Radyasyon Tedavisinde Kullanılan Fotonların Özellikleri
Radyoterapi Cihazları ve
Medikal Fizik Uzmanı Yenal SENİN
Maddenin yapı taşı atomdur. Atom ise proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdek ve çekirdeğin etrafında dönen elektronlardan oluşmaktadır..
Radyasyon
Eğer herhangi bir maddenin atom çekirdeğindeki nötronların sayısı proton sayısından fazla ise çekirdekte kararsızlık oluşur ve fazla nötronlar parçalanır. Bu parçalanma sırasında ortaya alfa, beta, gama adı verilen ve çıplak gözle görülmeyen ışınlar çıkar. Bu ışınlara “radyasyon” denir.
Radyasyon
Günümüzde doğal olarak ya da teknolojik gelişmeler sonucu üretilen bir çok cihaz radyasyon yaymaktadır. Radyasyon yayan bu maddelere ise radyoaktif madde denir
Radyasyon, dalga, parçacık veya foton olarak adlandırılan enerji paketleri ile yayılan enerjidir ve daima doğada var olan, birlikte yaşadığımız bir olgudur.
Radyo ve televizyon iletişimini olanaklı kılan radyodalgaları, endüstride kullanılan x-ışınları ve güneş ışınları günlük hayatımızda alışkın olduğumuz radyasyon çeşitleridir
Radyasyon
Radyasyonu iki gruba ayırabiliriz
“iyonlaştırıcı” ve “iyonlaştırıcı olmayan”
İyonlaştırıcı radyasyon, çarptığı maddede yüklü parçacıklar (iyonlar) oluşturabilen radyasyon demektir. İyon meydana gelmesi yani iyonizasyon olayı herhangi bir maddede meydana gelebileceği gibi insanlar dahil tüm canlılarda da oluşabilir. O halde iyonlaştırıcı radyasyonlar, önlem alınmadığı takdirde tüm canlılar için zararlı olabilecek radyasyon çeşitleridir.
Başlıca beş iyonlaştırıcı radyasyon çeşidi vardır.
Alfa parçacıkları,
Beta parçacıkları, Parçacık şeklinde Nötronlar.
Xışınları,
Gama ışınları Elektromagnetik dalga şeklinde
TEDAVİDE KULLANILAN RADYASYON TÜRLERİ
Elektromanyetik Radyasyonlar 1) Gama ışınları
2) X ışınları
Partiküler (Parçacık) Radyasyonlar 1) Elektronlar
2) Protonlar
3) Alfa partikülleri
4) Nötronlar
5) Ağır yüklü iyonlar (Karbon, Neon, Argon, Demir)
GAMA IŞINLARI (γ)
ELDE EDİLİŞ:
Radyoaktif bir çekirdeğin kararlı hale geçmesi için parçalanması sırasında açığa çıkan fazla enerjinin çekirdekten dışarı atılması sonucunda gama ışınları elde edilir.
Gama ışınlarının kaynağı atomun çekirdeğidir.
1895 yılında Prof. Dr. Wilhelm Konrad Roentgen tarafından keşfedilen X-ışınları, 20. yüzyıla damgasını vuran önemli keşiflerden birisi olmuştur.
X- ışınlarının radyolojide tanısal amaçla kullanılmaya başlanması ile bir çok hastalıkların tanı ve tedavisinde de önemli gelişmeler olmuştur.
X IŞINI Nedir??
Elde edilen İlk görüntü
Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923)
Daha önce hiçbir yerde karşılaşmadığı bu ışına, adı bilinmeyen anlamında olan x-ışını ismini verdi.
Karakteristik X- ışını
Frenleme ( Bremsstrahlung) X- ışını
İki çeşit X-IŞINI vardır
•Karakteristik X-ışınları, hedef malzeme ile elektronun etkileşmesinden ileri gelir. Yüksek enerjili elektronlar, hedefin belirli yörüngelerinde bulunan elektronlara
çarparak onları
iyonlaştırır( yörüngeden elektron kopartır.
•Yörüngede oluşan boşluğun doldurulması için ( kararlı hal için ) üst yörüngelerden elektron geçişi gerçekleşir, ve bu geçiş sırasında elektromanyetik radyasyon yayınlanır
Karakteristik X-ışını
•Hızlı elektronların çekirdekle etkileşmesi ile oluşur. Çekirdek yakınından geçen elektrona etki eden Coulomb kuvvetinden dolayı elektronlar yörüngesinden saparlar (enerjileri azalarak ) ve dolayısıyla ivmeleri değişir ve frenleme ışıması yaparlar
•Radyoterapide ( lineer hızlandırıcı ) ağırlıklı x-ışını üretim şeklidir
Frenleme( Bremsstrahlung) X-ışını
Elektromanyetik bir dalgadır. (ışıma)
Hızı, görünür ışık ile aynıdır.
c = 3 × 1010 cm/s
Gözle görülemezler
Duyulamaz ve koklanamazlar.
Bu ışınların dalga boyu 10-9 ile 10-11 cm arasındadır
Serbest uzayda düz bir çizgi üzerinde yayılırlar
X-ışını Özellikleri
x-ışınlarının şiddeti kaynaktan uzaklaşıldıkça mesafenin karesi ile doğru orantılı olarak
azalır.
Canlı hücrelerde biyolojik etkilere sahip olup
kromozom yapısında değişikliklere neden olabilirler.
Maddeden geçişleri sırasında enerjileri ile ters,
maddenin yoğunluğu ile doğru orantılı olarak absorbe olurlar.
X-ışınları çok giricidirler.
Çelik ve kurşun gibi ağır atomları ve
molekülleri olan malzemeler x-ışını radyasyonu
için en etkin zırhlamayı sağlar .
X-ışını tüpü parçaları
◦ Metal Korunak
◦ Havası alınmış cam veya metal tüp
◦ Katot
◦ Anot
X Işını Tübü
X-ışını havası boşaltılmış cam tüp içinde ısıtılan katottan çıkan elektronların yüksek voltaj ile hızlandırılarak yüksek atom numaralı anot materyaline çarptırılması sonucu oluşur
X Işını Tübü
Radyoterapi
◦External (uzaktan yapılan tedavi) terapi
◦İnternal (yakından yapılan tedavi) terapi
Radyoterapide kullanılan Cihazlar
◦ Radyasyon kaynağı ya da radyasyon üreten aygıtın odak noktası ile hasta cildi arasında belli bir mesafe bırakarak yapılan tedavi şeklidir.
◦ Kobalt-60 cihazı Gama ışını üretir
◦ Lineer Hızlandırıcı
X ışını ve parçacık şeklinde radyasyon üretir
Eksternal Radyoterapi Aygıtları
KOBALT-60 (Co-60) CİHAZI
Co-60 teleterapi cihazları 1952 yılından beri
radyoterapide tedavi cihazı olarak kullanılmaktadır.
Işın kaynağı olarak Co-60 radyoizotopu kullanılır.
Bu izotop Co-59 elementinin termal nötronlarla bombardımanı sonucu meydana gelir.
Bozunma sonucu oluşan gamma ışınları tedavide kullanılır.
Ortalama enerjisi 1.25 MeV’dir.
Kaynak ışınlama yapmayacağı zaman korumalı bölgede bulunur. Bu bölge, radyasyon sızıntısını azaltmak için kurşun ile zırhlanmıştır.
Kaynak cihazın çalışması esnasında uzaktan kumandayla kolimatörün ağzına getirilir. Bunun için genellikle disk sistemi veya çekmece sistemi kullanılır. Işınlama bittiğinde ise tekrar korumalı bölgeye çekilir.
Co-60 radyoizotopunun yarı ömrü 5.26 yıldır.
Resimm
Lineer Hızlandırıcı Cihazı (LİNAC)
Lineer hızlandırıcılar, exteranal radyoterapide kullanılan en önemli cihazdır
Lineer hızlandırıcı cihazında iki tür tedavi uygulanabilir...
1. X-ışını tedavisi 2. Elektron tedavisi
Teknik özellikler
LİNAC’IN ŞEMATİK GÖSTERİMİ
Modülatör: Şebeke elektriği ile beslenir.
Alternatif akımı doğru akıma çevirerek, elektron tabancasını ve
Magnetron/Klystronu eş zamanlı olarak tetikler
Elektron tabancası: Modülatör tarafından tetiklenir. Ürettiği
elektronları hızlandırıcı tüp’e gönderir Magnetron/Klystron: Elektronları hızlandırmak için mikrodalga üretir Hızlandırıcı tüp: Elektronların
mikrodalgalar kullanılarak hızlandırıldığı tüptür. Uzunluğu hızlandırılmak istenen elektron enerjisine göre değişmektedir.
LINAC HIZLANDIRMA TÜPÜ
Elektron Tabancası
Magnetron Klystron
Eğici Magnet
Elektron tabancansın da üretilen 50 KeV enerjili elektronlar Magnetron veya Klystron’da üretilen mikrodalgaların tepelerine bindirilerek 25 MeV’lik enerji kazanacak kadar hızlandırılmaktadırlar.
Kolimatör sistemi
Kolimatör kurşun, gibi yüksek yoğunluklu kalın bir tabaka ile çevrilidir.
Hedef
Saçıcı foil
Düzenleyici filtre
İyon odası
Sabit ve hareketli ‘jaw’ lar
Işık sisteminden oluşur
Çok yapraklı kolimatörler
Kolimator Sistemi
Lineer hızlandırıcılarda çıkan ışınların odak noktası çok küçüktür (2-3 mm) Bu nedenle radyasyon huzmesinin sınırları keskindir. Işınların alan büyüklüğü
boyunca homojen bir yapıya sahip olmaları için düzeltici filtrelerden geçirilirler.
Elektron ışınlarında saçıcı filtreler (scattering filter) x ışınlarında ise düzeltici filtreler (fiattening filter) kullanılır
Elektronlar tungsten gibi yüksek yoğunluklu hedefe çarptığında ‘Bremsstrahlung x-
ışınları’ oluşur
Hedef(target), gelen elektronların tamamını soğuracak kalınlıkta olmalı ve soğutulabilir olmalıdır
Homojeniteyi sağlamak için Düzleştirici filtre kullanılır
x-ışınları
Hızlandırıcı tüpten çıkan elektronlar yaklaşık 3mm çapında ince bir demet halindedir
Tedavi alanı boyunca üniform bir doz dağılımı oluşturmak için elektronlar, elektron saçıcı foil e çarptırılır
‘Elektron saçıcı foil’ olarak kurşun gibi ince metaller kullanılır
Yine de bu çarpma sonucunda düşük oranda x-ışını üretilir.
Buna elektronların x-ışını kontaminasyonu denir.
Elektron- IşInları
Elektron tedavisi, yüzeyel yerleşimli
tümörlerde( yüklü parçacıklar olduğu için enerjisini hemen kaybeder)
X ışını tedavisi derin yerleşimli tümörlerde
kullanılır( daha giricidirler)
Genellikle foton enerjileri iki kademelidir( 6-18 MV)
Elektron enerjileri ise genellikle 5 kademelidir fakat 9 kademeye kadar
(4,6,9,10,12,15,18,20,22 Mev)
Brakiterapi
Radyoaktif kaynakların doğrudan tümör içine veya tümöre çok yakın mesafelere yerleştirilmesiyle
uygulanan bir radyoterapi yöntemidir.
Radyoaktif kaynağın tümörün yakınına veya içinde olması, tümörün normal dokulara oranla çok daha yüksek doz almasını sağlamaktadır.
İnternal Terapi
Yakın mesafeden terapi
Radyoaktif kaynak kullanılır
Kaynaklar hedef bölgenin içine yerleştirilir
Kaynak yakınında yüksek doz, uzaklaştıkça düşük doz oluşur
