Проникающие излучения в медицинской диагностике

Задача 1

Рассчитайте мощность УЗ излучателя, обеспечивающего возможность надёжной регистрации границы биологических тканей, расположенной на глубине, заданной в варианте задания. Увеличение затухания ультразвука с ростом частоты принять равным 0,7 дБ/(см МГц).

Согласно варианту задания частоту УЗ - излучения равна 0,5 МГц, глубина расположения границы в теле 4см, требуемый уровень эхосигнала 5 Дб, тип отражающей границы - мышцы/почка.

Схема прохождения УЗ - луча показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема прохождения УЗ - луча

Затухание ультразвука в ткани описывается уравнением

,

где х - расстояние, пройденное волной, р0 - давление при х = 0, р - амплитуда давления на расстоянии х, α- коэф­фициент затухания.

При частоте, равной 0,8 МГц средние величины полупоглощающего слоя мышечной ткани составляет 3,6 см, т.е. α=1/3,6=0,278 см-1, или 8,685*0,278=2,4144 Дб/см.

Поправка на частоту

α=2,4144-0,7*(0,8-0,5)=2,2 Дб/см, или 0,254.

Коэффициент отражения ультразвука

,

Для мышц Z = ρc=1.07*1600=1712; для ткани почки Z = ρc=1.13*1560=1762,8; тогда

.

Связь давления зондирующего и принимаемого УЗ лучей устанавливается соотношением

,

или по уровню звукового давления

(Дб).

Требуемый уровень звукового давления ,

или.

Задача 2

Рентгеновское излучение формируется в электронной трубке Кулиджа с вольфрамовым анодом. Определите силу анодного тока и величину анодного напряжения, если известно, что защитный экран ослабляет интенсивность излучения на величину, указанную в варианте задания.

Согласно варианту задания толщина защитного экрана равна 50 см, материал экрана - кирпич, ослабление излучения составляет 30%.

Общее ослабление первичного пучка монохроматического рентгеновского излучения описывается следующим соотношением.

,

где J0 - падающего пучка, JD - его интенсивность после прохождения слоя вещества толщиной D, µ - линейный коэффициент ослабления.

Из этого соотношения следует, что линейный коэффициент ослабления излучения кирпичной кладкой составляет

μ = - ln(0.3)/0.5=2,41 см-1.

Массовый коэффициент ослабления

μm=μ/ρ=2,41/1,8=1,33 см2/гр,

где ρ=1,8гр/см3 - плотность кирпичной кладки.

Массовый коэффициент ослабления складывается из трёх составляющих

,

где τm - истинный коэффициент поглощения, пропорциональный четвёртой степени атомного номера z и кубу длинны волны λ; (τm)n - коэффициент поглощения через образование электрон - позитронных пар, возникающего при напряжении на трубке больше 1012 КВ (он так же пропорционален четвёртой степени атомного номера); σm - массовый коэффициент рассеяния (при λ>3 нм и z<6 ).