Radyoterapinin Tanımı, Tarihçesi, Amacı, İş Akışı, Radyasyonun Madde

ile Etkileşmesi ve Kullanımı

Rad.Fiz.Uzm. Özgehan Onay

05/06/2010

Radyoterapinin Tanımı, Amacı ve Tarihçesi

Radyoterapi, kanser tedavisinde x-ışınları, gama ışınları (ɣ) ve elektron gibi iyonize radyasyonun kullanıldığı bir tedavi yöntemidir.

Radyoterapinin amacı; tanımlanmış bir tümör kitlesine, çevredeki sağlıklı dokuya olabildiğince az zarar vererek belirlenmiş ideal dozu vermek ve kür şansını arttırırken iyi bir yaşam kalitesi sağlamaktır. 1895’te Wilhelm Conrad Röntgen’ in x ışınlarını,

1896’da Antoine Henri Becquerel’ in Uranyum tuzlarını,

1898’de Curie’ lerin Radyum’ u keşfi,

1919 yılında Ernest Rutherford’ ın yapay radyoaktiviteyi bulması,

Bu buluşlardan sonra, iyonize radyasyon tıpta az da olsa uygulama alanı bulsa da ağır yan etkiler nedeniyle 1920’li yıllara dek etkin bir şekilde kullanılamamıştır.

İlk kez 1922’ de lokal ileri larenks kanserinin radyoterapi ile önemli komplikasyonlar olmadan iyileşebildiği Coutard- Hautant tarafından Paris Uluslararası Onkoloji Kongresi’nde gösterilmiştir.

1934’ de Henri Coutard günümüzdeki radyoterapinin temelini teşkil eden doz-zaman ilişkisi kavramını içeren uzun süreli fraksiyone tedavi yöntemini geliştirmiştir.

II. Dünya Savaşı’ ndan sonra radyobiyoloji hızlı bir gelişme sürecine girmiş, fraksiyone radyoterapi ile hücre sağkalım eğrileri elde edilmiştir.

Betatron 1943 yılında kullanılmaya başlamış,

Kobalt-60 teleterapi cihazları ise 1950’ den sonra tüm Dünya’ ya yayılmış ve sonrasında Lineer hızlandırıcılar geliştirilmiştir.

Radyasyon Radyasyon; atom tarafından enerjinin yayılması ve bu enerjinin boşluk içinde iletilmesi işlemidir.

Radyasyon, dalga, parçacık veya foton olarak adlandırılan enerji paketleri ile yayılan enerjidir ve daima doğada var olan, birlikte yaşadığımız bir olgudur.

Hızlı elektronlar

Beta parçacıkları

Alfa parçacıkları

PARÇACIK TİPİ

X-Işınları

Gama ışınları

DALGA TİPİ

İYONLAŞTIRICI RADYASYON

Radyo dalgaları

Mikrodalgalar

Kızılötesi dalgalar

Görülebilir ışık

DALGA TİPİ

İYONLAŞTIRICI OLMAYAN RADYASYON

RADYASYON

Dolaylı iyonlaştırıcıNötron parçacıkları

Enerji transferEnerji transferi i salınımsalınım veya veya radyasyonradyasyon yoluyla olur.yoluyla olur.

Yani radyasyon hareket halindeki enerjidir.Yani radyasyon hareket halindeki enerjidir.

İyonlaştırıcı Radyasyon İyonlaştırıcı radyasyon terimi

• x ve ışınları, (Kuantum fiziğinde bu radyasyonlara foton adı verilir),

• , partikülleri,

• protonlar,

• elektronlar,

• nötronlar

• kozmik ışınlar gibi radyasyon tiplerini kapsar.

Uyarılma Olayı Eğer ortama giren radyasyonun enerjisi, ortamı oluşturan atomlardan elektron koparacak kadar yüksek değilse, o zaman elektronların yörünge değiştirmesine sebep olabilir. Bu olaya uyarılma adı verilir ve elektronu yörünge değiştirmiş atoma da uyarılmış atom denir.

Bir atom ya da molekülden bir elektronun kopması olayıdır.

Bu olayı oluşturan radyasyon tiplerine, iyonlaştırıcı radyasyon adı verilir.

İyonlaşma Olayı

Fotonun Madde ile Etkileşmesi

Fotoelektrik olay

Kompton saçılması

Çift oluşum

Koherent saçılma

Fotodisintegrasyon

Düşük enerjili bir fotonun soğurucu ortamdaki bağlı elektron tarafından soğurulurken bir elektronun yayınlanmasıdır. Atomun iç tabakalarından elektron yayınlanırsa, dış tabakalardaki elektronlardan biri bu daha düşük boş seviyeyi doldurur ve bunun sonucunda elektronla birlikte X-ışınıda yayınlanır.

Fotoelektrik Olay

     

Gelen fotonE<0,5 MeV

Fırlayan fotoelektron

Karakteristik radyasyonlar

KL M

Fotoelektrik Olay

Fotoelektrik Olay

0.5MeV’den küçük enerjili fotonlarda sık görülür.

Atomun K, L, M, N yörüngelerindeki sıkı bağlı elektronları ile etkileşir.

Gelen fotonun enerjisi iki şekilde harcanır. h =EB+EK

Enerjinin küpü ile ters orantılıdır. / 1/E3

Absorblayan materyalin atom numarasına bağlıdır. /Z3

Kemik,kas,yağ gibi farklı atom numaralı materyallerin x ışını absorbsiyonu farklıdır.

Bu olay fotonun serbest bir elektronda esnek saçılmasıdır. fotonun enerjisi elektronun bağlanma enerjisinden yüksek ise, bağlanma enerjisi göz ardı edilip elektronun serbest olduğu düşünülür. Gelen foton atomik bağlanma enerjisinin önemli olduğu enerjiye (100 keV altı) sahipse bu olay gerçekleşemez.

Compton Saçılması

Gelen foton

0,5 MeV<E<10 MeV Saçılan foton

h2

Fırlayan elektron

(Compton elektronu)

Compton Saçılması

Atomun zayıf bağlı ve serbest elektronları kapsar.

Atom numarasına bağlı değildir.

Elementlerin gram başına elektron sayısına bağlıdır.

Enerjinin artmasıyla azalır.

Fotonun her bir çarpışmasında bir miktar enerji saçılır,bir kısmı da absorblanır.

Absorblanma miktarı çarpışma açısına ve enerjiye bağlıdır.

Compton Saçılması

Çift Oluşum

Foton yeterli enerjiye sahip olduğunda, madde tarafından soğurulur ve zıt elektrik yüklü parçacıklar meydana getirir.

Kısaca, çift oluşum fotonun elektron-pozitron çiftine dönüşmesidir.

Bu olay, momentum korunumunu sağlamak için üçüncü bir cismin varlığında meydana gelir. Pozitronun kütlesi elektronun kütlesine eşit olduğundan, elektron-pozitron çift oluşumu için eşik enerjisi 1,02MeV olacaktır

Gelen foton

E>1,02 MeV

0,51 MeV

0,51 MeV

Elektron (-)

Elektron (+)

Çift Oluşum

Fotonun enerjisi 1.02 MeV’ den büyük olmalıdır,

Enerji kütleye dönüşür(m0c2),

Pozitron serbest elektronla birleşerek yok olur. Yok olma sonucu enerjileri 0.511 MeV olan iki gamma ışını oluşur. Kütle enerjiye dönüşür.

Gram başına atomik numaraya(Z2) bağlı olarak artar.

Çift Oluşum

 

X ışını enerjisi Kompton etkisi Fotoelektrik etki X ışınının dokudan geçişi

Atom No Kompton saçılımına etkisi yok

Fotoelektrik olay X ışınının dokudan geçişi

Dansite Kompton etkisi Fotoelektrik etki X ışınının dokudan geçişi

Koherent Saçılması

Bu etkileşim elektronun yakınından geçen ve onu titreştiren emd ibarettir,

Titreşen elektron gelen emd ile aynı frekansta enerji yayar,

Ortamda enerji absorblanmaz,

Foton küçük açı ile saçılır.

Fotodisintegrasyon

Etkileşme foton ve atom çekirdeği arasında olur,

Çok yüksek foton enerjilerinde oluşur,

Nükleer reaksiyona ve bir veya birçok nükleonun yayılmasına yol açabilir,

Çekirdekten nötronların yayınlanmasına neden olur.

parçacıkları Helyum çekirdeği gibi birbirine sıkı bağlı 2 proton ve 2 nötrondan oluşur.

Bütün enerjilerini kısa ve doğrusal bir yol boyunca tüketirler.

Hücre içine girecek olurlar ise, son derece büyük biyolojik tahribatlara yol açarlar.

Yüksek iyonizasyon gücüne sahiptirler.

Atomların negatif yüklü elektronları ile çarpışıp elektronların atomdan kopmasına ya da yörünge değiştirmesine yol açarlar.

Parçacık Tipi Radyasyonun Madde ile Etkileşmesi

Parçacıklarının Absorbsiyonu

Çekirdek fazla proton veya nötronundan bir protonu nötrona veya nötronunu protona dönüştürerek kurtulabilir. Bu arada reaksiyonda yük korunum gereği çekirdekten bir elektron fırlatılır. Bunlar partiküler (tanecik) radyasyonlardır.

Genellikle yolları üzerindeki atomların yörünge elektronları ile çarpışırlar.

Hızı azaldıkça, iyonizasyon yoğunluğunda da bir artış ortaya çıkmaktadır.

Bu parçacıkların yükleri ve kütleleri parçacıklarınkinden küçük olduğundan bunların maddeyle etkileşme olasılığı daha azdır. Bu yüzden bu parçacıkların erişme mesafeleri daha uzundur.

β Partiküllerinin Absorbsiyonu

Nötronların Absorbsiyonu

Atom çekirdekleri ile direkt çarpışmalar yaparlar.

Yavaş nötronlar atom çekirdeğine girerler ve orada yakalanırlar.

Hızlı nötronlar, atom çekirdekleri ile elastik çarpışmalar yaparlar.

Orta enerjili nötronlar, madde ile hem çekirdek yakalanması hem de çekirdekle çarpışma yolları ile karşılıklı etkileşmeye girebilirler.

Elektronun Madde ile Etkileşimi

Brems ışınları üretimi

Daha yüksek elektron enerjilerinde elektron atomun yakınına gelerek yükünden dolayı nükleer Coulomb alanına girer. Elektron çekim kuvvetinin etkisiyle aniden yavaşlar ve azalmış enerjisiyle çekirdekten uzaklaşır. Bu sırada elektron enerjisini brems ışınları olarak bilinen foton olarak kaybeder.

Işınsal kayıp olarak bilinen bu etkileşim yüksek atom numaralı atomlarda meydana gelir.

Bremss (Frenleme) Işınlarının Oluşması

+ çekirdek

e-e-e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

X-ışını

Elektronun Madde ile Etkileşimi

Karakteristik radyasyon üretimi

Nadir olarak gelen elektron atomun iç yörünge elektronlarından birini yerinden söker ve elektron boşluğu oluşur. Üst yörüngedeki elektronlar tarafından bu boşluk doldurulurken karakteristik X ışını oluşur.

Karakteristik X-Işını

K

LMYörünge Elektronu

Saçılan Elektron

K

LM

hν = EK - EL

hν = EK - EM

hν = EK - EN

Karakteristik X-Işını

Elektronların Enerji Kayıpları

1- Elektronlar enerjilerini iki yolla kaybederler. Enerji kayıpları gelen elektronun enerjisi ve maddenin atom numarasıyla değişir.

2-Çarpışmasal kayıplar; düşük enerjili elektronlar ile düşük atom numaralı atomlar arasında baskındır.

3- Işınsal kayıplar; genellikle yüksek enerjili elektronlar ve yüksek atom numaralı atomlar arasında oluşur.

Radyasyon Dozu: Herhangi bir radyasyonun madde üzerinde gözlenebilir ve

ölçülebilir belli bir etki doğuran miktarıdır.

İyonlaştırma Dozu: Röntgen = standart koşullarda 1 cm3 havada bir iyon çifti

oluşturacak X veya gama ışınlarının dozudur. 1 R = 2,58 x 10-4 C / g

Absorbsiyon Dozu: Gray = herhangi bir radyasyonun bir maddenin 1

kilogramına 1 Joule lük enerji transfer eden miktarıdır. Eski birimi rad (100erg/g) dır.

1 Gy = 1 J / 1 kg

Doz Tanımları

İyonlaştırıcı Radyasyonun Canlı İçerisindeki Etkileri

Direkt Etki: Enerjinin transferi sonucunda fırlayan elektron DNA molekülünü doğrudan etkileyerek hasara yol açmaktadır.

İndirekt Etki: Fırlayan elektron ilk olarak ortam molekülleri etkileşime girerek serbest radikallerin(eşleşmemiş elektrona sahip ve genellikle elektriksel açıdan yüksüz atom ve moleküllerdir.) oluşmasına sebep olur, ikinci aşamada, DNA moleküllerinde hasara yol açarlar.

Radyasyon tedavisinin kapsami içine; primer tümörlerin tedavisi, cerrahiden sonra kalan makroskopik ve mikroskopik tümör kalıntılarının eradike edilmesi, nüks ve/veya metastatik tümörlerin tedavisi girmektedir.

Yapilis amacina göre su alt gruplarda ele alinabilir:

1- Küratif radyoterapi (pre/post op),

2- Küratif dozda palyatif radyoterapi,

3- Palyatif radyoterapi.

Radyoterapinin Yapılış Amacına Göre Alt Grupları

1-Küratif Radyoterapi:

Primer olarak radyoterapi ile kür elde etmeyi amaçlayarak yapilan radyoterapidir.

Örnegin: evre I-II, Hodgkin lenfoma, nazofarenks karsinomu, T1 cilt karsinomu, radyoterapiye duyarli olup medikal inoperabl olan

ileri evre diger tümörler de küratif amaçlı tedavi edililirler.

2-Küratif Dozda Palyatif Radyoterapi:

Sadece biyopsi yapilabilmis inoperabl vakalarda tümörün subtotal çıkarıldıgı opere bazı vakalarda

klinik ve radyolojik olarak tümör tanısı konmus ve cerrahi yapılmayan tümörlerde uygulanan tedavidir.

Örneğin: Unrezektabl küçük hücreli akciger kanserleri, unrezektabl beyin tümörleri,

unrezektabl larinks kanserleri, unrezektabl rektum-serviks-endometrium kanserleri

3- Palyatif Radyoterapi:

Uzun sağkalım beklenmeyen, ancak agrı palyasyonu, atelektazi, Vena Kava Superior Sendromu, metastatik beyin tümörleri, nekrotik cilt tümörlerinde semptomlarin hafifletilmesi ve daha

konforlu bir yasam sürdürmeyi amaçlayan tedavilerdir.

Günlük radyoterapi dozu daha yüksek,tedavi süresi ise kısa tutulur.

Rt’nin BASAMAKLARI

1-KLİNİK DEĞERLENDİRME

2-TEDAVİ KARARI

3-HEDEF VOLÜM TESPiTi

4-TEDAVi PLANLAMA

5-SiMÜLASYON,TEDAVİ PLANININ KONTROLÜ

6-TEDAVi

7-PERİYODiK DEĞERLENDiRME

8-GÖZLEM

KLiNiK DEĞERLENDiRMETEDAVi KARARI

- Radyasyon Onkoloğu- Cerrahi Onkolog- Medikal Onkolog- Radyolog- Patolog- Diğer

• Tümör volümü,

• Kritik organlar,

• Hasta konturu.

HEDEF VOLÜM TESPiTi

-Radyasyon Onkoloğu,-Tekniker,-Radyasyon Fizikçisi (veya dozimetris)

TEDAVİ PLANLAMA-SİMÜLASYON, TEDAVİ PLANININ KONTROLÜ

• Bilgisayarlı planlama,RF

• Koruma blokları, aksesuarlar,T

• Alternatif planlamaların değerlendirilmesi,RO,RF

• Tedavi planının seçilmesi,RF,RO

• Doz hesabı.RF

-Radyasyon Onkoloğu, -Tekniker, -Radyasyon

Fizikçisi.

TEDAVİ

• İlk set-up (tedavi),T, RO, RF

• Portal görüntüleme (port filmi),T, RO

• Dozimetri kontrolü (ör:TLD),T, RO

• Tedavinin sürekliliği. T, RF, RO

-Radyasyon Onkoloğu, -Teknikeri, -Radyasyon

Fizikçisi.

GÖZLEM - DEĞERLENDİRME

Tedavi sırasında:

• Yanıt,

• Yan etki,

• Destek tedavi.

Tedavi sonrası:

• Yanıt,

• Geç yan etki,

• Yanıtın devamlılığı,

• Yeni tedaviler.

-Radyasyon Onkoloğu, -Cerrah, -Medikal Onkolog, -Radyolog, -Patolog,-Tekniker.

Teşekkürler…