Primjena zračenja u medicini

Marija Majer IRB

Sastanak Nastavne sekcije HFD-a

16. ožujka 2017.

Primjena zračenja u medicini

Nastavna sekcija HFD-a, 16.03.2017. 2 Marija Majer

Ionizirajuće zračenje

Dobrobit

Rizik

Kako je sve počelo.....

Nastavna sekcija HFD-a, 16.03.2017. 3

Marija Majer

1895. Wilhelm Conrad Rendgen Nevidljive zrake : Rendgenske ili X-zrake

Zračenje

Nastavna sekcija HFD-a, 16. ožujka 2017. 4 Marija Majer

Elektromagnetski spektar

Energija

keV MeV

E = ℎ = ℎ𝑐

Rendgenske (X) zrake

Nastavna sekcija HFD-a, 16.03.2017. 5 Marija Majer

Zakočno zračenje: Karakteristično zračenje:

Inte

nzit

et

Energija / keV

Zakočno zračenje (kontinuirani spektar)

Karakteristično zračenje

(diskretni spektar)

Radioaktivnost

Nastavna sekcija HFD-a, 16.03.2017. 6 Marija Majer

1896. Henri Becquerel Prirodna radioaktivnost....uranove soli

1898. Marie Sklodowska Curie Radioaktivni elementi: izolirala radij, polonij

1899. Ernest Rutherford

i zrake

Zemljovid jezgara

Nastavna sekcija HFD-a, 16.03.2017. 7 Marija Majer

+ raspad: p n + e+ +

- raspad: n p + e- +

Stabilne jezgre ima 80 element – najteži olovo (Z=82)

Z=43 i 61 nemaju stablinih

Do Z=94 možemo naći u prirodi

Z>94 umjetni radionuklidi (radiojezgre) – NUKLEARne reakcije!

Radioaktivnost

8 Marija Majer

Kinetička energija alfa čestica koje se emitiraju

iz prirodnih radionuklida je u opsegu 4 do 9 MeV – doseg u tkivu približno

0.03mm.

Doseg elektrona u tkivu nekoliko mm

Nastavna sekcija HFD-a, 16.03.2017.

Primjena....

Nastavna sekcija HFD-a, 16.03.2017. 9 Marija Majer

Medicinsko oslikavanje - dijagnostička radiologija

Radioterapija

Nuklearna medicina

Rendgenska dijagnostika

Nastavna sekcija HFD-a, 16.03.2017. 10 Marija Majer

I = Ioe-x

Kosti propuste malo X-zraka

Meko tkivo propusti puno

X-zraka

Metal propusti još puno manje

Intenzitet izlaznog snopa ovisi o koeficijentu apsorpcije tkiva kroz koji je prošao.

Foto aparat – koristi svjetlost

CT – računalna tomografija

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

11 Marija Majer

CT snimke glave

CT ANIMACIJA ovdje!!!!!!!!!!!

Zašto treba paziti?

Nastavna sekcija HFD-a, 16.03.2017.. 12 Marija Majer

X-zračenje je ionizirajuće zračenje!

Stvaranje radikala i oštećenje DNA!

Rizik

Dobrobit

Dozimetrija

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

13 Marija Majer

Apsorbirana doza:

𝐷 = 𝐸

𝑚 𝐷 =

J

kg= Gy

Energija upadne čestice apsorbirana po jedinici mase materijala

Razine zračenja:

14

Units:

Oslikavanje

1 Gy

1 mGy

1 kGy

Godišnja doza 1 mGy

1 Gy

Rendgen: 0.04 mGy

CT snimanje: 10-20 mGy

Avion: NY-Tokyo 0.1 mGy

Cijelo tijelo: 7-10 Gy smrt

Radioterapija 10-100 Gy za tumor

Radioterapija

Godišnja doza u Guarapari, Brazil: 10 mGy

Velike doze!

Male doze!

Doza Vjerojatnost

Jako velike doze (1-100 kGy): sterilizacija medicinske opreme........

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

15 Marija Majer

Medicinske potrepštine, pribor i oprema za jednokratnu upotrebu, 25 kGy

Implantati (npr. proteze, umjetni

kukovi, zdjelice, koljena....

Umjetna koža Prva hrvatska 3D zdjelica!

Konstrukcija: ortopedski tim Klinike za traumatologiju i inženjera tvrtke Instrumentaria Biomehanička studija: FSB Zagreb 3D printanje: Londonu Sterilizacija: gama izvor 60Co;

Radioterapija

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

16 Marija Majer

U tumor velika doza uz maksimalnu poštedu okolnog zdravog tkiva!

Zbog međudjelovanja zračenja s materijom, nemoguće je izbjeći ozračivanje ostatka tijela (ali malim dozama)

Depth

TARGET Depth

E

00

Depth

E

00

Energy Deposited / mm3

Energy Deposited / mm3

Electromagnetic

Heavy, ChargedparticlesElectromagnetic

orParticulate

RadiationDepth

TARGET Depth

E

00

Depth

E

00

Energy Deposited / mm3

Energy Deposited / mm3

Electromagnetic

Heavy, ChargedparticlesElectromagnetic

orParticulate

Radiation

Radioterapija: fotoni ili čestice?

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

17 Marija Majer

Depth

TARGET Depth

E

00

Depth

E

00

Energy Deposited / mm3

Energy Deposited / mm3

Electromagnetic

Heavy, ChargedparticlesElectromagnetic

orParticulate

Radiation

Fotoni, elektroni

Teške nabijene čestice (protoni,

alfe.....)

Zračenje

Deponirana energija / mm3

Deponirana energija / mm3

Radioterapija: fotoni ili čestice?

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

18 Marija Majer

> 10 MeV => fotonuklearne reakcije, emisija neutrona

Radioterapija: fotoni ili čestice?

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

19 Marija Majer

Protoni

ALI,

nuklearne reakcije, emisija neutrona!

Kako dobiti snopove fotona ili nabijenih čestica?

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

20 Marija Majer

Medicina: linearni ubrzivači (LINAC)

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

21 Marija Majer

Ubrzivač Magnet

Meta

Kolimator

Terapija protonima, kružni ubrzivači

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

22 Marija Majer

Ciklotron

Postolje

Elektromagneti

Mlaznica

Bolesnik

Radioaktivne jezgre

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

23 Marija Majer

Brahiterapija (brahi grč. Kratki doseg)

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

24 Marija Majer

Brahiterapija - radioterapija

ponoću zatvorenih

izvora HDRBT – high

dose rate brachitherapy

Antropomorfni fantom, Krakow, 2014

192Ir HDRBT

Radiokirurgija: Gama nož

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

25 Marija Majer

201 radioaktivan izvor 60Co

Gama fotoni 1.25 MeV

Jako uski snopovi!

Nuklearna medicina – uporaba radionuklida

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

26 Marija Majer

PET/CT Pozitronska

emisijska tomografija &

računalna tomografija

https://www.physicsforums.com/insights/basics-positron-emission-tomography-pet/

18F T1/2 oko 110 min

+ raspad

18O(p,n)18F 20Ne(d,)18F

Nuklearna medicina – uporaba radionuklida

Gimnazija Dubrovnik, veljača 2017.

27 Marija Majer

99mTc, T1/2 oko 6h, E- = 140keV

iz 99Mo

SPECT – single photon

emision CT

123I (EC – pa gama 159 keV) T1/2 oko 13h -> dijagnostika 131I (beta – pa gama, 8 dana), T1/2 oko 6h, E- = 140keV -> terapija

28 Marija Majer

Hvala na pažnji !