Физико-биологические основы лучевой терапии

ЛТ — прикладная медицинская дисциплина, в основе которой лежит использование ионизирующего излучения в лечебных целях.

ИИ — излучение, вызывающее ионизацию и возбуждение атомов и молекул в облучаемом веществе.

Физические основы ЛТ

Виды ИИ: квантовое и корпускулярное.

К фотонному ИИ относят электромагнитные колебания, к корпускулярному — поток частиц. Понятия электромагнитного, квантового и фотонного излучения можно считать эквивалентными.

Для измерения энергии и массы микрочастиц используют внесистемную единицу энергии — электронвольт. 1эВ — кинетическая энергия, которую приобретает частица, несущая один элементарный заряд, под действием разности потенциалов в 1 В.

Зараженные частицы ионизируют вещество непосредственно, а нейтральные частицы и фотоны (электромагнитными волны) являются косвенно ионизирующими т.к. их поток, взаимодействуя с веществом, вызывает образование заряженных частиц, которые и ионизируют среду.

Корпускулярное излучение — потоки заряженных частиц:

• 1) легких (бета-излучение: электроны и позитроны) — происходит рассеивание пучка (10мм).
• 2) Пик Брега (5мкм)

Квантовые излучения. В ЛТ используют:

• 1) рентгеновское излучение рентгенотерапевтических аппаратов — излучение, фотон выделяется при заполнении места «выбитых» из нижних оболочек атома мишени электоронов электоронами с верхних уровней (характеристическое излучение)
• 2) гамма-излучение — излучение, фотоны которого возникают при ядерных превращениях (девозбуждение ядра) и вылетают из ядра атома.
• 3) тормозное излучение (рентгеновское) излучение высоких энергий — излучение, фотоны которого вылетают из атома при «торможении» ускоренных электронов в кулоновском поле ядра мишени.

При взаимодействии фотонного излучения с веществом наблюдаются явления:

• 1)Фотоэффект — состоит во взаимодействии гамма-кванта со связанным электроном атома. Вся энергия падающего фотона поглощается атомом, из которого выбивается электрон, после чего в атомной оболочке образуется вакансия. Переход менее связанных электронов на вакантные уровни сопровождается выделением энергии, которая может передаваться одному из электронов верхних оболочек атома, что приводит к его вылету из атома (эффект Оже), или трансформироваться в энергию характеристического рентгеновского излучения. Т.о., при фотоэффекте энергия первичного кванта преобразуется в энергию электронов, часть выделяется в виде характеристического излучения и атом, потерявший электрон, превращается в положительный ион. ФЭ возникает при относительно малых энергиях 50- 200 кэВ.
• 2)Эффект Комптона (некогерентное рассеивание) — падающий фотон в результате упругого столкновения с электронами теряет часть своей энергии и изменяет направление первоначального движения, а из атома выбивается электрон отдачи (комптоновский электрон), который производит дальнейшую ионизацию вещества. ЭК возникает при энергии фотона 200- 1000 кэВ.
• 3) Образование электронно-позитронных пар — процесс превращения энергии первичного фотона в кинетическую энергию электрона и позитрона и энергию аннигиляционного излучения. Энергия более 1МэВ