Физические основы лучевой терапии

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Декабря 2013 в 11:10, творческая работа

Описание работы

Работа содержит презентацию по дисциплине "Медицина"

Файлы: 1 файл

лекция 1. физические основы лучевой терапии.ppt

— 1.35 Мб (Скачать файл)

Физические основы лучевой терапии

 

Владивостокский государственный медицинский университет

Кафедра онкологии и лучевой терапии

В основе взаимодействия ионизирующего излучения с веществом лежит физический процесс ионизации, то есть образования двух разнозаряженных ионов.

 

  • А+ = (е-)   +  (А+)
  • (е-)+В= (В-)

 

Виды излучения применяемые в лучевой терапии

 

  • Квантовое

 

  • Рентгеновское
  • Тормозное
  • Υ- излучение

 

  • Корпускулярное

 

  • Электроны
  • Нейтроны
  • Протоны
  • α – частицы
  • β – частицы
  • π – мезоны
  • Осколки тяжелых ядер
  • Ионы высоких энергий

 

Классификация по механизму ионизации

 

  • Непосредственно ионизирующие – поток заряженных частиц, кинетическая энергия которых достаточна для ионизации при столкновении с атомами вещества
  • Косвенно ионизирующие – поток незаряженных (нейтральных) частиц или электромагнитных волн, взаимодействие которых со средой приводит к образованию в ней заряженных частиц, способных вызвать ионизацию (фотоны, нейтроны)

 

Ваганов Н.В., Важенин А.В. 2004

Фотоэффект

 

  • При энергии от 0,1 до 100 КэВ

 

Гамма -квант

Комптон эффект

 

Гамма -квант

 

  • Рассеянный гамма -квант

Образование электрон-позитронных пар

 

  • При энергии фотонов более 1,02 МэВ появляется возможность образования электрон-позитронной пары

 

Квант γ излучения

 

Позитрон (е+)

 

Электрон (е-)

Тормозное излучение

 

  • Отличается от рентгеновского энергией квантов (энергия более 1,02 МэВ).
  • Применяемая мощность 6-45 Мэв
  • Пучок электронов получают при помощи линейного или циклического ускорителя (бетатроны, синхротроны, микротроны).
  • Для тормозного излучения характерно наличие максимума дозы на глубине, что значительно уменьшает повреждение кожи. В основе получения излучения лежит комптоновский эффект.

 

 

Сечение взаимодействия Υ излучения с веществом

 

Зона фотоэффекта

 

Зона Комптон - эффекта

 

Зона рождения электрон –позитронных пар

 

10 КэВ

 

100  КэВ

 

1 МэВ

Каскадный ливень ионизации

 

Υ

 

е+

 

е-

 

Υ

 

Υ

 

+

 

Υ

 

Υ

 

аннигиляция

 

Рождение электрон-позитронной пары

 

е-

 

е-

 

е-

 

Комптон - эффект

 

е+

 

Комптон - эффект

 

е-

 

е-

 

е-

 

Υ

 

Фотоэффект

 

Фотоэффект

 

Зона рождения и аннигиляции электрон – позитронных пар

 

Зона Комптон -эффекта

 

Зона фотоэффекта

Способ получения тормозного излучения

 

  • Принципиальная схема устройства линейного ускорителя

 

 

 

 

 

 

 

  • 1. Источник электронов (анод)
  • 2. Полые катоды
  • 3. Пучок электронов
  • 4. Пациент
  • 5. Мишень (патологический очаг)

 

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

Гамма излучение

 

  • Фотонное излучение
  • Возникает вследствие распада изотопов радиоактивных элементов (Со-60, Сs-137)
  • Обладает большой проникающей способностью (20-30 см в биологических объектах)
  • Фотоны обладают высокой энергией (более 1 МэВ)
  • Необходима утилизация радиационных отходов
  • Постоянное падение мощности источника

Механизм возникновения гамма излучения

 

Количество связей  - 10

 

+

 

Количество связей  - 6, остальные – ушли в квант излучения

 

+ квант  γ излучения

Бета- излучение (β)

 

  • корпускулярное излучение состоящее из электронов, движущимися с большими скоростями.
  • Поучают за счёт распада изотопов фосфора – 32, иттрия – 90 или золота – 198.
  • Это излучение обладает  небольшой проникающей, но высокой ионизационной способностью, его целесообразнее применять для внутритканевой терапии.

 

Облучение электронами высоких энергий

 

  • Применяются электроны с энергией 6-20 МэВ
  • Торможение происходит непосредственно в тканях пациента
  • Источник – линейные ускорители, циклотроны
  • Положительная сторона – нет необходимости утилизации радиоактивных отходов

Облучение нейтронами

 

  • Нейтроны  применяются в лучевой терапии редко, чаще их источником служит какой либо вид ускорителя путём бомбардировки бериллиевой мишени электронами. Нейтроны захватываются ядрами лёгких элементов (водорода и азота) с образованием нестойких изотопов. Образовавшиеся изотопы, в свою очередь, распадаются с образованием заряженных ионов и кванта γ излучения.
  • Мощность 6-15 Мэв

 

Облучение тяжелыми заряженными частицами

 

  • Тяжелые заряженные частицы – мезоны, протоны, дейтрононы
  • Способ получения –ускорители: фазатроны, синхрофазатроны
  • Энергия – 80-1000 Мэв
  • При взаимодействии образуются ультракороткоживущие изотопы (О-15 Т1/2=2,8мин; N-13 Т1/2=11мин; С-11 Т1/2=20,4мин) которые распадаются с испусканием позитрона

Облучение α-частицами

 

  • Применяется только при поверхностном облучении
  • α –частицы обладают большой плотностью ионизации при коротком пробеге.
  • Использование Cf-252 (α и β распад)

Взаимодействие фотонных излучений с веществом

Взаимодействие корпускулярных излучений с веществом

Изотопы

 

  • Fe-54 Z  26    N 28
  • Fe-55 Z  26    N 29
  • Fe-56 Z  26    N 30
  • Fe-57 Z  26    N 31
  • Fe-58 Z  26    N 32
  • Fe-59 Z  26    N 33
  • Fe-60 Z  26    N 34

 

Правило смещения при  
α-распаде

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                     

 

 

222

Rn

86

 

223

Fr

87

 

226

Ra

88

 

2

He

4

 

При α –распаде образуется элемент, расположенный в таблице Менделеева на две клетки левее исходного

Правило смещения при  
β-распаде

 

60

Со

27

 

60

Ni

28

 

β

 

При β -распаде ( испускании электрона) один из нейтронов превращается в  протон а ядро с А и Z - в ядро с Z +1 и тем –же А.

Изотопы, применяемые в медицине

 

Радиоактивные изотопы, применяемых в медицине.

 

 

 

Название изотопа

 

 

Период полураспада

 

 

Энергия МэВ

 

 

β

 

 

γ

 

 

Цезий –137

 

 

30 лет

 

 

0,51

 

 

0,66

 

 

Кобальт –60

 

 

5,27 года

 

 

0,31

 

 

1,17-1,33

 

 

Золото – 198

 

 

2,7 дня

 

 

0,96

 

 

0,41

 

 

Иридий – 192

 

 

74,4 дня

 

 

0,57

 

 

0,30-0,61

 

 

Радий –226

 

 

1622 года

 

 

3,17

 

 

0,18-2,20

 

 

Радон – 222

 

 

3,8 года

 

 

3,17

 

 

0,18-2,20

 

 

Стронций –90

 

 

28 лет

 

 

0,2

 

 

 

 

 

Тантал – 182

 

 

11,5 дней

 

 

 

 

 

0,07-1,2

 

 

Иттрий – 90

 

 

64 часа

 

 

0,93

 

 

 

 

 

Йод –131

 

 

8 дней

 

 

0,19

 

 

0,284

 

 

Фосфор – 32

 

 

14,3 дня

 

 

0,69

 

 

 

 

 

Стронций – 89

 

 

50,5 дней

 

 

0,58

 

 

 

 

Клиническая дозиметрия

 

  • Вопросами, касающимися клинического использования ионизирующих излучений занимается раздел медицинской физики, называемый клинической дозиметрией.

 

Единицы, применяемые в лучевой терапии

 

Единицы измерения  в радиологии

 

 

Физическая величина

 

 

Единица

 

 

Соотношение между внесисистемной и СИ

 

 

внесистемная

 

 

СИ

 

 

Активность изотопа в источнике

 

 

Кюри (Ci, Ки)

 

 

Беккерель   (Bq, Бк)

 

 

1 Ки=3,7х10¹ºБк

Информация о работе Физические основы лучевой терапии