1. Εισαγωγή: Τι είναι ακτινοβολία
Απλή Εξήγηση
Φαντάσου ότι γύρω μας ταξιδεύουν αόρατα «κύματα» ή μικρά «σωματίδια ενέργειας», τα οποία κουβαλούν πληροφορίες ή δύναμη. Αυτό είναι η ακτινοβολία. Όπως το φως από τον ήλιο που μας ζεσταίνει και μας βοηθά να δούμε, έτσι και άλλες μορφές ακτινοβολίας μπορούν να περάσουν μέσα από τον αέρα, τα αντικείμενα και μερικές φορές ακόμα και μέσα από το σώμα μας. Όταν κάνουμε μια ακτινογραφία, η ακτινοβολία «περνά» μέσα από το δέρμα και τους μύες, αλλά τα οστά την σταματούν περισσότερο, με αποτέλεσμα να δημιουργείται μια εικόνα. Η ακτινοβολία μπορεί να είναι ευεργετική, όπως όταν χρησιμοποιείται για ιατρικές εξετάσεις, αλλά και επικίνδυνη αν εκτεθούμε σε μεγάλες ποσότητες. Γι’ αυτό είναι σημαντικό να μάθουμε πώς αλληλεπιδρά με την ύλη, δηλαδή πώς επηρεάζει και επηρεάζεται από τα υλικά γύρω της.
Επιστημονική Εξήγηση
Η ακτινοβολία ορίζεται ως η εκπομπή και διάδοση ενέργειας μέσω κυμάτων ή σωματιδίων. Διακρίνεται σε ηλεκτρομαγνητική (π.χ. ακτίνες Χ, γάμμα, φως) και σωματιδιακή (π.χ. ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια). Στην ιατρική φυσική ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η ιοντίζουσα ακτινοβολία, δηλαδή αυτή που έχει αρκετή ενέργεια ώστε να αφαιρεί ηλεκτρόνια από τα άτομα, προκαλώντας ιονισμό. Η κατανόηση των μηχανισμών αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας με την ύλη είναι θεμελιώδης για την ανάπτυξη τεχνολογιών απεικόνισης (π.χ. ακτινογραφία, CT) αλλά και θεραπείας (π.χ. ακτινοθεραπεία). Η μελέτη αυτών των αλληλεπιδράσεων βασίζεται στη φυσική, αλλά βρίσκει άμεση εφαρμογή στην καθημερινή ιατρική πράξη.
2. Κατηγορίες ακτινοβολίας: ιοντίζουσα και μη-ιοντίζουσα
Απλή Εξήγηση
Σκέψου τη διαφορά ανάμεσα σε ένα απαλό αεράκι και σε έναν δυνατό ανεμοστρόβιλο. Και τα δύο είναι αέρας, αλλά ο δεύτερος έχει αρκετή δύναμη για να σπάσει δέντρα ή να μετακινήσει αυτοκίνητα. Κάπως έτσι είναι και οι δύο βασικές κατηγορίες ακτινοβολίας. Η μη-ιοντίζουσα ακτινοβολία είναι σαν το απαλό αεράκι: έχει ενέργεια αλλά δεν μπορεί να προκαλέσει μεγάλες αλλαγές στα άτομα. Σε αυτήν ανήκει το φως, τα ραδιοκύματα και τα μικροκύματα. Αντίθετα, η ιοντίζουσα ακτινοβολία είναι σαν τον ανεμοστρόβιλο: έχει τόση ενέργεια ώστε να «χτυπήσει» τα άτομα και να απομακρύνει ηλεκτρόνια από αυτά. Σε αυτήν ανήκουν οι ακτίνες Χ, οι ακτίνες γάμμα και τα σωματίδια που χρησιμοποιούνται στην ιατρική θεραπεία.
Επιστημονική Εξήγηση
Η μη-ιοντίζουσα ακτινοβολία περιλαμβάνει την υπέρυθρη, το ορατό φως, την υπεριώδη χαμηλής ενέργειας, τα ραδιοκύματα και τα μικροκύματα. Η ενέργειά της δεν επαρκεί για να σπάσει χημικούς δεσμούς ή να προκαλέσει ιονισμό· κυρίως διεγείρει τα άτομα και τα μόρια ή προκαλεί θερμικά φαινόμενα. Αντίθετα, η ιοντίζουσα ακτινοβολία διαθέτει φωτόνια ή σωματίδια με ενέργεια μεγαλύτερη από 10 eV, αρκετή για να αποσπάσει ηλεκτρόνια από τα άτομα. Η κατηγορία αυτή έχει σημαντική βιολογική δράση, καθώς μπορεί να προκαλέσει μεταλλάξεις ή καταστροφή κυττάρων, αλλά ταυτόχρονα αξιοποιείται για ιατρικούς σκοπούς, τόσο στη διάγνωση όσο και στη θεραπεία.
3. Πώς αλληλεπιδρά η ακτινοβολία με την ύλη — γενικά
Απλή Εξήγηση
Φαντάσου ότι πετάς μια μπάλα σε διαφορετικά αντικείμενα. Αν τη ρίξεις σε μαξιλάρι, η μπάλα θα σταματήσει εκεί. Αν τη ρίξεις σε τοίχο, θα αναπηδήσει πίσω. Αν τη ρίξεις σε τζάμι, μπορεί να το σπάσει. Κάθε φορά, η αλληλεπίδραση εξαρτάται από το τι συναντά η μπάλα. Το ίδιο συμβαίνει και με την ακτινοβολία όταν συναντά ύλη. Μπορεί να απορροφηθεί (όπως η μπάλα που «χάθηκε» στο μαξιλάρι), να διασκορπιστεί (όπως η μπάλα που αναπήδησε), ή να προκαλέσει αλλαγές (όπως το τζάμι που έσπασε). Ανάλογα με την ενέργεια της ακτινοβολίας και το υλικό που συναντά, αλλάζει και το είδος της αλληλεπίδρασης.
Επιστημονική Εξήγηση
Οι αλληλεπιδράσεις της ακτινοβολίας με την ύλη χωρίζονται σε φαινόμενα απορρόφησης, σκέδασης και δευτερογενών διεργασιών. Στην περιοχή των ακτίνων Χ και γάμμα, τα κυριότερα φαινόμενα είναι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, η σκέδαση Compton, η συνεκτική σκέδαση Rayleigh και η παραγωγή ζεύγους. Η πιθανότητα να συμβεί κάθε φαινόμενο εξαρτάται από την ενέργεια του φωτονίου και τον ατομικό αριθμό Ζ του υλικού. Σωματιδιακή ακτινοβολία (όπως ηλεκτρόνια ή πρωτόνια) αλληλεπιδρά μέσω ιονισμών και διεγέρσεων κατά μήκος της διαδρομής της. Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών είναι κρίσιμη για τον υπολογισμό δόσεων και για τη βέλτιστη χρήση της ακτινοβολίας στη διάγνωση και θεραπεία.
4. Το Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο (Photoelectric Effect)
Απλή Εξήγηση
Φαντάσου ότι ένα παιδί κρατάει ένα μπαλόνι και το χτυπάς ελαφρά με το χέρι σου. Αν έχεις αρκετή δύναμη, το μπαλόνι μπορεί να φύγει από το χέρι του παιδιού. Κάπως έτσι γίνεται και στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Ένα φωτόνιο (δηλαδή μια «σφαίρα» φωτός) έρχεται και χτυπάει ένα ηλεκτρόνιο που βρίσκεται δεμένο γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου. Αν το φωτόνιο έχει αρκετή ενέργεια, τότε το ηλεκτρόνιο «πετάγεται» έξω από το άτομο. Αυτό το φαινόμενο είναι πολύ σημαντικό, γιατί εξηγεί γιατί βλέπουμε διαφορές στις ακτινογραφίες: τα άτομα με υψηλό «βάρος» (όπως το ασβέστιο στα οστά) απορροφούν καλύτερα την ακτινοβολία μέσω του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.
Επιστημονική Εξήγηση
Στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ένα φωτόνιο με ενέργεια Eγ απορροφάται πλήρως από ένα δεσμευμένο ηλεκτρόνιο ενός ατόμου, το οποίο εκτοξεύεται με κινητική ενέργεια ίση με Eγ−Eb, όπου Eb είναι η ενέργεια σύνδεσης του ηλεκτρονίου. Η πιθανότητα εμφάνισης του φαινομένου είναι ανάλογη περίπου του Z³/Eγ³, όπου Z ο ατομικός αριθμός. Γι’ αυτό, το φαινόμενο είναι κυρίαρχο σε χαμηλές ενέργειες φωτονίων και σε υλικά υψηλού Ζ, όπως ο μόλυβδος ή το ασβέστιο. Η συμβολή του είναι καθοριστική στη δημιουργία ακτινολογικών εικόνων και στην προστασία από την ακτινοβολία.
5. Σκέδαση Κόμπτον (Compton Scattering)
Απλή Εξήγηση
Αν παίξεις μπιλιάρδο, όταν μια μπάλα χτυπήσει μια άλλη, η πρώτη χάνει λίγη από την ταχύτητά της και αλλάζει πορεία, ενώ η δεύτερη μπαίνει σε κίνηση. Το ίδιο συμβαίνει με τη σκέδαση Κόμπτον. Ένα φωτόνιο χτυπάει ένα χαλαρά δεσμευμένο ηλεκτρόνιο. Το φωτόνιο συνεχίζει την πορεία του αλλά με μικρότερη ενέργεια και άλλη κατεύθυνση, ενώ το ηλεκτρόνιο εκτινάσσεται. Αυτό είναι πολύ σημαντικό γιατί εξηγεί γιατί μια ακτινογραφία μπορεί να έχει «θόρυβο» ή «θάμπωμα».
Επιστημονική Εξήγηση
Στη σκέδαση Κόμπτον, το φωτόνιο συγκρούεται με ένα σχεδόν ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Μετά τη σύγκρουση, το φωτόνιο έχει ενέργεια μικρότερη από την αρχική, και η διαφορά μεταφέρεται στο ηλεκτρόνιο (Compton electron). Η γωνία σκέδασης και η μείωση ενέργειας σχετίζονται με την εξίσωση του Compton: λ′−λ=h/mec(1−cosθ). Το φαινόμενο αυτό είναι σημαντικό στις ενδιάμεσες ενέργειες (100 keV–10 MeV). Συμβάλλει σημαντικά στην απορρόφηση δόσης στους ιστούς και στον περιορισμό της ποιότητας εικόνας.
6. Συνεκτική Σκέδαση Rayleigh
Απλή Εξήγηση
Σκέψου πώς ένα μπαλόνι μπορεί να τρέμει ολόκληρο αν το ακουμπήσεις απαλά, χωρίς όμως να φύγει από τη θέση του. Στη σκέδαση Rayleigh, το φωτόνιο «αγγίζει» ολόκληρο το άτομο και ανακλάται χωρίς να χάσει ενέργεια. Είναι σαν να χτυπάει μια μπάλα σε τοίχο και να γυρίζει πίσω σχεδόν με την ίδια ταχύτητα. Αν και δεν έχει μεγάλη σημασία στην ιατρική εικόνα, μπορεί να συμβάλει σε μικρό «θόρυβο».
Επιστημονική Εξήγηση
Η σκέδαση Rayleigh είναι ελαστική, δηλαδή το φωτόνιο αλληλεπιδρά με το άτομο ως σύνολο και ανακλάται χωρίς αλλαγή ενέργειας. Η πιθανότητα εμφάνισης είναι μικρή σε σύγκριση με το φωτοηλεκτρικό και το Compton, αλλά αυξάνει σε χαμηλές ενέργειες φωτονίων και υλικά υψηλού Ζ. Δεν προκαλεί ιονισμό ούτε απορρόφηση ενέργειας, αλλά συμβάλλει στη σκέδαση ακτινοβολίας που μειώνει την ποιότητα της εικόνας.
7. Παραγωγή Ζεύγους (Pair Production)
Απλή Εξήγηση
Φαντάσου ότι έχεις αρκετή ενέργεια ώστε να φτιάξεις δύο νέα αντικείμενα από το «τίποτα». Στην παραγωγή ζεύγους, ένα φωτόνιο με πολύ υψηλή ενέργεια εξαφανίζεται κοντά σε έναν πυρήνα και δημιουργεί ένα ζευγάρι: ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο (το «αντίθετο» του ηλεκτρονίου). Είναι σαν ένα μαγικό κόλπο όπου μια μπάλα διαλύεται και ξαφνικά εμφανίζονται δύο νέες μπάλες!
Επιστημονική Εξήγηση
Η παραγωγή ζεύγους εμφανίζεται όταν φωτόνια με ενέργεια >1,022 MeV αλληλεπιδρούν με το πεδίο ενός πυρήνα. Το φωτόνιο εξαφανίζεται και δημιουργείται ένα ηλεκτρόνιο–ποζιτρόνιο. Το ποζιτρόνιο, όταν συγκρουστεί με ένα ηλεκτρόνιο, εξαϋλώνεται παράγοντας δύο φωτόνια 511 keV. Το φαινόμενο αυτό είναι η βάση της απεικόνισης PET (Positron Emission Tomography), μιας από τις πιο σημαντικές τεχνικές στην πυρηνική ιατρική.
8. Φαινόμενα Υψηλής Ενέργειας (Photodisintegration)
Απλή Εξήγηση
Όταν η ενέργεια της ακτινοβολίας είναι τεράστια, μπορεί να προκαλέσει «θραύση» μέσα στον ίδιο τον πυρήνα του ατόμου. Είναι σαν ένα βλήμα που χτυπάει ένα τούβλο και το κάνει κομμάτια. Σε αυτήν την περίπτωση, το φωτόνιο δεν επηρεάζει απλά τα ηλεκτρόνια, αλλά φτάνει κατευθείαν στον πυρήνα και τον διασπά.
Επιστημονική Εξήγηση
Το φαινόμενο της φωτοδιάσπασης ή photodisintegration εμφανίζεται σε φωτόνια με ενέργειες >10 MeV. Το φωτόνιο απορροφάται από τον πυρήνα και οδηγεί σε εκπομπή νετρονίων ή πρωτονίων. Δεν έχει μεγάλη σημασία στις κλινικές εφαρμογές της διαγνωστικής ιατρικής, αλλά πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε επιταχυντές υψηλής ενέργειας που χρησιμοποιούνται στην ακτινοθεραπεία.
9. Απόσβεση της Ακτινοβολίας (Attenuation)
Απλή Εξήγηση
Αν πετάξεις ένα βέλος μέσα από ένα πυκνό δάσος, σιγά-σιγά θα χτυπάει σε κλαδιά και θα χάνει δύναμη μέχρι να σταματήσει. Το ίδιο συμβαίνει και με την ακτινοβολία. Καθώς περνά μέσα από ένα υλικό, χάνει ενέργεια ή απορροφάται, και η έντασή της μειώνεται. Αυτό το φαινόμενο λέγεται απόσβεση.
Επιστημονική Εξήγηση
Η απόσβεση περιγράφεται μαθηματικά από τον εκθετικό νόμο: I=I₀e⁻μx, όπου I η ένταση μετά από πάχος x, I₀ η αρχική ένταση και μ ο γραμμικός συντελεστής απορρόφησης. Η απόσβεση είναι συνδυασμός απορρόφησης και σκέδασης. Η κατανόησή της είναι κρίσιμη για τον υπολογισμό δόσεων σε ασθενείς και τον σχεδιασμό προστασίας με υλικά όπως ο μόλυβδος.
10. Απορρόφηση Ενέργειας
Απλή Εξήγηση
Όταν κάθεσαι στον ήλιο, νιώθεις το δέρμα σου να ζεσταίνεται. Αυτό σημαίνει ότι απορροφάς ενέργεια. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει με την ακτινοβολία όταν περνάει μέσα από το σώμα. Η ύλη «ρουφάει» μέρος της ενέργειας, και αυτή η ενέργεια μπορεί να προκαλέσει αλλαγές, όπως ζέστη ή ακόμα και καταστροφή κυττάρων.
Επιστημονική Εξήγηση
Η απορρόφηση αφορά τη μεταφορά ενέργειας από την ακτινοβολία στο υλικό. Η ποσότητα που απορροφάται ανά μονάδα μάζας ορίζεται ως απορροφούμενη δόση (absorbed dose), με μονάδα το Gray (Gy = 1 J/kg). Η κατανόηση της απορρόφησης είναι θεμελιώδης για την ακτινοθεραπεία, όπου η ακτινοβολία στοχεύει καρκινικούς ιστούς για να καταστρέψει το DNA τους.
11. Δόση Απορροφούμενης Ακτινοβολίας
Απλά: Αν μοιράσεις νερό σε διαφορετικά ποτήρια, άλλα μπορεί να γεμίσουν πολύ και άλλα λίγο. Το ίδιο ισχύει και με την ακτινοβολία: διαφορετικοί ιστοί του σώματος απορροφούν διαφορετική ποσότητα. Αυτή η ποσότητα λέγεται «δόση». Στην ιατρική μετράμε τη δόση για να ξέρουμε αν δώσαμε αρκετή για να δούμε μια καλή εικόνα, αλλά όχι τόση που να βλάψει τον ασθενή.
Επιστημονικά: Η απορροφούμενη δόση (D) ορίζεται ως η ενέργεια που αποτίθεται ανά μονάδα μάζας υλικού: D = dE/dm. Μετριέται σε Gray (Gy). Στη ραδιοβιολογία λαμβάνονται υπόψη και παράγοντες ποιότητας για τον υπολογισμό της ισοδύναμης και της αποτελεσματικής δόσης, με μονάδα το Sievert (Sv). Αυτό επιτρέπει να εκτιμάται καλύτερα ο βιολογικός κίνδυνος της ακτινοβολίας.
12. Δόση στη Διαγνωστική και στην Προστασία
Απλά: Στις ακτινογραφίες και τις αξονικές τομογραφίες, οι γιατροί χρησιμοποιούν ακτινοβολία για να δουν μέσα στο σώμα. Πρέπει να δώσουν αρκετή δόση ώστε να φανούν καθαρά τα όργανα, αλλά όχι περισσότερη απ’ όσο χρειάζεται. Είναι όπως όταν χρησιμοποιείς φακό: αν είναι πολύ αδύναμος δεν βλέπεις καλά, αν είναι υπερβολικά δυνατός σε τυφλώνει.
Επιστημονικά: Στη διαγνωστική ακτινολογία επιδιώκεται η αρχή ALARA (As Low As Reasonably Achievable). Οι δόσεις πρέπει να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερες για να μειωθεί ο κίνδυνος ακτινοπροκαλούμενων βλαβών, αλλά αρκετές για να παραχθεί εικόνα υψηλής ποιότητας. Στην ακτινοπροστασία, υπολογίζεται η αποτελεσματική δόση με στάθμιση ανά όργανο, ώστε να λαμβάνονται υπόψη οι διαφορετικές ευαισθησίες ιστών.
13. Παραγωγή Ακτινοβολίας: Bremsstrahlung
Απλά: Αν οδηγήσεις ποδήλατο και πατήσεις απότομα τα φρένα, θα χάσεις ταχύτητα και η ενέργειά σου θα μετατραπεί σε θερμότητα. Στο Bremsstrahlung («φρένου ακτινοβολία» στα γερμανικά), ένα ηλεκτρόνιο περνά πολύ κοντά από έναν πυρήνα και επιβραδύνεται, με αποτέλεσμα να χάνει ενέργεια με τη μορφή ακτίνων Χ. Έτσι δημιουργούνται πολλές από τις ακτίνες Χ που χρησιμοποιούνται στις ακτινογραφίες.
Επιστημονικά: Το Bremsstrahlung εμφανίζεται όταν φορτισμένα σωματίδια (κυρίως ηλεκτρόνια) εκτρέπονται από το ηλεκτροστατικό πεδίο πυρήνων. Η απώλεια κινητικής ενέργειας του ηλεκτρονίου εκπέμπεται ως συνεχές φάσμα ακτινοβολίας Χ. Το φαινόμενο είναι κυρίαρχο σε στόχους υψηλού Ζ (π.χ. βολφράμιο) που χρησιμοποιούνται στους σωλήνες ακτίνων Χ.
14. Παραγωγή Χαρακτηριστικών Ακτινοβολιών
Απλά: Φαντάσου μια πολυκατοικία όπου ένα διαμέρισμα αδειάζει και κάποιος άλλος τρέχει να το πάρει. Όταν ένα ηλεκτρόνιο «βγαίνει» από μια εσωτερική τροχιά, ένα άλλο ηλεκτρόνιο «πέφτει» για να πάρει τη θέση του. Καθώς πέφτει, απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή φωτονίου. Αυτά τα φωτόνια είναι η χαρακτηριστική ακτινοβολία.
Επιστημονικά: Οι χαρακτηριστικές ακτίνες Χ παράγονται όταν ένα ηλεκτρόνιο απομακρύνεται από εσωτερικό φλοιό και ένα άλλο καταλαμβάνει τη θέση του. Η διαφορά ενεργειών εκλύεται ως φωτόνιο με συγκεκριμένη ενέργεια, χαρακτηριστική για το στοιχείο. Έτσι το φάσμα ακτίνων Χ αποτελείται από ένα συνεχές Bremsstrahlung και από χαρακτηριστικές γραμμές (Kα, Kβ κ.λπ.).
15. Παραγωγή Ακτίνων Χ σε Σωλήνα
Απλά: Ένας σωλήνας ακτίνων Χ μοιάζει με μια μικρή «μηχανή» που εκτοξεύει ηλεκτρόνια πάνω σε μέταλλο. Καθώς τα ηλεκτρόνια χτυπούν το μέταλλο, παράγονται ακτίνες Χ μέσω Bremsstrahlung και χαρακτηριστικής ακτινοβολίας. Έτσι δημιουργείται η ακτινοβολία που βγάζει την ακτινογραφία σου.
Επιστημονικά: Στον σωλήνα ακτίνων Χ, ηλεκτρόνια επιταχύνονται από καθοδικό νήμα προς άνοδο βολφραμίου. Η αλληλεπίδραση οδηγεί σε Bremsstrahlung και χαρακτηριστική ακτινοβολία. Το φάσμα εξαρτάται από την τάση (kVp), το ρεύμα (mA) και το υλικό στόχου. Ο σωλήνας διαθέτει και φίλτρα για τη βελτίωση της ποιότητας δέσμης.
16. Ανίχνευση Ακτινοβολίας: Σπινθηριστές
Απλά: Σκέψου ένα μαγικό χαρτί που φωτίζει κάθε φορά που το ακουμπάει κάτι. Έτσι λειτουργούν οι σπινθηριστές: κάθε φορά που η ακτινοβολία τους χτυπάει, αυτοί εκπέμπουν μικρές λάμψεις φωτός που μπορούν να ανιχνευθούν.
Επιστημονικά: Οι σπινθηριστές είναι υλικά (π.χ. NaI(Tl)) που μετατρέπουν την ενέργεια ιονίζουσας ακτινοβολίας σε φωτόνια ορατού φωτός. Αυτές οι λάμψεις ανιχνεύονται από φωτοπολλαπλασιαστές και μετατρέπονται σε ηλεκτρικά σήματα. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομογράφους PET, γ-κάμερες και συστήματα μέτρησης ακτινοβολίας.
17. Ανίχνευση με Ημιαγωγούς
Απλά: Όπως τα κινητά μας έχουν οθόνες αφής που αντιδρούν όταν τις αγγίζεις, έτσι και οι ημιαγωγοί αντιδρούν όταν τους «αγγίζει» η ακτινοβολία. Δημιουργούν ηλεκτρικά σήματα που μας λένε πόση ακτινοβολία πέρασε.
Επιστημονικά: Οι ανιχνευτές ημιαγωγών (π.χ. Si, Ge) λειτουργούν με τη δημιουργία ζευγών ηλεκτρονίων–οπών όταν απορροφάται ενέργεια. Τα ζεύγη συλλέγονται μέσω ηλεκτρικού πεδίου και δίνουν αναλογικό σήμα. Οι ανιχνευτές Ge υψηλής καθαρότητας παρέχουν άριστη ενεργειακή ανάλυση, ιδανική για φασματοσκοπία γάμμα.
18. Απεικόνιση στην Ακτινολογία
Απλά: Όταν κάνεις ακτινογραφία, η ακτινοβολία περνάει μέσα από το σώμα και φτάνει σε ειδικό ανιχνευτή. Όπου η ακτινοβολία πέρασε εύκολα (π.χ. στους μαλακούς ιστούς), η εικόνα φαίνεται πιο σκούρα. Όπου απορροφήθηκε περισσότερο (π.χ. στα οστά), η εικόνα φαίνεται πιο λευκή. Έτσι προκύπτει η εικόνα.
Επιστημονικά: Η ιατρική απεικόνιση βασίζεται στις διαφοροποιήσεις απορρόφησης και σκέδασης στους ιστούς. Η αντίθεση εικόνας εξαρτάται από τον συντελεστή εξασθένησης των ιστών, την ενέργεια της δέσμης και τις παραμέτρους έκθεσης. Οι τεχνικές ψηφιακής ανίχνευσης βελτιώνουν το δυναμικό εύρος και την ποιότητα εικόνας.
19. Καθημερινές Επιδράσεις της Ακτινοβολίας
Απλά: Η ακτινοβολία δεν είναι μόνο στα νοσοκομεία. Τη συναντάμε παντού: στο φως του ήλιου, στις ακτίνες UV που μας μαυρίζουν το καλοκαίρι, στις ακτίνες που χρησιμοποιούνται για να αποστειρώνονται τρόφιμα. Ακόμη και στα κινητά και το Wi-Fi έχουμε μορφές μη-ιονίζουσας ακτινοβολίας.
Επιστημονικά: Η φυσική ακτινοβολία περιλαμβάνει κοσμική ακτινοβολία, ραδιενεργά υλικά στο έδαφος και το ραδόνιο. Η τεχνητή προέρχεται από ιατρικές εξετάσεις, βιομηχανικές χρήσεις και επικοινωνίες. Η συνολική ετήσια δόση ενός ανθρώπου προέρχεται κατά μεγάλο μέρος από την ιατρική έκθεση, ενώ η φυσική ακτινοβολία αποτελεί το «υπόβαθρο» που δεχόμαστε όλοι καθημερινά.
20. Περίληψη και Ανακεφαλαίωση
Απλά: Η ακτινοβολία είναι μια μορφή ενέργειας που αλληλεπιδρά με την ύλη με πολλούς τρόπους: μπορεί να απορροφηθεί, να σκορπιστεί, να δημιουργήσει σωματίδια ή να παράγει φως. Αυτά τα φαινόμενα εξηγούν πώς μπορούμε να βλέπουμε μέσα στο σώμα, να βρίσκουμε ασθένειες και να τις θεραπεύουμε. Είναι σαν να έχουμε ένα «εργαλείο» που αν το χρησιμοποιούμε σωστά μας βοηθάει, αλλά αν το παρακάνουμε μπορεί να είναι επικίνδυνο.
Επιστημονικά: Η κατανόηση της αλληλεπίδρασης ακτινοβολίας–ύλης αποτελεί τη βάση της ιατρικής φυσικής. Φαινόμενα όπως το φωτοηλεκτρικό, η σκέδαση Compton, η παραγωγή ζεύγους και η απόσβεση εξηγούν πώς παράγονται και πώς χρησιμοποιούνται οι ακτινοβολίες. Η γνώση αυτή αξιοποιείται στη διαγνωστική ακτινολογία, την πυρηνική ιατρική και την ακτινοθεραπεία, πάντα με γνώμονα την ασφάλεια και τη βέλτιστη κλινική απόδοση.