TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ

Transkript

1 TEMEL RADYASYON FİZİĞİ KAVRAMLARI, BİRİMLER Dr.Nural ÖZTÜRK Tıbbi Rad.Fiz.Uz. TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

2 ATOMUN YAPISI

3 ATOM ** Atom; bir elementi meydana getiren ve o elementin bütün fiziksel-kimyasalkimyasal özelliklerini taşıyan en temel yapıtaşıdır. (ATOM-Yunanca da bölünmez anlamına gelir.) ** Elementin bölünemez en küçük parçası olması fikri ve ilk atom modeli eski Yunanistan da Löpis, Demokritus ve Epikür e kadar kd uzanır. Bu dönemlerde d atomların neden bir araya gelerek maddeyi oluşturduklarını izah edebilmek için atomların bazılarının çengelli oldukları gibi hayali modeller üretilmiştir. ** Ancak kimyasal ilkelere dayanan ilk atom modeli 19. yüzyılın başında Dalton tarafından önerilmiştir.

4 ATOM **Atom Atom; merkezde pozitif yüklü çekirdek ile bunun etrafında di daire veya eliptik ik yörüngeler üzerinde hareket eden negatif yüklü elektronlardan oluşur.

5 Atomun Yapısı * Çekirdek (nükleon); protonlar (p + ) nötronlar (n 0 ) m(n 0 ) =m(p + ) = 1,673x10-24 gr. * Protonun kütlesi elektronun kütlesinin 1837 katıdır. * Nötr bir atomda proton ve elektron sayıları eşittir. Elektron Çekirdek

6 Radyoaktivite TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

7 Radyoaktivite; kararsız bazı elementlerin dış etkenler olmaksızın kendiliğinden parçalanmaları sonucu çevrelerine elektromanyetik radyasyon hale geçmeleridir. partiküller ya da vererek daha kararlı Bu elementlere radyoaktif elementler denir.

8 Radyoaktivite; ilk defa 1896 yılında Henri Becquerel tarafından keşfedilmiştir. ş ş 1898 de ise Pierre ve Marie Curie tarafından yapılan deneylerde kanıtlanmıştır. radyoaktifliğin varlığı

9 Radyoaktif elementler ** Doğal radyoaktif elementler: ( periyodik cetvelin atom numaraları Z= arasında kalan bölgeleri kapsar ) Doğada dört radyoaktif seri bulunmaktadır. ** Yapay radyoaktif elementler: Kararlı elementler nükleer reaktörlerde köl elektromagnetik lk alan içerisinde hızlandırılmış partiküller ile bombardıman b edilerek radyoaktif hl hale getirilmektedir.

10 **Radyoaktif bozunma: Bir çekirdek, kendiliğindenğ alfa parçacığı (α), bir elektron (β) veya bir foton (x,γ) yayınlayarak yy y uyarılmış ş bir enerji düzeyinden kurtularak daha kararlı duruma geçer ve yeni bir çekirdeğin ğ oluşmasını ş sağlar, ğ bu olaya radyoaktif bozunma denir.

11 Bozunma Sabiti Bozunma sabiti her radyoizotop için karakteristik (ilgili radyoizotopa ait) bir değerdir. Tanım olarak bozunma bozunan sabiti; çekirdek belli bir miktarının zaman Bozunma sabitinin değeri zaman - 1 dir. dilimi oransal içindeki değeridir.

12 Fiziksel Yarı-Ömür Fiziksel yarılanma süresi (T ), 1/2 radyoaktif yarı-ömür olarak da anılır. yarı-ömür; radyoaktif Tanım olarak 120 fiziksel 100 başlangıcındaki atomların yarısının parçalanması için geçen süredir

13 Ortalama Ömür Bir radyoaktif atomun ortalama ne kadar zaman radyoaktif kalacağını gösterir.

14 Doğal Radyoaktif Seriler En uzun Ömürlü Üyesi Son Çekirdek (Kararlı) Yarı-Ömür Seri Adı Çekirdek (yıl) Toryum 208 Pb 232 Th 1.41 x Neptünyum 209 Bi 237 Np 214x Uranyum 206 Pb 238 U 4.47 x 10 9 Aktinyum 207 Pb 235 U 7.04 x 10 8

15 Radyoaktif Bozunma Türleri α - Alfa Bozunumu β - Beta Bozunumu γ - Gamma Bozunumu

16 α - Alfa Bozunumu Özellikle ağır ğ çekirdeklerde görülen bu bozunumunda, Helyum çekirdeği ğ olarak da bilinen, 2 proton ve 2 nötrondan oluşan birbirine sıkı bağlığ bir parçacık (α) fırlatılır. Bunlar partiküler (tanecik) radyasyonlardır. y

17 β - Beta Bozunumu Çekirdek fazla proton veya nötronundan bir protonu nötrona veya nötronunu protona dönüştürerek kurtulabilir. Bu arada reaksiyonda yük korunum gereği çekirdekten bir elektron fırlatılır. Bunlar partiküller (tanecik) radyasyonlardır. y β + (pozitron) bozunumu p n + e + β - (negatron) bozunumu n p + e -

18 γ - Gamma Bozunumu Alfa ve beta bozunumlarının birçoğunda, ürün çekirdek enerji açısından uyarılmış ş durumda kalır. Ürün çekirdek bu uyarılmış durumlardan kurtulmak amacıyla bir veya iki gamma fotonu yayınlar ve enerji bakımından temel seviyeye (sıfır enerji seviyesi) iner. Gamma ışınları X-ışınları ve görünür ışık gibi elektromanyetik radyasyonlardır.

19 ELEKTRON VE FOTON ETKİLEŞİMİ TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

20 RADYASYON TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

21 Radyasyon y Atom tarafından enerjinin yayılması ve bu enerjinin boşluk içinde iletilmesi işlemidir.

22 İyonlaştırıcı Radyasyon İyonla yonlaştırıcı radyasyon terimi x ve γ ışınlar nları ile α, β partikülleri, protonlar, elektronlar, nötronlar ve kozmik ışınlar gibi radyasyon tiplerini kapsar.

23 İyonlaşma Olayı * Bir atom ya da molekülden bir elektronun kopması olayıdır. * Bu olayı oluşturan radyasyon tiplerine, iyonlaştırıcı radyasyon adı verilir Beta - partikülü -

24 İyonlaşma Olayı Bir A atomunun dış yörüngelerinden bir elektron kopar ve bu olay sonunda, Aatomu iyonlaşı şır yani pozitif olarak yüklenmiş olur. Buna pozitif iyon adı verilir. A A + + é

25 İyonlaşma Olayı Olay sonunda A atomundan kopan serbest elektron, bir negatif iyondur ve diğer ğ bir B atomu ile birleşerek erek onu negatif iyon haline getirebilir. B+é B -

26 Uyarılma Olayı Eğer ortama giren radyasyonun enerjisi, ortamı oluşturan atomlardan elektron lk koparacak k kd kadar yüksek değilse, o zaman elektronların yörünge değiştirmesine i i sebep olabilir. Buolaya uyarılma adı verilir ve elektronu yörünge değiştirmiş atoma da uyarılm lmış atom denir.

27

28 Doğada bulunan ve insanlar tarafından yapay olarak elde edilen radyasyonlar iki gruba ayrılır; Elektromagnetik radyasyonlar Tanecik radyasyonlar

29 Elektromagnetik Radyasyonlar TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

30 x ve γ ışınlarının her ikisi de elektromagnetik dalga olup madde ile etkileşmeleri birbirinin aynıdır.

31 Elektromagnetik radyasyonlar y birbirine dik yönde hareket eden elektrik ve magnetik alanların birleşimidir. Hızları ışık ş hızı (c=3x1010 cm/sn) Dalga boyu λ (birbirini izleyen iki dalganın tepe noktaları arasındaki uzaklık) λ λ

32 x ve γ ışınları, radyo dalgaları, radar, enfraruj ve ultraviyole elektromagnetik radyasyonlardır. y Hızları ışık hızına eşit fakat dalga boyları ve frekansları farklıdır.

33 Elektromagnetik Radyasyonların Madde Tarafından Absorbsiyonu * Fotoelektrik olay * Kompton olayı * Çift oluşum * Kohorent saçılma * Fotodisintegrasyon

34 FOTOELEKTRİKOLAY OLAY ** 0.5MeV den küçük enerjili fotonlarda sık görülür. ** Atomun K, L, M, N yörüngelerindeki sıkı bağlı elektronları ile etkileşir.

35 Enerjisi 0,5 MeV a kadar olan fotonlar için geçerlidir. Gelen düşük enerjili foton etkileştiği maddenin atomlarının sıkı bağlı elektronlarından birine enerjisinin tümünü vererek kaybolur, etkileştiği elektronda atomdan foto-elektron olarak fırlar. Gelen foton E<0,5 MeV Fırlayan fotoelektron Fotoelektrik Olay KL M Karakteristik radyasyonlar Foto elektronlar diğer atomların yörünge elektronlarını koparacak kadar enerjiye sahip Foto-elektronlar diğer atomların yörünge elektronlarını koparacak kadar enerjiye sahip olduklarından bütün enerjilerini kaybedinceye kadar sekonder iyon çiftleri meydana getirerek yollarına devam ederler.

36 ** Absorblayan materyalin atom numarasına bağlıdır. ι/ρ Z 3 ** Z 3 bağlılık BaSO 4 karışımı ve Hypaque gibi kontrast maddeleri kullanıldığında önemlidir. ** Kemik, kas, yağ gibi farklı atom numaralı materyallerin x ışını absorbsiyonu farklıdır.

37 Gelen fotonun enerjisi 0,5 MeV dan yaklaşık 10 MeV düzeyine yükseldikçe fotonun içinden geçtiği maddetarafından absorblanması daha çok Compton Olayı ile olmaktadır. Foton daha çok bağ enerjisi en az olan atomun en dış elektronlarından birisiyle etkileşime girer. Enerjisinin bir kısmını elektronu yerinden koparıp ona kinetik enerji kazandırarak fırlatmaya harcar, geri kalan enerji ile de başka yönde yoluna devam eder (Compton Elektronu). Fırlayan elektron (kompton elektronu) Gelen foton 0,5 MeV<E<10 MeV Kompton Olayı Saçılan foton hν 2

38 Kompton Elektronu

39 KOMPTON OLAYININ ÖZEL HALLERİ ** Direkt çarpışma ** Sıyırıp geçen çarpışma ( grazing ) ** 90 0 Foton saçılması

40 KOMPTON OLAYI * Atomun zayıf yıfbağlı ve serbest elektronlarını kapsar. * Atom numarasına na bağlı değildir ildir. * Elementlerin gram başına elektron sayısına bağlıdır. * Enerjinin artmasıyla azalır. * Fotonun her bir çarpışmasında bir miktar enerji saçılır, bir kısmı da absorblanır. r. * Absorblanma miktarı çarpışma açısına ve enerjiye bağlıdır. ğ

41 ÇİFT OLUŞUM OLAYI * Fotonun enerjisi 1.02 MeV den büyüktür. * Pozitron serbest elektronla birleşerek yok olur. Yok olma sonucu enerjileri MeV olan iki gamma ışını oluşur. Kütle enerjiye dönüşür. * Gram başına atomik numaraya (Z 2 ) bağlı olarak artar.

42 Çift Oluşumu umu umu Elektron (-) Gelen foton E>1,02 MeV 051MeVγ 0,51 γ 0,51 MeV γ Elektron (+) 1,02 MeV dan daha az enerjili fotonlar için imkansız olup, 2 MeV a kadar önemsizdir. Gelen foton çekirdeğin elektrik alanına girdiğinde etkileşerek bir elektron (e - ) ve bir pozitron (e + ) çifti oluşturur (enerjinin kütleye dönüşümü). Elektron bütün enerjisini sekonder iyon çiftleri meydana getirerek kaybeder. Pozitron ise hareketi sırasında madde içine bir serbest elektronla karşılaşırsa zıt yönlü olduklarından çarpışarak birbirlerini yok ederler(kütlenin enerjiye dönüşümü). Böylece birbirine zıt önde iki gamma ışını yayınlarlar.

43

44

45 YUMUŞAK DOKUDA RADYASYONUN ABSORBSİYONU * 50KeV a kadar fotoelektrik olay önemli * 60KeV ile 90KeV arasında fotoelektrik ve kompton olayı eşit önemde * 200KeV ile 2MeVarasında kompton olayı tek başına baskındır. * 5MeV ile 10MeVarasında çift oluşumu olmaya başlar. önemli * 50MeV ile 100MeV arasında çift oluşumu çok önemlidir.

46 Koherent Saçılma ** Bu etkileşim elektronun yakınından geçen ve onu titreştiren elektromagnetik dalgadan ibarettir. ** Titreşen ş elektron gelen elektromagnetik dalga ile aynı frekansta enerji yayar. ** Ortamda enerji absorblanmaz. ** Foton küçük açı ile saçılır.

47 Kohorent Saçılma

48 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 yy yayınlanmasına neden olur.

49 Fotodisentegrasyon

50 Tanecik Rd Radyasyonlar TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

51 α partiküllerinin i i absorbsiyonu b * Madde içinden oldukça yavaş geçerler. * Bütün enerjilerini kısa ve doğrusal bir yol boyunca tüketirler. * Canlı dokular içinde i ancak 1-2 mikron menzile sahiptirler. * Hücre içine girecek olurlar ise, son derece büyük biyolojik tahribatlara yol açarlar.

52 α partiküllerinin i i absorbsiyonu b ** Atomların negatif yüklü elektronları ile çarpışıp elektronların lkt l atomdan kopmasına ya da yörünge değiştirmesine yol açarlar. ** Her çarpış ışma enerjilerinin kaybetmesine neden olur. bir kısm smını ** Yüksek iyonizasyon yoğunlu unluğunauna sahiptirler.

53 β partiküllerinin absorbsiyonu b **Genellikle yolları üzerindeki atomların yörünge elektronları ile çarpışı ışırlar. Atom çekirdekleri ile çarpış ışma olasılıklar kları da vardır. **Madde içinde zigzaglar çizerek yollarına devam ederler. Menzilleri daima, madde içinde katettikleri gerçek yoldan daha kısad sadır. **Hızları azaldıkça, iyonizasyon i yoğunluğ unluğunda da bir artış ortaya çıkmaktadır.

54 Elektronların Absorpsiyonu * Atomun elektronları ile inelastik çarpışma ş (iyonizasyon- eksitasyon) * Çekirdek ile inelastik çarpışma (Bremsstrahlung) * Atomun elektronları ile elastik çarpışma * Çekirdek ile elastik çarpışma

55 Elektronlarda Enerji Kaybı * Çarpışma yolu ile enerji kaybı ** Işınsal yol ile enerji kaybı

56

57

58 Nötronların Absorbsiyonu * Atom çekirdekleri ile direkt çarpış ışmalar yaparlar. * Yavaş nötronlar atom çekirdeğine ine 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.

59

60 Nötronların absorbsiyonu * Nötronun n enerjisine ** Atomik yoğunluğuna ğ ğ *** Atomların kütlelerine **** Atom çekirdeğinin yüzey kesit alanına bağlıdır.

61 Dozimetrik Tanımlar ( foton ve enerji akısı, absorbe doz, kavite teorisi v.b. ) BİRİMLER TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

62 FOTON VE ENERJİ AKISI TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

63 Radyasyon dozimetresi **Radyasyon dozimetresi konusu, iyonlaştırıcı radyasyon miktarının ölçülmesinden ibarettir. i * Bir radyasyon demetinin şiddetini ölçmenin yolu, belirli bir yerdeki bir cm 2 den geçen gç parçacıkların veya kuantumlarınsayısınıntayin edilmesidir.

64 **Bir radyasyon demetini e göz önüne öüe aldığımızda; ğ d radyasyon şiddetinin ölçüsü olarak bir A alanına dik olarak sn de geçen parçacıkların veya fotonların sayısını kullanmak mümkündür. Bu sayıya ı a AKI adı verilir. ve F: Radyasyon akısı F: N/A parçacık ( veya foton ) / sn **Belirli bir noktadaki radyasyonun şiddeti, cm 2 den geçen foton veya parçacık sayısını bir tek foton veya parçacığın taşıdığı enerji ile çarpmak sureti ile bulunabilir.

65 Akı kaynaktan kt olan mesafenin karesi ile azalır. Bu mesafenin karesi ile ters orantı kanunu diye bilinmekte olup radyasyon korunmasında büyük önem taşır. ş

66 Alandan enerjinin i geçiş hızına exposure doz şiddeti, Alandaki enerji absorblanma hızına absorblanmış ş doz şiddeti denir.

67 YARILANMA KALINLIĞI Xveya γ ışınlarının madde içindeki nüfuz kabiliyetleri fazla olup α ve β parçacıkları gibi belirli bir madde kalınlığı tarafından durdurulamazlar. Bunun yerine iid içinden geçtikleri i ortamın eşit kl kalınlıkları l kl bu ışınlarıl belli bir oranda absorblayacağından şiddet azalması exponensiyeldir Örneğin belirli bir madde kalınlığı bir γ ışını demetini yarıya indiriyorsa, aynı maddenin aynı kalınlıkta 2.bir katı yine demetin yarısını absorblayarak orijinal demet şiddetini dörtte bire indirecek ve böylece devam edildiği taktirde şiddet 1/8 e, 1/1616 ya inecek fakat hiçbir zaman 0olmayacaktır.

68 X veya γ ışını şiddetini yarıya indiren madde kalınlığına yarılama kalınlığı ğ adı verilir.

69 Bazı zırhlama materyalleri için yarılama kalınlıkları Enerji 100 kev 1 MeV 10 MeV Alüminyum Demir 1.5 cm 4.3 cm 11.0 cm 0.2 cm 1.5 cm 2.9 cm Kurşun cm cm cm

70 Genel absorbsiyon denklemi Io I dx I = I o e μx Io =Başlangıçtaki radyasyon şiddeti. I =Bir engelden geçtikten sonraki radyasyon şiddeti. μ = Lineer absorbsiyon b kt katsayısı ( cm -1 ) x =Madde kalınlığı

71 ABSORBSİYON TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

72 Absorbe doz, her ortam ve her türdeki iyonlaştırıcı radyasyon için tanımlanmış olup, radyasyon tedavisinde kullanılan önemli bir tanımlamadır. Absorbe doz; radyasyona maruz kalan ışınlanan bir maddenin birim miktarında soğurulan radyasyon enerjisidir. D=dE/ d m Burada; de; iyonlayıcı radyasyon tarafından maddenin d m kütlesine bırakılan enerjidir.

73 Etkin eşdeğer doz : H E ( EDE) Bütün vücut ışınlamalarında, çeşitli organ ve dokuların aldığı dozun farklı etki dağılımları birleştirerek bulunan, toplam sağlığa zararlılık olarak tanımlanmaktadır. H E : Σ T *W T *H T H T : T dokusu içindeki ortalama eşdeğer doz W T : Ağırlıkfaktörüğ faktörü. W T, Bütün vücudun düzgün ışınlanması halinde stokastik etkilerin T dokusunda meydana getirdiği zararların, bütün vücuttaki toplam zararlara oranıdır.

74 ICRP Ağırlık Faktörleri Organ W T Gonad'lar 0.25 Göğüs 0.15 Kırmızı Kemik İliği 0.12 Akciğer 0.12 Tiroid 0.03 Kemik Yüzeyi 0.03 Geri kalanlar * 0.30 Geri kalanlar * : Mide, ince bağırsak, aşağı kalın bağırsak ve yukarı kalın bağırsak olmak üzere 4 organı kapsar.

75 Kavite teorisi ( Bragg-Gray) X ışınları ve α ışınlarının ölçüsünde kullanılan en uygun metod tur. Bu teoriye göre; bir ortama yerleştirilen eş e gaz dolu kavitede meydana gelen iyanizasyon, çevre ortamda absorblanan enerjiyle ilişkilidir. 3 MeV kadar enerjideki radyasyonun havada meydan getirdiği iyonizasyon, i absorbe b olan enerji ile orantılıdır.

76 Suda Absorbe Doz Tayini Kullanıcıda suda absorbe doz Bragg-Gray bağıntısı kullanılarak tayin edilir: D w,u = D air,u (S w,u ) Kullanılan iyon odası özelliklerine göre perturbasyon faktörü (P u ) düzeltmesi yapılır: D wu w,u( (P eff ) eff )= D air,u air,u (S wair w,air ) Değerler yerine konursa: wair ) P u D w,u (P eff )= M u N D (S w,air )P u

77 BİRİMLER TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

78 DOZ BİRİMLERİ TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

79 1956 da ICRU (İnternational Commision on Radiological Units and Measurements ) tarafından radyasyon miktarı birimi (exposure dose) olarak röntgen ve absorbe doz birimi olarakta ( Radiation Absorbe Dose ) rad kabul edildi.

80 Röntgen birimi ile rad birimini birbirinden ayırmak gerekir.

81 Rad ve röntgen birimlerinin basit şematik izahı röntgen rad Biyolojik materyal Kabaca izah etmek gerekirse; ışının bir materyalden girip, g ; ş y g p, arkasından çıkan ışınların akısı röntgen, materyal tarafından absorblanan doz da rad dır.

82 Röntgen : x-ışınlarının veγ ışınlarının miktarı olup, havanın 0, gramında tanecik şeklinde d ki emisyonun katılması ile meydana gelen iyonların taşıdığı her iki işaretteki ( ± ) elektrik miktarı bir esb ( elektrostatik yük birimi ) ne eşitse radyasyon miktarı 1röntgen dir. (1cm³hava,standart şartlarda 0º C ve 760 mm Hg basıncı gr dır. ) Wilhelm Röntgen ilk x-ışını görüntüsü WR in eşinin sol eli

83 İyonlaştırıcı Radyasyonun Ölçülmesi ; Şekil * de idealize bir durum göz önüne alınmış olup radyasyon gösterilen hava hacmi içinden geçerken fotoelektrik, compton ve eğer radyasyon enerjisi yeter derecede yüksek ise çift teşekkülü gibi absorbsiyon olayları meydana gelir. Meydana gelen elektronlar havada iyonizasyon yaparak hem pozitif hemde negatif iyonlar meydana getirir. Elektron plakları arasına uygun bir voltaj uygulandığı taktirde iyonlar tekrar birleşemeyeceğinden radyasyon geçişi ile serbest hale geçen elektrik yükü ölçülebilecektir.

84 Şekil * : İyonlaştırıcı radyasyonun ölçülmesi Exposure rate demet içindeki radyasyonun bir ölçüsüdür. + Bir hacim içindeki atomlarla radyasyonun etkileşmesi sonucu meydana gelen iyonizasyon ölçülür kaynak Demeti sınırlayan diyafram - Absorblanmış Doz demetten ayrılan radyasyonun bir ölçüsüdür.

85 Rad : Absorbe edilen enerjinin bir ölçüsüdür. Rad; gram başına 100 erg lik bir enerji absorbsiyonu meydana getiren herhangi bir radyasyon miktarı olarak tanımlanır. Bu tanımlama parçacıklı veya foton olarak herhangi bir radyasyon ve maddeye daha fazla bir niteliğe ihtiyaç olmadan uygulanır. Hava içinde 1 röntgenlik ışınlama dozu gram başına 0.88 rad lık absorblama dozu meydana getirir.

86 3 MeV tan daha yüksek enerjilerdeki radyasyonlar için ve nükleer partiküller için kerma ( from kinetic energy relased in material) nın kullanılması önerilir.

87 Kerma; Işınlanan materyal tarafından serbest bırakılan enerjidir. Kerma, rad birimine benzer. Bu birim sadece maddeye verilen enerjiyi i ihtiva etmeyip aynı zamanda ışınlamal esnasında yüksek k enerjili partiküller tarafından madde içinde meydana getirilen ( bremsstrahlung ) bremss ışınları tarafından verilen enerjiyi de ihtive eder. Bremss ışınları, yüksek enerjili tedavilerde, tedaviye katkısı az olduğundan klinik uygulamalarda ihmal edilir. Bu nedenle rad ve kerma birimi birbirlerine eşdeğerdir.

88 Cema; Birim kütle başına değişen enerjinin kısaltmasıdır. Bu elektron ve protonlar gibi direk iyonizan radyasyonlara uygulanabilen non- stokastik bir değerdir. di

89 Rem ; Suyun 1 mikronunda ortalama olarak 100 iyon çifti çf meydana getirecek spesifik iyonizasyona sahip olan x-ışınının 1 rad ının aynı biyolojik etkisini meydana getiren herhangi bir radyasyonun absorbe olan miktarıdır.

90 REM; Radyasyonun y biyolojik etkisi sadece ortalama doku dozu rad a bağlı olmayıp * LET ( Lineer enerji transferi) ne * doku içindeki iidkid dozun dağılımınağ * verilen doz miktarına * dozun verilme sayısına ( fraksiyonasyon) gibi parametrelere de bağlıdır.

91 Aynı zamanda rem birimi; * absorbe doz ( rad ) ile * nispi biyolojik etkiye ( RBE ) bağlıdır.

92 Doz eşdeğeri ( RBE Dozu) Biyolojik etkinin sadece absorblanmış radyasyon dozuna bağlı ğ olma zorunluluğu ou uuğu yoktur. O halde hem biyolojik byooj hemde fiziksel faktörleri içine alan bir radyasyon birimine ihtiyaç vardır. Fiziksel bir miktar olarak rad cinsinden ölçülen absorblanmış dozu, radyasyon dozuna biyolojik cevaba katacak bir veya daha fazla faktörlerle çarpmak suretiyle radyasyon dozunun ölçülmesi düşünülebilir. Bu düşünceyi; ** Doz eşdeğeri ş ğ ( DE ) = Absorblanmışş Doz ( rad ) *Biyolojik Faktör şeklinde ifade edebiliriz.

93 Doz eşdeğerine aynı zamanda adı da verilir RBE dozu Doz eşdeğerş ğ birimi rem dir. Röntgen biriminin insan eşdeğerinin kısaltılmış l şeklidir. RBE; x-ışınları γ ve β tanecikleri için 1, nötronlar için 10 dur.

94 LET ; Elektrik yüklü bir parçacık madde içinden geçtiği zaman,yolu boyunca atomlarla etkileşmesi sonucu enerjisini kaybeder. Parçacık tarafından kaydedilen enerji atomlara transfer edildiğinden, ğ parçacığın ğ geçtiği gçğ birimyol uzunluğuğ başına kaybettiğienerjiye Lineer enerji transferi (LET) adı verilir ve genellikle mikron başına kiloelektronvolt yani KV/ KeV/μ cinsinden i ölçülür. l

95 RBE değerleriğ LET değerineğ bağlı olduğundan ğ d radyasyonun temel etkisinin bir indisini verir. O halde LET değeri yüksek olan parçacıkların RBE değeride büyük olacaktır. Fakat RBE değerleri sadece radyasyonun cinsine bağlı olmayıp göz önüne alınan biyolojik etkiye de bağlıdır. RBE değerlerinin sadece radyasyonun cinsine i bağlı değil aynı zamanda göz öü önüne alınan biyolojik etkiye bağlı olması nedeni ile RBE değerlerinin maksimum müsade denilen dozların tayininde kullanılması pratik bakımından uygun olmayacağından çeşitli LET değerleri tarafından meydana getirilen biyolojik etkiler arasındaki farkları düzeltmek amacıyla ICRU tarafından Kalite Faktörü (KF) terimi önerilmektedir.

96 LET ve KF değerleri arasındaki bağıntı LET ( su içinde KeV/μ ) KF 3.5 veya daha az

97 RBE / Kalite Faktörü Radyasyonun tipi (QF) Kalite faktörü X-ışınları,gamma ışınları,beta ışınları 1 Termal nötronlar 5 Nötronlar 5-20 Protonlar, recoil protonlar, E > 2MeV 5 Alfa ve ağır çekirdekler 20 Matematik olarak: Doz Eşdeğeri DE DE(Sievert) = H(Sv) D(Gy). RBE [ Eski birim: H(rem) D(rad). RBE] Q

98 Maksimum müsade edilen dozların tanımlanmasında kullanılan kalite faktörü değerleriğ Radyasyon Cinsi Kalite faktörü x-ışınları; gamma ışınları;elektronlar ve maksimum enerjileri 0.03 MeV den 1.0 büyük beta ışınları maksimum enerjileri 0.03 MeV den büyük olmayan beta ışınları MeV e kadar enerjili nötronlar 10 ve protonlar Gözlerin ışınlanması halinde KF=30 dur Doğal olarak meydana gelen 10 alfa parçacıkları Ağır geri tepme çekirdekleri 20

99 Aktivite ; Bir radyoaktif izotopun birim zaman içinde parçalanma sayısıdır. Parçalanmanın boyutları olmadığı için aktivite sn başına ölçülür. Aktivite birimi Curie (Ci) olarak ifade edilir. 1 Ci;1 gramlık Ra-226 nın sahip olduğu aktivite g p ğ miktarıdır.

100 1977 yılında ICRU, SI ( The International system of Units ) birimlerinin kulllanılmasını tavsiye etmiştir. SI birimleri eski sisteme uygundur. Doz değerleri ve eski birimler ; Aktivite Curie, exposure Röntgen, absorbe doz rad ve eşdeğer doz rem dir. Yeni birimler ise Aktivite Becquerel, exposure Coulomb/kg, absorbe doz Gray ve eşdeğer doz Sievert dir.

101 Ölçü(miktar) Yeni Birim(sembol) SI birimi Eski birim(sembol) Eski/Yeni Birim Birbirleri ile İlgisi Exposure C / kg Röntgen ( R ) 1 R = Absorbe doz Gray ( Gy ) j / kg Rad ( rad ) 1 rad = 0.01 Gy Eşdeğer doz Sievert ( Sv) j / kg Rem ( rem ) 1 rem = 0.01 Sv Aktivite Becquerel ( Bq ) sn ¹ Curie ( Ci ) 1 Ci = Birim sistemlerinin özeti

102 Z Z Z Z Z İLGİYLE DİNLEDİĞİNİZ İÇİNTEŞEKKÜRLER