DOZYMETRIA 1. Przedstawić efekt Comptona z uwzględnieniem współczynników �/�, ���/�, ���/�. Efekt Comptona polega na oddaniu elektronowi energii przez foton w skutek zderzenia w wyniku którego powstaje nowy kwant rozproszony o mniejszej energii a różnica energii między kwantem pierwotnym a rozproszonym zostaje przekazana elektronowi nadając mu w ten sposób energię kinetyczną. � � � � �. Przekrój czynny � to wielkość służąca do określania prawdopodobieństwa zajścia odpowiedniego efektu podczas współoddziaływania fotonów lub cząstek naładowanych z materią. Jego wymiar to cm2 lub m2. Jednostka – 1barn=10-24cm2. Przy masowym współczynniku osłabienia promieniowania prawdopodobieństwo zajścia efektu Comptona nie zależy od gęstości materiału ponieważ grubość absorbentu x ścieśniona np. do wartości 0.5x zawierać będzie cały czas taką samą liczbę elektronów. Przy współczynniku przekazania energii i pochłaniania energii będzie podobnie? 2. Przedstawić związek ekspozycji i dawki – w powietrzu i w wodzie.

Związek: � � �����

�� ���� � � · �� � �

����· �

� ; �� � 33.97$, �

���� � ł&'()*+ ,-.,. , /&01* 23,. Ekspozycja to promieniowanie pośrednio jonizujące odnoszące się tylko dla promieniowania � 4(5 6 i tylko do powietrza (C/kg); miara jonizacji powietrza; X=dQ/dm Dawka to wielkość fizyczna wyrażająca ilość średniej energii promieniowania jonizującego pochłonięta w określonym elemencie masy materii np. w wodzie (D=dE /dm [J/kg] Gy); miara pochłoniętej energii. 3. Przedstawić definicję kermy i jej związek z dawką (w obszarze równowagi elektronów i w obszarze braku równowagi

elektronów). Kerma to suma początkowych energii kinetycznych wszystkich cząstek naładowanych uwolnionych przez cząstki pośrednio

jonizujące (fotony, neutrony) w elemencie masy materiału, podczas ich współoddziaływania z materią. 7 � 898� : ;

<= >-.

Kerma odnosi się do promieniowania jonizującego POŚREDNIO dla dowolnej materii lecz głównie dla powietrza. KERMA ? DAWKA. ZWIĄZEK: ���� � 7���@1 � BC; B � DEęść D&ł+. *)*IB11 2IE*+. *44. )& 2I. �&/3,. (Rysunek – przekazana przez foton energia w punkcie a środowiska jest kermą a zaabsorbowana energia wzdłuż toru b to dawka pochłonięta). 4. Omówić pojęcie „obszar równowagi elektronów” i przedstawić to zagadnienie na wykresie. Równowaga elektronów – dotyczy elektronów wtórnych wytworzonych przez fotony w środowisku z którym współoddziałują. Powstałe elektrony mające dużą energię kinetyczną mogą poruszać się na znaczne odległości. Mówimy, że w obszarze środowiska '/ panuje równowaga elektronów jeżeli suma energii elektronów opuszczających obszar '/ jest równa sumie energii elektronów wchodzących do tego obszaru a pozostałych w jego otoczeniu. W obszarze dm panuje stan równowagi elektronowej jeśli dla każdego elektronu opuszczającego obszar '/ istnieje drugi (co do kierunku i energii) elektron wchodzący do tego obszaru. Oznacza to, że w obszarze '/ strumień elektronów pozostaje stały. (rysunek) 5. Przedstawić pojęcie masowy współczynnik pochłaniania energii, masowy współczynnik przekazania energii, zdolność

hamowania, masowa zdolność hamowania. Masowy współczynnik pochłaniania energii J�K/L to część całkowitej energii która została pochłonięta przy przejściu cząstki naładowanej przez warstwę absorbentu o gęstości 1g/cm2 w skutek zajścia jednego ze zjawisk [cm2/g]. Masowy współczynnik przekazania energii JMN/L to część całkowitej energii jaka została przekazana przez foton elektronowi przy przejściu przez warstwę absorbentu (materiału) rónej 1g/cm2 Masowa zdolność hamowania O/L to wielkość odnosząca się do cząstek naładowanych. Jest to ilość energii straconej przez naładowaną cząstkę po przejściu określonego odcinka w materiale o danej gęstości L. Jednostka: Jm2kg-1 (MeV cm2 g-1) Liniowa zdolność hamowania to wartości strat energii dE elektronu na drodze dl w środowisku S(E)=dE/dl. 6. Przedstawić współczynnik osłabienia promieniowania fotonowego P jako wypadkowa oddziaływania promieniowania

ze środowiskiem. Współczynnik osłabienia promieniowania J jest sumą liniowych współczynników osłabienia promieniowania na skutek zajścia poszczególnych zjawisk. J � Q R � R S. Określa on prawdopodobieństwo oddziałania fotonu z materią na drodze

jednego centymetra J � � ∆UU · V

∆W XD/YVZ. 7. Przedstawić wzór Bragga - Grey’a dotyczący wnęki powietrznej umieszczonej w środowisku.

�� � �����

· �� · 0[,��� \ �� �

���� · 0[,��� ; /��� � ]3)1E&D]& /&0- 23,1*.IE&, 0[,��� � 143I&E śII. /&03,-D� E'. �&/. *44. , /&.*I1&4* ^, �� �

*)*IB1& 23.EI*5)& '3 ,-.,. 1 2&I- ]3)ó,. +Rysunek

8. Określenie dawki w środowisku na podstawie pomiaru jonizacji komorą jonizacyjną. ���8` � ^ · +�a · bc� · +d ; bc� � ,02ół. +&415I&D-])- +3/3I-, +d � ,02. +3I*+D-])- (,EB4*')1&]&D- ]&+3ść 2I3/. Komora jonizacyjna służy do pomiaru ładunku (nC) wytworzonego na skutek jonizacji powietrza w jej wnętrzu. Jonizację powodują elektrony w wyniku absorpcji promieniowania � 4(5 6. Na podstawie uzyskanej wartości ładunku wytworzonego w komorze można obliczyć dawkę w środowisku. Należy przy tym uwzględnić w obliczeniach współczynnik kpt (korekcyjny na panujące ciśnienie i temperaturę), współczynnik ND (iloraz dawki w powietrzu) oraz współczynnik kq (zależny od energii nadawanej podczas ekspozycji). 9. Pojecie PDG dla fotonów, wymienić parametry wpływające na wartość PDG i omówić zależność PDG od tych

parametrów; +wykres PDG to procentowa dawka na głębokości. Jest to iloraz mocy dawki w osi wiązki na dowolnej głębokości g w fantomie i mocy dawki w osi wiązki na głębokości maksymalnej mocy dawki. Głębokość na której występuje maksymalna wartość mocy dawki zależy od energii fotonów a także od wielkości napromienianego pola S na powierzchni fantomu. Zależy od: głębokości g (ze wzrostem głębokości dawka maleje), powierzchni S (ze wzrostem powierzchni dawka rośnie), odległości od źródła SSD (ze wzrostem odległości dawka rośnie) oraz energii promieniowania (im większa energia tym większy zasięg przez co PDG będzie osiągało maksymalną wartość na większej głębokości). 10. Pojęcie TPR, wymienić parametry wpływające na wartość TPR i omówić zależność TPR od tych parametrów. Tissue Phantom Ratio TPR(g,S) – iloraz wartości mocy dawek zmierzonych w fantomie w osi wiązki na danej głębokości g i na głębokości referencyjnej. W praktyce dany punkt pomiarowy znajduje się w izocentrum. TPR zależy od pola S i od energii promieniowania. 11. Zdefiniować pojęcie TPR i omówić pomiar wartości tej wielkości. Tissue Phantom Ratio TPR(g,S) – iloraz wartości mocy dawek zmierzonych w fantomie w osi wiązki na danej głębokości g i na głębokości referencyjnej. Punktem pomiarowym jest odległość SAD który zlokalizowany jest w izocentrum. W tej odległości od źródła promieniowania określa się wielkość pola napromieniania. Nad komorę jonizacyjną nakłada się następnie warstwy materiału fantomowego o grubości g. Następnie dokonuje się pomiaru wartości mocy dawki dla każdej warstwy przy ustalonym polu napromieniania. Wartość TPR uzyskujemy przez podzielenie wartości mocy dawki dla danej głębokości przez wartość mocy dawki na głębokości referencyjnej. Kolejne pomiary można dokonać dla większych pól w ten sam sposób. 12. Przedstawić zależność mocy dawki wiązek elektronów w fantomie wodnym od głębokości oraz wymienić i omówić

istotne parametry charakteryzujące tą wielkość. Moc dawki(g,S) na dowolnej głębokości g w fantomie można określić (również) na podstawie tabel wyrażających PDG wraz

z głębokością. Wzór ogólny ma natomiast postać: ^�@B, OC � ^�ea · d@fCgch@i,fC · j�>@B, OC. Wraz ze wzrostem głębokości g

wartość mocy dawki MD spada. Wiąże się to np. z tym, że wraz z głębokością zwiększa się prawdopodobieństwo większej liczby zdarzeń jakiegoś zjawiska (czyli osłabieniem/pochłonięciem). 13. Omówić pojęcie półcienia wiązki promieniowania fotonowego i jego znaczenie w radioterapii. Półcień wiązki to obszar spadku mocy dawki w napromienianym środowisku; obszar zawarty pomiędzy 80% a 20% wartości względnej mocy dawki. Spadek mocy dawki powinien być jak największy (ostry, nagły spadek mocy dawki) a sam obszar półcienia powinien być jak najmniejszy. Na wielkość obszaru półcienia wiązki wpływa: wymiar źródła promieniotwórczego (zrobić rysunek), rozproszenie promieniowania w fantomie i kolimatorze (przy czym wraz ze wzrostem energii promieniowania obszar półcienia maleje), przeciek promieniowania fotonowego przez kolimator oraz odległość SSD – im jest ona większa tym półcień również będzie większy. Wpływ półcienia w radioterapii jest znaczący ponieważ pewien obszar wokół zaplanowanego pola napromieniania (PTV, obszar leczony) również będzie napromieniany dlatego należy to uwzględnić i dobrać wielkość pola napromieniania w taki sposób aby obszar półcienia wiązki objął możliwie jak najmniejszy obszar tkanki zdrowej podczas napromieniania (poza polem PTV). Obszar leczony, PTV nie powinien otrzymać dawki mniejszej niż 90% dawki w środku pola. 15. Przedstawić sposób obliczania czasu napromieniania w celu podania określonej dawki wiązki promieniowania

fotonowego w punkcie referencyjnym znajdującym się w osi wiązki promieniowania na ustalonej głębokości. Na początku należy określić punkt referencyjny który zazwyczaj określa się w okolicy środka guza przy wcześniej już

ustalonej dawce frakcyjnej. Z definicji mocy dawki mamy ^�@B, OC � c@<,fCa stąd �@B, OC � ^�ea · 7@OC · j�>@B, OC · . i

ostatecznie . � c@<,fC[ckl·m@fCgch@<,fC. Czas potrzebny do podania zadanej dawki w punkcie referencyjnym określa się LJM więc

n$^ � c@<,fC[ckl·m@fCgch@<,fC.

16. Określić dawkę pochłoniętą pochodzącą od punktowego źródła promieniowania z omówieniem parametrów

wpływających na wartość dawki. Źródło możemy traktować jako punktowe jeżeli znajduje się w odległości 10 razy większej od największego wymiaru liniowego tego źródła. Np. źródło o długości 1cm możemy uważać za punktowe w odległości 10cm. Każde źródło może być

zatem źródłem punktowym. Dawka pochłonięta w wodzie (tkance) określona jest wzorem:���8` � o·mp·aNq . Parametry ze wzoru.

17. Przedstawić sposoby określania jakości promieniowania fotonowego. Jakość określa współczynnik QI który jest ilorazem TPR20/TPR10 wartości TPR na głębokości 20 i 10cm przy których dokonuje się pomiaru wartości mocy dawki dla pola 10 na 10cm przy stałej odległości SCD (odległość od źródła do komory jonizacyjnej) Przy stałej odległości SSD (od źródła do powierzchni wody) dokonuje się pomiaru mocy dawki na głębokości 20cm i 10cm w polu 10cm na 10cm uzyskując współczynnik D20/D10.

Dla 6 r3st jakość promieniowania określa się poprzez wyznaczenie współczynników RAKR czyli mocy kermy w powietrzu w danej chwili. Jakość promieniowania w aparatach rentgenowskich wyznacza się jako iloraz wartości warstw półchłonnych WP czyli grubość filtru który osłabia wiązkę elektronów do połowy. Wartość ilorazu WP1/WP2 określa jakość wiązki – im bliżej 1 tym wiązka jest bardziej jednorodna. Jakość promieniowania wiązki elektronów w przyspieszaczu liniowym określa się jako wartość R50 – jest to głębokość na której dawka osiąga połowę wartości maksymalnej dawki. 18. Omówić procedurę pomiaru wydajności aparatu generującego wiązkę promieniowania fotonowego. Pomiar odbywa się przy pomocy fantomu wodnego lub stałego wym. 30/30/20cm . Pomiaru wydajności dokonuje się na podstawie pomiaru przeprowadzonego przy pomocy komory jonizacyjnej ustawionej w osi wiązki na głębokości referencyjnej (głębokość zależy od energii wiązki i ma związek z głębokością maksymalnej dawki), w polu 10cm·10cm. Należy zachować również stałą odległość od źródła do powierzchni napromienianej taką samą jak stosowana w radioterapii. Uzyskany wynik jest wartością mocy dawki standardowej MDST podawanej w cGy/JM. 19. Omówić procedurę pomiaru wydajności aparatu generującego wiązkę elektronów. Jak dla fotonów tylko że dla elektronów. 20. Omówić aparaty stosowane w radioterapii jako źródła promieniowania jonizującego oraz scharakteryzować jakość

generowanego promieniowania. Aparat rentgenowski (do 300keV) – wytwarza promieniowanie X powstałe w wyniku zajścia efektu fotoelektrycznego. Odpowiednią jakość wygenerowanego promieniowania (jak najlepszą jednorodność) uzyskuje się poprzez zastosowanie filtrów umieszczonych w obudowie lampy rtg oddzielających kwanty promieniowania o niskiej energii od kwantów promieniowania o energii efektywnej. Wielkość tę wyznacza się na podstawie pomiaru warstwy półchłonnej.

Aparat kobaltowy (1.25MeV). Źródłem promieniowania w tym aparacie jest izotop r3st . Emituje on kwanty o energii 1.17MeV i 1.33MeV co daje średnią 1.25MeV. Źródło umieszczone jest w głowicy aparatu i na czas zabiegu zostaje wysunięte z obudowy. Liniowy przyspieszacz (4 – 23MeV) – przyspiesza elektrony otrzymując wiązkę elektronów przy zastosowaniu filtra rozpraszającego lub wiązkę fotonów przy zastosowaniu tarczy którą bombardują elektrony. Elektrony ‘przenoszone na fali elektromagnetycznej’ generowanej w magnetotronie są przyspieszane przez sekcję przyspieszającą w liniowym przyspieszaczu. W celu zapewnienia jednorodności wiązki stosuje się filtr w postaci stożka który osłabia energię promieniowania w osi wiązki w której jest ona największa. Oddalając się od osi wiązki grubość filtru maleje ponieważ maleje też energia promieniowania (w miarę oddalania się od osi wiązki). 21. W powietrznej komorze jonizacyjnej o objętości 0.6cm3 zanurzonej w wodzie, przy ciśnieniu 980hPa i

temperaturze 22oC,został podczas działania promieniowania fotonowego uwolniony ładunek u · vwYvwx. Jaka będzie

dawka w wodzie wiedząc, że gęstość powietrza w warunkach normalnych wynosi 1.293kg/m3, a iloraz masowych

zdolności hamownia w wodzie i w powietrzu wynosi sw,p=1.13, zaś współczynnik perturbacji tej komory wynosi 1.0.

�� � �y·z · �

� · 0�,��� · 2{ · +�a ; +�a � g|g · }~�.}�M

}~�.}�M|

�� � �·Vt��|

V.}��·Vt��·t.tts · 33.97 · 1.13 · 1 · 1.041 � 1.545 · 10Y�>-

22. Omówić przekroje czynne na elektron i atom odpowiedniego efektu oddziaływania promieniowania fotonowego, od

energii promieniowania i liczby atomowej środowiska. Przekrój czynny ma wymiar powierzchni i odnosi się do wszystkich zjawisk w których cząstka zderza się z elektronem lub atomem. Jest to wielkość służąca do określenia prawdopodobieństwa zajścia odpowiedniego efektu podczas

współoddziaływania fotonów lub cząstek naładowanych z materią. FOTOELEKTRYCZNE: na elektron: Q� � ��

@��C�, na atom:

Q` � ��

@��C�. COMPTONA: na atom: �` � �� · �. PARY: na atom: S` � �} (omówić wprost proporcjonalność i odwrotność na

podstawie wzorów). 23. Omówić następujące techniki napromieniania w radioterapii – tzw. technika SSD i technika izocentryczna. 1. Technika SSD. Odległość od źródła do powierzchni napromienianej (skóry) jest stała. Odległość od źródła do guza nowotworowego (punktu referencyjnego) jako suma odległości SSD i głębokości punktu referencyjnego jest zmienna i zależy od głębokości tego punktu. Wielkość napromieniania określa się na skórze. Wzór do obliczenia rozmiarów pola:Oe � ON�� · �ffc�<

ffc �}

2. Technika izocentryczna. Izocentrum to przecięcie się osi wiązki promieniowania z osią horyzontalną. W tej technice guz nowotworowy (punkt referencyjny) umieszcza się w izocentrum. Odległość źródła od punktu referencyjnego jest stała. W tej odległości (a nie na skórze) określa się pole napromieniania a jego wielkość należy dobrać odpowiednio do rozmiarów guza

(obszar PTV). Technika izocentryczna jest lepszą techniką niż SSD. Wzór do obliczenia rozmiarów pola:OeóN` � ON�� · � ffcffc�<�

}

24. Omówić znaczenie i zastosowanie wielkości TAR, TPR, PDG, c(S), q(S). TAR to iloraz wartości mocy dawek zmierzonych w osi wiązki w fantomie na danej głębokości g i w powietrzu w warunkach

równowagi elektronów TAR@g, SC � �MD� ����� ¡¢/MD� £��¡¢�¤¥¦§� �¨  ©� ¨  £¦�ª«¡¢.

TPR to iloraz wartości mocy dawek zmierzonych w fantomie w osi wiązki na danej głębokości g i na głębokości referencyjnej. PDG to procentowa dawka na głębokości. Jest to iloraz mocy dawki w osi wiązki na dowolnej głębokości g w fantomie i mocy dawki w osi wiązki na głębokości maksymalnej mocy dawki. q(S) to współczynnik określający wzrost mocy dawki w zależności od wielkości pola napromieniania przy określonej jakości wiązki promieniowania w odległości SSD. c(S) to współczynnik określający wzrost mocy dawki w zależności od wielkości pola napromieniania przy określonej jakości wiązki promieniowania w odległości od izocentrum. 25. Omówić dawki pochłonięte w tkance miękkiej, tkance kostnej, tkance płucnej w zależności od energii fotonów dla

jednostkowej ekspozycji tego promieniowania. Główną rolę w tym przypadku odgrywać będzie liczba elektronów w gramie substancji (tkanki). Pierwotnie wydawać by się mogło, że większą dawkę pochłonie tkanka kostna niż pozostałe (miękka czy płucna). Tkanka kostna zawiera jednak w jednym gramie o wiele mniej elektronów niż tkanka miękka (porównywalna z płucną) która zawiera ich więcej ze względu na większą zawartość wodoru. Wodór zaś w jednostce masy ma dwa razy więcej elektronów niż jakikolwiek inny pierwiastek. Tak więc ze względu na to, że tkanka kostna w jednostce masy ma mniej elektronów niż tkanka miękka (czy płucna) mniejsze jest również prawdopodobieństwo zajścia efektu Comptona które to zjawisko jest proporcjonalne do liczby elektronów przez co w tkance miękkiej dawka pochłonięta będzie największa, trochę mniejsza w tkance płucnej a najmniejsza w tkance kostnej. Ze względu na różną gęstość tkanek promieniowanie 6r3 � 60 będzie najbardziej osłabione przez tkankę kostną a najmniej osłabione zostanie przez tkankę płucną. (różnica między osłabieniem a pochłanianiem). 26. Omówić związek między głębokością dawki maksymalnej a jakością wiązki fotonów na przykładzie przebiegu

procentowej dawki ze wzrostem głębokości w fantomie wodnym – PDG w obszarze narastania dawki – tzw. obszar

build – up. Głębokość na której wystąpi maksymalna dawka zależy od energii generowanego promieniowania – im większa energia tym głębiej wystąpi maksymalna dawka. Obszar build-up jest zatem obszarem w którym dawka promieniowania wzrasta wraz z głębokością osiągając swoją maksymalną wartość na pewnej głębokości w zależności od energii promieniowania. 27. Przedstaw w kolejnych punktach procedurę sprawdzania zestawu składającego się z komory jonizacyjnej i elektrometru (dawkomierz) posiadającego świadectwo wzorcowania. 28. Przedstaw na wykresie, w przybliżonej skali, zależność procentowej dawki w funkcji głębokości: wiązki elektronów o energii 6MeV, wiązki fotonowej 6MV promieniowania wytwarzanego w liniowym przyspieszaczu.

29. Przedstaw ogólny schemat współoddziaływania promieniowania ­ lub ® ze środowiskiem biologicznym – z

uwzględnieniem rozpraszania promieniowania, przekazywania energii i pochłaniania energii. Promieniowanie współoddziałuje z materią na różne sposoby. Główne to: zjawisko fotoelektryczne, zjawisko Comptona oraz zjawisko tworzenia par. Zależy to od energii fotonu i od liczby atomowej materii z którą oddziałuje. Zjawisko fotoelektryczne polega na całkowitej absorpcji fotonu i wyrzuceniu elektronu z powłoki. Elektron ma wtedy energię kinetyczną o wartości energii fotonu pomniejszoną o energię wiązania elektronu na danej powłoce. Zjawisko Comptona polega na tym, że foton zderzając się z elektronem, oddaje mu część swojej energii a w wyniku tego zderzenia powstaje nowy kwant o mniejszej energii a różnica pomiędzy kwantem pierwotnym a kwantem rozproszonym zostaje przekazana elektronowi któremu nadana zostaje w ten sposób energia kinetyczna. Zjawisko tworzenia par polega na całkowitej absorpcji fotonu. Warunkiem zajścia tego zjawiska jest to aby foton miał energię większą niż 1.022MeV. Jeśli foton o takiej lub wyższej energii przejdzie w pobliżu jądra atomowego, wytworzona zostanie para cząstek – elektron i pozyton. Cząstki nabywają wówczas energię kinetyczną o wartości różnicy energii fotonu i energii spoczynkowej pary powstałych cząstek. 30. Oblicz moc dawki standardowej MDST w technice izocentrycznej (izocentrum wynosi 100cm) wiedząc, że w technice SSD=100cm wartość mocy dawki standardowej MDST = 0.5cGy/JM. Głębokość referencyjna pomiaru mocy dawki standardowej w obu przypadkach wynosi 10cm.

[ckl�¯¯°

ffcq � [ckl�±²³@ffc�<Cq �� ^�eaY´�µ � [ckl�¯¯°·@ffc�<Cq

ffcq �� ^�eaY´�µ � t.i¶h·/;[·VVtq

Vttq �� ^�eaY´�µ � 0.605D>-/$^. 31. Znając wartość współczynnika ND komory jonizacyjnej, wyznaczonego w powietrzu dla warunków standardowych, przedstaw związek między wskazaniem komory jonizacyjnej umieszczonej w wodzie a dawką w wodzie w miejscu komory (po jej usunięciu z wody), podczas napromieniania wiązką fotonów generowanych w linowym przyspieszaczu. ���� � ^ · bc – obliczona dawka w powietrzu znajdującym się w komorze jonizacyjnej na podstawie wskazań

elektrometru. Następnie wynik ten należy skorygować przemnażając go przez współczynnik korekcyjny +�a @g|g · }~�.}�M

}~�.}�M|C

uwzględniający ciśnienie i temperaturę panujące podczas pomiaru. Po usunięciu komory jonizacyjnej z wody przestrzeń ta wypełni się wodą która zwiększy pochłanianie promieniowania a także jego rozpraszanie. Wzór przybiera ostateczna postać: �� � ^ · bc · +��| · +�a ; +��| � +3I*+D]& )& ]&+3ść ,1ąE+1. 32. Wyjaśnij czego dotyczą następujące sformułowania: 1. promieniowanie ®, 2. promieniowanie ­, 3. promieniowanie

jonizujące. 1. To promieniowanie elektromagnetyczne, wysyłane przez wzbudzone jądra atomowe, powstałe w wyniku reakcji zachodzących wewnątrz tego jądra. Polega ono na przejściu jadra atomowego z wyższego poziomu energetycznego do niższego. 2. Charakterystyczne: rozpędzone elektrony uderzając w materiał anody (wirującej tarczy) powodują jonizację lub wzbudzenie jej atomów a te podczas powrotu do stanu podstawowego emitują kwanty energii. Ciągłe: elektrony na skutek gwałtownego wyhamowania w polu elektrycznym emitują kwant promieniowania który jest różnicą tych energii. (w lampach do 300keV a w przyspieszaczach do 25MeV). 3. Promieniowanie jonizujące to promieniowanie o dużej energii zdolnej do jonizacji atomu charakteryzujące się dużą częstotliwością a tym samym krótką długością fali. Zarówno promieniowanie 6 jak i � należą do promieniowanie jonizującego. Promieniowanie to może być pośrednie (promieniowanie fotonowe) i bezpośrednie (cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym). 33. Podać definicje i jednostki następujących wielkości: 1. dawka promieniowania, 2. ekspozycja, 3. kerma oraz

omówić dla jakiego promieniowania i środowiska stosuje się wymienione wielkości. Podać związek między dawką a

kermą. Dawka promieniowania to ilość średniej energii promieniowania jonizującego, pochłonięta w określonym elemencie masy materii. Podawana w Gy, jednostka J/kg – energia jednego dżula pochłonięta w 1kg napromienianego środowiska. Ekspozycja to promieniowanie pośrednio jonizujące odnoszące się tylko dla promieniowania � 4(5 6 i tylko do powietrza (C/kg); miara jonizacji powietrza; X=dQ/dm. Kerma to suma początkowych energii kinetycznych wszystkich cząstek naładowanych uwolnionych przez cząstki pośrednio jonizujące (fotony, neutrony) w elemencie masy materiału, podczas ich współoddziaływania z materią. K=dE/dm [J/kg] Gy. Kerma odnosi się do promieniowania jonizującego POŚREDNIO dla dowolnej materii. KERMA ? DAWKA. ZWIĄZEK: ���� �7���@1 � BC; B � DEęść D&ł+3,1.*] *)*IB11 ¹3.3)ó, 2IE*+&E&)& *4*+.I3)3/ E&/1*)13)& )& 2I. �&/3,&)1&. (Rysunek).

34. Podać definicję półcienia na użytek radioterapii oraz wymienić przyczyny jego powstawania w urządzeniach

teleradioterapeutycznych. Półcień jest to obszar spadku mocy dawki na brzegu wiązki promieniowania. W radioterapii jest to obszar zawarty między 80% a 20% wartości względnej mocy dawki. Przyczynami powstawania półcienia są: 1. wymiary źródła (rysunek) 2. rozproszenie promieniowania w fantomie i kolimatorze 3. przeciek promieniowania przez kolimator 4. odległość od źródła. 35. Określić dawkę w wodzie w odległości � od punktowego źródła promieniowania ® o aktywności A z uwzględnieniem

pochłaniania i rozpraszania tego promieniowania w fantomie wodnym.

���8` � o·mp·aNq XJK/LZ���º�aN»�

��8` · ¼@IC - na podstawie tego wzoru można określić dawkę pochłonięta w wodzie (fantomie

wodnym). Dawka będzie tym większa im większa będzie aktywność A źródła oraz im dłuższy będzie czas napromieniania t. Zależy też od stałej ekspozycyjnej o wartości innej dla każdego źródła. Im większa odległość tym dawka będzie mniejsza. Pochłanianie będzie tym większe im większe będzie pole napromieniania ze względu na większe prawdopodobieństwo zajścia któregoś ze zjawisk. 36. Podać definicje tissue – phantom - ratio TPR(S,g) i zilustrować na wykresie , TPR(S,g) dla promieniowania ­

generowanego w liniowym przyspieszaczu elektronów. TPR(g,S) to iloraz zmierzonej mocy dawki w osi wiązki na danej głębokości g i mocy dawki na głębokości referencyjnej. Pomiaru dokonuje się przy tej samej wartości pola napromieniania i przy tej samej odległości SAD (odległość od źródła do komory która znajduje się w izocentrum). Głębokość referencyjna zależy od jakości wiązki promieniowania. +wykres. 37. Podaj definicję wydajności aparatu terapeutycznego i opisz procedurę pomiaru mocy dawki standardowej MDST

promieniowania ­. Zmierzona w fantomie wartość mocy dawki promieniowania wytworzonego przez dany aparat terapeutyczny w ściśle określonych warunkach referencyjnych. Pomiaru dokonuje się przy użyciu komory jonizacyjnej. Wydajność podaje się jako dawkę przypadającą na JM (cGy). Pomiaru wartości mocy dawki standardowej dokonuje się przy użyciu fantomu wodnego (lub stałego) który pod względem pochłaniania i rozpraszania promieniowania jest równoważny tkance miękkiej. Komorę ustawia się w osi wiązki promieniowania w odległości SSD od źródła równej 100cm na głębokości referencyjnej która wynosi 5 lub 10cm w zależności od jakości wiązki promieniowania. Na tej głębokości ustala się pole napromieniania (10 na 10cm). Komora monitorowa to komora jonizacyjna umieszczona w głowicy przyspieszacza liniowego. Umiejscowiona pomiędzy filtrem spłaszczającym a układem kolimatorów. Jej zadaniem jest monitorowanie dawki promieniowania. Liniowy współczynnik osłabienia J to część całkowitej liczby fotonów która została usunięta z wiązki przez warstwę absorbentu o grubości 1cm w skutek zajścia jednego ze zjawisk (masowy – o gęstości 1g/cm2) Przekrój czynny � to wielkość służąca do określania prawdopodobieństwa zajścia odpowiedniego efektu podczas współoddziaływania fotonów lub cząstek naładowanych z materią. Jego wymiar to cm2 lub m2. Jednostka – 1barn=10-24cm2. Liniowy współczynnik przekazania energii JMN jest częścią całkowitej energii fotonów która została zamieniona na energię kinetyczną naładowanych cząstek podczas przejścia fotonów przez warstwę absorbentu o grubości 1cm.

Strumień cząstek: b � 8U8a :½.¶»¶».

a = ]*')30.+&: Ve

Fluencja cząstek: ¿ � 8U8` : ½.¶»¶».

���º�N».= ]*')30.+&: /Y}

Procent energii zamienianej na promieniowanie X w zależności od podanego napięcia (na ciepło): do 300keV – 1% (99%) 4MeV - 40% (60%) 20MeV - 75% (25%) Ogólnie promieniowanie X powstaje w wyniku wyhamowania wysokoenergetycznych elektronów w materiale o dużej liczbie atomowej Z. W przyspieszaczach generuje się impulsowe fale elektromagnetyczne (jako paczki) w magnetronach które służą do ‘przenoszenia’ elektronów podczas ich przyspieszania w sekcji przyspieszającej. Promieniowanie X w przyspieszaczach nie jest zatem generowane w sposób ciągły tylko wysyłane jest jako impulsy.

Ze względu na to, że największy strumień fotonów występuje w osi wiązki stosuje się filtr wyrównujący w postaci stożka który osłabia strumień wiązki w jego osi (najgrubsza warstwa) a wraz z oddalaniem się od osi jego grubość zmniejsza się. W ten sposób uzyskuje się bardziej jednorodna wiązkę. Promieniowanie charakterystyczne – polega na wyemitowaniu kwantu promieniowania rentgenowskiego podczas przejścia elektronu z wyższej powłoki (L, M…) na powłokę niższą (K). Promieniowanie hamowania – to promieniowanie powstałe w wyniku szybkiego wyhamowania elektronu w polu elektrycznym atomu. Promieniowanie miękkie – promieniowanie o niskiej energii, niepożądane w radioterapii bo pochłania je skóra i zewnętrzne warstwy tkanki. Eliminowane przez filtry w obudowie lampy rtg wykonane z Al., Cu, Sn. Im niższa energia tym grubszy filtr należy zastosować (podwójny). Kolejność: od najcięższego aby kolejny filtr pochłonął promieniowanie charakterystyczne powstałe w filtrze pierwotnym. Promieniowanie utwardzone – promieniowanie o energii zdolnej przejść przez warstwę filtrów. W ten sposób otrzymujemy bardziej jednorodną wiązkę promieniowania o energii efektywnej (jakość wiązki promieniowania). Promieniowanie fotonowe uzyskuje się poprzez zastosowanie tarczy którą bombardują przyspieszone elektrony. Promieniowanie elektronowe uzyskuje się poprzez zastosowanie filtra rozpraszającego wiązkę przyspieszonych elektronów. Prawdopodobieństwo zajścia odpowiedniego efektu (a tym samym ‘wyprodukowania’ elektronu) zależy od energii fotonu i od liczby atomowej Z środowiska w którym absorbowana jest energia fotonu. Liniowy współczynnik osłabienia J zależy od gęstości absorbentu. Warstwa materiału o grubości 1cm osłabi strumień fotonów wprost proporcjonalnie do gęstości tego materiału.