Bài giảng Bức ion hóa và kỹ thuật xạ trị

Chia sẻ: Minh Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

229
lượt xem 43
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Bức ion hóa và kỹ thuật xạ trị trình bày 3 chủ đề sau: khái quát bức xạ ion hóa, hiệu ứng sinh học và kỹ thuật xạ trị, kỹ thuật chiếu xạ rơnghen và ứng dụng trong y học. Đây là tài liệu tham khảo chuyên ngành Y học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Bức ion hóa và kỹ thuật xạ trị

Chủ đề 1. Khái quát Bức xạ ion hóa Bức xạ ion hóa để chỉ các tia, sóng hay hạt vật chất có năng lượng cao và có một đặc tính chung là khi tương tác với mô trường vật chất mà nó truyền qua, gây hiện tượng ion hóa và kích thích các nguyên tử và phân tử của môi trường, trong đó hiện tượng ion hóa chiếm ưu thế. Bức xạ ion hóa bao gồm: - Bức xạ hạt nhân: alpha, bêta, gamma, proton, nơtron, hạt nặng tích điện….(Phóng xạ) - Bức xạ điện từ: hồng ngoại, khả kiến, tử ngoại, rơnghen.
1. PHÓNG XẠ. 1.1. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ. LÀ HIỆN TƯỢNG HẠT NHÂN CỦA NGUYÊN TỬ TỰ BIẾN ĐỔI (TỰ PHÂN RÃ) ĐỂ TRỞ THÀNH HẠT NHÂN CỦA NGUYÊN TỐ KHÁC HOẶC TỪ 1 TRẠNG THÁI CÓ MỨC NĂNG LƯỢNG CAO VỀ TRẠNG THÁI CÓ MỨC NĂNG LƯỢNG THẤP HƠN. TRONG QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI ĐÓ HẠT NHÂN PHÁT RA TIA CÓ NĂNG LƯỢNG CAO GỌI LÀ TIA PHÓNG XẠ HAY BỨC XẠ HẠT NHÂN.
1.2. Các dạng phân rã phóng xạ thường gặp. * Phân rã bêta âm (negatron -): Trong điều kiện nhất định, trong hạt nhân có những đồng vị có số nơtron nhiều hơn số proton có thể xảy ra hiện tượng biến một nơtron thành một proton đồng thời phát ra một hạt electron (hạt -). A zX 32 (14,2 ngµy) 15P Sơ đồ phân rã negatron (-) Sơ đồ phân rã phóng xạ của P32 - - (1,71 MeV) 100% A Z+1Y 32 16S Phương trình biến đổi: zXA  z+1YA + - + Q Bán chất của phân rã: np + - + Q
* Phân rã bêta dương ( Pozitron + ). Trong hạt nhân của những đồng vị có số proton nhiều hơn số nơtron có thể xảy ra hiện tượng biến một proton thành một nơtron đồng thời phát ra hạt pozitron (+). Hạt pozitron có khối lượng đúng bằng khối lượng của điện tử, điện tích bằng điện tích của điện tử nhưng trái dấu, vì vậy nó được gọi là điện tử dương. A 13 (10 phót) zX 7N Sơ đồ phân rã + Sơ đồ phân rã N13 + + (1,20MeV) 100% 13 A 6C Z-1Y Phương trình biến đổi: zXA z-1YA + + + Q Bản chất phân rã: p n + + + Q
* Phân rã anpha (). - Loại phân rã này chỉ xảy ra trong phạm vi các hạt nhân của những nguyên tố có khối lượng nguyên tử lớn. Trong quá trình này, hạt nhân phát ra hạt anpha (hạt nhân của nguyên tử Heli). Sự phân rã này làm khối lượng giảm 4, điện tích giảm 2. Sơ đồ phân rã  Sơ đồ phân rã của 88Ra226 A 226 zX 88Ra 1 (4,61 MeV) Rn* 6,5% 2 (4,79 MeV)  93,5%  (0,18 MeV) A-4 Z-2Y 222 86Rn Phương trình biến đổi: zXA  z-2YA-4 + 2He4 + Q
* Phát xạ tia gamma () từ hạt nhân. - Trường hợp hạt nhân chuyển từ trạng thái bị kích thích về trạng thái cơ bản, từ hạt nhân sẽ phát ra tia gamma. - Bản chất tia gamma là sóng điện từ có bước sóng cực ngắn. - Sơ đồ phân rã phóng xạ của Co và Th. 228 (1,9 n¨m) 90Th 27 Co60 (5,2 n¨m) 1 (5,17MeV) 0,2% - (0,31MeV) 0,25MeV 2 100% 1 2,50 MeV 0,22MeV 3 3 1 1,33 MeV 0,08MeV 4 2 2 4 0 MeV 0 MeV 28 Ni60 224 88Ra Ghi chó: 2 (5,21MeV) 0,4% 3 (5,34MeV) 88% 4 (5,42 MeV) 71%
Lưu ý: - Quá trình phát tia  không làm thay đổi cấu tạo của hạt nhân mà chỉ làm thay đổi trạng thái năng lượng của nó. - Khi có hiện tượng phóng xạ xảy ra ở 1 hạt nhân, hạt nhân đó có thể bị biến đổi nhiều hơn 1 lần, do đó có thể phát ra nhiều tia phóng xạ. Ví dụ: (, ), (, )
1.3. Tính chất của tia phóng xạ  Tính chất hạt anpha  Tính chất hạt bêta  Tính chất tia gamma
Tính chất của hạt alpha Hạt alpha có khối lượng lớn. Hạt alpha phát ra từ 1 chất phóng xạ thì có năng lượng như nhau. Hạt alpha có hai đơn vị điện tích dương, năng lượng giảm đI sau mỗi lần ion hoá, cuối cùng nhận thêm 2 điện tử để trở thành nguyên tử Heli. Có khả năng ion hoá rất lớn, trung bình tạo ra 40000 cặp ion/1cm quãng chạy trong chất khí. Có khả năng đâm xuyên kém nhất, quãng chạy trong không khí 2,5-9 cm; trong cơ thể  0,04 mm
Tính chất của các hạt bêta • Hạt bêta là hạt có khối lượng nhỏ, khi tương tác với vật chất quĩ đạo là đường gấp khúc. • Hạt bêta có một đơn vị điện tích, bị tác dụng trong từ trường, quĩ đạo là một đường cong. • Khả năng ion hóa trực tiếp kém hơn hạt alpha, trung bình tạo ra 75 cặp ion/1cm quãng chạy. • Hạt bêta 3.5MeV đi được gần 11m trong không khí hoặc 17mm trong tế bào • Khả năng đâm xuyên của hạt bêta lớn hơn hạt alpha
Tính chất tia Gamma Ě Tia gamma là dòng photon năng lượng lớn, Bản chất là sóng điện từ có bước sóng ngắn, Emax= 1,1-3,5 Mev. Ě Khả năng đâm xuyên lớn, trong không khí đi được từ 1 có 0m đến hàng trăm mét, dễ dàng xuyên qua cơ thể người . Ě Khả năng ion hoá không cao. Ě Khi tác động vào môi trường vật chất sẽ truyền hết năng lượng qua một lần tương tác, sản phẩm là các hạt vi mô tích điện lại tiếp tục ion hoá vật chất tia gamma có tác dụng ion hoá gián tiếp vật chất.
2. Bức xạ Rơnghen (PHáT Xạ TIA X) 2.1. Nguyên lý phát xạ tia X - Năm 1895 nhà bác học Rơnghen người Đức tình cờ tìm ra tia X khi tiến hành thí nghiệm về sự bức xạ của điện từ trường mạnh. - Khi Katot bị đốt nóng sẽ sinh ra nhiệt điện tử. Dưới tác dụng của điện trường mạnh giữa Anot và Katot các nhiệt điện tử có động năng lớn, sẽ chuyển động về phía Anot với gia tốc rất lớn, và tương tác với các quang điện tử ở các lớp vỏ của hạt nhân, kết quả là bức xạ ra một loại sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, có năng lượng và khả năng đâm xuyên lớn đó chính là tia X (Hay tia Rơnghen).
2.2. Tính chất của tia X. - Bản chất của tia X là một loại sóng điện từ có bước sóng  = 10-12 10-8m => Nó có đấy đủ tính chất như các sóng điện từ ánh sáng khác (hồng ngoại, khả kiến, tử ngoại…), ngoài ra, tia X còn có những đặc tính sau: - Có cường độ lớn, có khả năng đâm xuyên cao - Có khả năng ion hoá các chất khí. - Có khả năng gây phát quang một số muối. - Có khả năng gây ra các phản ứng hỗn hợp làm biến màu một số muối.
SO SÁNH KHẢ NĂNG ĐÂM XUYÊN CỦA CÁC DẠNG BỨC XẠ TỜ GIẤY TẤM NHÔM TẤM CHÌ BÊ TÔNG A B  VÀ TIA X N
1. Một số thông số cơ bản: Liều chiếu: là đại lượng đo của bức xạ dựa vào khả năng ion hóa của bức xạ. Đơn vị đo là R (Rơnghen) hay C/kg (Culong/kg) Liều hấp thụ: là năng lượng mà bức xạ nhường cho một đơn vị khối lượng chất hấp thụ tại thời điểm khảo sát.Đơn vị đo liều liều hấp thụ là Rad (Radiation absorbed dose) hay Gy (Gray) Liều hiệu ứng sinh học (liều tương đương): với cùng một năng lượng hấp thụ như nhau (liều hấp thụ như nhau) các tia khác nhau gây ra HưSH khác nhau. VD: 1Rad tia alpha gây HUSH gấp 10-20 lần so với 1Rad tia X hoặc gamma. Đơn vị đo liều HUSH là Rem (Ronghen equivalent man) hay Sv (Sievert) 1C/kg = 3780 R; Gy = 100 Rad; 1 Sv = 100Rem 16
2. Cơ chế tác dụng của bức xạ ion hoá MôI K.thích và ion Các phản Bức trường sống ( tổ hoỏ các N.tử ứng hóa lí, xạ chức, tế và P.tử hóa sinh bào sống) TÕ bµo sèng 1)§B ®îc phôc håi Tổn thương quá trình chuyển hóa và chức năng Ho¹i tö 2)Ho¹i tö ADN thay ®æi H/ ngÉu nhiªn pD  a D 3)TÕ bµo sèng Hiệu ứng sinh 24 September, 2005 nhng §B IRPA11: Sievert Lecture 13 học 17
3. Tác dụng của bức xạ ion hoá lên cơ thể sống Tác dụng trực tiếp Tác dụng gián tiếp Giai H2O đoạn O2 hoá lý Các ion, gốc tự do, phân tử bị kích thích Các PTSH quan trọng và các cấu trúc của tế bào Rối loạn chuyển hoá và chức năng tế bào Giai đoạn sinh Hiệu ứng sinh học học 18
4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng sinh học của bức xạ . Liều chiếu: là yếu tố quan trọng nhất quyết định tính chất và các tổn thương sau chiếu xạ. Liều càng lớn, tổn thương càng nặng và xuất hiện càng sớm. . Suất liều chiếu: Với cùng một liều hấp thụ như nhau, thời gian chiếu kéo dài sẽ làm giảm hiệu ứng sinh học của bức xạ. . Diện tích chiếu : Mức độ tổn thương sau chiếu xạ còn phụ thuộc rất nhiều vào diện tích chiếu, chiếu một phần (chiếu cục bộ) hay toàn bộ cơ thể. 19
. HiÖu øng nhiÖt ®é : Gi¶m nhiÖt ®é sÏ lµm gi¶m t¸c dông cña bøc x¹ ion ho¸. . HiÖu øng «xy: §é nh¹y c¶m phãng x¹ cña sinh vËt t¨ng theo nång ®é «xy, . Khi t¨ng nång ®é «xy, lîng HO2, H2O2 t¹o ra cµng nhiÒu lµm t¨ng sè c¸c PTSH bÞ tæn th¬ng do chiÕu x¹. . Hµm lîng níc: Hµm lîng níc cµng lín th× c¸c gèc tù do ®îc t¹o ra cµng nhiÒu, sè c¸c gèc tù do t¸c ®éng lªn ph©n tö sinh häc cµng t¨ng do ®ã HUSH còng t¨ng lªn. . C¸c chÊt b¶o vÖ: Mét sè chÊt khi ®a vµo c¬ thÓ bÞ chiÕu cã t¸c dông lµm gi¶m hiÖu øng cña bøc x¹ ion ho¸: thiourª, cystein, MEA (mercaptoethylamin), mét sè chÊt cã nguån gèc tõ ®éng, thùc vËt  ChÊt b¶o vÖ 20