Radyasyon Tedavisinde Kullanlan Fotonlarn zellikleri ve Radyoterapi Cihazlar

Radyasyon Tedavisinde Kullanılan Fotonların Özellikleri ve Radyoterapi Cihazları Medikal Fizik Uzmanı Yenal SENİN

Radyasyon � 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 hayatımızda alışkın olduğumuz radyasyon çeşitleridir günlük

� 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, Nötronlar. Xışınları, Gama ışınları Parçacık şeklinde 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.

X IŞINI Nedir? ? � 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.

Elde edilen İlk görüntü Wilhelm Conrad Röntgen (1845 -1923) Daha önce hiçbir yerde karşılaşmadığı bu ışına, adı bilinmeyen anlamında olan x-ışını ismini verdi.

İki çeşit X-IŞINI vardır � Karakteristik � X- ışını Frenleme ( Bremsstrahlung) X- ışını

Karakteristik X-ışını • 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

Frenleme( Bremsstrahlung) X-ışını • Hızlı elektronların etkileşmesi ile çekirdekle oluşur. Çekirdek yakınından geçen elektrona etki eden Coulomb kuvvetinden dolayı elektronlar yörüngesinden azalarak ) ve saparlar (enerjileri dolayısıyla ivmeleri değişir ve frenleme ışıması yaparlar • Radyoterapide ( lineer hızlandırıcı ) ağırlıklı x-ışını üretim şeklidir

X-ışını Özellikleri 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-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 � Çelik çok giricidirler. ve kurşun gibi ağır atomları ve molekülleri olan malzemeler x-ışını radyasyonu için en etkin zırhlamayı sağlar.

X Işını Tübü � 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

Radyoterapide kullanılan Cihazlar � Radyoterapi ◦ External (uzaktan yapılan tedavi) terapi ◦ İnternal (yakından yapılan tedavi) terapi

Eksternal Radyoterapi Aygıtları ◦ 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

KOBALT-60 (Co-60) CİHAZI

� Co-60 teleterapi cihazları 1952 yılından beri radyoterapide tedavi cihazı olarak kullanılmaktadır. � Işın � Bu kaynağı olarak Co-60 radyoizotopu kullanılır. izotop Co-59 elementinin termal nötronlarla bombardımanı sonucu meydana gelir.

� Bozunma sonucu oluşan gamma ışınları tedavide kullanılır. � Ortalama � Kaynak enerjisi 1. 25 Me. V’dir. 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.

Lineer Hızlandırıcı Cihazı (LİNAC) � Resimm

Teknik özellikler � Lineer hızlandırıcılar, exteranal radyoterapide kullanılan en önemli cihazdır � Lineer hızlandırıcı cihazında iki tür tedavi uygulanabilir. . . 1. X-ışını tedavisi 2. Elektron tedavisi

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 Eğici Magnet Elektron Tabancası Magnetron Klystron Elektron tabancansın da üretilen 50 Ke. V enerjili elektronlar Magnetron veya Klystron’da üretilen mikrodalgaların tepelerine bindirilerek 25 Me. V’lik enerji kazanacak kadar hızlandırılmaktadırlar.

Kolimatör sistemi

Kolimator 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

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

x-ışınları � Elektronlar tungsten gibi yüksek yoğunluklu hedefe çarptığında ‘Bremsstrahlung xışınları’ oluşur � Hedef(target), gelen elektronların tamamını soğuracak kalınlıkta olmalı ve soğutulabilir olmalıdır � Homojeniteyi sağlamak için Düzleştirici filtre kullanılır

Elektron- IşInları � � � Hızlandırıcı tüpten çıkan elektronlar yaklaşık 3 mm 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 tedavisi, yüzeyel yerleşimli tümörlerde( yüklü parçacıklar olduğu için enerjisini hemen kaybeder) �X ışını tedavisi derin yerleşimli tümörlerde kullanılır( daha giricidirler)

� Genellikle � Elektron foton enerjileri iki kademelidir( 6 -18 MV) enerjileri ise genellikle 5 kademelidir fakat 9 kademeye kadar (4, 6, 9, 10, 12, 15, 18, 20, 22 Mev)

İnternal Terapi 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.

� � Yakın mesafeden terapi Radyoaktif kaynak kullanılır Kaynaklar hedef bölgenin içine yerleştirilir Kaynak yakınında yüksek doz, uzaklaştıkça düşük doz oluşur

Teşekkürler