогрессса в компьютерных технологиях: «Если бы за последние 25 лет авиационная промышленность развивалась столь же стремительно, как и вычислитель ная техника, то Боинг-767 можно было бы приобрести за 500 долларов и облететь на нем земной шар за 20 минут, израсходовав при этом всего литров горючего». Естественно полагать, что в наше время этот прогресс еще более стремителен.

Второе. Любой компьютер, где бы он ни был изготовлен, является сто процентным американским продуктом, и как таковой он несет в себе идео логию, культуру и язык этой страны. За всю историю развития компьютер ных технологий никто, ни Европа, включая Россию, ни Азия, включая Япо нию, не внесли в нее ничего существенного. Как ни печален этот факт, но он таков, и его нельзя не учитывать. Конечно, компьютеры, в том числе меди цинского назначения, собирают во многих странах, в частности в России.

Однако это в основном «отверточная технология», хотя и достаточно качест венная. Важно другое: все программное обеспечение компьютеров, с помо щью которого человек общается с ними, в большинстве случаев выполняется на английском языке (точнее — американском, а это не одно и то же).

Правда, существует достаточное число удачных русифицированных программных приложений, но они относятся главным образом к програм мам общего назначения, например текстовому редактору или элементар ным графическим пакетам. Что же касается узкоспециализированных ме дицинских программ, особенно управляющих высокими медицинскими технологиями, то они русских вариантов, как правило, не имеют. В полной степени это относится и к медицинской радиологии. Из этого факта выте кает важное следствие: врач, если он хочет быть грамотным специалистом в области медицинской информатики, обязан знать основы английского языка.

Без этого трудно полноценно использовать Интернет, предоставляющий врачу огромный массив информации. Однако успокоим читателя: отечест венные программисты в настоящее время все чаще обращают свои взоры к медицине, вследствие чего рождаются отдельные достаточно привлекатель ные медицинские программные продукты. Из изложенного следует еще один важный вывод: компьютерный лексикон чрезвычайно насыщен анг лийскими терминами, которые на русский язык обычно не переводятся и употребляются в исходной транскрипции.

При рассмотрении компьютерной технологии нужно выделить две со ставляющие ее части: аппаратную и программную. Первая (англ. hard ware — «твердое изделие», иногда на компьютерном сленге ее называют просто «железо») содержит сведения об устройстве компьютера его структуре и характеристике отдельных составляющих его частей. Вто рая часть - программная (англ. software - «мягкое изделие», или сокра щенно «софт»), ее содержанием являются программы общего и специ ального назначения.

Существует большое число видов компьютеров, различающихся слож ностью устройства, функциональными возможностями и областью приме нения. По производительности и габаритам компьютеры условно можно разделить на "»КР°-ЭВМ, мини-ЭВМ (мейнфрейм), супермини-ЭВМ, большие ЭВМ и супер-ЭОМ. Однако нужно отметить, что стоимость и производи тельность вычислительных машин всех перечисленных классов варьируют в широких пределах, а нередко по ряду показателей пересекаются между собою. Наибольшее значение для медицинской радиологии, как и для ме дицины в целом, имеют микро-ЭВМ. Их в свою очередь подразделяют на многопользовательские микро-ЭВМ, автоматизированные рабочие места, встроенные ЭВМ и персональные ЭВМ (персональный компьютер, или ПК).

У микро-ЭВМ в лучевой диагностике два назначения. Встроенные в диагностические аппараты микро-ЭВМ (специализированные ЭВМ) позволя ют выполнять компьютеризованный сбор, хранение и обработку диагнос тической информации. В частности, такими машинами оснащены специ альные аппараты для послойного исследования органов человека, рентге новские и магнитно-резонансные компьютерные томографы, радионуклид ные, ультразвуковые, а также некоторые другие диагностические аппараты.

Архитектура этих ЭВМ строго определена заводом — изготовителем диа гностического аппарата, их программы имеют узкоспециализированную направленность, и большинство из них прочно «зашито» в память компью тера. Универсальные микро-ЭВМ предназначены для решения общих, те кущих задач службы лучевой диагностики и лучевой терапии.

Большое распространение в медицинской радиологии (и не только в ней, но и во всей современной человеческой информационной культуре) получил персональный компьютер — ПК (рис. 1.5). Его достоинствами явля ются децентрализация работы с вычислительной техникой, возможность решения широкого круга информационных, логических, научных и самых разнообразных прикладных задач, простота конструкции и низкая стои мость, возможность работы с обширным периферийным оборудованием.

В противоположность встроенным микро-ЭВМ персональные компью теры имеют, во-первых, открытую архитектуру, т.е. их можно модифициро вать, подбирать на свой вкус в зависимости от решаемых задач;

во-вторых, модульный характер, т.е. состоят из отдельных блоков — модулей, которые можно менять и надстраивать («производить апгрейд» — от англ. upgrade — подъем).

Программы для этих компьютеров преимущественно универсальные, т.е. предназначены для решения широкого круга задач, как медицинских, так и немедицинских. Таким образом, обращаясь к ПК, пользователь впра ве избрать оптимальный вариант, исходя из стоящих перед ним задач и, ес тественно, стоимости вычислительной машины.

Среди персональных компьютеров выделяют серверы, рабочие (графи ческие) станции, настольные и портативные модели — так называемые ноут буки (от англ. notebook — записная книжка;

рис. 1.6). Сервер — это компью тер, встроенный в компьютерную сеть и управляющий ее ресурсами, при этом он предоставляет свои вычислительные ресурсы в коллективное поль Подробнее см.: Борзенко A. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация- М:

Компьютер-пресс, 1997.

Рис. 1.6. Портативный ком Рис. 1.5. Персональный компьютер.

пьютер.

зование. Рабочая станция — компьютер, играющий роль терминала в ком пьютерной сети. Графические станции представляют собой разновидность рабочих станций. Это, как правило, высокопроизводительные компьютеры с мощными вычислительными ресурсами и большим набором сервисных программ, которые позволяют эффективно работать с графикой, в том числе с медицинскими изображениями.

Настольные модели в свою очередь можно разделить на машины для корпоративных пользователей (например, одного отделения больницы) и однопользовательские компьютеры для дома и рабочего места врача. По следние иногда метко называют SOHO-компьютер (Small Office, Home Of fice — маленький офис, домашний офис). Небезынтересно отметить, что интенсивная миниатюризация компьютерной техники позволила создать сверхпортативные персональные модели (карманные компьютеры): палм топ (от англ. palm — ладонь) и Wallet PC (от англ. wallet — бумажник). По следний, по мнению его создателей, должен заменить калькулятор, кредит ную карту, пейджер и карманный компьютер с модемом.

Персональный компьютер может обеспечить выполнение многих функций в работе врача. Главными из них являются следующие.

1 • ПК — универсальная база данных. В процессе своей деятельности врач получает огромное количество информации. В настоящее время медицине известно около 10 тыс. болезней и около 100 тыс. симптомов. Еще есть справочники лекарств, радиофармпрепаратов, большое количество ин струкций, приказов и т.д. Держать эту информацию в голове невозможно, пользоваться многочисленными справочниками — трудно и долго. Эту ру тинную работу по поиску нужной информации может взять на себя ПК.

Другими вариантами специализированных баз данных являются:

1) 'записная книжка", в которую удобно вносить и из которой при необхо димости можно получить нужные адреса и телефоны, расписание текущих дел, списки больных, которым нужно провести исследование, и др.;

2) «ра бочая тетрадь» с конспектами прочитанных книг и лекций, черновиками или окончательными вариантами писем, отчетов, статей и др.;

3) «лабора торный журнал,, в который удобно заносить текущие материалы научных исследовании, списки обследованных больных, полученные данныёиТд 2. ПК - текстовой процессор, позволяющий редактировать тексты го товить различные документы: статьи, справки, отчеты и др 3. ПК -средство для выполнения различных графических работ, в том числе для обработки диагностических изображений (рентгеновских ульт развуковых, радионуклидных и др.), а также для решения задач по их архи вированию, транспортировки на другие компьютеры и изготовления их твердых копий (обычно на бумаге).

4. ПК — средство для решения научно-исследовательских задач: анализа данных, в том числе диагностических изображений, статистической обра ботки результатов, построения графических изображений и др.

5. ПК — средство для решения издательских задач: подготовки, редакти рования, макетирования и даже окончательного тиражирования научных публикаций, отчетов, методических рекомендаций, брошюр и даже книг.

6- ПК — помощник руководителя. Он позволяет проанализировать боль шие массивы информации, определить направление развития и возникаю щие трудности, подготовиться к совещаниям, конференциям, включая производство иллюстративного материала для лекций, докладов и презен таций — слайдов, графиков, рисунков, «проиграть» различные ситуации и варианты. В последние годы появились специальные проекционные систе мы — микропроцессорные проекторы, позволяющие иллюстрировать до клады перед аудиторией непосредственно из памяти компьютера (без изго товления слайдов), включая анимацию (с показом движущихся изображе ний — своеобразного «компьютерного кинофильма»).

7. ПК — обучающее средство. Он позволяет лучше представить суть изу чаемого явления, создать «среду обитания» изучаемого процесса. В настоя щее время существует большое количество электронных версий учебников, в том числе по медицинской радиологии, которые рассчитаны на интерак тивное обучение с применением ПК. Через Интернет широко распростра няются различные учебные материалы, в частности касающиеся медицин ской радиологии.

8. ПК — средство общения врачей между собою. Подключаясь к обще больничной, общегородской, национальной или международной (глобаль ной) компьютерной сети, ПК помогает врачу оперативно получать от своих коллег точную информацию по всем интересующим его вопросам, связаны ли они с лечебным процессом, научными исследованиями или организаци онными мероприятиями, через Интернет принимать активное и непосред ственное участие в телеконференциях по различным интересующим его проблемам. Имея «электронный почтовый ящик», врач может оперативно получать всю направляемую ему корреспонденцию, как официальную, так и частного порядка, как текстовую, так и изобразительного характера, и одновременно отправлять корреспонденцию в любую точку планеты, где есть телефон и соответствующим образом оборудованный ПК.

9. ПК - средство для выхода в Интернет - всемирную компьютерную сеть (Всемирную Паутину). При этом врачу становятся доступны все миро вые информационные ресурсы: культурные, профессиональные, научные, просветительские и др.

В зависимости от производительности и цены ПК различают компьюте ры начального уровня (low end) и высокопроизводительные модели (High Рис. 1.7. Принципиальная схема устройства компьютера.

end). Все компьютеры, независимо от их назначения и типа, имеют одинако вую архитектуру и включают в себя микропроцессор, память, шину, каналы ввода-вывода информации, диск и дисплей. Эти элементы являются обязатель ными, так как в случае отсутствия хотя бы одного из них компьютер переста ет быть самим собою. В компьютере обычно имеются клавиатура, «мышь» и другие вспомогательные аксессуары, которые можно менять или дополнять в зависимости от назначения и области применения компьютера.

Схема действия компьютера представлена на рис. 1.7. Микропроцессор получает из памяти информацию в виде инструкций, которые предписыва ют ему, что нужно делать. Затем из оперативной памяти он извлекает зало женные в них данные, обрабатывает их и отсылает обратно в эту память и далее, если необходимо,— во внешнюю память или на дисплей. Все эти операции выполняются циклами с определенной тактовой частотой, обу словленной особенностью устройства микропроцессора и пропускной спо собностью шины. Частоту работы микропроцессора определяют в мегагер цах — МГц (обычно от 100 до 300 МГц и даже выше). Тип микропроцессо ра, тактовая частота его работы и разрядность «прокачки» информации по шинам в основных чертах определяют производительность компьютера и таким образом обусловливают сферу его применения в медицине. Совре менные компьютеры могут выполнять до нескольких сотен миллионов и даже миллиардов операций в секунду, что позволяет использовать их во всех сферах деятельности человека, в том числе медицинской.

Для врача, особенно специалиста в области лучевой диагностики, важ ное значение имеет тип процессора. Дело в том, что по исторически сло жившейся традиции существует два основных стандарта компьютеров ко торые имеют различные основные программные средства (так называемые платформы) и вспомогательные, или прикладные, программные средства (приложения). Подавляющее большинство применяемых в мире, особенно в России, компьютеров относится к типу IBM-совместимых, называемых так по имени индустриального компьютерного гиганта - International Busi ness Machines, впервые наладившего массовый выпуск высокопроизводи тельных машин и до сих пор удерживающего лидирующие позиции в этом секторе рынка. Компьютеры этого типа характеризуются исключительно большим диапазоном возможностей (а следовательно, и цен), начиная от наиболее простых и доступных для всех пользователей, к которым можно отнести и врача, и кончая супермощными ЭВМ, например типа «Deep Blue», обыгравшей недавно чемпиона мира по шахматам Г. Каспарова.

IBM-совместимые компьютеры составляют значительную часть — до 80 % — компьютерного парка нашей страны.

Однако есть еще один компьютерный стандарт — фирмы «Apple». Это компьютеры «Макинтош» («Macintosh»), или сокращенно «Мае», которые даже при их серийном изготовлении отличаются большим набором функ ций, прекрасной графикой, удобным интерфейсом, но они существенно дороже, чем IBM-совместимые компьютеры. На их платформе собирают графические станции, издательские системы, терминалы для обработки изображений, получаемых с помощью средств лучевой диагностики. При мечательно, что именно в медицинской радиологии доля этих компьютеров значительно выше — до 30 %, чем в среднем по России, благодаря их вы соким графическим возможностям. В последнее время созданы программы, в равной степени пригодные для работы на обеих названных выше плат формах.

Рассмотрим основные составляющие части компьютера, не вдаваясь в сложные технические детали и обращая внимание при этом лишь на те из них, которые непосредственно влияют на потребительские качества маши ны в целом.

Центральным узлом любого персонального компьютера является мик ропроцессор (или просто процессор). Для IBM-совместимых ПК, а именно о них пойдет речь в дальнейшем, такими процессорами являются Pentium, Pentium II, Pentium Pro, Кб. Иногда в название процессора включают его тактовую частоту (в МГц), например Pentium-233. Понятно, что чем она выше, тем выше производительность компьютера в целом.

Следующее важное устройство (или, точнее, группа устройств, опреде ляющих потребительские свойства компьютера) — это память. Выделяют три вида памяти: постоянную, оперативную и внешнюю (хранилище).

Единицей памяти (как и информации) в компьютере является I бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Во семь битов составляют 1 байт, в нем можно закодировать значение одного символа (цифры, буквы) из 256 возможных. 1024 байт составля ют 1 килобайт (кбайт). Один мегабайт (Мбайт) равен 1024 кбаит, 1 ги габайт (Гбайт) - 1024 Мбайт.

В постоянной памяти хранится такая информация, которая не меняется в ходе выполнения программ компьютером. Информация в ней «зашита» навсегда на заводе-изготовителе и сохраняется даже в отключенном ком пьютере, т.е. является энергонезависимой. Ее иногда называют также ROM (Read Only Memory — память только <Эля считывания), т.е. она работает только в режиме считывания и хранения.

Большой интерес для врача представляет оперативная память, или КАМ (Random Access Memory ~ память со свободным доступом). В ней хранится вся информация, с которой работает процессор: операционная система, пользовательские прикладные программы, промежуточные и окончатель ные результаты работы. В отключенном компьютере она пуста и начинает заполняться одновременно с включением прибора, т.е. является энергоза висимой. Необходимую для работы информацию она черпает из внешней памяти. Чем больше оперативная память, тем выше производительность компьютера. Существующие в настоящее время прикладные программы, в том числе медицинские, начинают работать лишь при объеме оперативной памяти не менее 4 Мбайт. Однако оптимальный объем оперативной памяти для медицинских целей составляет 16—32 Мбайт.

На производительность компьютера влияет также наличие дополни тельного, но весьма существенного блока памяти, находящегося между процессором и оперативной памятью. Этот блок носит название «кэш-па мять» (от англ. cache — тайник). Ее назначение — ускорить обмен данны ми между быстро работающим процессором и более медленно функциони рующей оперативной памятью. Кэш-память старается как бы предвосхи тить запросы процессора и забирает из оперативной памяти те данные, ко торые потребуются процессору в ближайшее время. Объем такого «акселе ратора» может достигать 512 кбайт. Для того чтобы еще больше ускорить работу компьютера, вводят еще одну дополнительную память — кэш-па мять второго уровня, которую встраивают между кэш-памятью первого уровня и оперативной памятью.

Внешняя память компьютера многообразна. Это прежде всего встроен ный в системный блок жесткий диск, или винчестер,— основная кладезь информации компьютера. На одном диске хранятся все программы, с кото рыми работает компьютер,— операционная система, вспомогательные сис темные продукты (драйверы, утилиты и пр.), прикладные программы, все промежуточные и окончательные результаты — тексты, рисунки, медицин ские изображения органов, протоколы и т.д. К достоинствам жесткого диска следует отнести большую емкость хранимой в нем информации (со временные диски имеют емкость памяти до 10 Гбайт — это около 1 млн страниц печатного текста), возможность сохранения информации при от ключенном питании компьютера, невысокую стоимость хранения инфор мации.

Накопители на магнитных дискетах позволяют переносить информа цию с одного компьютера на другой, делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске. Емкость дискеты диаметром 3,5 дюйма составляет 1,44 Мбайт, т.е. около 100-150 страниц печатного текста Пре имущество у дискеты одно — ее портативность.

Потребность в переносе с компьютера на компьютер большого количе ства информации, например рисунков, профессиональных изображений (в медицине - рентгенограмм, томограмм и др.), каждое из которых обычно занимает объем памяти от одного до нескольких мегабайт, обусловила не обходимость создания новых технологий переносных накопителей на маг нитных дискетах с повышенным объемом памяти - от 100 Мбайт до 1 Гбайт. Такую технологию хранения информации иногда называют Iomega Zip (по названию фирмы, производящей эти накопители). Для специалиста в области лучевой диагностики такие диски очень удобны: на одном диске диаметром всего 3,5 дюйма можно перенести (по существу в кармане) сразу несколько десятков рентгенограмм или книг такого объема, как та, кото рую вы держите в руках.

В качестве переносных носителей внешней памяти применяют также оптические компакт-диски (Compact Disk ROM. или сокращенно CD-ROM) Благодаря небольшим размерам (их диаметр 5,25 дюйма), большой емкости (640 Мбайт), надежности и долговечности хранимой на этих дисках инфор мации они стали одним из наиболее часто используемых портативных но сителей информации. На них записывают все системные и прикладные программы, в том числе медицинские, электронные версии книг и учебни ков и даже полноформатные документальные и художественные кинофиль мы. К недостаткам оптических компакт-дисков можно отнести невозмож ность повторной записи (или перезаписи) информации (отсюда и его на звание ROM — Read Only Memory — память только для чтения). Этот недо статок отсутствует у магнитно-оптических компакт-дисков, на которых ин формацию можно перезаписывать многократно, как на магнитную дискету или винчестер. Емкость магнитно-оптических дисков около 2 Гбайт.

Общение человека с компьютером происходит, как известно, с помо щью монитора, и его характеристика имеет для врача большое значение.

Особую роль качество монитора играет в лучевой диагностике, где работа с изображением составляет значительную часть профессиональной деятель ности врача.

В компьютерах, за исключением портативных, в которых используют жидкокристаллические дисплеи, как правило, применяют мониторы на базе электронно-лучевых трубок. Их соединяют с компьютером с помощью видеоадаптера SVGA — наиболее прогрессивного в настоящее время видео стандарта. Из всех характеристик монитора для врача наиболее важны:

1) диаметр экрана (не менее 15 дюймов);

2) частота вертикальной разверт ки луча (не менее 75 Гц);

3) размер между точками люминофора (не более 0,25 мм);

4) разрешение (не менее 1024x768 точек при 256-цветном режиме).

В заключение отметим, что в настоящее время используют только LR-MO ниторы (Low Radiation), которые имеют очень низкий уровень излучения, поэтому дополнительный защитный экран не требуется.

Говоря о мониторе, следует коснуться некоторых санитарных правил, которых нужно придерживаться при работе с компьютером. Дело в том, что даже при исключительно низком радиационном выходе современных мо ниторов, практически исключающем какое-либо вредное электромагнит ное облучение, имеется определенная опасность его нежелательного воз действия на орган зрения, в основном из-за мерцания (хотя и неосознавае мого) видеоэкрана. Напомним, что частота смены кадров в современных мониторах составляет в среднем 75 Гц, поэтому наиболее качественные (но и наиболее дорогие) мониторы имеют более высокую частоту кадров — до 100 Гц. Небезынтересно отметить, что все изложенное относится также к бытовым телевизорам. И все же, невзирая на высокую частоту покадровой развертки рекомендуется после каждых 50 мин работы за экраном делать перерыв продолжительностью 10 мин. Кстати, это положение, касающееся работы на персональных компьютерах, в некоторых отраслях хозяйства России (например, на Аэрофлоте) закреплено законодательно.

Еще одна опасность при работе с компьютером - утомление кистей рук Иногда оно даже переходит в повреждение связочного аппарата кис тей, вплоть до развития артрозов. Об этом обязательно нужно помнить и давать рукам, так же как и глазам, периодически отдыхать.

Видеокарта, или видеоадаптер,- это своеобразный буфер, который уп равляет монитором;

он «захватывает» изображение из процессора, обраба тывает его, например редактирует, раскрашивает, а затем подает на мони тор. Качество видеокарты измеряют в единицах памяти — мегабайтах. Хо рошие карты могут иметь память до 4—8 Мбайт. Напомним, что емкость одной страницы печатного текста составляет около 10—20 кбайт, а одного рисунка или диагностического изображения, например рентгенограммы,— в среднем 1—5 Мбайт. В последнее время в ПК начали применять дополни тельные видеокарты — так называемые ЗО-акселераторы (трехмерные ус корители). Они позволяют значительно улучшить компьютерную графику, в частности дают возможность работать с трехмерными (объемными) изо бражениями, которые постепенно входят в компьютерную практику, в том числе в области лучевой диагностики.

В последнее время появилось понятие 'мультимедийный компьютер», или сокращенно «мультимедиа:». Эта технология позволяет объединить в одном компьютере текстовые данные, звук, графические изображения и даже их анимацию. Это обеспечивается либо программно, либо, что гораз до лучше, аппаратно с помощью дополнительно присоединяемой к процес сору микросхемы ММХ. Для создания звукового сопровождения программ в компьютере дополнительно устанавливают звуковую карту. Основное на значение мультимедийных компьютеров в лучевой диагностике — озвучивание учебных фильмов и обучающих программ.

К системам ввода информации в компьютер относятся клавиатура, «мышь» и некоторые другие электромеханические средства. Отметим, что в последнее время появились модели компьютеров с речевым вводом инфор мации, т.е. они работают «с голоса» пользователя. Специфическим устрой ством ввода информации в компьютер являются аналого-цифровые преоб разователи, или АЦП. Их задача — превратить аналоговый сигнал, напри мер изображение, получаемое на гамма-камере, или электрокардиографи ческую кривую, в упорядоченный набор цифр, с тем чтобы их можно было использовать в вычислительной технике.

Теперь попробуем расшифровать информацию о компьютере, кото рый находится, например, на Вашем рабочем столе: Pentium- MMX/PCI/ 16 Mb RAM/512 KB cache/8 Gb HDD/FDD 3,5"/12xCD ROM/2 MB/15" 0,25/SB 16. В этом компьютере установлен процессор Pentium с мультимедийным расширением ММХ, работающий на частоте 233 МГц, имеются 32-разрядная шина PCI, оперативная память 16 Мбайт, кэш-память 512 кбайт, жесткий диск емкостью 8 Гбайт, магнитный нако питель для дискет диаметром 3,5 дюйма, 16-скоростной привод для ком пакт-дисков, видеокарта на 2 Мбайта, а также 16-разрядная звуковая карта Sound Blaster. Компьютер оснащен 15-дюймовым монитором с раз мером ядер люминофора 0,25 мм. Отметим, что приведенная конфигура - Рис. 1.8. Лазерный принтер.

Рис. 1.9. Модем.

ция компьютера оптимальна для работы врача — специалиста в области лучевой диагностики.

Для вывода информации на бумагу применяют различные типы печата ющих устройств — принтеров. Печатающая головка матричного принтера оснащена 24 или 48 иголками. Обычная печать — черно-белая. Скорость печати — одна страница за 10—40 с. Недостатком принтера является высо кий уровень шума, преимуществами — низкая стоимость, надежность и простота в обслуживании.

Струйные принтеры более комфортны в работе, так как работают абсо лютно бесшумно. Изображение в них формируется с помощью микрока пельниц, выдувающих специальные чернила с помощью сопел, количество которых варьирует от 12 до 64. Печать, которая может быть черно-белой или цветной (достаточно просто сменить картридж принтера), отличается высоким качеством, скорость печати — одна страница за 20—30 с.

Лазерные принтеры (рис. 1.8) обеспечивают наиболее высокое качество печати, соизмеримое с качеством типографской печати, но они и самые дорогие. В этих принтерах используется принцип ксерографии: первона чально изображение получается на специальном барабане путем его элек тризации лазерным лучом по команде с компьютера, откуда оно затем переносится на бумагу. Обычно применяют черно-белые принтеры, однако в лучевой диагностике для выполнения цветных изображений можно использовать цветные принтеры. Стоимость их, однако, чрезвычайно вы сока.

Модем — это устройство, сопрягающее компьютер с линией связи, на пример телефонной сетью (рис. 1.9), путем преобразования цифровой ин формации компьютера в аналоговую (электрическая модуляция). В таком виде информация передается по телефонным сетям в любую точку больни цы, города, страны или за ее пределы. На другом конце телефонной линии модем работает в обратном режиме — демодуляции: аналоговый сигнал пре образуется в цифровой, после чего подается на принимающий компьютер.

Одновременно модем может выполнять сжатие и декомпрессию пересылае мой информации, а также заниматься поиском и исправлением ошибок, ко торые нередко возникают при преобразовании информации и передаче ее по каналам связи. Таким образом, модем — это устройство, обеспе чивающее связь врача с внешним миром через компьютер. Важной характеристикой модема является его пропускная способность, ко торая измеряется в битах в секун ду (бит/с) или водах. Обычно про пускная способность модема на проволочных линиях связи со ставляет несколько тысяч (10—30) Рис. 1.10. Планшетный сканер. бит/с. При волоконно-оптичес кой связи она значительно выше.

Сканер — это устройство, предназначенное для считывания графичес кой или текстовой информации и передачи ее в компьютер. Сканеры быва ют настольные (планшетные или барабанные) и ручные. Для врача наибо лее приемлем настольный планшетный сканер, желательно цветной (рис.

1.10). Качество сканера определяется его пространственным разрешением, измеряемом количеством точек на 1 дюйм — dpi (dot per inch). Хорошим считается сканер с разрешением не менее 400 dpi. Для того чтобы ввести в компьютер рентгеновское изображение, т.е. рентгенограмму, необходим специальный сканер — транспарентный.

4.2. Программное обеспечение компьютеров Для того чтобы компьютер работал, нужны, как известно, программы (software). Их можно условно разделить на две большие группы — систем ные и прикладные. Есть еще так называемые инструментальные, но они ин тересны только для специалистов в области программирования.

Системные программы сами по себе не решают никаких пользователь ских задач. Их назначение — управлять компьютером. К системным про граммам относятся операционные системы, драйверы и утилиты. Централь ное место в системных программах, естественно, отводится операционной системе. Среди них длительное время, вплоть до конца 80-х годов, главной была программа MS-DOS. Затем на смену этой операционной системе при шли другие, более развитые и функциональные.

Драйвер (от англ. drive — управлять) — это программа, обеспечивающая связь между операционной системой и различными периферийными уст ройствами (принтером, клавиатурой, «мышью» и др.) и управление ими, а также регулирующая поток данных, проходящий через эти устройства.

Если к компьютеру подключают какое-нибудь новое устройство, необходи мо одновременно установить и новый, соответствующий этому устройству драйвер. С некоторыми оговорками можно считать драйвер частью опера ционных систем, тем более что в некоторых из них обязательно имеется большой пакет готовых к употреблению драйверов для наиболее распро страненного периферийного оборудования. Утилита — это также вспомо гательная программа, позволяющая пользователю выполнять манипуляции с различными периферийными устройствами, например форматировать диски, оценивать состояние отдельных частей компьютера и т.д. Как и драйвер, наиболее распространенные утилиты входят в состав многих опе рационных систем.

В операционной системе MS-DOS врачу работать очень неудобно: для того чтобы выполнить на компьютере какие-либо действия, например на печатать протокол диагностического исследования, необходимо набрать на клавиатуре ряд слов — имена команды, файла, каталога, их путь. Это все нужно помнить, поэтому были созданы специальные программы-оболочки, которые позволяют просто с помощью клавиатуры или «мыши» выбрать определенное место на экране, и компьютер начнет выполнять желае мые действия. Одной из наиболее распространенных подобных оболочек стала программа Norton Commander, разработанная американским ученым P. Norton.

В 1990 г. американская компания «Microsoft» под руководством ее со здателя В. Gates выпустила новый программный продукт — графический ин терфейс Windows (окна), который значительно облегчил работу с компью тером, сделал ее доступной для самого широкого круга людей. Операцион ная среда Windows стала поистине всенародной. За короткий отрезок вре мени сменилось несколько версий Windows. Последними из них являются Windows-95 и Windows-98;

в настоящее время разрабатывается Windows 2000. Под их управлением работает большинство прикладных программ — как общего назначения, так и медицинских. С созданием операционной системы Windows-95 (именно уже системы, а не оболочки) осуществилась мечта о полном «дружеском отношении» между человеком и компьютером.

При этом значительно упростилась процедура подключения к компьютеру различных периферийных устройств (принтеров, сканеров и др.). Подобная концепция получила меткое название — «plug and play» («включай и рабо тай»).

Профессиональным вариантом данной операционной системы являет ся Windows-NT, которым оснащаются сложные вычислительные комплек сы, серверы, в том числе используемые в медицине. Главными преимуще ствами Windows стали не только его простота и доступность, но и многоза дачность, т.е. возможность работать одновременно с несколькими про граммными приложениями (рис. 1.11). Каждой выполняемой программе в Windows отводится одно окно. Все компоненты окон стандартизованы, окна могут свободно перемещаться по экрану с помощью «мыши» (техно логия «drag and drop» — «тащи и бросай»), занимать весь экран, часть его или вообще сворачиваться, освобождая тем самым рабочую поверхность экрана для других приложений. Обычно окно содержит несколько стан дартных элементов: заголовок с именем приложения или документа, строку меню, содержащую перечень основных направлений работы с компьюте ром. Каждый пункт меню определяет подменю, в котором содержится набор раскрывающихся по команде диалоговых окон. Каждое из окон предназначено для выполнения определенного приложения — подготовки документа, таблицы, рисунка и др.

Обычными элементами экрана являются панели, содержащие набор кнопок для выполнения отдельных задач, например печати, копирования, запоминания и др. Таких панелей около десятка, например стандартная па Подробнее см.: Ахметов К. Windows для всех —.: Компьютер-пресс, 1996.

Рнс. I. II. Обработка медицинских изображений на автоматизированном рабочем месте врача.

нель, панель для форматирования текста, рисования, создания базы дан ных и др. Управлять кнопками очень просто: нужно лишь нажать на них курсором «мыши». Кроме окон и панелей, на «рабочем столе» монитора имеются мнемонические картинки (или иконки) для управления програм мами. Нажав на иконку, можно вызвать соответствующее ей Windows-при ложение. Все изложенное делает работу на компьютере не только простой и удобной, но и весьма приятной.

Существует набор наиболее важных и распространенных Windows-при ложении, которые объединены в так называемый офисный пакет Microsoft umce. в него входит прежде всего текстовой процессор Word Эта програм ма предназначена для работы с текстом;

с ее помощью можно создавать все виды документов, например истории болезни, письма, служебные заметки Д о у м е н т ы п и ч е м о ч е ™т Т ' Р нь сложные, состоящие одновременно из 0 8 Та Ц р и с у н к о в пое д н^ ^ Г ' ' - Программа электронных таблиц Excel К К о б а б о т к и TZ пп 2 Р числовых данных, при этом она дает возмож Т Ь ХП рематические расчеты любой сложности. Программа 0 П т е Ш и P Wer РоЫ1 п мв о ш сложГе ';

,и*пп Т ° ™ет превращать текс Т а б Л ИЧ НЫе Д а ИН Ые 8 добнь ви^ьные. " У 'е Для восприятия визуальные формы - картинки, слайды, оформлять их для показа зрителям е С КиИКОфФ Ш Mi CTOSOf t O m c e : с а н г л М ' юЯ 199б: - : Компьютер База данных Access предназначена для сортировки и организации больших объемов данных, при этом можно оперировать любыми, сколь угодно об ширными массивами информации, например результатами обследования больных за год или десятилетие. Наконец, программа электронной почты In ternet-Mail служит для посылки и приема электронной почты через ком пьютерную сеть. Дополнительно к офисному пакету может быть приложен один из графических редакторов, например PhotoShop, который позволя ет работать с рисунками и медицинскими изображениями, подвергая их всевозможной обработке: изменять форму и содержание отдельных их частей, характер контуров и фона, раскрашивать и т.д. Имеется ряд других интересных для врача программ-приложений. Например, программа рас познавания текста FineReader дает возможность, отсканировав печатный текст (книгу, статью и т.д.), перевести его сразу же в электронный фор мат для дальнейшего редактирования на компьютере. При этом не нуж но пользоваться утомительным набором этого текста посредством клавиа туры.

Кроме названных, существует большое число прикладных программ, предназначенных для других видов работ: статистической обработки дан ных, книгоиздания, проектирования и др. Следует отметить, что наряду с Windows применяют другие операционные системы, в частности OS/2 и Unix. Они отличаются более широким спектром предоставляемых пользо вателю программных услуг, но одновременно и более сложным характером работы на компьютере под их управлением. Для компьютеров Macintosh создана специальная операционная система MacOS.

В медицине, в частности в лучевой диагностике, применяют специали зированные программы: для обработки рентгенограмм, радионуклидных изо бражений, ведения деловой документации и др. Обычно их объединяют по родственному признаку в отдельные пакеты специализированных про грамм — сокращенно ППП (пакет прикладных программ).

Набор пакетов составляет библиотеку программ. От того, насколько богат ассортимент пакетов и насколько рационально их используют, за висят в конечном счете качество диагностического исследования и эф фективность работы всей службы компьютеризованной лучевой диагнос тики.

Наиболее важным информационным прорывом последнего десятиле тия стала Всемирная Сеть (Интернет ) — своего рода обширное сообщество взаимосвязанных сетей и отдельных компьютеров, предоставляющих ин формацию для общего пользования. При этом каждый компьютер имеет уникальный адрес, позволяющий идентифицировать и находить его в не объятной Всемирной Сети. Посредством провайдера — организации, ведаю щей распределением информационных ресурсов в отдельно взятом регио не,— компьютер осуществляет связь с Интернетом. Когда говорят об адре сах в Интернете, обычно имеют в виду IP-адрес (Internet Protocol адрес), состоящий из набора цифр - от 4 до 12. Однако запоминать эти циф ры достаточно сложно, поэтому была создана система адресов, состоящая из Подробнее см.: Пайк М. Internet в подлиннике: Пер. с англ_- СПб.: BHV, 1996;

Синицын BE., Тимонина Е.А. Интернет для врача. WWW: медицинская визуализация и кардиология— М.: ВИДАР, 1998.

слов имеющих логический смысл (например, имя или фамилия пользова теля' местонахождение компьютера в государстве и городе). Эти адреса яв ляются уникальными, т.е. отдельно взятый адрес присваивается только одному компьютеру (как почтовый адрес). Под этим адресом понимается, конечно не географическое месторасположение компьютера, а локализа ция его в глобальной компьютерной сети. Такие адреса получили названия URL (от англ. Universal Resource Locator - универсальный указатель ре сурсов).

Пробиться сквозь необозримые лабиринты информационных ресурсов компьютеру позволяют специальные программы.

Для удобства навигации по Интернету, т.е. поиска интересующей ин формации, служит особая структура большинства находящихся в нем доку ментов. Эта структура получила название формата гипертекста. Суть его состоит в том, что отдельные ключевые слова текста или наиболее важные ключевые детали изображений специально выделены (цветом, шрифтом или рамкой). При обращении к этому выделению курсором «мыши» поль зователь автоматически попадает в другой документ, который тематически соответствует выделенному слову или части рисунка и полностью раскры вает его содержание.

К основным ресурсам Всемирной Сети относятся:

• Электронная почта (E-mail). Она служит для отправки и получения различных сообщений. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес, написанный в стандартной форме, об щепринятой в Интернете, например ivanov@med.samara.ru, где iva nov — имя пользователя, @ — условный разделительный знак, med.samara.ru — условное обозначение Самарского медицинского университета.

• Протокол переноса файлов (FTP). Эта услуга Интернета предусмат ривает перенос информации с одного компьютера на другой. Такой информацией могут быть тексты, компьютерные программы, видео фильмы, различные изображения, в том числе медицинские.

• Листы рассылки (Discussion lists) и Группы новостей (USENET). Листы рассылки предусматривают получение пользователем компьютера материалов по интересующей его и заранее заявленной проблеме (например, по проблеме компьютерной томографии или язвенной болезни желудка). Такая рассылка осуществляется автоматически с помощью почтового робота. Группы новостей обслуживаются от дельными предназначенными для этих целей серверами (новостные серверы). Они распределены по тематике и построены по иерархи ческому принципу — от общих (корневых) вопросов к более част ным, специальным. Например, можно обратиться к серверу «Наука», от него перейти к серверу «Медицина», далее — к серверу «Лучевая диагностика» и в заключение — к серверу «Компьютерная томография». Эта же система позволяет всем пользователям Интер нета участвовать в групповых дискуссиях, так называемых телекон ференцию:, на которых обсуждаются различные вопросы.

• Всемирная паутина (WWW- World Wide Web) относится к наиболее распространенным ресурсам Интернета. WWW дает возможность работать с документами, содержащими текст, графические иллю страции, звуковые фрагменты и даже анимацию Все это делает такие документы очень выразительными. В них есть гипертекстовые ссылки на другие, близкие по смыслу документы. В необозримых просторах Всемирной Паутины помогают ориентироваться специ альные программы - Web-браузеры. В настоящее время наиболее распространены два браузера - Netscape Navigator (NN) и MS Internet Explorer (IE). С помощью браузеров можно выбрать интере сующий пользователя сервер и отыскать на нем необходимую ин формацию по отдельным областям науки, образования, культуры.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.