PROTON RADIATION - radiații ionizante constând din particule grele încărcate - protoni. P. și. sunt utilizate în studiile fizice și radiobiologice, sunt utilizate pentru radioterapie, în scopuri de diagnosticare, precum și pentru producerea de nuclide radioactive.
Protonul este o particulă stabilă elementară cu o sarcină electrică pozitivă egală cu sarcina unui electron și o masă care depășește masa electronului de aproximativ 1840 de ori. Prin urmare, protonul aparține așa-numitei particule grele. Protonii împreună cu neutronii (vezi Radiația Neutronă) formează nucleele tuturor atomilor chimici. elemente. În legătură cu aceasta, ele sunt numite și nucleoni, adică particule nucleare. Protonul este nucleul celui mai ușor și mai abundent izotop de hidrogen din natură. Ca urmare a ionizării (vezi), atomul de hidrogen, pierzându-și singurul electron, se transformă într-un proton. Protonii sunt, de asemenea, prezenți în componenta primară a radiației cosmice (a se vedea).
Generați P. și. ionizând hidrogenul, accelerând și colectând cu ajutorul câmpurilor electrice și magnetice protonii astfel formați. În acceleratoarele de protoni (vezi Acceleratoarele particulelor încărcate), se obțin fascicule de proton cu energii de la 50 la 1000 Mev pentru miere. și de la 15 la 70 MeV pentru producerea de radionuclizi.
Fig. 1. Schema complex de protoni sănătate fizică accelerator 1 - accelerator de protoni, 2 - extras de protoni fascicul 3 - absorbanți sunt 4 - magnet rotativ, 5 - o lentilă de focalizare magnetic 6 - cale vacuum 7 - aparat pentru formarea și fascicul de măsurare 8 - stand pentru iradierea pacientului, 9 - bariere de protecție; I - zona acceleratorului de protoni, II - zona fizico-tehnice, III - zona biomedicale.
Pentru, fascicule de protoni utilizate în mod normal-med. biol produse la marile acceleratoare fizice. Extras din accelerator prin fascicul de protoni îndoire magneți schimbă direcția și lentile magnetice purificate din particule străine și fotoni, iar peste calea vid este direcționată spre o cameră procedurală dotată cu aparatura de reglare și control, miere specializată. suport și mijloace de control automat al iradierii (figura 1). Dacă este necesar, reduce în mod semnificativ producția de energie de la acceleratorul de fascicul înainte de a porni absorbanți de magneți sunt puse. Rotativ fascicul magnet de protoni poate fi direcționat către mai multe căi de la diferite pomescheniya.- tratament vacuum La ieșirea din protonului formează o cale îngustă (aria secțiunii transversale de până la câțiva centimetri pătrați) sau lățime (aproximativ 10- 10 februarie cm2), grinda în conformitate cu forma și mărimea țintei care urmează să fie iradiată (vezi tratamentul cu Proton).
Trecând prin materie, protonii participă la toate tipurile de interacțiuni elementare. Ele ionizează molecule și atomi, se împrăștie pe nuclee. La suficient protoni de mare energie pot penetra în nucleele atomilor și cauzează reacții nucleare, care apar ca urmare a unor particule secundare (neutroni alfa-particule, fotoni, etc.), precum și radionuclizi artificiali. La energii 102-103 protoni MeV slab împrăștiate și pentru a muta aproape rectiliniu, pierderea de energie, în principal prin ionizare. La biol iradiere, țesuturi, protoni cu energii de 200-1000 MeV activitatea interacțiunilor nucleare induse este scăzută, iar contribuția sa la doza absorbită este aproape nesemnificativ.
Spre deosebire de fotonii cu raze X și gamma, protonii au un anumit interval într-o anumită substanță, în funcție de densitatea și compoziția lor elementară, precum și de energia fotonilor și a razelor gamma. La sfârșitul rundei, pierderea de energie (vezi transferul de energie liniar) pentru ionizare crește brusc.
Acest lucru se explică prin faptul că, la începutul rundei în cauză, protonii cu înaltă energie pierd energie în evenimentele ionizării elementare, ceea ce este foarte mic în comparație cu rezerva disponibilă. Prin urmare, capacitatea lor de ionizare variază ușor cu adâncimea până când pierderea totală de energie duce la o scădere semnificativă a vitezei particulelor. Apoi, probabilitatea de ionizare a atomilor crește, cu care protonii se întâlnesc pe drum, ceea ce duce la o creștere accentuată a pierderii de energie liniară. Curba de distribuție a energiei protonului absorbită în profunzime are un maxim ascuțit la sfârșitul rundei - curba Bragg (a se vedea radiația ionizantă). Grinzile de protoni sunt caracterizate de o ușoară împrăștiere laterală.
Fig. 2. Curba de distribuție a dozei absorbite de-a lungul axei unui fascicul paralel proton de 130-MeV (curba Bragg) în apă: 1 - pentru un fascicul monoenergetic; 2 - pentru un fascicul format dintr-un filtru de pieptene. Pe axa absciselor - domeniul protonilor în centimetri, de-a lungul axei de coordonate - procentul de doză absorbită.
Fig. 3. Schema rotativ de scanare de protoni iradiere cu fascicul tumora esofagiana 1 - proton fascicul 2 - colimatorul primar 3 - colimatorul finisare 4 - absorbanți sunt de grosime variabilă, 5 - un filtru pieptene, formând o lățime a vârfului Bragg, 6 - detector intracavitară introduse în esofag , 7 - suport rotativ; X, Y, Z, și - direcția în care scaunul se deplasează în mod automat cu pacientul cu privire la controalele de comandă de iradiere a unui computer.
Datorită acestor proprietăți, P. și. în corpul iradiat poate primi un gradient de doze mari, la sfârșitul cursei, iar la granițele câmpului de radiații, care este deosebit de avantajos pentru protecția țesutului sănătos din jurul țintei de deteriorare radiații. zona de vârf Bragg pot fi mutate cu ușurință în corpul pacientului în profunzime pentru alinierea acestuia cu obiectivul de a fi iradiate. Acest lucru se realizează prin schimbarea energia fasciculului de protoni sau grosimea mijlocului de frână suplimentar, plasat în calea fasciculului. Folosirea formularul special selectat (așa-numitele. Comb) Filtrele pot fi modificate, iar forma curbei Bragg, extinderea regiunii maxime în conformitate cu dimensiunea țintei (Fig. 2). Prin variația poziției pacientului în timpul iradierii și prin reglarea grosimii mijlocului de frână, astfel încât vârful Bragg în orice moment a fost într-o tumoare furnizează o doză mai mică absorbită în țesuturile înconjurătoare. După iradierea tumorilor mari, în plus, pacientul este deplasat de-a lungul axei de rotație, alternativ, înlocuind o țintă diferită porțiuni ale fasciculului. Controlați o astfel de iradiere prin scanare rotativă (figura 3) cu ajutorul unui computer.
În grinzile înguste de protoni, vârful Bragg este slab exprimat, astfel încât acestea sunt mai des folosite în regimul de iradiere "la fața locului", când vârful Bragg este în afara corpului iradiat.
Radiobiologic P. și. practic diferă puțin de radiațiile fotonice. Valoarea eficacității biologice relative (a se vedea) P. i. energie înaltă, obținută în experimentul privind iradierea diferitelor obiecte folosind criterii diferite, este de 1 - 1.2. La iradierea țesuturilor anoxice, acțiunea protonilor practic nu diferă de efectul radiațiilor fotonice (a se vedea efectul de oxigen).
Proiectele med.-biol, complexele, create pe baza acceleratoarelor fizice reconstruite și noi, prevede retragerea mai multor fascicule de protoni specializate (orizontală, verticală) pentru radiobiol. cercetare, radioterapie, precum și pentru cercetarea protonografică în scopuri de diagnosticare.
Bibliografie: Goldin LL etc. Utilizarea particulelor grele încărcate în medicină, Usp. nat. Sciences, vol. 110, c. 1, p. 77, 1973, bibliografii; Utilizarea fasciculelor de protoni în radioterapie, Proceedings of the 1st Seminar International, c. 1-3, M. 1979; Munzenrider J. D. Shipley W. U. a. Ver-hey L. J. Perspectivele viitoare ale radioterapiei cu protoni, Sem. Oncol. v. 8, p. 110, 1981, bibliogr.; Raju M. R. Radioterapia cu particule grele, N. Y. a. o. 1980.
M. Sh. Vainberg, B. V. Astrakhan.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: