Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az ionizáló sugárzás terápiás alkalmazásai KE Egészségtudományi Centrum, Kaposvár.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Az ionizáló sugárzás terápiás alkalmazásai KE Egészségtudományi Centrum, Kaposvár."— Előadás másolata:

1 Az ionizáló sugárzás terápiás alkalmazásai KE Egészségtudományi Centrum, Kaposvár

2 Tartalom Egy kis tudománytörténet Fizikai alapok Sugárforrások Dózisfogalmak Ionizációs sugárzás mérése Dóziseloszlás és szórásanalízis Jelen és jövő

3 Egy kis tudománytörténet

4 1895: Konrad Röntgen – X-sugár

5 1895 november : „Bertha keze”

6 – Első bemutató-előadás „Kölliker gyűrűsujja” december

7 – január: „kés egy részeg tengerész hátában” – röntgendiagnosztika – Néhány hónap múlva: radiológus munkás megkopaszodása – biológiai hatás – 1897: Wilhelm Alexander Freund német sebész: jóindulatú hajas (trichilemmalis) tumorok röntgenes kezelése – sugárterápia – : Antoin Becquerel, Marie Curie – gamma sugarak (Ra, U)

8

9 Sugárbiológiai kísérletek: – „Becquerel mellényzsebben felejtett rádiumos konténere” – pír, fekélyek – 1901 – Curie megismétli ezt a „kísérletet” – További rendszeres tanulmányozás gátja: megfelelő dozimetria hiánya (akkori egység: bőr-erythema dózis) – 1928 – röntgen (R) bevezetése: sugárzás levegőt ionizáló képességének számításán alapul (Szilárd Leó: már ben alkalmazta!) Nagy előny: levegő és élő szervezet alkotóelemeinek rendszáma hasonló: energiaabszorpciós viszonyok is hasonlóak

10 Fizikai alapok

11 I sugárzás nem-ionizáló ionizáló közvetlenül (e -, p +, stb.) közvetve (n, foton, stb.) Direkt v. indirekt ionizáló sugárzás: -diagnosztikai célú alkalmazás: radiológia, nukleáris medicina -terápiás alkalmazás: sugárterápia

12 Sugárterápia -Teleterápia – brachyterápia

13

14

15 röntgen- vagy gammasugár áthalad a közegen ↓ kölcsönhatás (kh.) a fotonok és az anyag között ↓ energia adódik át a közegnek

16 energia-átadás e - -ok kilökése az elnyelő közeg atomjaiból ezen e - -ok energiaátadása útjuk során: - atomok ionizálásával - atomok gerjesztésével ha az elnyelő közeg testszövet: - elegendő energia adódhat át a sejtekbe a reproduktív képességük elpusztításához - ám az elnyelt energia zöme hővé alakul (biológiai hatás kiváltása nélkül)

17 Fotonok kh.-ai az anyaggal 5-féle lehet: 1. Koherens szórás 2. Fotoelektromos hatás 3. Compton-hatás 4. Párkeltés 5. Fotodezintegráció (ez csak nagyon nagy (>10 MeV) fotonenergiáknál számottevő – most nem vizsgáljuk)

18

19

20

21

22

23 Sugárforrások

24

25 b.működése: Katód fűtése ↓ termikus emisszió (szabad elektronok) ↓ gyorsítás nagyfeszültséggel ↓ anódba csapódás ↓ röntgensugár!

26

27 durva szabály a röntgensugárra: E átlag ≈⅓E max „egyharmados szabály” természetesen ezt jelentősen változtathatja a szűrés Másik jellemző: felezőréteg-vastagság (half-value layer: HVL) -sugárterápiában ez elég nekünk, nem annyira érdekes a sugár spektruma.

28

29 0

30 1.Kilovoltos készülékek a) Grenz-sugár (Bucky-sugár, határsugár) terápia: <20 kV b) Kontakt terápia: kV c) Felületi terápia: kV d) Ortovoltos- vagy mélyterápia: kV e) Szupervoltos terápia: kV

31

32

33 2.Megavoltos készülékek Van de Graaff generátor Betatron Mikrotron Ciklotron Szinkrotron γ-besugárzó készülékek (pl. Co-60) Lineáris gyorsító

34

35

36

37

38

39 linear accelerator (linac) nagyfrekvenciás elektromágneses hullám nagy energiára gyorsít töltött részecskét (pl. e - -t) egy egyenes csőben maga a gyorsított e - felszínes tumorok kezelésére alkalmas ha targetbe ütközik: nagyenergiájú foton- nyaláb: mélyebben fekvő tumorokhoz

40

41 A. A magnetron - nagyteljesítményű oszcillátor, másodpercenként többszáz, néhány μs-os, kb MHz-es mikrohullámú impulzust generál B. A klisztron mikrohullámot nem előállít, csak erősít → szükség van a meghajtásához egy kis teljesítményű mikrohullámú oszcillátorra (magnetron)

42

43

44

45

46 Dózis-fogalmak

47 Elnyelt dózis (D) – D=dE/dm, ahol dE az ionizáló sugárzás hatására az anyag térfogatelemének dm tömegében elnyelt energiának az átlagértéke. Mértékegysége: gray (Gy) (régen: rad) – Gray: egységnyi tömegben elnyelt energia. 1Gy=1J/kg (1 rad=10 -2 Gy) Elnyelt dózisteljesítmény (D’) – D’=dD/dt. Mértékegysége: Gy/s (Gy/min, mGy/h) (időegységre jutó elnyelt dózis)

48 Besugárzási dózis (X) – X=dQ/dm, ahol dQ a levegőben keletkezett töltések mennyisége, dm a levegő tömege az adott térfogatelemben. Mértékegysége:C/kg. – Coulomb: (C) a töltés mértékegysége (régen: Röntgen (R) 1R=2,58·10 -4 C/kg) Besugárzási dózisteljesítmény (X’) – X’=dX/dt.) – 1 R/s a besugárzási dózisteljesítmény, ha 1 kg levegőben 1,61x10 15 számú ionpár keletkezik 1 másodperc alatt.

49 Kapcsolat az elnyelt- és a besugárzási dózis között Fotonsugárzások levegővel való kölcsönhatásai során pozitív-negatív töltésű ionpárok létrehozásához 33.7 eV energia szükséges. A megfelelő átszámítások után: 1 R=0,0087 Gy – Ha lágy testszövet 1 kg tömegét helyezzük a tér azon pontjába, ahol a levegőben elnyelt dózis 0,0087 Gy volt, ugyanilyen sugáradag esetén a lágy testszövetben nagyobb energia nyelődik el kb. 0,0096 Gy. 1,1D levegő (Gy)1D testszövet (Gy)1H (Sv)100 R

50 Egyenérték dózis (H) – H=w r x D, ahol w sugárzási súlytényező, D az adott szövetben vagy szervben elnyelt dózis átlagértéke. w r megállapításánál a sugárzások biológiai hatásait vesszük figyelembe (a sugárzás fajtájára jellemző). – Mértékegysége: Sievert. (J/kg) Egyenérték-dózis teljesítmény (H’) – H’=dH/dt. Mértékegysége: Sv/s

51 sugárzás típusaenergiatartományaSugárzási súlytényező W r Fotonokteljes energiatartomány1 Elektronok és müonokteljes energiatartomány1 Neutronok <10 keV5 10 keV keV keV - 2 MeV20 2 MeV - 20 MeV10 >20 MeV5 Protonok (kivéve: visszalökött protonok) >2 MeV5 Alfa-részecskék, hasadási töredékek, nehéz magok -20

52 Effektív dózis egyenérték (E) - Az emberi test összes szövetére vagy szervére vonatkozott egyenérték dózisok összege. ( pl. azonos egyenérték dózissal besugározva az ivarmirigyet illetve a pajzsmirigyet, a várható sugárkárosodás mértéke nagyobb lesz az ivarmirigyek esetén.) - E=Σw T x H, ahol w T a szöveti súlytényező - Kollektív dózis: egy népesség (vagy egy része) által összesen kapott dózismennyiség. Egysége: személy·Sv.

53 Egyes szövetek sugárvédelemben használt súlytényezője: Testszövet vagy szervSúlytényező, w T ivarszervek0,20 Csontvelő (vörös)0,12 Vastagbél0,12 Tüdő0,12 Gyomor0,12 Hólyag0,05 Emlő0,05 Máj0,05 Nyelőcső0,05 Pajzsmirigy0,05 Bőr0,01 Csontfelszín0,01 Maradék0,05

54 Lineáris energiaátadás (LET érték): A sugárzást elnyelő anyagban egységnyi úthosszon, a közvetlenül ionizáló részecskék által leadott energia. Számértéke a sugárzás fajtájától és az elnyelőközeg tulajdonságaitól függ.

55 Tipikus LET-értékek általánosan használt sugárzásokra: kVp röntgen: 2 keV/μm - Co-60 gamma: 0,3 keV/μm - 3 MeV röntgen: 0,3 keV/μm - 1 MeV elektron: 0,25 keV/μm

56 Relatív biológiai hatékonyság (Relative Biological Effectiveness=RBE) - A 250 kV-os röntgensugárhoz van viszonyítva - számítási mód az adott sugárzásra: D 250 /D x, ahol D 250 és D x a 250 kV-os röntgen- és a kérdéses sugár azonos biológiai hatást létrehozó dózisai

57 Sugárhatások típusa és jellege A determinisztikus hatás – A determinisztikus hatás minden esetben megjelenik, ha a dózis a küszöbértéket meghaladja. Ennél a hatásmechanizmusnál a kiváltott károsodás mértéke arányos a dózissal. Determinisztikus hatásra 0,5Sv=500mSv felett számíthatunk. A sztochasztikus hatás – A károsodások valószínűség-elmélettel írhatók le, bekövetkezésük csak valószínűsíthető, valószínűsége a dózis növekedésével lineárisan növekszik.

58 Az ionizációs sugárzás mérése

59  A röntgensugár diagnosztikus és terápiás „hőskorában”: - kísérletek az ionizáló sugárzás kémiai és biológiai hatásain alapuló mérésére: -fotográfiás emulzió (feketedés) -kémiai vegyület (elszíneződés) -emberi bőr (vörösödés) Feltételezés: hatás ~ sugárzás De: ezek csak durva becslésre voltak jók!

60

61 Szabadlevegő-ionizációs kamra Gyűszűkamrák (kondenzátorkamra, gyűszűkamra) Farmer-kamra Extrapolációs kamra Plán-paralel kamra Filmdozimetria TLD

62

63

64

65

66

67

68

69 Félvezető dozimetria – Szilícium-diódás – MOSFET Alanin/EPR detektor Plasztik-szcintillációs detektor Gyémánt-doziméter Gél-doziméter (Fricke-gél, polimer gél)

70

71

72 Dóziseloszlás és Szórás Analízis

73 Bevezetés Ritkán lehetséges a dózis sugárkezelt betegen belüli direkt mérése Fantomok – szövetekvivalens anyagok – elég nagyok, hogy teljes szórási feltételeket adjanak egy adott sugárra – ezek a mért adatok használhatók fel a dózisszámoló rendszerben a valódi betegben kialakuló dóziseloszlás számolására

74 Fantomok Vízfantom Szilárdfantom – Pl. szilárdvíz-fantom Emberalakú-fantom

75

76 Mélydózis-eloszlás a betegre (vagy fantomra) eső nyalábnál az elnyelt dózis változik a mélységgel ez a változás függ: – sugárzás energiájától – mélységtől – mezőmérettől – forrástól mért távolságtól – mezőkollimációs rendszertől

77

78

79 A jövő

80

81

82

83

84

85

86 Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Az ionizáló sugárzás terápiás alkalmazásai KE Egészségtudományi Centrum, Kaposvár."

Hasonló előadás


Google Hirdetések