Σωτήριες ακτινοβολίες Εναπόθεση ενέργειας με ιονισμό Κίτρινη Ομάδα Εκπαιδευτής Γ Φανουράκης

Το ερώτημα: Πώς γίνεται η απορρόφηση ακτινοβολίας από έναν καρκινικό όγκο χωρίς την ανεπιθύμητη καταστροφή των υγιών κυττάρων;

Μηχανισμοί απόθεσης ενέργειας από την ακτινοβολία στην ύλη Φορτισμένη ακτινοβολία  ιονισμός Φωτόνια  φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, Compton, δίδυμη γένεση Ηλεκτρόνια  ιονισμός, ακτινοβολία Stopping Power (Ισχύς Πέδησης): Η μέση απώλεια ενέργειας ανά μονάδα μήκους

Bethe-Bloch (I) ze b y r θ x e V Σκέδαση φορτισμένου σωματίου με ταχύτητα v και φορτίο ze στα ηλεκτρόνια του υλικού. Με την παραδοχή ότι ο στόχος είναι ακίνητος θα υπολογίσουμε την μεταφερόμενη ορμή και από αυτή την μεταφερόμενη ενέργεια στο υλικό.

Bethe-Bloch (IΙ) Η ενέργεια που προσφέρεται σε ένα ηλεκτρόνιο με παράμετρο κρούσης Η ενέργεια που προσφέρεται στα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στον κυλινδρικό φλοιό, μεταξύ b και b+db, μήκους dx είναι: db b dx

Προσδιορισμός των ορίων ολοκλήρωσης Bethe-Bloch (IIΙ) Προσδιορισμός των ορίων ολοκλήρωσης Το bmax αντιστοιχεί στην ελάχιστη μεταφερόμενη ενέργεια στο ηλεκτρόνιο η οποία αντιστοιχεί στην ενέργεια ιονισμού Το bmin αντιστοιχεί στην μεγίστη μεταφερόμενη ενέργεια η οποία καθορίζεται από το μήκος κύματος de Broglie.

Bethe-Bloch (ΙV) δ - πόλωση του μέσου U – φαινόμενα προάσπισης των ηλεκτρονίων των εσωτερικών στιβάδων

Συνάρτηση Απώλειας Ενέργειας μικρό β β~1 ελάχιστο για βγ=3 Minimum Ionizing Particle πόλωση του μέσου β>>1 Λογαριθμική Αύξηση Ακτινοβολία Πέδησης

εξάρτηση από τη μάζα του σωματίου

Εφαρμογή του Bethe – Bloch στην ιατρική για την καταπολέμηση των καρκινικών κυττάρων Οι παραδοσιακές ακτινοβολίες διαπερνούν μεγάλη ποσότητα ιστών πριν και μετά την περιοχή του όγκου και λόγω διασποράς των σωματιδίων προκαλούν σημαντικές βλάβες και σε άλλους ιστούς, ενώ εξασθενίζουν και τον οργανισμό. Η επανάσταση στην ακτινοθεραπεία συνέβη κατά τη δεκαετία του 1990 με τη χορήγηση πρωτονίων τα οποία έχουν μάζα και φορτίο, σε αντίθεση με τα φωτόνια (ακτίνες Χ και γάμμα). Το αποτέλεσμα είναι να μπορούν να σχηματίσουν μία ακριβή δέσμη - στο σχήμα του όγκου - και να ελαχιστοποιήσουν τη διασπορά σωματιδίων στα υγιή κύτταρα.

Η ιονίζουσα ακτινοβολία, εξαιτίας της ισχύος της, χαρακτηρίζεται από υψηλή διεισδυτικότητα στους καρκινοπαθείς ιστούς. Υπάρχουν, ωστόσο, και μορφές λιγότερο ισχυρής ακτινοβολίας που χαρακτηρίζονται μη ιονίζουσες, όπως τα ραδιοκύματα, τα μικροκύματα και τα κύματα φωτός. Η ποικιλία στα είδη ακτινοβόλησης παρέχει στους ειδικούς τη δυνατότητα να διαλέγουν κατά περίπτωση την καλύτερη δυνατή αγωγή για τον ασθενή τους. Για παράδειγμα, σε περιπτώσεις καρκινικών όγκων που εντοπίζονται επιφανειακά, κοντά στο δερματικό ιστό, χρησιμοποιείται κυρίως ακτινοβολία ηλεκτρονίων, που έχει χαμηλή διεισδυτικότητα. Η χρήση ακτινοβολίας δεσμών πρωτονίων αποτελεί ανακάλυψη των τελευταίων ετών και έχει συμβάλει εντυπωσιακά στην αντιμετώπιση ορισμένων τύπου καρκίνου. Τα πρωτόνια είναι πυρηνικά ατομικά σωματίδια που μπορούν να διαπερνούν ιστούς δίχως να τους βλάπτουν, ασκώντας καταστρεπτική δράση μόνο στο τελικό τμήμα της «διαδρομής» τους. Η ιδιότητά τους αυτή καθιστά ικανή την συρρίκνωση του καρκινικού όγκου δίχως ιδιαίτερες αρνητικές επιδράσεις στους υγιείς περιβάλλοντες ιστούς. Αντίθετα η χρήση ακτινοβολίας νετρονίων μειώνεται σταδιακά, λόγω των σοβαρών και μακροπρόθεσμων παρενεργειών που προκαλεί.