21 grudnia, 2014

Indywidualny Pakiet Radiochronny IPR-2

Tym razem coś z tematyki wojny jądrowej i przygotowań czynionych przez Ludowe Wojsko Polskie na wypadek użycia broni masowego rażenia. Oprócz środków ochrony przed skażeniami (zestawy dwuczęściowe OP-1 albo jednoczęściowe kombinezony L-2), sprzętu dozymetrycznego (indywidualne dozymetry DKP-50 lub DS-70, rentgenoradiometry DP-66 i DP-75) przewidziano również indywidualne apteczki dla żołnierzy. Zawierały one jodek potasu (dla ochrony tarczycy przed wychwytywaniem jodu-131 z otoczenia), środki przeciwbólowe (Dolargan - petydyna), przeciwpsychotyczne (Fenactil - chlorpromazyna), uspokajające (Relanium - diazepam), antybiotyk (oksytetracyna), przeciw chorobie popromiennej (cysteamina) i antidota na najbardziej powszechne BST (toksogonina z atropiną, tzw. Toksatr). Całość w pudełeczku podobnym do Indywidualnego Pakietu Przeciwchemicznego (IPP). Analogiczny zestaw w Armii Czerwonej nazywał się apteczka indywidualna AI-1 i jej kolejne wersje. W Wojsku Polskim obecnie stosuje się Indywidualny Zestaw Autostrzykawek IZAS-5.
Ponieważ taki zestaw zawiera leki o działaniu narkotycznym, często przeznaczone dla lecznictwa zamkniętego, w wolnym obrocie dostępne są tylko wersje ćwiczebne, gdzie w ampułkostrzykawkach jest roztwór soli fizjologicznej, a tabletki to placebo. Poniżej fotografia takiego zestawu, notabene z pamiętnego roku 1986:





15 grudnia, 2014

Świecące zegary, źródełka - kwestia legalności

Wielu z Was pewnie się zastanawiało, czy posiadanie zegarów lotniczych, źródeł kalibracyjnych, rudy uranowej i innych "świecących" przedmiotów jest legalne. Pamiętamy aferę z rudą uranową oraz wykrycie na przejściu granicznym przewożonych zegarów lotniczych.

Tymczasem na forum Strefazero.org kolega przedstawił przydatne informacje:

-Zegarki, zegary lotnicze itp. z farbą radową, torową i trytową
-Am-241 z czujek dymu (<10kBq)

można posiadać bez żadnego zezwolenia, nikt nie ma prawa do tego się przyczepić. Jedyny problem może wystąpić podczas przewozu przez granicę - było kilka przypadków że osoby wyposażone w ww. sprzęt nie przeszły przez bramki i był problem.
W takim wypadku należy wystąpić do PAA o oświadczenie że coś takiego się posiada, oni wydadzą papier i problem rozwiązany.

Jak jest z siatkami żarowymi? Nie wiem, bo świeci tam nie tylko Th228 ale i Ołów, Tal, Bizmut, Aktyn itp. jeżeli są ogólnie dostępne to nie wiem dlaczego miały by być zabronione.

Jak ma się sprawa cieszącej się złą sławą Blendy Smolistej ?
Otóż Blendę Smolistą można posiadać w ilości UWAGA do 18g
Chodzi tutaj o aktywność, bo 18g właśnie blendy smolistej o największej koncentracji uranu w uranie ma około 1kBq. A Prawo atomowe mówi że 1kBq to dawka graniczna uranu-238 po przekroczeniu której potrzebne jest już zezwolenie.

Jeżeli chodzi już o konkretne izotopy (źródła kalibracyjne) należy posiłkować się wiedzą z Prawa Atomowego o źródłach niekontrolowanych i tabeli w załączniku nr.2 na samym końcu - Kolumna P1.

Teraz każdy myśli: WOW to ja biegnę kupić do POLATOMU źródło kalibracyjne o P mniejszej od P1.
Hahaha takiego wała, nawet jakby źródło miało 1Bq to i tak nie sprzedadzą bez pozwolenia - Taka ta nasza mała Polska :)

Źródła: PAA, CLOR, PA, DOR, UMCS


Link do wpisu http://strefazero.org/forum/viewtopic.php?f=10&t=1291

Źródła cytowane we wpisie:

Postępy Techniki Jądrowej (artykuł)

Prawo atomowe

=======================================================================
Jak widać, poza źródełkami produkowanymi fabrycznie, osoby prywatne mogą posiadać cały wachlarz źródeł improwizowanych (szkło uranowe, zegarki, siateczki). Należy jednak mieć świadomość, że litera prawa nie zawsze pokrywa się z praktyką, a nadgorliwość (gorsza od faszyzmu) może przysporzyć nam kłopotów. Kolekcjoner minerałów uranu ostatecznie wygrał - ale co się nawojował, to jego. Nigdy nie wiemy, czy nie trafi się jakiś niedoceniony czynownik, który będzie chciał zabłysnąć w oczach przełożonych - a smród lubi się ciągnąć długo. Wiele osób, niemających pojęcia o fizyce, panicznie reaguje na słowo "promieniowanie" - a gdy osoby te piastują władzę i mają środki wykonawcze - robi się nieciekawie.
PS. Mam nadzieję, że edukacyjna funkcja tego bloga i jego poziom merytoryczny (doceniony nawet przez CLOR) dają mi choć częściowy "dupochron" ;)

12 grudnia, 2014

Radioaktywne papierosy, czyli wdychanie polonu-210

Szkodliwość palenia tytoniu została dowiedziona ponad wszelką wątpliwość. Dym tytoniowy zawiera ok. 4000 różnych substancji chemicznych, w większości bardzo szkodliwym działaniu dla zdrowia, z czego co najmniej 40 jest rakotwórczych. Wszyscy wiedzą o nikotynie i substancjach smolistych, może ktoś wspomni o tlenku węgla, amoniaku i formaldehydzie - ale kto wie o radioaktywnym polonie-210? Tak, tym polonie, który Maria Skłodowska-Curie nazwała na cześć Polski i którym, ponad wiek później, otruto Litwinienkę i Arafata.


Polon-210 jest pierwiastkiem radioaktywnym z uranowo-radowego szeregu promieniotwórczego. Zawarty w skałach naturalny uran-238 ulega kilkustopniowej przemianie do radu-226, który z kolei emituje radon-222, radioaktywny gaz szlachetny. Radon przedostaje się ze skał do gleby, wód podziemnych i powietrza atmosferycznego. Po drodze ulega rozpadowi, a jednym z jego produktów jest właśnie polon-210. Zawartość nuklidów większa jest w glebach, gdzie podłoże skalne zawiera więcej związków uranu oraz wszędzie tam, gdzie do nawożenia wykorzystywane są nawozy fosforowe, wytwarzane ze skał zawierających m.in. uran.

W zależności od miejsca, w którym nastąpi przemiana radonu (mającego czas  półrozpadu 3,8 dnia), jego produkty rozpadu, w tym polon, zostaną w glebie i wodach gruntowych, albo stworzą aerozole promieniotwórcze w atmosferze.  Zarówno z atmosfery, poprzez liście, jak i z gleby przez system korzeniowy pierwiastki te trafiają do tkanek roślin, przy czym tytoń akurat bardzo selektywnie wyłapuje ołów-210, z którego w wyniku rozpadu powstanie polon-210
Źródło - LINK

Zawarty w liściach polon uwalnia się podczas palenia i wraz z dymem przechodzi do płuc, gdzie jego część jest akumulowana. W dymie znajduje się 25% łącznej zawartości Po-210 w tytoniu, jednak spośród tej ilości zaledwie 3% jest wydychane z powrotem. Reszta zostaje w płucach, bombardując tkanki cząstkami alfa i potęgując uszkodzenia wywołane przez inne składniki dymu.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0265931X16300388

Będąc pierwiastkiem radioaktywnym, w dodatku emiterem cząstek alfa, polon wykazuje silną radiotoksyczność. Metale ciężkie są trujące przez swoje właściwości chemiczne, lecz ich radioaktywne izotopy wykazują tysiące razy większą toksyczność z racji emitowanego promieniowania. Szczególnie niebezpieczne są cząstki alfa, które pomimo małego zasięgu przekazują tkankom bardzo dużą energię i powodują poważne uszkodzenia. Napromieniowanie zewnętrzne cząstkami alfa nie jest groźne, gdyż cząstki te nie przenikną nawet naskórka, ale jeśli dostaną się do wnętrza organizmu, to ich niewielki zasięg, rzędu zaledwie 50-80 mikronów wystarczy, aby niszcząco działać na komórki i powodować uszkodzenia ich DNA. A uszkodzenia DNA, jeśli nie są naprawione na czas, kończą się zmianami nowotworowymi [LINK]. Przy intensywnym narażeniu, a takie ma miejsce podczas nałogowego palenia, naturalne mechanizmy naprawcze komórek nie nadążają z reperowaniem uszkodzeń powodowanych przez cząstki alfa. Wówczas wystarczy, by uszkodzona komórka nie weszła na drogę apoptozy, czyli zaprogramowanej autodestrukcji, tylko zaczęła się patologicznie namnażać - i mamy prostą drogę do raka!

Szacuje się, że palenie 30 papierosów dziennie powoduje przyjęcie rocznej dawki odpowiadającej  375 prześwietleniom płuc. Poniżej porównanie z dawką otrzymaną od prześwietlenia klatki piersiowej oraz od radonu, na który narażeni są również niepalący. O samym radonie wspominałem TUTAJ
https://www.radtekva.com/what-is-radon/


Jednoczesne narażenie na radon i dym tytoniowy znacznie zwiększa ryzyko raka płuc, występuje tuta jefekt synergiczny:
Źródło - LINK

Zawartość polonu w papierosach jest dość zmienna, zależy głównie od rodzaju gleby i stopnia jej nawożenia podczas uprawy tytoniu. Poniżej dość już stare (2001) porównanie kilku najpopularniejszych w Polsce marek papierosów:
http://archiwum.wiz.pl/2001/01011000.asp
Nieco nowsze (2013) dane dla marek zachodnich:
https://www.researchgate.net/figure/Concentration-of-Polonium-210-in-Cigarettes_fig1_286191904

Oczywiście pamiętajmy, że polon-210 jest tylko jednym z wielu czynników rakotwórczych zawartych w dymie tytoniowym. Wyróżnia się jednak mechanizmem działania spośród wszystkich pozostałych. Nie jest też zbyt chętnie wykorzystywany w antytytoniowej edukacji, choć z uwagi na silny lęk przed promieniowaniem w społeczeństwie (radiofobię) można byłoby częściej podnosić radiologiczne skutki palenia tytoniu.
***
Mam świadomość, że zagorzałych palaczy nie przekonam. Niektórzy wypierają świadomość zagrożenia albo negują wyniki badań naukowych, za wszelką cenę starając się znaleźć błąd w metodologii. Inii powołują się na dowód anegdotyczny ("dziadek palił całe życie i dożył setki"), będący nieuzasadnioną kwantyfikacją ogólną - to, że niektórzy palacze nie dostają raka nie oznacza, że palenie tytoniu statystycznie nie zwiększa ryzyka nowotworu. Jak widać na poniższym slajdzie, coroczne napromieniowanie zewnętrzne dodatkową dawką 340 mrem (3,4 mSv) jest znacznie mniej szkodliwa niż przyjmowanie substancji radioaktywnych do płuc podczas palenia 20 papierosów dziennie:

https://www.slideshare.net/brucelee55/radiation-safety-training-for-medical-imaging-students
Dawka 3,4 mSv jest to mniej więcej taka dawka, jaką co roku otrzymujemy ze wszystkich źródeł, zarówno naturalnych, jak i sztucznych. Jej mniejsza szkodliwość wynika przede wszystkim z faktu, że działa ona przez napromieniowanie zewnętrzne, a nie skażenie wewnętrzne, i składa się głównie z promieniowania gamma, którego zdolność do jonizacji jest bardzo niska. Skażenia wewnętrzne są o tyle niebezpieczne, że płuc nie możemy "umyć", tak jak rąk - zatem pierwiastki promieniotwórcze pozostaną w nich na długo, przenikając do organizmu i niszcząc tkanki. Różnice między napromieniowaniem a skażeniem wyjaśniałem TUTAJ, zatem jedynie wspomnę, że skażenie promieniotwórcze oznacza obecność substancji promieniotwórczych na danej powierzchni lub w danym ośrodku (woda, powietrze, tkanki), zaś napromieniowanie jest tylko poddaniem działania promieniowania, którego źródło może znajdować się w pewnej odległości. Zatem każde skażenie promieniotwórcze jest jednocześnie napromieniowaniem, lecz nie odwrotnie.


***

Niestety uzależnienie od nikotyny - zarówno fizyczne, jak i  psychiczne - jest na tyle silne, że ani edukacja, ani wzrost akcyzy, ani fotografie nieapetycznych skutków palenia umieszczane na paczkach papierosów nie zniechęcają do palenia. Grafika, którą umieściłem na początku notki, ma już co najmniej 20 lat i podejrzewam, że  jest równie nieskuteczna teraz, jak i wtedy. Odnoszę nawet wrażenie, że mnogość substancji chemicznych, wyszczególnianych na antynikotynowych obrazkach, prowadzi paradoksalnie do osłabienia przekazu. Statystyczny palacz nie uwierzy, że aż tyle szkodliwych czynników znajduje się w dymie tytoniowym. Obecność w tym wykazie cyjanowodoru, czyli Cyklonu B, jeszcze bardziej go w tym niedowierzaniu utwierdzi. Prościej zanegować naukowe ustalenia niż przyjąć do wiadomości, że paląc tytoń fundujemy komorę gazową nie tylko dla swoich płuc, ale również dla domowników i osób z otoczenia. Na tej podobnej zasadzie negowana może być zawartość polonu-210 w dymie tytoniowym - "to i polon jest w papierosach? czego ci naukowcy nie wymyślą".
***
Jedyną szansą jest stopniowa zmiana przyzwyczajeń i  kreowanie mody na niepalenie, co zresztą na szczęście ma obecnie miejsce. Od wielu lat palenie przestaje być modne i zaczyna coraz bardziej kojarzyć się z marginesem społecznym. 


Dodatkowo, tradycyjne papierosy są coraz częściej zastępowane przez e-papierosy, których dym nie zawiera polonu-210 i ma znacznie mniejszą zawartość innych szkodliwych substancji [LINK].

08 grudnia, 2014

Radiometr uniwersalny RUST-3



Tym razem przedstawię bardziej zaawansowany przyrząd, jakim jest radiometr uniwersalny RUST-3 produkcji Zjednoczonych Zakładów Urządzeń Jądrowych "Polon" w Bydgoszczy. Atest uzyskał w 1984 r. i od 1987 r. wyprodukowano aż 2000 egzemplarzy. Zajmuje zatem drugie miejsce co do liczby wyprodukowanych sztuk po RK-67/RK-67-3 (5000 szt.). Przyrząd jest rozwojową wersją RUST-2 z 1969 r., którego wykonano 400 szt. do 1980 r.
Miernik ten współpracuje z różnego rodzaju sondami, podłączanymi przez typowe złącze BNC. Jedną z najbardziej znanych jest sonda scyntylacyjna SSA-1P, używana do pomiaru skażeń alfa m.in. przy kontroli szczelności izotopowych czujek dymu.

Skala miernika cechowana jest w impulsach na sekundę (cps) i ma dwie podziałki, których wartości musimy przemnożyć przez współczynniki odpowiednie dla danego zakresu pomiarowego. Wskaźnik jest podświetlany żaróweczką włączaną przyciskiem chwilowym, a skalę pokryto masą świecącą okresowego świecenia, tak samo jak w DP-66, DP-75 czy RKP-1-2.

Napięcie zasilania regulowane ręcznie w zakresie 350-1600 V, w zależności od rodzaju podłączonej sondy. Regulacja napięcia dwoma pokrętłami (zgrubna i dokładna). Napięcie ustawiamy zgodnie z danymi z karty badana, dołączanej przez producenta do każdej sondy. Jeżeli nie mamy dokumentacji, wówczas najlepiej zwiększać je stopniowo, aż miernik zacznie zliczać i dodać jeszcze 50 V pokrętłem regulacji dokładnej. RUST-3 ma "dziurę" w zakresie ustawianych napięć pomiędzy 700 a 900 V - widać wówczas nie produkowano sond na takie napięcia: licznikowe pracowały na 400-600 V, a scyntylacyjne - 900-1400. Starsze sondy, wymagające i 1800 V, wyszły z użycia, zanim powstał RUST-3.
Radiometr posiada sygnalizację przekroczenia uprzednio ustawionego progu pomiarowego a także regulowaną czułość wejścia, pozwalającą na odcięcie impulsów o określonej amplitudzie. Stałą czasu, definiującą czas ustalania się wskazań i tempo wahań wyniku, można wybrać spośród wartości 0,3, 1, 3, 10, 30 i 100 s. Im dłuższa stała czasu, tym dłużej trwa ustalanie się wyniku, ale jest on bardziej dokładny - dzieje się tak z powodu statystycznego charakteru rozpadów promieniotwórczych. Wynik pomiaru można zresetować osobnym przyciskiem. Przewidziano możliwość współpracy z zewnętrznym rejestratorem przez gniazdko na boku obudowy, do którego można też podłączyć słuchawkę SM-73-3:

Urządzenie jest przystosowane do zasilania zarówno z sieci, jak i z zestawu 6 baterii R-20, posiada też po bokach uchwyty do pasa, zatem może pracować jako sprzęt przenośny.

Przy pracy w terenie jednak sprawia problem duża masa przyrządu - bez baterii 4 kg, a dodajmy do tego jeszcze sondę (1-2 kg) i robi się duży ciężar, szczególnie uciążliwy przy gabarytach i kształcie obudowy:

RUST-3 wyposażony jest w przystawkę głośnikową PS-3, umieszczoną we wnęce z tyłu obudowy, nie trzeba zatem stosować głośnika na kablu typu PS-1S jak w RUST-2. Głośnik pozwala na indykację impulsów (położenie przełącznika sygnalizacji "IND") bądź też na alarmowanie o przekroczeniu progu, ustawionego tym samym przełącznikiem.



Przystawka łączy się z radiometrem za pomocą wtyku głośnikowego DIN, a jej gniazdo jest uszczelnione, choć niewiele to pomoże, skoro maskownica głośnika jest z tkaniny.

Ten sam sposób podłączenia zastosowano również przy przystawce zasilania zewnętrznego. Pamiętajmy, by podłączać ją i odłączać po wyjęciu wtyczki z sieci.


Sprzęt przeznaczony jest dla zaawansowanych dozymetrystów, gdyż wymaga użycia odpowiednich sond, które dość rzadko pojawiają się w handlu - wykaz sond krajowych zakładów "Polon" można zobaczyć TUTAJ. Oczywiście można skonstruować własną sondę, zarówno z licznikiem Geigera, jak i scyntylacyjną. Podłączając sondę pamiętajmy o ustawieniu odpowiedniego napięcia pracy, zapisanego w karcie badania, oraz o tym, by sondę podłączać przy wyłączonym przyrządzie.
Cena samego miernika nie jest wysoka, ale sprawny zestaw z sondą do tanich nie należy (ok. 1000 zł). Wartość przyrządu, podobnie jak i innych radiometrów uniwersalnych, wyrażana jest przez posiadane do niego sondy. Jeśli mamy tylko sondę SGB-1P, wykorzystującą 3 cylindryczne liczniki STS-6/SBM-19/BOI-53, to sprzęt będzie również użyteczny co zwykłe "żelazko" RKP-1-2, a przy tym mniej poręczny. Co innego, gdy mamy sondę z licznikami okienkowymi o dużej czułości (SGB-2P), scyntylacyjną z wymiennymi scyntylatorami alfa, beta i gamma, lub neutronową, wówczas dopiero RUST-3 pokazuje w pełni swe możliwości. Poniżej praca miernika z sondą SGB-2P, przeznaczoną do pomiaru skażeń emiterami beta o energii powyżej 100 keV oraz silniejszymi emiterami alfa (okienko 3-4 mg/cm2):



Urządzenie do dzisiaj znajduje zastosowanie w wielu laboratoriach i placówkach naukowych, choć stopniowo zastępują go nowsze konstrukcje. Po więcej informacji odsyłam do fabrycznej instrukcji obsługi.

Poniżej zdjęcia wnętrza z forum RHBZ:



Miernik był eksportowany zarówno na Zachód, z opisami po angielsku, jak również do ZSRR, z oznaczeniami w cyrylicy - izmieritiel' skorosti sczjota:

Obudowy występowały w kilku wariantach kolorystycznych, głównie w odcieniach beżu



Swoją drogą skrót RUST (radiometr uniwersalny tranzystorowy etc.) mógł być w krajach anglojęzycznych źle rozumiany (ang. rust - rdza).

04 grudnia, 2014

Awaria na Ukrainie - czy jest zagrożenie?

Sądząc po zamieszaniu w mediach, muszę zabrać głos. Widzę, że ożywają demony Czarnobyla. Zła władza na pewno coś przed nami ukrywa, i niedługo wszyscy zaczniemy świecić...
A tymczasem była to awaria układu elektrycznego elektrowni - i to jednego z wielu - bez jakiegokolwiek uwolnienia substancji radioaktywnych do atmosfery. Na szczęście mamy sieć Radioactive@home wyposażoną w podłączone do internetu czujniki promieniowania. Póki co tło wynosi 0,1-0,2µSv/h, czyli w normie. Ukrywanie katastrofy na taką skalę, jak miało to miejsce w Czarnobylu nie byłoby dziś możliwe. Licznik Geigera można nabyć za kilkaset złotych i samodzielnie zmierzyć poziom promieniowania. Nie jest to sprzęt reglamentowany i rejestrowany, więc nie ma ryzyka konfiskaty jak w 1986. W razie czego można zerknąć na mapkę w/w czujników http://radioactiveathome.org/map/. Mamy też państwową służbę dozymetryczną, pomiary przeprowadza zarówno CLOR w Warszawie jak i UMCS w Lublinie*, no ale państwowym źródłom się zbyt chętnie nie wierzy, mając w pamięci "brak zagrożenia" 28 lat temu. Inna sprawa, że mamy też całe tabuny ekspertów z bożej łaski, wprowadzających niepotrzebne zamieszanie i podsycających panikę, niemających jednocześnie podstawowej wiedzy o fizyce jądrowej i dozymetrii.

Poniżej w miarę aktualny artykuł nt. wypadku na Ukrainie:
http://adamrajewski.natemat.pl/125973,awaria-w-elektrowni-jadrowej-na-ukrainie

Natomiast nóż się w kieszeni otwiera, jak widać niektóre tytuły w mediach, obliczone na wywołanie nie potrzebnej sensacji czy wręcz paniki. Wtórują im różnego rodzaju manipulanci, rozpowszechniający niesprawdzone, ale chwytliwe pseudoinformacje ("wujek dostał poufny telefon z ministerstwa"), na granicy legend miejskich. W takim chaosie giną pojedyncze, wyważone głosy ekspertów - Polak i tak wie lepiej, jak zresztą w wielu innych dziedzinach wiedzy...


---------------------------------------
* na wykresie widać pojedynczy wzrost stężenia bizmutu-214, ale związany jest on z opadami deszczu i przemianami promieniotwórczymi radonu-222 zachodzącymi w atmosferze - jak już pisałem TUTAJ. Ciekawe tylko, czy mój głos przekona domorosłych "ekspertów od wszystkiego"...

Jak ktoś się nie czuje bezpiecznie, niech kupi ode mnie licznik Geigera, będzie mógł spać spokojnie ;) 

 

 

03 grudnia, 2014

Promieniowanie podczas badań diagnostycznych

Nawiązując do moich poprzednich postów chciałbym poruszyć parę zagadnień związanych z obecnością „promieniowania” podczas różnych lekarskich badań diagnostycznych.
Do powszechnie stosowanych obecnie metod należą zdjęcia rentgenowskie (RTG), tomografia komputerowa (CT), rezonans magnetyczny (MR, a ściślej - magnetyczny rezonans jądrowy, MRI), mammografia oraz ultrasonograf (USG). Rzadziej stosowana jest pozytonowa tomografia emisyjna (PET), która jest rozwinięciem scyntygrafii - badania przez wprowadzanie izotopów promieniotwórczych do organizmu.

Najpierw zdefiniujmy pojęcia. Promieniowanie jonizujące wykorzystywane jest jedynie podczas zdjęć RTG, tomografii, mammografii, scyntygrafii i PET. Ultrasonograf (USG) wykorzystuje ultradźwięki, czyli fale dźwiękowe o bardzo wysokiej częstotliwości, niesłyszalne dla człowieka, ale słyszane np. przez psy i nietoperze. Głowica USG wysyła i odbiera ultradźwięki, które są odbijane i rozpraszane przez tkanki, pozwalając na odwzorowanie struktur znajdujących się we wnętrzu ciała. Zasadę działania można w uproszczeniu porównać do radaru, który zamiast mikrofal stosuje ultradźwięki.
https://www.scienceabc.com/innovation/how-ultrasound-scanning-sonography-3d-sonogram-work-pregnancy-due-date.html

Rezonans magnetyczny, choć tak naprawdę jest „jądrowym rezonansem magnetycznym”, nie ma nic wspólnego z radioaktywnością – wykorzystuje fakt drgania jąder atomów w polu magnetycznym. Ściślej, protonów, stanowiących jądra wodoru, z którego złożona jest cząsteczka wody, najpowszechniej występującej substancji w naszym organizmie.
http://www.jwestdesign.com/concept/concept-3.html

Wystarczy zresztą zerknąć na oznaczenia ostrzegawcze pracowni MRI i porównać z "koniczynkami" oznaczającymi promieniowanie jonizujące na pracowniach RTG [LINK]:
https://www.kreatywnyswiat.pl/platforma-magnetyczna-dluga-sizzix-656780-do-framelits-i-thinlits-59-573-000-p-5989.html

Niestety, wobec coraz powszechniejszego w społeczeństwach lęku przed radioaktywnością z nazwy magnetycznego rezonansu jądrowego usunięto przymiotnik "jądrowy" (!). Zrobiono tak, ponieważ ludziom kojarzył się z promieniowaniem jonizującym i obawiali się takich badań z uwagi na rzekome "napromieniowanie". Cóż, jak widać radiofobia coraz bardziej się upowszechnia, szkoda tylko, że wraz z nią nie idzie wiedza o faktycznej naturze promieniowania jonizującego. Mylenie pola elektromagnetycznego czy mikrofal z promieniowaniem jonizującym jest na porządku dziennym, poruszałem ten temat już wiele razy [LINK]

***
Zerknijmy teraz na metody diagnostyczne, wykorzystujące promieniowanie jonizujące. Zacznijmy od najstarszej i najpowszechniej stosowanej.


Standardowe prześwietlenie (zdjęcie) rentgenowskie (RTG) wykorzystuje promieniowanie rentgenowskie, które jest zbliżone właściwościami do promieniowania gamma i jest tak jak ono promieniowaniem jonizującym. Od promieniowania gamma różni się miejscem powstawania – wytwarzane jest w lampie rentgenowskiej na skutek wyhamowywania rozpędzonych elektronów, podczas gdy promieniowanie gamma powstaje na skutek przemian w jądrach atomów pierwiastków niestabilnych. Zakres promieniowania gamma i rentgenowskiego częściowo pokrywa się, przy czym rentgenowskie leży bliżej ultrafioletu, zaś gamma, mające mniejszą długość fali, na samym końcu widma promieniowania elektromagnetycznego:
http://blogs.harvard.edu/seth/2008/01/07/em-spectra-properties/

Jeżeli mamy być ściśli, prześwietlenie polega na obserwowaniu fluorescencyjnego ekranu podczas ciągłego prześwietlania pacjenta w czasie rzeczywistym. Z kolei podczas zdjęcia rentgenowskiego (rentgenografii), działającego jak normalna fotografia, krótki impuls promieniowania powoduje naświetlenie kliszy i powstanie obrazu utajonego, który następnie jest wywoływany. Zaletą prześwietlenia w porównaniu ze zdjęciem jest możliwość śledzenia na bieżąco przebiegu operacji albo czynności fizjologicznych danego narządu, np. przełyku, bez czekania na wywołanie kliszy. Dawne prześwietlenia oznaczały przyjęcie dużej dawki promieniowania, zarówno przez pacjenta, jak i przez lekarza, na którego działało promieniowanie przechodzące przez ekran fluorescencyjny:
https://www.itnonline.com/article/early-years-x-rays-and-informatics
Obecnie technika cyfrowa eliminuje konieczność bezpośredniego spoglądania na ekran i narażanie się na nadmierne dawki. Jeżeli zaś chodzi o zdjęcia rentgenowskie, to dawki przyjmowane przez pacjenta mogły zostać znacznie zredukowane od momentu wprowadzenia ekranów wzmacniających. Ekran taki świeci światłem widzialnym pod wpływem promieniowania rentgenowskiego i to jego świecenie tworzy obraz na kliszy rentgenowskiej. Sama klisza ma małą czułość na promieniowanie rentgenowskie i żeby ją naświetlić, należałoby użyć znacznie wyższej dawki. Wielkość przyjętej dawki i jej potencjalna szkodliwość zależy od wielu czynników, przede wszystkim od wrażliwości danego narządu na promieniowanie. Poniżej zestawienie dawek przy najpopularniejszych prześwietleniach oraz tomografii komputerowej, o której zaraz będzie mowa. Dawki porównano do naturalnego tła promieniowania oraz oszacowano ryzyko śmierci na nowotwór w przyszłości po 1 badaniu:
http://www.wikiradiography.net/page/X-Ray+Dose+Information
Przytaczane dawki dla poszczególnych rodzajów prześwietleń wykazują pewne fluktuacje w zależności od cytowanej literatury i przyjętej metodologii, jednak rząd wielkości jest ten sam:

https://www.startradiology.com/the-basics/radiation/index.html



Podczas tomografii komputerowej również wykorzystuje się promieniowanie rentgenowskie, ale prześwietlenie ma charakter ciągły, głowica przesuwa się wokół ciała pacjenta, dając trójwymiarowy obraz tkanek. Przy tym badaniu moc dawki jest zdecydowanie większa, choć nadal w bezpiecznych granicach. Tomografia daje obraz trójwymiarowy, unika się więc nakładania obrazów na siebie i można obejrzeć narządy schowane jeden za drugim.
https://www.omegapds.com/what-are-ct-scans-and-how-do-they-work/
Elektronowa tomografia komputerowa (electron beam computed tomography - EBCT) działa na tej samej zasadzie, jednak inne jest źródło promieniowania rentgenowskiego. W typowej lampie rentgenowskiej promieniowanie powstaje na skutek hamowania rozpędzonych elektronów na "tarczy" z pierwiastków ciężkich, np. z wolframu. Przy standardowej tomografii lampa rentgenowska porusza się wokół ciała pacjenta. Przy EBCT strumień elektronów, skupiony przez cewki ogniskujące i odchylany przez drugi zestaw cewek omiata tarczę umieszczoną wokół pacjenta, powodując emisję promieniowania rentgenowskiego, wykrywanego przez detektory po drugiej stronie:


Zaletą tej metody jest możliwość szybszego przemieszczania strumienia elektronów w stosunku do prędkości mechanicznego napędu lampy rentgenowskiej, co umożliwia badanie struktur będących w ruchu, głównie serca. Wadą jest mniej korzystny stosunek sygnału do szumu, gorsza rozdzielczość i znacznie wyższa cena aparatury. Porównanie dawek otrzymywanych podczas tomografii widzimy poniżej:
https://www.dochandal.com/adult-medical-sense/articles/radiation-guide/
Jak widać, są one znacznie wyższe niż w przypadku zdjęć rentgenowskich, jednak korzyści diagnostyczne znacznie przewyższają ryzyko.
https://www.startradiology.com/the-basics/radiation/index.html


Mammografia (MMG) jest badaniem, polegającym na wykonaniu serii 4 zdjęć RTG piersi pod różnymi kątami, aby wykryć wczesne zmiany, mogące prowadzić do nowotworów. Maksymalna dawka podczas badania jest ograniczona polskimi przepisami do 2,5 mGy, (zwykle 0,4 mGy) czyli jest nieco niższa niż roczne naturalne  promieniowanie tła w Polsce. Metoda ta, określona jako mammografia 2D, znalazła niedawno konkurencję w postaci tzw. tomosyntezy (digital breast tomosynthesis, DBT), polegającej na wykonaniu znacznie większej liczby zdjęć przy zmniejszonej dawce promieniowania. Następnie z tych zdjęć, obrazujących warstwy o grubości 1 mm, komputer rekonstruuje trójwymiarowy obraz piersi. Metoda jest znacznie dokładniejsza niż samo obrazowanie 2D i umożliwia zwiększenie wykrywalności nowotworów z 40% do aż 90 % [LINK]
Źródło - LINK
Porównanie dokładności obu metod, na przykładzie zdjęcia... róży:
https://www.wakerad.com/we-see-3d/
 Oraz faktycznych zmian patologicznych:
https://physicsworld.com/a/virtual-trial-quantifies-dbt-superiority/

Scyntygrafia jest badaniem, podczas którego wprowadza się do organizmu substancje chemiczne z domieszką radioizotopów, a następnie obserwuje ich rozmieszczenie w organizmie. Przykładowo, podanie związków jodu znakowanych radioaktywnym jodem I-131 pozwala wykryć guzy tarczycy, gdyż w tych miejscach nastąpi zwiększone koncentrowanie się radioizotopu. Metoda nie ogranicza się jedynie do diagnostyki schorzeń tarczycy, stosując inne izotopy można badać praktycznie większość narządów organizmu.

Izotop użyty podczas badania powinien mieć wystarczającą energię promieniowania, aby mógł być zarejestrowany przez aparaturę pomiarową, ale jednocześnie na tyle niską, by powodował jak najmniej szkód w organizmie. Jego fizyczny czas połowicznego zaniku powinien być niski, ale również powinien być szybko wydalany z organizmu, a to zależy od tzw. biologicznego czasu połowicznego zaniku. Czas ten jest inny dla każdego izotopu i wynika z jego właściwości fizjologicznych. Dobrym przykładem jest tryt, którego fizyczny czas półrozpadu wynosi 12 lat, ale biologiczny zaledwie 7-14 dni, a wydalanie z organizmu można przyspieszyć, pijąc 3-4 litry wody dziennie.

Swoistym rozwinięciem scyntygrafii jest pozytonowa tomografia emisyjna. Podczas badania metodą PET wprowadza się do organizmu izotop radioaktywny o krótkim czasie półrozpadu. Zwykle jest to substancja organiczna znaczona danym izotopem, np. fluorodemksyglukoza, czyli pochodna glukozy, gdzie jedna grupa hydroksylowa (-OH) została podmieniona na atom promieniotwórczego fluoru-18  Izotop ten, o czasie połowicznego rozpadu 110 minut, ulega rozpadowi beta plus, emitując pozytony - dodatnio naładowane elektrony. Cząstki te reagują z elektronami atomów organizmu, ulegając anihilacji. Powstają przy tym dwa kwanty promieniowania gamma, które rozchodzą się w przeciwnych kierunkach pod kątem 180 st. i są wychwytywane przez pierścień detektorów znajdujący się wokół pacjenta:

Źródło - LINK

Stosowane w badaniach PET izotopy mają bardzo krótki czas półrozpadu, rzędu minut, lub najwyżej godzin:
  • węgiel-11 20 min., 
  • azot-13 ~10 min.,
  • tlen-15 ~2 min.,
  • fluor-18 ~110 min., 
  • gal-68 ~67 min.,
  •  cyrkon-89 ~78.41 h, 
  • rubid-82 ~1.27 min. 

Powoduje to konieczność umieszczenia cyklotronu, w którym są produkowane, w bezpośrednim sąsiedztwie szpitala, gdzie przeprowadzone są badania. Z drugiej strony zastosowanie krótkożyciowych izotopów wydatnie zmniejsza narażenie pacjenta na radiację. Poniżej przykładowe aktywności podawanych radiofarmaceutyków oraz przyjmowana podczas badania dawka promieniowania:
Źródło - LINK


Badania scyntygraficzne i PET mogą się wydać przerażające - promieniujemy od wewnątrz! - ale emisja utrzymana jest na bezpiecznym poziomie poprzez odpowiedni dobór dawki i rodzaju izotopów, zaś korzyści diagnostyczne przewyższają znacznie zagrożenia. Szczególnie dotyczy to badania PET, które pozwala wykryć bardzo wczesne zmiany nowotworowe, kiedy rokują największe szanse wyleczenia. Zatem rezygnowanie z badania z powodu obawy przed promieniowaniem jest po prostu głupotą, szczególnie wobec niskiej i późnej wykrywalności nowotworów w Polsce. 

***

Przy ocenie zagrożenia powodowanego narażeniem na promieniowanie podczas badań diagnostycznych istotne jest uwzględnienie przede wszystkim stosowanej mocy dawki oraz naświetlanego narządu. Stosunkowo duże dawki można przyjąć na kończyny, najmniejsze zaś na układ krwiotwórczy, narządy płciowe, tarczycę. Najbardziej wrażliwe są narządy silnie ukrwione i o szybkim podziale komórek (szpik!). Stosunkowo odporny na promieniowanie jest układ nerwowy orz czerwone krwinki. Więcej na ten temat w notce o dawce śmiertelnej [LINK]
Wielkość pochłoniętych dawek podczas RTG poszczególnych narządów łatwo porównać, zestawiając je z promieniowaniem naturalnym (tła). Prześwietlenie ręki odpowiada 1,5-7 dni promieniowania naturalnego (zależnie od źródła), podczas gdy prześwietlenie klatki piersiowej – kilku miesiącom. Tomografia głowy to już odpowiednik rocznego promieniowania tła. Efektywne dawki ukazuje poniższa tabela:

cyt. za A.. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, tabl. 10

I na koniec to, co pewnie Was najbardziej interesuje, czyli kwestia bezpieczeństwa.
Oczywiście, z prześwietleniami nie powinno się przesadzać, a tym bardziej z badaniami wykorzystującymi większe dawki promieniowania. Często jednak nie ma wyboru, np. w przypadku złamań, które wymagają dokładnego nastawienia -  zysk w postaci prawidłowego zrośnięcia się kości wielokrotnie przewyższa narażenie na niewielką dawkę promieniowania, przyjętą w dodatku na mało wrażliwe części ciała, jakimi są kończyny. Podobnie w przypadku, gdy mamy objawy, które mogą być wywołane przez wiele przyczyn, zarówno bardzo poważnych, jak i błahych. np. częste bóle głowy. W tym wypadku tomografia daje jednoznaczną odpowiedź, czy jest to guz lub krwiak, czy tylko migrena albo bóle napięciowe. I chociaż przy takim badaniu otrzymujemy znacznie większą dawkę promieniowania niż przy typowym prześwietleniu, to zysk w postaci diagnozy - i własnego spokoju - przewyższa ryzyko. Szczególnie że częste i silne bóle głowy są bardzo niepokojącym objawem i stres przez nie wywołany może spowodować większe szkody niż jedno badanie CT. Zatem, nie bójmy się diagnostyki, gdyż skutki jej zaniechania lub opóźnienia są wielokrotnie groźniejsze niż narażenie na promieniowanie podczas badania.

Jedynym tak naprawdę poważnym przeciwwskazaniem do badań z użyciem promieniowania jonizującego jest ciąża, szczególnie na wczesnym etapie, z uwagi na wyjątkowo dużą wrażliwość komórek zarodka i płodu na uszkodzenia wywołane radiacją, które mogą skutkować wadami wrodzonymi albo utratą ciąży. Stąd też bezwzględny wymóg powiadomienia lekarza o ciąży lub nawet jej podejrzeniu jeszcze przed skierowaniem na badanie.

W przypadku badań z użyciem radiofarmaceutyków (np. diagnostyki tarczycy jodem-131) zalecane jest korzystanie z osobnych naczyń i niezbliżanie się do dzieci oraz kobiet ciężarnych do czasu całkowitego usunięcia izotopu z organizmu. Badanie takie jednak w żadnym wypadku nie spowoduje, że staniemy się trwale radioaktywni - niewielka ilość promieniowania wysyłana przez ciało pacjenta pewien czas po badaniu wynika z obecności izotopu w tkankach. Po jego wydaleniu (różnymi drogami) emisja promieniowania ustanie. Czas wydalania zależy, jak już wspomniałem, od czasu biologicznego półtrwania danego izotopu - szczegółowych informacji udzieli lekarz prowadzący. Tutaj jedynie wspomnę, że napromieniowanie nie powoduje radioaktywności, wbrew temu, co się powszechnie o tym myśli [LINK].

Powyższe informacje stanowią jedynie zarys informacji dotyczących zastosowania promieniowania jonizującego w diagnostyce medycznej. Zalecam dodatkowe własne poszukiwania wiedzy m.in. poprzez korzystanie z cytowanych przeze mnie źródeł. Jeżeli macie jakieś pytania, wątpliwości lub uzupełnienia, proszę dajcie znać w komentarzach. Postaram się na nie odpowiedzieć, a w razie potrzeby, skonsultuję ze specjalistami.


----------------------------

Po więcej teorii odsyłam do cytowanego już podręcznika S. L. Zgliczyńskiego (Radiologia, PZWL, wyd. II, 1970). Szczegółowe zestawienie dawek promieniowania podczas różnych badań diagnostycznych można znaleźć na stronie NCBJ - TUTAJ.