of 22/22
Radioaktivno zračenje u medicini D. Krilov 03.02. 2006.

Radioaktivno zračenje u medicini

  • View
    96

  • Download
    16

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Radioaktivno zračenje u medicini. D. Krilov 03.02. 2006. Radioaktivni izotopi. - PowerPoint PPT Presentation

Text of Radioaktivno zračenje u medicini

  • Radioaktivno zraenje u mediciniD. Krilov03.02. 2006.

  • Radioaktivni izotopiRadioaktivni izotopi (radionuklidi) pojedinih elemenata (14C, 15N, 133I,...) nemaju stabilne jezgre, nego se one transmutiraju i relaksiraju uz emisiju radioaktivnog zraenja: estica (a, b) ili fotona (g).U dijagnostici su u upotrebi najvie radioaktivni izotopi koji su emiteri fotona, i to onih energija za koje je interakcija s atomima tkiva malo vjerojatna. To su metastabilni izotopi, jer je vrijeme ivota jezgre u pobuenom stanju dugo (99mTc).Radioaktivni izotopi mogu se ugraditi u organizmu.Detektira se zraenje koje izlazi iz pacijenta i tako odreuje raspodjela radionuklida u tijeluRezolucija slike u metodama nuklearne medicine je slabija nego kod kod strukturnih tehnika (CT, MRI), ali se zato dobiva funkcionalna slika

  • Proizvodnja radioizotopaU medicinskoj dijagnostici primjenjuju se radioizotopi kojih nema u prirodi pa ih treba proizvesti:u nuklearnim reaktorima bombardiramo stabilne jezgre sporim neutronima; od elemenata koji postoje u tragovima u naem organizmu moemo dobiti njihove radioaktivne izotope:

    u akceleratorima bombardiramo jezgre ubrzanim pozitivno nabijenim esticama:

    u procesu fisije koristimo produkte cijepanja velikih jezgara uzrokovanog neutronima: za potrebe medicine tako se dobiva radioaktivni jod i molibden.

    slezenakrvguteraaizvor 99m43Tcradionuklidi za kosti i kotanu sr

  • Metode upotrebe -metastabilnih izotopa1. Metoda obiljeavanjau metabolitu se zamjenjuje stabilni izotop radioaktivnim izotopom (na pr. )unosi se u organizam na razliite naine i tamo slijedi metabolike putevedetekcijom zraenja moemo rekonstruirati prostornu raspodjelu radionuklida ili pratiti njihov put kroz organizam vremenski dogaaji ili promjenu raspodjele u organu u vremenu vremensko-prostorni dogaajimoemo pratiti funkciju organa preko vremenske promjene aktivnosti

  • 2. Metoda izotopnog razrjeenjamjerenje smanjenja aktivnosti uzorka tjelesne tekuine u vremenu; aktivnost je broj raspada u 1 s; l je konstanta radioaktivnog raspada:

    u odreeni volumen izvaene krvi unosi se radioaktivni nuklid eljeza poznate aktivnosti; krv se vrati u krvotok i nakon nekog vremena izvadi se jednaki volumen i izmjeri se aktivnosttako se moe odrediti volumen krvi i drugih tekuina, koncentracije iona, brzina protjecanja krvi, koliina eljeza u krvi

  • Specifino vezivanje radionuklidaradioaktivni nuklid kovelantno se vee na molekulu nosioca koja se drugim krajem moe vezati na specifine membranske receptore tumorskih stanicaova metoda omoguava preciznu lokalizaciju radionuklida i bolju sliku odabranog dijela organizma

  • Dinamika svojstva radioizotopaVrijeme boravka radioaktivnih nuklida u tijelu mora biti dovoljno dugo da se izvri pretraga, ali ne i previe dugo da se nepotrebno ne ozraava organizam.To vrijeme odreuju dva parametra: vrijeme poluraspada (T) koje ovisi o radioaktivnoj jezgri:

    vrijeme potrebno da se polovica unijetog radionuklida izlui iz tijela (Tb) prisutnost radionuklida u organizmu mjerimo efektivnim vremenom (Tef)

    Efektivno vrijeme odreeno je brim procesom

  • Pregled radionuklida za medicinske potrebe i vremena poluraspada

  • Interakcija ionizirajueg zraenja s tkivomVremenska skala dogaaja10-15 sfiziki procesi10-13 s 10-8 s kemijski procesi, promjene strukture molekula10-6 s - 10-3 s kemijsko-bioloki procesi, promjene strukture makromolekula1 s 10 god... bioloke posljedice u organizmunekoliko generacija mutacije i genetski poremeaji

  • X i zraenjeA. fotoelektrini efekt: nastaju ekscitirani kationi i primarni elektroni; ralaksacijom kationa emitiraju se sekundarni fotoni X-zraenja koji se apsorbiraju u tkivu a brzi elektroni mogu izazvati nove ekscitacije i ionizacije atomaB. Comptonov efekt: nastaju ekscitirani kationi, primarni elektroni, raspreni fotoni; raspreni i sekundarni fotoni izlaze iz tijela a elektroni izazivaju nove ionizacije atomaOko 70% energije primarnih elektrona troi se na izbijanje sekundarnih elektrona; usporeni elektroni uhvate se u elektronski omota atoma i tako nastaju anioni Fotoni i elektroni neto manjih energija izazivaju ekscitacije molekula, prekid kovalentnih veza i stvaranje slobodnih radikala; oni su kemijski reaktivni, veu se na makromolekule i mijenjaju njihovu strukturu a time i funkciju; radiolizom vode nastaju H i OH radikali

  • Elektroni - - esticeElektroni velikih energija koriste se za zraenje povrinskih tumora; u poetku gube energiju konim zraenjem i tako nastaju sekundarni fotoni Usporeni elektroni ioniziraju tkivo, nastaju sekundarni elektroni, sekundarni fotoni Elektroni se zbog estih sudara s atomima ne gibaju pravocrtno pa im je doseg u tkivu malen

  • Teke pozitivne estice (primarni kationi i -estice)pokretni izvor elektrinog polja velike energijeprolaskom pokraj atoma izvuku orbitalni elektron koji izaziva nove ionizacije-estice stvaraju veliki broj ionskih parova a ionizacija je najvea pri kraju traganeutraliziraju se uhvatom elektrona u atome helija

  • Doseg zraenjaIntenzitet elektromagnetskog zraenjau tkivu eksponencijalno se smanjuje du puta, zato je i vei dio zdravog tkiva izloen zraenjuDoseg elektrona u tkivu je znatno manji i ovisi o energiji: za 450 keV je1,5 mm, za 20 MeV je 12 cm. Izboromenergije odabire se doseg pogodan za terapiju konih tumora.Doseg tekih estica takoer ovisi o energiji a kako se najvei dioionizacije dogaa pri kraju puta, pogodni su za lokaliziranu terapiju s minimalnim ozraavanjem zdravog tkiva

    ioni ugljika

  • Utjecaj zraenja na ovjekaStohastiki efektivjerojatnost oteenja ovisi o veliini doze nema donje granine dozegenetiki uinci (prenose se na nove generacije) i razvoj rakaNestohastiki efektivjerojatnost oteenja ovisi o veliini dozepostoji granina dozasomatski uinci (oituju se samo u ozraenoj osobi) - razvoj radijacijske bolestigenetski materijal je posebnoosjetljiv na zraenje: u stanicigubitak kontrole brzine dijeljenja(rak); u reproduktivnim organima -mutacije, prijenos na potomstvo

  • Ureaji u nuklearnoj mediciniLinijski pretraivametoda scintigrafijaureaj se pomie iznad tijela i prikuplja g-fotone u svakom poloajutumorsko tkivo hladna zona

    scintilacijski broja: kolimator + kristal + fotomultiplikatorska cijev

    kolimator ima razliite oblike, prema potrebi snimanjaanalizator napona odbacuje elektrine impulse koji potjeu od rasprenih fotonamjerenje traje dosta dugoEfotona Eelektr U

  • Scintilacijska kameraSnima se raspodjela radionuklida u organizmu, pretraga traje 1-2 minVei broj kolimatora je postavljen na povrinu velikog monokristala NaI; u fotomulitiplikatorima se energija fotona pretvara u naponske impulse koji se obrauju u sustavu za detekciju; slika se gradi samo od primarnih fotonaTehnecij je povoljan jer je emiter fotona energije 143 kV, koji slabo interagiraju s tkivomSnimanjem pod razliitim kutevima moe se rekonstruirati 3D slika.

  • SPECT (Single Photon Emission Tomography)pokretna gama kamera moe rotirati oko organa; u svakom poloaju snima se planarna raspodjela radionuklidapomou raunala dobiva se rekonstrukcija slike pojedinih slojeva mogu se vidjeti strukture sakriveneiza drugih tkiva

  • PET (Positron Emission Tomography)radioizotopi lakih elemenata (11C, 13N, 15O, 18F) proizvode se u ciklotronu na mjestu pretragepozitronski emiteri ugrauju se u metabolike spojeve i taloe u organuemitirani pozitroni anihilacijom s okolnim elektronima stvaraju 2 fotona: e+ + e- 2 fotoni se detektiraju u nasuprotnim detektorima i izraunava se mjesto anihilacije (put pozitrona u tkivu je ispod 1 cm i ovisi o energiji)

  • pogodno za funkcionalna ispitivanjavezivanje lijekova i droga na receptore u mozgu dinamikaprimjena u neurologiji i psihijatrijiesto se kombinira s drugim tomografskim metodama (MRI; CT)

  • AkceleratoriLinearni akceleratorprirast brzine u svakom poluperiodu

    duljina svakog sljedeeg cilindra je sve vea: Li = vi tovaj ureaj se koristi za ubrzavanje elektrona koji se koriste u terapiji povrinskih tumora i za proizvodnju tvrdih X-zraka za terapijuUbrzavanjem nabijenih estica poveavase njihova kinetika energija

  • Ciklotronizmjenino elektrino i stalno magnetsko polje, okomiti jedno na drugo

    frekvencija je stalna, a brzina i energija se poveavaju u svakom kruguciklotron se koristi kao izvor visoko energetskih kratkoivuih radionuklida za PET dijagnostiku, pa je smjeten u bolnici

  • Terapijska primjena1,17 MeV1,33 MeVkobaltna bombaterapija tekim ionima: protoni, helij, ugljik, neon, silicij, argon