Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Hasonló dokumentumok
Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Az ionizáló sugárzások el állítása és alkalmazása

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

Röntgendiagnosztikai alapok

Izotópos méréstechnika, alkalmazási lehetőségek

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Töltött részecskék elnyelődése. Sugárzások és anyag kölcsönhatása. A sugárzások elnyelődése

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Radioaktív sugárzások az orvosi gyakorlatban. Az ionizáló sugárzások biológiai hatása. A sugárhatás osztályozása. A sugárhatás osztályozása

FIZIKA. Radioaktív sugárzás

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

FIZIKA. Atommag fizika

Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1. Fény kölcsönhatása az anyaggal. 2. Ionizáló sugárzás kölcsönhatása az anyaggal KAD

Dozimetriai alapfogalmak. Az ionizáló sugárzás mérése

Ionizáló sugárzások dozimetriája

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Méretek. Az ionizáló sugárzások fajtái. 1. Atomfizika, Radioaktivitás és Röntgensugázás

Radioaktivitás biológiai hatása

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Radioaktív elemek környezetünkben: természetes és mesterséges háttérsugárzás. Kovács Krisztina, Alkímia ma

Bővített fokozatú SUGÁRVÉDELMI TANFOLYAM

Magsugárzások, Radioaktív izotópok. Az atom alkotórészei. Az atom felépítése. A radioaktivitás : energia kibocsátása

Alapfogalmak. Magsugárzások. A magsugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Töltött részecskék ionizáló hatása. tulajdonságai.

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem

Radioaktív sugárzások az orvosi gyakorlatban. Az ionizáló sugárzások biológiai hatása. A sugárhatás osztályozása. A sugárhatás osztályozása

A röntgendiagnosztika alapjai

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei. Konzultáció: minden hétfőn 15 órakor. 1. Fizikai történések

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei

Nemzeti Népegészségügyi Központ Sugárbiológiai és Sugáregészségügyi Főosztály

Háttérsugárzás. A sugáregészségtan célkitűzése. A sugárvédelem alapelvei, dóziskorlátok. Sugáregészségtan és fogorvoslás

Környezetgazdálkodás ban gépészmérnöki diplomát szerzett Dr. Horváth Márk ben ő lett az első Fizikai Nobel-díj tulajdonosa.

A röntgendiagnosztika alapjai

Atomfizika. Radioaktív sugárzások kölcsönhatásai Biofizika, Nyitrai Miklós

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Az atom szerkezete. Az eltérülés ritka de nagymértékű. Thomson puding atom-modellje nem lehet helyes.

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

1. Az ionizáló sugárzások és. az anyag kölcsönhatása. Prefixumok. levegőben (átlagosan) 1 ionpár keltéséhez 34 ev = 5.4 aj energia szükséges

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atommag felépítése. Az atom felépítése

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Deme Sándor MTA EK. 40. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam Hajdúszoboszló, április

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

A sugárvédelem alapelvei. dr Osváth Szabolcs Fülöp Nándor OKK OSSKI

Röntgendiagnosztika és CT

IDTÁLLÓ GONDOLATOK MOTTÓK NAGY TERMÉSZET TUDÓSOK BÖLCS GONDOLATAIBÓL A TUDOMÁNY ÉS A MINDEN NAPI ÉLET VONAKOZÁSÁBAN

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atommag felépítése. Az atom felépítése

A Nukleáris Medicina alapjai

Sugárvédelmi feladatok az egészségügyben. Speciális munkakörökben dolgozók munkavégzésére vonatkozó általános és különös szabályok.

Sugárvédelem alapjai. Nukleáris alapok. Papp Ildikó

Az atom felépítése Alapfogalmak

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Radioaktivitás biológiai hatása

PROMPT- ÉS KÉSŐ-GAMMA NEUTRONAKTIVÁCIÓS ANALÍZIS A GEOKÉMIÁBAN I. rész

1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása

Röntgendiagnosztika és CT

ÉRTELMEZŐ INFORMÁCIÓK ÉS MEGHATÁROZÁSOK A SUGÁRVÉDELEMBEN

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atom felépítése. Az atommag felépítése. Semmelweis Egyetem Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet

Sugárvédelmi feladatok az egészségügybe. Speciális munkakörökben dolgozók munkavégzésre vonatkozó általános és különös szabályok.

Röntgen. W. C. Röntgen. Fizika-Biofizika

Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai 2. Az izotóp kiválasztásának szempontjai. hf > 50 kev. α β γ. Maximáljuk a nyerhető információt.

Gamma kamera, SPECT, PET. Készítette: Szatmári Dávid PTE ÁOK, Biofizikai Intézet, március 1.

Radioaktivitás és mikrorészecskék felfedezése

Sugárfizikai és sugárvédelmi ismeretek. SZTE Nukleáris Medicina Intézet

Magsugárzások. Előadásvázlat. Készítette: Dr. Blaskó Katalin

A sugárzás biológiai hatásai

Az izotópdiagnosztika fizikai alapjai

3. Nukleá ris fizikái álápismeretek

Tantárgy neve. Környezetfizika. Meghirdetés féléve 6 Kreditpont 2 Összóraszám (elm+gyak) 2+0

Orvosi biofizika II. Orvosi Biofizika II. Az X-sugár. Röntgen- sugárzás Előállítás, tulajdonságok

Atommag, atommag átalakulások, radioaktivitás

RADIOKÉMIA. László Krisztina, F ép. I. lh., I. emelet, 135

1. A radioaktív sugárzás hatásai az emberi szervezetre

RADIOAKTIVITÁS, SUGÁRZÁSMÉRÉS

ÉRTELMEZŐ INFORMÁCIÓK MEGHATÁROZÁSOK

-A radioaktivitás a nem stabil (úgynevezett radioaktív) atommagok bomlásának folyamata. -Nagyenergiájú ionizáló sugárzást kelt Az elnevezés: - radio

A terhelés megoszlása a források között. A becsült átlagos évi dózis természetes és mesterséges forrásokból 3.6 msv.

Jelöljük meg a kérdésnek megfelelő válaszokat! 1, Hullámokról általában: alapösszefüggések a harmonikus hullámra. A Doppler-effektus

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

rzások a Dr. Fröhlich Georgina ELTE TTK, Budapest Országos Onkológiai Intézet Sugárterápiás Központ Budapest

SZEMÉLYI DOZIMETRIA EURÓPÁBAN

A röntgensugárzás keltése Fékezési vagy folytonos Rtg sugárzás. Röntgensugárzás. A röntgensugárzás elektromágneses sugárzás

1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása (2-34) 2. Fizikai dózisfogalmak. 3. A sugárzás mérése (42-47) Prefixumok

Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ. Izotópdiagnosztikai eljárás lépései

Sugárvédelem alapjai. Atomenergetikai alapismeretek. Dr. Czifrus Szabolcs BME NTI

Ionizáló sugárzások. Ionizáló sugárzások. dozimetriája. A dozimetria feladata. Megfelelő mennyiségek megfogalmazása

A sugárzások a rajz síkjára merőleges mágneses téren haladnak át γ α

SUGÁRVÉDELMI EREDMÉNYEK 2014-BEN

Bevezetés a részecske fizikába

Izotópok. Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ

Az atommagtól a konnektorig

AZ OSTEOPOROSIS VIZSGÁLAT SUGÁRTERHELÉSE. Készítette: Illés Zsuzsanna biológia környezettan tanári szak 2007.

MAGFIZIKA. a 11.B-nek

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ. Izotópdiagnosztikai eljárás lépései

Sugárvédelem. 2. előadás

A sugárzások és az anyag fizikai kölcsönhatásai

Az atommag szerkezete

Átírás:

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása Dr. Voszka István Semmelweis Egyetem Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet Wilhelm Conrad Röntgen 1845-1923 Antoine Henri Becquerel 1852-1908 Ionizáló sugárzások a) korpuszkuláris: nyugalmi tömeggel rendelkező részecskék alkotják Pl: α, β, proton, neutron b) elektromágneses: nyugalmi tömeggel nem rendelkezik, fotonok alkotják γ, röntgen E = hf = hc/λ 1. Az atom szerkezete; ionizáció, gerjesztés Atommag: d = 10-15 -10-14 m benne protonok (számuk rendszám-z) neutronok (protonok + neutronok [nukleonok] száma együtt tömegszám-a) Magsugárzások: α, β, γ Elektronburok: d 10-10 m elektronok száma = protonok száma elhelyezkedés meghatározott sugarú és energiájú pályákon (kvantáltan)

Gerjesztés: ΔE = hν = h c / λ Ionizáció: hν ΔE Elektronburokból származó sugárzás: röntgen 2. Röntgensugárzás keletkezése Előállítás leggyakrabban röntgencsőben Típusai: fékezési sugárzás - folytonos spektrum, rövidhullámú határral - U növekedésével a sugárzás keményedik, az összteljesítmény nő (U 2 -tel arányosan) P = c U 2 IZ η = c U Z Alkalmazása: röntgen képalkotás karakterisztikus sugárzás - nagy gyorsító feszültség esetén - vonalas, az anódra jellemző spektrum Alkalmazása: csontdenzitometria, anyagazonosítás, molekulaszerkezet vizsgálata

3. Magerők, az atommag stabilitása A protonok és neutronok között vonzó- és taszítóerők hatnak Az egy nukleonra jutó kötési energia közepes méretű magok esetén a legnagyobb (legstabilabb magok) Ezen állapot elérhető: - nehéz magok hasadásával (atomreaktor, atombomba)

- könnyű magok fúziójával (fúziós reaktor, H-bomba) Izotópok: azonos rendszám, de eltérő tömegszám (lehet stabilis vagy radioaktív) természetes mesterséges 4. Radioaktív bomlás, aktivitás Bomlási sebesség: dn dn = -λ N = Λ dt dt (aktivitás) [bomlás/s = 1/s = Bq (becquerel)] λt 0,693 N = N 0 e λ = T λ = 1 τ (1 Ci (curie) = 3,7 10 10 Bq) Λ = Λ0e λt 5. Bomlási típusok Alfa bomlás Z 2-vel, A 4-gyel csökken pl. 226 222 88 Ra 86Rn+ 2 4 α - meghatározott energiájúak (vonalas spektrum) - hatótávolságuk rövid (vízben, szövetben néhányszor 10 μm) Alkalmazás: csak terápia Kapcsolat a felezési idők között: 1 T eff 1 = T fiz 1 + T biol

Béta bomlás - negatív β-bomlás: Z 1-gyel nő pl: 32 32 15 P 16S+ 1 0 β - pozitív β-bomlás: Z 1-gyel csökken pl: 30 30 15 P 14Si+ + 1 0 β A mag energiavesztesége adott értékű, a spektrum mégis folytonos. Oka: neutrinó. Tumordiagnosztika és terápia (teranosztika) Alkalmazás: β - : terápia és in vitro β + : PET

PET vizsgálat Gamma sugárzás Az α- vagy β-bomlást követően a mag energiafölöslegétől elektromágneses sugárzás formájában szabadul meg. - prompt γ-sugárzás: 10-13 -10-18 s-on belül követi a részecskesugárzást - izomer magátalakulás: hosszabb, mérhető felezési idővel követi a részecskesugárzást Előny: a kettő szeparálható, tisztán γ-sugárzó izotóp nyerhető pl: 99 99m 99 43 γ 43 42 Mo Tc β Alkalmazás: in vivo diagnosztika (igen jól használható) Tc Az in vivo alkalmazott izotópok kiválasztásának szempontjai - gamma-sugárzó - rövid felezési idő (de ne legyen rövidebb, mint a vizsgált folyamat) Λ N/T - nem túl kicsi (sugárterhelés csökkentése) és nem túl nagy (jó hatásfokú detektálás) fotonenergia Az in vitro alkalmazások során a méréstechnikai szempontok a döntőek

Gamma-kamera (statikus és dinamikus vizsgálat) Statikus vizsgálat (szcintigram) Dinamikus vizsgálat SPECT Ionizáló sugárzások és a közeg kölcsönhatása Jellemző paraméterei: - hatótávolság - fajlagos ionizáció (lineáris ionsűrűség) n l - lineáris energiaátadás (LET) n = w l

a) Direkt ionizáló sugárzások (α, β) A kölcsönhatás típusai: - ionizáció - gerjesztés - elektromágneses sugárzás keltése (fékezési röntgen v.cserenkov sugárzás) - magreakciók keltése (csak nagy energiájú α) α-sugárzás igen nagy fajlagos ionizáció kis hatótávolság (levegő cm víz 10 μm) b) Indirekt ionizáló sugárzások (γ, rtg) Elsődleges kölcsönhatás: - fotoelektromos effektus - Compton effektus - párképződés Az ezen folyamatokban kiváltott nagy energiájú elektronok ionizálnak. β-sugárzás nagyobb hatótávolság (levegő m, víz mm) kb. 100 kisebb fajlagos ionizáció, mint α-nál A kölcsönhatások következtében a sugárzás intenzitása gyengül. I = I e x 0 μ μ = 0, 693 D μ = 1 δ μ m = μ ρ

μ = τ + σ + κ ill. μ m = τ m + σ m + κ m A komponensek aránya a fotonenergiától és a gyengítő anyag minőségétől függ. Kisebb fotonenergiáknál (diagnosztikus rtg és γ), nagyobb rendszámú gyengítő anyagoknál (pl. Pb, csont) főleg fotoeffektus. Erre vonatkozóan: τ m = c λ 3 Z 3 Kisebb effektív rendszámú gyengítő anyagoknál (víz, lágy szövetek) Főleg Compton-effektus (Z eff,víz = 7,69, Z eff,lev = 7,3) Erre: σ m ~ Z Gyakorlati következmények: -sugárvédelem nagy rendszámú anyagokkal Pb) -szűrők - rtg-diagnosztika (kép kontrasztossága, kontrasztanyagok) - terápia: kis energia - felületi - nagy energia mély hatótávolság: energiától függ (levegő 100 m, víz dm) fajlagos ionizáció kisebb, mint β esetén Röntgendiagnosztika - szummációs kép - hagyományos rétegfelvétel

CT Spirál CT és 3D rekonstrukció Kontrasztanyagok alkalmazása I. -pozitív Kontrasztanyagok alkalmazása I. -negatív, illetve kettős kontraszt Digitális szubtrakciós angiográfia (DSA)

Hibrid képalkotás (funkcionális és morfológiai információ kombinációja) PET-CT Dozimetria Célja a sugárzás biológiai hatásának számszerű (kvantitatív) jellemzése. Biológiai hatást csak a szövetben elnyelődött sugárzás fejt ki. Elnyelt dózis: ΔE J D = LegységeL = Gy Δm kg A sugárkárosodások fajtái: Determinisztikus -Csak küszöbdózis felett -A károsodás súlyossága arányos a dózissal (pl. bőrpír, sugárbetegség) Egyenérték dózis: H T = D T,R w R mértékegysége: J/kg = Sv A sugárvédelemben leggyakrabban előforduló típusú és minőségű sugárzások súlytényezője: Sztochasztikus Nincs küszöbdózis A valószínűsége arányos a dózissal (pl. daganatkeletkezés)

Effektív dózis: E = Σ H T w T mértékegysége: J/kg = Sv Az egyes szövetek sugárvédelemben használt súlytényezője: Dóziskorlátok Foglalkozási sugárterhelés Tanulók, gyakornokok (16-18 év között) Lakosság (orvosi sugárterhelés nélkül) Egésztest 20 msv/év 6 msv/év 1 msv/év Szemlencse 20 msv/év 15 msv/év 15 msv/év Bőr, végtagok 500 msv/év 150 msv/év 50 msv/év Néhány orvosi beavatkozás során kapott dózis In vivo izotópvizsgálatok általában: 4 5 msv Fogászati röntgen vizsgálatok: 2 16 μsv Mellkas ernyőképszűrés: 0.1 msv Koponya CT: 1,5 2 msv Hasi, mellkasi CT: 7-8 msv Intervenciós radiológia: több 10 msv Átlagos háttérsugárzás Magyarországon: 3,1 msv/év Egyéni dozimetriai ellenőrzés, monitorozás, orvosi gyakorlatban Egyéni külső dózis követésére személyre szólóan dozimétert használjunk, melynek típusa lehet: (- Film kazetta) - Termolumineszcens (TL) - Elektronikus (operatív) doziméter Egyéni dozimétert mell-magasságban, a váll és derék között hordjuk A monitorozási időtartam legyen 1 hónap, de semmi esetre sem 3 hónapnál hosszabb. Doziméter csere és eredmény közlés ne legyen 3 hónapnál ritkább!

2013 során a Személyi Dozimetriai Szolgálat átállt a filmdoziméterekről az egésztest termolumineszcens doziméterek használatára. Termolumineszcens dózismérő Termolumineszcens dózismérő (l. gyakorlat) Elektronikus operatív doziméter

Sugárvédelmi szempontok minden ionizáló sugárzással végzett tevékenység során 1. Indokoltság az ionizáló sugárzás alkalmazásának hasznosnak kell lennie: az alkalmazás kockázata kisebb, mint az alkalmazás elhagyásának kockázata (kára) ezt kell mérlegelni a páciens szempontjából. 2. Optimálás az alkalmazás által okozott dózis az ésszerűen elérhető Legkisebb legyen. (ALARA-elv: As Low As Reasonably Achievable) Mind a páciens, mind a személyzet szempontjából mérlegelni kell. Lehetőségek a sugárterhelés csökkentésére A távolság növelése Az expozíciós idő csökkentése Sugárelnyelő rétegek alkalmazása 3. Korlátozás a valószínű dózisok nem léphetik túl a biztonságot adó egyéni dóziskorlátot. A munkavállalók szempontjából kell mérlegelni.