Fizikai és biológiai alapjai sugárterápia
1. ábra. Protonok energiáját 160-180 MeV
A csúcs Bragg és képes kezelni a lokalizáció a mélység kedvező feltételeket teremtenek a sugárkezelés proton gerendák nagy energiákon. Jelenleg különféle eszközök, amelyekben a plazma oszlopában égő hidrogén a légkörben, szabad elektronok extraháljuk hidrogén atommag - protonok. Ezek felgyorsult körkörös gyorsítók, megszerzése a szükséges energiát.
A fő előnye a használatának proton gerendák radioterápia kialakulását nem széttartó sugarak és a lehetőséget a összeadásával szükséges energia mennyisége egy előre meghatározott mélysége megfelel a Bragg csúcsot. Ebben az esetben a szövet kívül található a fény, szinte nem kár. Bragg csúcs része a protonok kicsi, de lehet használni a különböző sugárzási energiák, és ezáltal elpusztítja a teljes elváltozás.
Negatív töltésű részecskék.
b-sugárzás olyan elektronok áramlását és pozitronokat, eredő intranukleáris reakciók neutront és protont.
Ezzel szemben az a-b-részecske jellemzett szemcsék folytonos energia spektrum. elektron tekervényes útvonal az anyag, mert van egy kis tömegű és könnyen a változás irányát miatt ütközések atomok elektronjainak. Ezért a kezdeti elektronsugár a szövetbe hajlamos különböznek (elektronok szórás). Amikor fékezéskor, gyors elektronok a nukleáris területen felmerül atomok fékezési foton sugárzás.
Mivel a nagy sebességű áthatoló képessége b-részecskék nagyobb, mint egy-részecskék. A levegő, ez körülbelül 10 m, az izomszövetekben - 10 mm. b-aktív alkalmazott hatóanyagok a rosszindulatú tumorok kezelésére, lokalizáció, amely lehetővé teszi a közvetlen érintkezésbe kerülnek ezekkel a gyógyszerekkel. Ritkábban, ezeket használják diagnosztikai célokra.
A rendszer segítségével a modern gyorsító által létrehozott elektronnyalábokkal nagy energiájú (legfeljebb 15-50 MeV), ami nagy átütő ereje. A szabad úthossza az ilyen elektronok belenyúlnak emberi testszövetekben 10-20 cm. A elektronsugaras felszívódik a szövetben, létrehoz egy adag területen, amely megkülönbözteti ezt a fajta sugárzás a többi. Maximális ionizációs képződése közel a testfelület. Maximális méreteit ionizációs zóna közvetlenül függ a nagysága a sugárzási energia. Kívül van egy szép nagy adag gyors csökkenése.
Elektronsugár energiájú legfeljebb 5 MeV használják a rosszindulatú betegségek kezelésében felszínre energiákat 20-50 MeV - mélyebben található. Modern gyorsító lehetővé teszik, hogy simán beállítani az energiát az elektronsugár és így hozza létre a szükséges dózis bármilyen mélységben.
p-mezonoknak - spinless elemi részecskék tömeg értéket, amely közbenső között az elektron és proton tömegeket.
Negatív p-mezonoknak alatt „bemeneti” az anyag az elején úgy viselkednek, mint a protonok, mezonok, akkor a fő rész megáll egy bizonyos mélységben, és 100% -os valószínűséggel van foglyul atomok (nitrogén, oxigén és szövet), majd felszívódik a magok. Ebben az esetben, a mag hozta nagyon nagy energiájú (nagyobb, mint 100 MeV), ahol a mag gerjesztett erőteljesen és bomlik kibocsátási neutronok, protonok, deuteronok, a-részecskék, amelyek okozhatnak erős ionizációt anyag.
Így minden a töltött részecskék eredményeként elektrosztatikus kölcsönhatás elektronokkal besugárzott anyagot vezet azonnali közvetlen ionizációs atomok és kölcsönhatása molekul.Eto hatékonyabb magasabb sorszám megkötő anyagot. Ezért biztonsági eszközök árnyékolás interakció AI biológiai tárgyak készült anyagok, magas atomszámú.
Processes neutron kölcsönhatás az anyag meghatározott neutronenergia és atomi összetételét az elnyelő közeg. A hiánya elektromos töltés lehetővé teszi a neutronok beléhatolni keresztül elektronhéjak atomok és szabadon megközelítés a mag.
- az a-sugárzók berillium vagy bór:
Amikor kitett szövetek neutronok által rögzített atommagba, ami zavar a szerkezetük, és kíséri a kibocsátási egy - vagy b-g-részecskék és fotonok. Továbbá, a nukleáris átalakulások mentesített visszahatás magok, amelyek nagy energiájú, kiváló ionizációs közegben. Az ionizáló energia közel van az ionizáló hatalom egy-részecskéket. Azonban a károsító hatást neutronok jelentősen magasabb, mert nagy áthatoló képességét. Amikor neutronokkal besugározva a sejt DNS fordul elő, egy pillanatnyi szakadás, ami a halál. Mivel a szerszám nemcsak a tumor, hanem az egészséges sejteket, neutronok nagy százalékban sugárkárosodás. Minden típusú AI gyors neutronok a legmagasabb sugárveszély. Gyors neutron lelassult jobban a magok könnyű elemek (víz, paraffin, zsírszövet). Ezért, az elnyelt dózis nagyobb a zsírszövetekben, ami a gerenda károkat.
Nagy penetrációs képesség nyit kilátások neutronok felhasználásának a sugárterápia a rosszindulatú daganatok.
Amikor a döntés elleni védelem neutron sugárzás során figyelembe kell venni a sajátos való kölcsönhatása az anyaggal. A gyors neutronok kell lenniük lassú. Erre a célra a könnyű atommagok (víz, paraffin). Lassú neutronok majd felszívódik eredményeként sugárzásos elfogása anyag készült bór vagy kadmiumot. Mivel a rögzítési folyamat kíséri g-ray foton, szükséges használni, mint a védő anyag ólom. Így a neutron védelem egy összetett szerkezet.
Neytronozahvatyvayuschaya terápiát. módszert javasolt 1936-ban az első alkalommal, a Locherv Ez a módszer egy patak lassú neutronok által termelt nukleáris reaktorok. A differenciális expozíció maximális hatás a tumoros és normál szövetek minimális telítéséhez szükséges tumor elemek, azzal jellemezve, hogy a nagy keresztmetszeti befogása lassú neutronok. Ilyen elemek a bór (10 B) és lítium (6 Li). Tumor tropizmusuk azonban ezek az elemek nem rendelkeznek. Ahhoz, hogy gazdagítják a fajta tumor használta diffúziós sebessége a véráramból a szövet (vagyis, ezek az elemek lassan a véráramból az agyba, és a tumorszövetben jön sokkal gyorsabb). Azt találtuk, hogy 30 percen belül intravénás beadása után vegyületek bór koncentráció az agytumor 4-5-szor magasabb, mint a normális szövetekben. És ez ebben az időben kell elvégezni sugárzás. A koncentráció a bór és a lítium az izomszövetben nagyon magas, és ezért neytronozahvatyvayuschuyu terápiát nem lehet alkalmazni tumorok a törzs és a végtagok. Ez a módszer csak akkor alkalmazható agydaganat.
K AI foton sugárzás tartalmazza a g-radioaktív anyagok, valamint a fékezés jellemző sugárzás által a különböző gyorsítók. LPI foton sugárzás legalacsonyabb (1-2 pár ionok per 1 cm3 levegő), amely meghatározza a magas átható ereje (levegőn úthossz néhány száz méter).
g-sugarak által termelt radioaktív bomlás. Az átmenet származó sejtmagot a gerjesztett az alapállapotba kíséretében kibocsátása g-sugarak energiákat 10 keV 5 MeV. A fő terápiás sugárforrásokat g-g-berendezés (fegyver).
Fékezési röntgen sugárzás miatt a gyorsulás és éles lassulása az elektronok vákuumban rendszerek és a különböző gyorsítókat az különbözik a X-ray fotonenergia nagyobb (egy-tíz MeV).
Amikor az áthalad egy foton fluxus anyag annak csillapítása a következő eljárásokkal kölcsönhatás (a típusú kölcsönhatás fotonok azokkal az atomokkal az anyag függ a fotonenergia):
- Klasszikus (összefüggő vagy Thomson szórás) - a foton energiája 10 keV 50-100. A relatív gyakorisága ez a hatás kicsi. Van egy kölcsönhatás, amely nem játszik jelentős szerepet, mivel az incidens foton, szemben az elektron eltérített, és az energia nem változik.
- Fotoelektromos abszorpció (fényelektromos hatás) - viszonylag alacsony energiák - 50-300 keV (jelentős szerepet játszik a X-ray). A beeső foton kopogtat orbitális elektron az atom maga felszívódik, és az elektron, enyhén irányának megváltoztatása indul. Ezt elektron nevezzük fotoelektron repült el. Így a fotonenergia költenek az elektron kilépési munkáját, és így ez a mozgási energiát.
- Compton hatás (inkoherens szórás) - akkor jelentkezik, amikor egy foton energiája 120 keV 20 MeV (azaz, szinte az egész tartományban a sugárterápia). A beeső foton kopogtat egy elektront a külső héj egy atom, átadva neki egy darab energia, és megváltoztatja annak irányát. Az elektron által kibocsátott egy atom egy bizonyos szögben, és az új kvantum eltér az eredeti, nem csak a különböző haladási irányt, hanem alacsonyabb energia. A kapott kvantum közvetetten ionizált közegben, és az elektron - jobb.
- A folyamat kialakulásának a elektron-pozitron pár - fotonenergia nagyobbnak kell lennie, mint 1,02 MeV (kétszer az elektron nyugalmi energiája). Ezzel a mechanizmussal kell tekinteni, ha besugározzuk beteg nyaláb bremsstrahlung nagy energiájú, azaz A nagy energiájú lineáris gyorsító. Közel a atommag beeső foton felgyorsul, és eltűnik, átalakítja egy elektron és egy pozitron. A pozitron gyorsan ötvözi ütköző elektron és megsemmisülés folyamat megy végbe (kölcsönösen biztosított megsemmisítés), és ahelyett, két foton, az energia, amelyek mindegyike a fele az energia az eredeti foton. Ily módon a primer foton energia alakul át mozgási energiája az elektron és az energia a megsemmisülés sugárzás.
- Photonuclear abszorpció - energiakvantumok nagyobbnak kell lennie, mint 2,5 MeV. Foton felszívódik a atommag, ami a mag egy gerjesztett állapotban, és akár adományozni elektronokat, vagy szétesik. Az így kapott neutronok.
Ennek eredményeként a fenti folyamatok a kölcsönhatás a foton sugárzás anyag jelenik meg, szekunder foton és korpuszkuláris sugárzás (elektronok és pozitronokat). Ionizációs képessége részecskék lényegesen nagyobb, mint a foton sugárzás.
A térbeli csillapítása a foton nyaláb exponenciális (inverz négyzetes törvény): sugárzás intenzitása fordítottan arányos a tér a távolság a sugárforrás.
Tartományba eső sugárzás energiák 200 keV és 15 MeV talált leginkább elterjedt a rosszindulatú betegségek kezelésében. Legáthatóbb képesség lehetővé teszi, hogy energiát mélyen gyökerező daganatok. Ez jelentősen csökkenti a sugárzás expozíció a bőr és a bőr alatti szövet, amely lehetővé teszi, hogy a kívánt dózist, hogy a sérülés helyén, anélkül sugárzás károsodás, hogy ezeket a részeket a test (szemben a lágy X-ray). A növekvő fotonenergia nagyobb, mint 15 MeV növeli a sugárzás A szöveti károsodás után a gerenda.
Az alkalmazás alapján AI sugárterápiás rosszindulatú daganatok mélyreható ismeretekkel rendelkeznek a biológiai hatásainak AI különböző szervek, szövetek és tumorok, amely rendkívül bonyolult folyamat kíséri specifikus morfológiai és funkcionális változások a besugárzott szövet. Amikor ez a kombináció fölénye világosan kitűnik regresszív jelenségek redukáló található közel függően elnyelt energia és az eltelt idő, mivel a besugárzás. Egy világos megértése ezen folyamatok megteremtette az alapot a sikeres besugárzás alkalmazása orvosi célokra, mint azt, hogy megsemmisítse a tumorszövet, és elnyomja a növekedés, míg ugyanabban az időben, hogy elkerüljék visszafordíthatatlan utáni sugárzás változások a tumort körülvevő normális szervekben és szövetekben.
A biológiai hatása az első kapcsolat AI abszorpciós sugárzási energia reagáltatunk, majd azt egy szövet anyag, amely áramlik nagyon rövid idő alatt - egy második. Ennek eredményeként ez a kölcsönhatás a szöveti sejtek és szervek dolgozzon ki egy egész láncot biofizikai, biokémiai, funkcionális és morfológiai változások, amely attól függően, hogy az adott körülmények között fordul elő a különböző idő - perc, nap, év. A kölcsönhatás a sugárzás és az anyag, amelynek az ionizációs és gerjesztési az atomok és molekulák a besugárzott anyagot és hőt termel. Upon besugárzása ionizációs és gerjesztési folyamatok csak akkor fordul elő a pálya mentén az ionizáló részecskék.
Ennek eredményeként a ionizációs az atom vagy molekula fordul elő két ion a pozitív és negatív töltést. Mindkét ion instabil, a kémiailag aktív, van egy jelentős tendencia, hogy társítani a központi molekulasorokkal gerjesztés, amely megváltoztatja az elektronikus a molekula konfigurációja, ami ahhoz vezethet, hogy törés a molekuláris kötéseket. Hasítási termékei reagálni molekulák is reakcióképes, és viszont, lép kémiai reakciók semleges molekulákkal. Ionizációs vízmolekulák a szervezetben, amely több, mint 80%, ez vezet a hasítási és a kialakulását H +. OH, H2 O2. H2. jelentős kémiai aktivitással, és ennek hatására a oxidációját vízben oldódó anyagok.
Így az elsődleges fizikai folyamatok - ionizációs és gerjesztési az atomok és molekulák - vezet kémiai átalakítását besugárzott molekulák. Az elsődleges mechanizmus a biológiai hatás megkülönböztetni közvetlen hatások (bekövetkező változások a molekulák a sejtek eredményeként ionizációs vagy gerjesztési) és közvetett (egyesíti az összes fellépő kémiai reakciókkal a kémiailag aktív, de nem ionizált termékeket a disszociációs a ionizált molekulák).
Az ingerületi folyamatok és ionizációs vannak kiváltó mechanizmusok, amelyek meghatározzák az összes későbbi változásokat a besugárzott szövet. Az a lehetőség, ionizációs méretétől függ a molekula: a nagyobb mérete, annál nagyobb a valószínűsége annak kölcsönhatás ionizáló részecskék. Minden a legfontosabb molekulák nagy mennyiségű. Példák DNS-molekulák, amelyek részt vesznek az átviteli az öröklődés a reprodukciós folyamatok és szabályozásában sejtanyagcsere. A besugárzás vezet megrepedése molekulák a DNS szerkezet zavar. A besugárzott sejt megbontja a szabályozása és aktivitását annak különálló komponensek (membrán, mitokondrium, stb). A sejthalál, még nagy dózisú besugárzás lehet feszített hosszú ideig. Kétféle sejthalál miatt sugárzás: mitotikus halála (inaktiválás után a sejtek besugárzást követően az első vagy azt követő mitózis) és interfázis halál (halál való belépése előtt a mitózis).
A közvetett hatása a sugárzás kevésbé súlyos megsértése, gyakran reverzibilis, de az általuk lefedett nagyobb számú molekulák mennyiségének szövet, amely lényegesen meghaladja a méret a besugárzási mező. Egy példa a közvetett cselekvés szolgálhat általános válasz a test, a sugárzás, és a fejlődő olyan esetekben, amikor a csontvelő eltávolítjuk a sugárzási zóna.
Az intenzitás a reakciók kapcsolódó közvetlen vagy közvetett hatásmechanizmusának AI, függ eltekintve a kezdeti állapotban a test a több fizikai és kémiai tényezők. A fizikai tényezők közé tartozik a dózis és annak teljesítmény - azok növekedését a biológiai hatás növekszik. Továbbá, a biológiai hatás minőségétől függ a sugárzás, amelyet az jellemez, a LET és LPI, mint a besugárzás hatását okozza nemcsak az abszorbeált energia, hanem a makro - és Microdistribution szövetben.
Bevezetés az oxigén a szövetekbe besugárzás után nincs hatással a sugárérzékenységének sejtek, éppen ellenkezőleg, elősegíti a gyorsabb felépülés után a besugárzást. A ellenkező hatást - csökkentett sugárérzékenység szövetek - van az úgynevezett védő - kötőanyagok oxigéngyök és a csoportot, és ezáltal elnyomja a reakció előrehaladását közvetett tevékenység.
A kémiai szerkezet megváltoztatásával az atomok és molekulák hatása alatt besugárzás kifejlődéséhez vezetnek biokémiai reakciók a sejtekben, nem jellemző rájuk a normál állapotban. Fejlődő biokémiai változások rendkívül változatosak, és fontos, hogy az élet a sejtek nem ugyanaz. Megsértette a oxidatív folyamatok, fehérje, zsír, szénhidrát cserék, inaktivált enzimek, és enzimek.
1. Dudarev AL Sugárkezelés. L. Medical, 1988.192 az.
2. AN Kishkovsky Dudarev AL Sugárterápia, nem-daganatos betegségek. M. Medicine, 1977.176 együtt.
3. Klinikai Radiológia: Kézi :. Az 5 tonna / szerk.
4. GA Zedgenidze V.5. M. Medicine, 1985.496 együtt.