RADYOTERAPİDE KULLANILAN PARTİKÜLER RADYASYONUN ÖZELLİKLERİ

İYONİZE RADYASYON ELEKTROMAGNETİK RADYASYON PARTİKÜLER RADYASYON X ışını Gamma ışını Elektron Beta partiküller Alfa partiküller Proton Nötron Ağır yüklü iyon π mezonlar

ELEKTRONLAR 1950 li yıllarda kullanılmaya başlandı. İlk yıllarda Betatron ve Van De Graaff jeneratörü ile üretildi. Lineer hızlandırıcıların artışı ile kullanımı da yaygınlaştı. ENERJİLERİ : 2-4-6-8-10-12-15-18 MeV Klinikte en sık kullanım aralığı : 6- 15 MeV RBE = 1 dir .Enerjilerini su ve canlı doku gibi düşük atom numarasına sahip yapılarda iyonizasyon , kurşun gibi yüksek atom numarasına sahip yapılarda bremstralung şeklinde azaltırlar.

Enerjisi suda her 1 cm de 2 MeV azalır. Penetrasyonu fotondan az,ancak iyonizasyonu fotondan çok fazladır. Hızları enerjilerine bağlıdır. Hızlandırıldıkları tüpten çıktıklarında hepsi aynı hıza sahiptir (mono enerjik). Yüzeyden başlayan uniform kabul edilebilecek doz , belirli derinlikte hızla düşer. Böylece derin sağlam dokuların korunması sağlanır. Derin dokuların korunmasına karşılık cilt korunması (skin sparing) minimumdur.

Fotonların aksine yüzey dozu , elektron enerjisinin seviyesi arttıkça artar. Atom numarası ile doğru , enerjisinin karesi ile ters orantılı olarak saçılma yaparlar.

Elektron hüzmesini tanımlamada 3 parametre vardır: Maximum enerji seviyesi (E max ) : hüzmenin en yüksek enerjili elektronları içerir . Ortalama enerji seviyesi : (E moy ) : toplam enerjinin toplam elektrona bölünmesi ile En muhtemel enerji seviyesi (E p ) : hüzmeyi oluşturan elektronların çoğunun taşıdığı enerjidir. Bir elektron hüzmesinin enerji seviyelerinin belirlenmesinde ortalama enerji seviyesi kullanılır ve nominal enerji olarak adlandırılır.

Elektron tedavisinde geçen kavramlar : R 85 : % 85 doz derinliği ( therpeutic range ) R 50 : maximum dozun % 50 ye düştüğü derinlik D max. : maximum doz derinliği R p : pratik erişme mesafesi ( practical range ) Klinik olarak enerji seçimi : Seçilecek enerji = tümör derinliği x 3 Koruma kalınlığı ( kurşun koruma ) = enerji / 2

Elektronların yararlı derinliği % 80 - % 90 izodoz eğrisi tarafından belirlenir. Tedavi alanı elektron alanına paralel ve düz olmalıdır.Küçük alanlarda % DD yüzeye doğru çekilir .R 85 derinlik değeri de yüzeye çekileceğinden enerji ve alan seçimi bu kritere uygun olmalıdır.

Elektron demet özellikleri :

Elektron tedavisinin klinikte kullanım alanları : - cilt ve dudak tümörleri - meme tümörleri - thorax yüzeyi tümörleri - baş boyun tümörlerinde lenf nodlarına tamamlayıcı doz verilmesi sırasında - intra oral tümörler - intra operatif uygulamalar - total cilt ışınlaması , cilt lenfoması

PROTONLAR Çekideğin yapısında bulunan protonlar + 1 birim yüklü ve kütle numarası 1 olduğu için ; hidrojen atomunun çekirdeğidir. Madde ile etkileşimleri iyonizasyon ve eksitasyon yoluyla olur ve bu şekilde enerjilerini kaybederler.

Protonun derin doz eğrileri incelendiğinda en yüksek dozun oluştuğu hedef bölgeye ulaşana kadar birim yol boyunca enerjisinin küçük olduğu ve sabit devam ettiği görülür. Sonrasında enerjinin hızla arttığı bir keskin Bragg- peak noktasına ulaşır.bu noktada enerji giriş yerindeki dozun ~ 4 katıdır. Hedefi kapsadıktan sonra birkaç mm sonra 0 doza düşer. Oldukça keskin bir penumbra protonun özelliklerinden birisidir.

Avantajları : Belirli bir hedefe yönlendirilen doz ,komşu normal dokularda doz artışına yol açmaksızın hedef volümde maximum seviyeye çıkar. (giriş yerindeki doz düşüktür) Dezavantajları : 20-200 milyon dolar maliyeti olması , kolay ulaşılamaması , komplex bir ekipmana sahip olması , fraksiyon başına yaklaşık 30 -45 dakika süre gerekmesi . Tedavi için uygulandıkları alanlar : AV malformasyonlar ,beyin ve CNS , intraokuler melanoma ve prostat ca .

NÖTRONLAR 1932 yılında Chadwick tarafından Berilyum elementinin alfa parçacıkları ile bombardımanı sonucu bulunmuşlardır. Ağır radyoaktif atom çekirdeklerinin parçalanması ile yayımlanır. Üretilmesi için nükleer jeneratörlere ihtiyaç vardır.

Nötron tedavisinin ana avantajı : hücre ölümü için O 2 ye daha az bağımlı olması nedeniyle hipoksik hücrelere karşı fotondan daha etkili olmasıdır. Diğer avantajı hücre siklusundan fazla etkilenmeden etki göstermesi ve oluşturduğu hasarın daha az tamir edilebilmesidir. Dezavantajı : kötü doz dağılımı ve yan etkilerinin fazla olması nedeniyle genelde uygulamalarda foton ile kombine edilerek uygulanır.prostat , parotis ,yumuşak doku tümörleri beyin (özellikle inop. hızlı büyüyen) tümörlerde kullanılır.

Neutron Clinical Trials 4 alan box tekniği

8 alan tekniği

α PARTİKÜLLERİ 1903 yılında Rutherford tarafından tespit edildi. Uranyum ,Radyum, Toryum gibi atom numaraları yüksek ( ağır metaller ) olan çekideklerden salınırlar. 2 proton ve 2 nötrondan meydana gelmiş olup ; bir Helyum atomu çekirdeğidir.Elektron içermezler.

+ 2 yüke sahip olduklarından kuvvetli bir Coulomb alanı vardır + 2 yüke sahip olduklarından kuvvetli bir Coulomb alanı vardır.Bu nedenle iyonizasyonu fazla olduğundan enerjisini çabuk ve kısa sürede kaybederler.Havada 3 -11 cm. ve yumuşak dokuda 0.005 mm yol kadederler. Madde ile etkileşerek enrjilerini uyarılma ve iyonlaşma ile kaybederler. ( RBE =15 ) Kağıt parçası veya 0.004 cm lik aliminyum levha tarafından kolayca absorbe edilirler.

Siklotronlarda hızlandırılabilirler. Tanı ve tedavi amacıyla kullanılmazlar.

β PARTİKÜLLERİ β – ( negatron ) bozunumu : n p + e – β partikülleri kararlı olmayan atom çekirdekleri tarafından üretilen yüksek hızlı elektronlardır. Çekirdek fazla proton veya nötronundan ; 1 protonu nötrona veya nötronunu protona dönüştürerek kurtulabilir.bu reaksiyonda yük korunum gereği çekirdekten 1 elektron fırlatılır. β – ( negatron ) bozunumu : n p + e –

β + ( pozitron ) bozunumu : p n + e – β partiküllerinin elektrondan tek farkı : çekirdekten salınıyor olmasıdır.

β partiküleri havada 10 -100 cm ,yumuşak dokuda ise 1-2 cm ilerleyebilirler. Enerjileri radyoaktif çekirdeğin cinsine göre 0.015 – 5 MeV arasında olup, enerjilerini iyonlaşma ve uyarılma olayları ile kaybederler.( RBE = 1 ) Soğurucu ortam içerisinde zigzak çizerek yol alırlar.

0.5 mm platin veya 3 mm kalınlıkta aliminyum tüm β ları tutar. I 131 , Sr 90 , Y 90 , P 32 , Ru 106 gibi izotopların β ları : tiroid Ca.,kemik metastazlarında kullanılır.

π MESON 1935 de Yukawa tarafından tanımlanmıştır. Sınırlı sayıda tedavide denenmiştir.

AĞIR YÜKLÜ PARÇACIKLAR Elektronlarını kaybetmiş karbon , azot , bor , neon ,argon gibi elementlerin çekirdeğidir. İlk tedavi uygulaması 1997 de yapıldı. Elektronlarını kaybettiği için (+) yüklüdür. Proton benzeri tedavi imkanı sağlar. Baş- boyun ,spinal kord ve prostat Ca da uygulamalar mevcuttur. Hipoksik dokularda protondan daha üstün bir etki sağlar.