Aplikace ionizujícího záření a radionuklidů v medicíně

ČVUT v PrazeFakulta biomedicínského inženýrstvíKatedra zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva

Aplikace ionizujícího záření a radionuklidů v medicíně

Ochrana obyvatelstva a řešení krizových a mimořádných událostíCZ.1.07/2.4.00/31.0224

ČVUT v PrazeFakulta biomedicínského inženýrství

Katedra zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva

CZ.1.07/2.4.00/31.0224Ochrana obyvatelstva a řešení krizových a mimořádných událostí

Záření

Korpuskulární záření

ElektronyPozitrony

Částice alfaNeutrony

Elektromagnetické záření

Rádiové vlnyInfračervené záření

Viditelné světloUltrafialové záření

Záření gamaX záření



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Záření (radiace)Definice

Ochrana obyvatelstva a řešení krizových a mimořádných událostí

Šíření energie prostorem

Ionizující záření Energie větší než 5 keV Vlnová délka menší než 100 nm

Frekvence větší než 3 . 1015 Hz

Sdělená energie objektu může být příčinou změn Fyzikálních

Chemických

Biologických



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Rozdělení efektivních dávek obyvatelstva ČR




CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Ionizující záření v medicíněAplikace ionizujícího záření


Využití umělých zdrojů ionizujícího záření

Diagnostika Rozpoznávání chorob

Terapie Způsob léčení

Hlavní lékařské obory využívající ionizující záření Radiodiagnostika Radioterapie Nukleární medicína




Využití IZ v medicíně



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Aplikace ionizující zářeníTransmisní a emisní metoda IZ v medicíně


Transmisní metody Zdroj záření (rentgenka) mimo tělo pacienta

Využití v Rentgenová diagnostika (RTG) Výpočetní tomografie (CT) Mamografie Digitální subtrakční angiografie (DSA)

Emisní metody Zdroj záření (radionuklid) v těla pacienta

Využití v Nukleární medicína



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Princip transmisní a emisní metody


Transmisní metoda (CT)

Emisní metoda (nukleární medicína)



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Radiodiagnostika




CZ.1.07/2.4.00/31.0224

RadiodiagnostikaVyužití ionizujícího záření


RTG zobrazení na základě rozdílné hodnoty pohlcení procházejícího svazku RTG záření v různých tkáních

Skiagrafie (snímkování) Statický obraz (trvalé snímky)

RTG film, paměťová folie, flat panel

Skiaskopie (přímé pozorování obrazu) Dynamický obraz

Nutnost fluorescenčního stínítka

Obraz je pozorován, ale není zachycen na detekční médium



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Uspořádání konvenčního RTG přístrojeVyužití ionizujícího záření


Kryt rentgenky Stínění, odvod tepla

AL, Cu filtry Zadržení nízkoenergetického záření

Primární clona Pb lamely zmenšující pole dopadu záření

Kolimátor umístěný pod pacientem

Film

Ionizační komora x expoziční automat



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

RentgenkaStručné shrnutí


Generátor ionizujícího záření

Válcová skleněná nádoba obsahující Katodu Anodu

Katoda (wolframová spirála) Emise elektronů směrem k anodě

Anoda (Wo, Rh, Mo) Při dopadu elektronů se energie mění v

RTG záření (1 %) Teplo (99 %)



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Rentgenka II.Rentgenka s rotační a pevnou anodou


Rentgenka s pevnou anodou Rentgenka s rotační anodou



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Spektrum RTG zářeníBrzdné a charakteristické RTG záření




CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Konvenční RTG přístrojKonstrukce


Stůl pro pacienta

Vertigraf

Stojan

RentgenkaVýsledný

obraz



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Výpočetní tomografieKonstrukce


Gantry (rentgenka a detektory záření)

Stůl pro pacienta

Výsledný obraz



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Mamografie Konstrukce


Rentgenka

Detektor

Výsledný obraz



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

SkiaskopieVyužití ionizujícího záření


Přímá skiaskopie Dříve Nutnost, aby se lékař „přizpůsobil“ vidění ve tmě Vysoká radiační zátěž lékaře i pacienta

Nepřímá skiaskopie Dnes

Dynamické děje, intervenční výkony

C rameno, U rameno, sklopné stěny



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

SkiaskopieVyužití ionizujícího záření


Nepřímá skiaskopie (C rameno)

Přímá skiaskopie



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Digitální subtrakční angiografieKonstrukce


Rentgenka

Detektor

Výsledný obraz



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Radioterapie




CZ.1.07/2.4.00/31.0224

RadioterapieVyužití ionizujícího záření v medicíně


Transmisní metoda

Léčba Benigních nádorů (patní ostruhy, tenisový loket atd.) Maligních nádorů (ca prostaty, ca prsu atd.)

Radioterapie Teleterapie

ZIZ ve větší vzdálenosti jak 5 cm od povrchu těla RTG terapie, radionuklidové ozařovače (RN ozařovače), terapie pomocí

lineárního urychlovače (LU), Leksellův gama nůž (LGN), Cyber knife, protonová terapie atd.

Brachyterapie ZIZ ve velké blízkosti nádoru



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Rentgenová terapieVyužití ionizujícího záření v medicíně


Buckyho terapie 10 kV Terapie nenádorových kožních chorob

Kontaktní terapie 50 – 60 kV Terapie povrchových nádorů kůže a sliznice

Ortovoltážní (konvenční terapie) 200 – 400 kV Dnes nahrazena LU, RN ozařovači Dřív ozáření nádorů v „hloubce“ těla



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

RTG ozařovačeKonstrukce


RTG ozařovač



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Radionuklidové ozařovačeVyužití ionizujícího záření v medicíně


Nejčastější ZIZ je umělý radionuklid 60Co Poločas rozpadu 5,26 let Bichromatický zářič (energie záření 1,17 a 1,33 MeV) Výhody oproti lineárnímu urychlovači

Jednodušší konstrukce Přirozeně stabilní energie záření Nenáročné na napájení Bez nutnosti nákladné klimatizace a chlazení Nižší náklady, levný provoz

Dříve používán také radionuklid 137Cs Poločas rozpadu 33 let, energie záření 0,66 MeV



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Radionuklidové ozařovačeKonstrukce


Cesiový radionuklidový ozařovač Kobaltový radionuklidový ozařovač



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Lineární urychlovačKonstrukce


LU - ElectaSynergy LU - Varian Clinac 2010 C/D



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Leksellův gama nůžVyužití ionizujícího záření v medicíně


Stereotaktické radiochirurgické zařízení

Malý cílový objem intrakraniální tkáně Nádory v oblasti hlavy

Kolimace paprsků, odstínění každého svazku

Prudký pokles dávky do okolí

201 zdrojů radionuklidu 60Co

Komponenty LGN Radiační jednotka Leksellův stereotaktický rám Plánovací systém



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Leksellův gama nůžKonstrukce


Princip LGN Konstrukce LGN



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Kyberntický nůž (Cyber Knife)Využití ionizujícího záření v medicíně


Stereotaktické radiochirurgické zařízení

Robotický ozařovač

Ozařování „pohyblivých“ tkání s nádorem Plíce Játra

Až 30x větší přesnost zacílení oproti LU



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Lineární urychlovačVyužití ionizujícího záření v medicíně


LU, LINAC (LINear ACcelerator)

Nejčastěji používaný přístroj v radioterapii Výhody oproti RN ozařovači

Vyšší dávkový příkon s modulací Snadná likvidace Možnost změny energie Bez napájení neemituje záření

Urychlení nabitých částic po přímé dráze Existují také urychlovače s kruhovou drahou (např. cyklotron atd.)

Ozařování Urychlení elektronů → vyvedení ven → ozařování pomocí elektronů Urychlení elektronů → dopad na pevný terčík → ozařování sekundárními částicemi



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Kybernetický nůžKonstrukce


Princip Cyber Knife



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Protonová terapieVyužití ionizujícího záření v medicíně


Využití kladně nabitých částic (protonů)

Urychlení protonů pomocí cyklotronu Energie protonů 230 MeV – zničení nádoru v hloubce 30 cm

Vysoká přesnost zacílení protonového svazku

Braggův pík Maximální depozice energie

Tkáně před a za Braggovým píkem jsou „šetřeny“



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Protonová terapieKonstrukce


Princip protonové terapie



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Neutronová terapieVyužití ionizujícího záření v medicíně


Léčba mozkových lézí

Aplikace 10B pacientovi

Ozáření pacienta svazkem neutronů

Rozpad jádra na α + 7Li

Depozice energie v ložisku



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Brachyterapie I.Využití ionizujícího záření v medicíně


Léčba pomocí radionuklidů zaváděných do těsné blízkosti nádoru Zavedení přímo do nádoru (punkce, implantací) Přiložení aplikátoru na povrch Intrakavitální zavedení

Metoda afterloadingu Manuální

Dříve se zářič zaváděl na požadované místo manuálně

Automatický Dnes, zásobní kontejner pro ZIZ (pracovní, nepracovní poloha ZIZ)



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Brachyterapie II.Využití ionizujícího záření v medicíně


Brachyterpie permanentní či dočasná

Dle dávkového příkonu dělíme brachyterapii LDR: 0,2 – 2 Gy/hod MDR: 2 – 12 Gy/hod HDR: nad 12 Gy/hod PDR: záření aplikováno v pulzech

Dělení brachyterapie dle umístění ZIZ Intersticiální Kontaktní

Povrchová Intraluminární Intrakavitární Endovaskulární



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Brachyterapie III.Zdroje ZIZ pro brachyterapii


Izotop Energie T1/2 Poznámka

226Ra 0,83 MeV 1 620 let Radiofor RaSO4

60Co 1,25 MeV (Estř)

5,02 let Bodový zdroj, ↑ E

137Cs 0,66 MeV 33 let Cs tuby, Cs pelety (aktivní + neaktivní spacery)

192Ir 0,34 MeV 74 dní NEJPOUŽIVANĚJŠÍ198Au 0,412 MeV 2,7 dní Zrna potaženy Pt125I 28,5 keV 60 dní Jódová zrna



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Brachyterapie III.Zdroje ZIZ pro brachyterapii


Intersticiální brachyterapie

Endoluminární brachyterapie

Kontaktní brachyterapie



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína




CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicínaVyužití ionizujícího záření v medicíně


Vědní obor zabývající se Diagnostikou Terapií

Základem je aplikace radiofarmaka do vnitřního prostředí organismu Radiofarmakum se skládá z

Radionuklidu (zdroj ionizujícího záření) Transportního nosiče (dopraví radionuklid na požadované místo)

Aplikace radiofarmaka Nitrožilně Ingescí inhalací



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicínaVyužití ionizujícího záření v medicíně


Emisní metoda

Vědní obor zabývající se Diagnostikou Terapií

Aplikace radiofarmaka do vnitřního prostředí organismu Radiofarmakum se skládá z

Radionuklidu (zdroj ionizujícího záření) Transportního nosiče (dopraví radionuklid na požadované místo)

Aplikace radiofarmaka Nitrožilně Ingescí inhalací




Nukleární medicína

Diagnostika

Gama zářiče

Terapie

Alfa zářiče (ojedinělé případy

Beta zářiče

Smíšené zářiče gama a beta



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaVyužití ionizujícího záření v medicíně


Scintigrafie je metoda zobrazení distribuce radiofarmaka v organismu na základě zevní detekce vycházejícího záření gama Snímání pomocí zařízení

Angerova gama kamera, SPECT či PET

Druhy scintigrafie Z časového hlediska

Statická - jeden či více statických obrazů orgánů bez ohledu na čas Dynamická - zjištění funkce orgánu (děj měnící se s časem)

Z prostorového hlediska Planární – obraz projekce do 2D roviny Tomografická – poskytuje 3D zobrazení (SPECT, PET



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaJednofotonová emisní počítačová tomografie


SPECT Single Photon Emission Copmputerized Tomography =

jednofotonová emisní počítačová tomografie Nedochází k překryvu struktur Rychlejší způsob detekce pomocí SPECT s více detektory Série planárních obrazů vyšetřovaného místa, snímaných pod

mnoha různými úhly Počítačová rekonstrukce



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikagamakamera


konstrukce Kolimátor

Pb lamely, které propouští záření jen v určitém směru

Scintilační krystal Konverze gama záření na viditelné světlo

Fotonásobič Fotokatoda - konverze viditelného světla na elektrony Dynody – zmnožení elektronů Anoda

Zesilovač A/D převodník Výstup (čítač atd)



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaPrincip gamakamery




CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaJednofotonová emisní počítačová tomografie


SPECT Single Photon Emission Copmputerized Tomography =

jednofotonová emisní počítačová tomografie Nedochází k překryvu struktur Rychlejší způsob detekce pomocí SPECT s více detektory Série planárních obrazů vyšetřovaného místa, snímaných pod

mnoha různými úhly Počítačová rekonstrukce

SPECT/CT Hybridní metoda kombinující výhody

CT – diagnostická informace SPECT – funkční informace



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaRadiofarmaka pro planární zobrazení či SPECT


99mTc Radiofarmaceutický prekurzor

Zdroj je RN generátor - 99Mo (-,T1/2=66,2 h) / 99mTc (T1/2=6,02 hod)

Další radionuklidy využívané pro planární zobrazení či SPECT: 201 Tl (T1/2= 72 h)

67 Ga (T1/2 =77,9 h)

111 In (T1/2 =2,8 d)

123 I (T1/2 = 13,2 h)

81Rb (+, T1/2 = 4,57h, /81mKr(T1/2 = 13 s)



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaManipulace s radiofarmakem


Příprava radiofarmaka Aplikace radiofarmakaRadionuklidový generátor



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaPřístrojové vybavení


SPECTGama kamera



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaPozitronová emisní tomografie


PET Aplikace pozitronových radiofarmak

18F (T1/2= 110 min) 11C (T1/2= 20 min) 13N (T1/2=10 min) 15O (T1/2=2 min)

Výroba radiofarmak v cyklotronu



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaRadiofarmaka pro planární zobrazení či SPECT


Princip PET Pozitron je emitován radionuklidem - v blízkosti místa emise

anihiluje s elektronem Při anihilaci vzniká dvojice fotonů

Z místa anihilace odlétají opačnými směry (180o) Energie každého fotonu je 511 keV

Registrace fotonů pomocí detektorů Elektronická kolimace na základě koincidenčních obvodů

PET/CT Hybridní metoda kombinující výhody

CT – diagnostická informace PET – funkční informace



CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Nukleární medicína - diagnostikaPřístrojové vybavení pro PET


PET přístrojPrincip anihilace




DĚKUJI ZA VAŠÍ POZORNOST!

Práce byla vytvořena za podpory CZ.1.07/2.4.00/31.0224

Date post:	01-Jan-2016
Category:	Documents
Upload:	rae-roberson
View:	32 times
Download:	4 times

Aplikace ionizujícího záření a radionuklidů v medicíně

Documents