Pobierz Promieniowanie-w-diagnostyce-i-terapii.pdf i więcej Streszczenia w PDF z Radioterapia tylko na Docsity! Promieniotwórczość i promieniowanie jonizujące w diagnostyce i terapii nowotworów złośliwych Mirosław Lewocki Zachodniopomorskie Centrum Onkologii w Szczecinie Instytut Fizyki Uniwersytetu Szczecińskiego Środowisko człowieka zawiera wiele źródeł promieniowania jonizującego, które powodują stałe napromienianie żywych organizmów. Ponad 30 radionuklidów (dwudziestu kilku pierwiastków) od H-3 do Bi-205, w tym 25 nuklidów o okresie połowicznego zaniku dłuższym niż 1 miesiąc, a 15 radionuklidów dłuższym niż 1 rok, wytwarzanych w oddziaływaniu pierwotnego promieniowania kosmicznego z atmosferą. Są one najczęściej wytwarzane w sposób ciągły w reakcjach w reakcjach jądrowych wysokoenergetycznych cząstek (p, n, α) tego promieniowania z jądrami atomów atmosferycznych. Tak powstają m.in. izotopy: węgla C-14, trytu H-3, berylu Be-7 i in. Śladowe ilości tych izotopów przychodzą wprost z Kosmosu. Napromienienie wywołane przez promieniotwórczość naturalną w środowisku Istoty żywe ulegają napromienieniu zewnętrznemu i wewnętrznemu. Napromienienie zewnętrzne jest spowodowane promieniowaniem nuklidów promieniotwórczych znajdujących się w otoczeniu oraz składową jonizującą bezpośrednio i składową neutronową promieniowania kosmicznego. Źródłem napromienienia wewnętrznego są nuklidy promieniotwórcze wchłonięte do organizmu. Są to zarówno nuklidy pochodzenia ziemskiego jak i wytworzone przez promieniowanie kosmiczne. Roczne dawki promieniowania od źródeł naturalnych Polska 2.4 mSv Brazylia 5.0 mSv Burgundia 1.8-3.5 mSv Egipt 3.0-4.0 mSv Źródła sztuczne: Urządzenia rtg stosowane w medycynie, przemyśle i badaniach naukowych Akceleratory, betatrony, cyklotrony Reaktory jądrowe Izotopy wytwarzane w reaktorach jądrowych Przedmioty codziennego użytku: monitory, farby, zegarki, przyrządy pomiarowe Orientacyjne dawki roczne (w mSv) jakie otrzymujemy z różnych źródeł promieniowania jonizującego Dawki otrzymywane przez osoby poddawane działaniu promieniowania jonizującego w celach medycznych prześwietlenie żołądka - 3.5 mSv zdj. klatki piersiowej - 0.05 mSv zdj. klatki małoobrazkowe - 0.2 mSv zdjęcie zatok - 0.3 mSv zdjęcie zębów - 0.02 mSv zdj. kręg. lędź. - 0.9 mSv Średnia dawka dla ludności polskiej wynosi 0.8 mSv rocznie. radioterapia - 20 – 75 Gy Model hormetyczny
Działanie bezpośrednie | Działanie pośrednie |
"| zmiany ważnych biologicznie
cząsteczek
aktywacja procesów reparacyjnych modyfikacja metabolizmu i fizjologii
5 zapoczątkowanie procesu homeostazy zmiany morfologiczne i funkcjonalne
poprzez wolne rodniki i utlenianie
zwiększenie średniej długości życia
zwiększenie płodności i szybkości ogólnego wzrostu i rozwoju
prawa funkcji neurologicznych
wzrost efektywności systemu immunologicznego
wzmocnienie ogólnej odporności j
F| zwiększenie przeżywalności w obecności toksyn
| [obniżenie śmiertelności ogólnej i śmiertelności noworodków |
zmniejszenie podatności na infekcje
|| spadek zachorowalności na nowotwo
W. Gorączko: Radiochemia i ochrona radiologiczna
Zależności od dawki występowania efektów
stochastycznych i deterministycznych
efekty stochastyczne efekty deterministyczne
stopień ostrości niezależny od dawki, stopień ostrości zależny od dawki,
bezprogowa zależność od dawki progowa zależność od dawki
dawka [Gy]
Powstawanie
promieni Roentgena
płytka
formująca
detektor
obrazu
EC
EE obraz poprzeczny
o
Okienkowanie obrazu — zmiana skali szarości
8x
Z
WN
skala
szarości
Ograniczenia klasycznej radiologii: • Brak możliwości rozdzielenia na obrazie struktur przestrzennych zlokalizowanych wzdłuż kierunku rozchodzenia się promieniowania X. Otrzymywane obrazy na zdjęciach rtg. są zawsze rzutem trójwymiarowego obiektu (3D) na płaszczyznę detektora (2D). • Brak możliwości rozróżnienia struktur charakteryzujących się małymi różnicami liniowego współczynnika osłabienia promieniowania X. Np. różnica współczynników osłabienia pomiędzy tkanką mięśniowa i naczyniami krwionośnymi wynosząca 0.2 % jest około 10 razy mniejsza od czułości uzyskiwanej w klasycznej radiologii. Tomografia komputerowa pozwala wyznaczyć struktury leżące w odległości 0.5 mm od siebie przy różnicy współczynników osłabiania ok. 0.4 % Pozytonowa Tomografia Emisyjna pozwala ocenić obrazowanie nie tylko strukturalne organów i tkanek, ale także czynnościowe ich funkcjonowanie. Niektóre zmiany w narządach można zatem wykryć wcześniej, niż pozwala na to tomografia komputerowa bądź magnetyczny rezonans jądrowy. Dzięki diagnostyce PET istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo rozpoznania nowotworów (w około 90% badanych przypadków). Takiego wyniku nie daje się osiągnąć przy pomocy żadnej innej techniki obrazowania. PET daje także możliwość kontroli efektów terapeutycznych w trakcie leczenia chorób nowotworowych, np. za pomocą chemioterapii. Wykorzystanie promieniowania w leczeniu nowotworów złośliwych Radioterapia wszelka działalność terapeutyczna związana z wykorzystaniem aparatów terapeutycznych emitujących fotonowe promieniowanie jonizujące lub cząstki (teleterapia), a także źródła izotopowe wprowadzane bezpośrednio do narządów wewnętrznych śródtkankowo, dojamowo, a także umieszczane na powierzchni ciała pacjenta (brachyterapia) Cechą charakterystyczną brachyterapii jest duży gradient dawki wokół zaaplikowanych źródeł, który umożliwia podanie wysokiej dawki leczącej na zmianę nowotworową przy jednoczesnym oszczędzeniu znajdujących się w sąsiedztwie guza tkanek zdrowych. Na przykład w brachyterapii ginekologicznej, gdzie umiejscowienie nowotworu stwarza niebezpieczeństwo popromiennego uszkodzenia narządów krytycznych: odbytnicy i pęcherza. Kliniczne i fizyczne aspekty Brachyterapii Sposób aplikacji źródeł dzieli brachyterapię na: • klasyczną •„afterloading” Wymagania stawiane źródłom promieniowania w Brachyterapii Dlaczego zrezygnowano z radu-226? -niebezpieczeństwo napromieniowania w wyniku skażenia produktami rozpadu radu w przypadku nieszczelności źródeł (emisja promieniotwórczego gazu radonu), -czas połowicznego rozpadu (1620 lat) – problemy z dekontaminacją w przypadku skażenia -niska aktywność właściwa wpływająca na duże rozmiary źródeł, które utrudniają stosowanie technik ładowania następowego, -- obecność wysokoenergetycznych linii w emitowanym widmie promieniowania gamma wymuszająca grube, kosztowne osłony
Pierwiastek
Zastosowania kliniczne
Radon
0.047-2.44
czasowe implantacje dojamowe lub śródłkankowe
permanentne implantacje - różne lokalizacje
Kobalt
| 0.514, 1.17 |
1.17, 1.33
czasowe implantacje dojamowe i Sddtanicwo”
czasowe implantacje dojamowe
0.96
i DEO opa prostała i inne
czasowe imolartacje śródłkankowe źródła HOR mem
permanentne implantacje śródtkankowe, prostała, gałka oczna
tarczyca, prostała, gałka oczna
ne a | srs
Fosfor
brachyterapia śródnaczyniowa
okulistyka
Ruten
okulistyka
Urządzenia stosowane do realizacji Brachyterapii Budowa źródła Cs-137 stosowanego w aparacie Selectron LDR/MDR Kuliste źródło Cs-137 produkcji firmy Amersham. Aktywność nominalna - 1.48 GBq (40 mCi) Aplikatory ginekologiczne aparatu Selectron LDR/MDR. Varian Gammamed Plus sonda maciczna (channel 3]
standard
3
[LETO ELEE
12.000
Be
z
En
m
A
Standard
CHE manchesterska
|-2 cm
yi
S
cm
©
Z
b)
Pun ferencyjne pęcherza i odbytnicy
punkt referency Jny
pęcherza
cewnik Foley'a
7 cm COW
punkt referency Jn WICKIAEIEI
odbytnicy SOW
Aplikatory stosowane w Brachyterapii surface applicator set (zestaw aplikatorów powierzchniowych) Rozwiązania technologiczne w teleterapii
Chirurgia Gamma Knife
Stereotactic Guided Radiotherapy
INSIYU
Promieniowanie generowane w bombie kobaltowej. Promieniowanie generowane przez akceleratory biomedyczne. Rodzina akceleratorów firmy Siemens Promieniowanie generowane przez akceleratory biomedyczne. Akceleratory – są to urządzenia do przyspieszania cząstek naładowanych Energia cząstek w akceleratorach rośnie wskutek oddziaływania pola elektrycznego z ładunkiem cząstki. Po osiągnięciu wysokiej energii cząstki trafiają w tarczę (target) i wywołują z jądrami tarczy reakcję jądrowe w wyniku których emitowane są różnego rodzaju cząstki wtórne lub promieniowanie hamowania. VOLUME/MARGIN
REFERENCE POINT AND
COORDINATE SYSTEM (1)
Gross Tumor Volume
GTV
Subclinical disease
Clinical Target Volume
CTV
Planning Target Volume (4)
PTV
(s CTV + combined IM and SM)
at Risk Volume
PTV and PRV tor treatment
planning purpose (6)
Planowanie leczenia BEV— pole fotonowe
ETA OE CLEO Ea.
CZENEŃ
kia
SIN
|
Baa(x1ia]2 LISCIE
BOZE
Realizacja napromieniania Radioterapia z modulowaną intensywnością dawki [ Mona Lisa - RMNHST, London, UK ] Złożona intensywność obrazu. 230 kroków [punktów kontroli]. a) Niezależne sterowanie prędkością każdego listka b) Duży zasięg - 32.5cm c) Zintegrowany system sterowania dawką IE
stereotaktyczna Gam (aEIAILIZ
Radioterapia śródoperacyjna