Brachytherapie - UKSH Universitätsklinikum Schleswig …/Radio... · 2013-06-14 · Dr. rer. nat. Dipl. Phys. C. Melchert Inhaltsverzeichnis • Brachytherapie ? • Atommodell ...

•1

1

Brachytherapie

Dr. rer. nat. Dipl. Phys. C. Melchert

Inhaltsverzeichnis

• Brachytherapie ?

• Atommodell

• � – Zerfall

• Geschichte des Radiums

• Afterloading mit 192 Ir,

• Brachytherapie: Seed-Implantation und

• Ruthenium-Augenkalotten

2

3

Brachytherapie: was bedeutet das?

Brachy: griechisch � sowohl zeitlich als auch räumlich KURZ

hierbei wird eine kleine radioaktive Quelle direkt in oder an das Tumorbett gelegt.

=> Zerstörung der noch vorhandenen Tumorzellen

4

Geschichte1895 Entdeckung der Röntgenstrahlung durch

W.C.Röntgen

1896 Entdeckung der Radioaktivität durch H.Becquerel, Uranmineral

1898 Entdeckung eines neuen radioaktives Elements:

RADIUM

Dieses wurde von Marie und Pierre Curie am 26.12.1898 auf dem Treffen der "Academy of Science" vorgestellt.

5

Geschichte: woher kommt das Radium?

• Warum strahlt das Radium ?

• Warum gibt es überhaupt strahlende

chemische Elemente ?

• Was ist das für eine Strahlung ?

• Atomaufbau ?

6

Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell 1915/16

K-L-

M- Schale

28SiOrdnungszahl 14

Massezahl 28

•2

7Das Atom; Beispiel: Helium

Elektronenhülle

Atomkern

10-10m

10-15m

4He

Ordnungszahl 2

Massezahl 4

2

8

Der Atomkern

• trägt die positive elektrische Ladung

• liefert fast die gesamte Masse des Atoms

• besteht aus Nukleonen

� Protonen

� Neutronen

9Periodensystem der Elemente

• Anzahl der Protonen = Ordnungszahl

� Ort im Periodensystem der Elemente

� chemischen Eigenschaften

• Anzahl der Neutronen

� kann für ein Element verschieden sein

� Isotope haben den gleichen Ort im Periodensystem

10

Periodensystem der Elemente

11Periodensystem der Elemente

• Anzahl der Protonen = Ordnungszahl

� Ort im Periodensystem der Elemente

� chemischen Eigenschaften

• Anzahl der Neutronen

� kann für ein Element verschieden sein

� Isotope haben den gleichen Ort im Periodensystem

Isotope

Wasserstoff 1H Deuterium 2H Tritium 3H

•3

13α-Zerfall (1896)

• α-Teilchen (He-Kern) wird ausdem Kern hinausgeschleudert

• Massenzahl sinkt um 4

• Ordnungszahl sinkt um 2

• Häufigste Zerfallsart der

natürlichen Radionuklide

14

Geschichte: woher kommt Radium?

• Zerfallsreihe:

vom Uran zum Blei

Uran: 92 Protonen und 146 Neutronen (+54)

� 238U � 82206 Pb(206)

226Ra: 88 Protonen

138 Neutronen

Rn: radioaktives Edelgas

15

1,6

•1

03

a

Zerfallsreihe 238U16

Zerfallsreihe 238U

4 d

17

Zerfallsreihe 238U

3 m

in

18

Zerfallsreihe 238U

1,5

s

•4

19

Zerfallsreihe 238U

27 min

0,2

µs

20 min

20

Geschichte

• Radium Zerfall: 22688Ra

22688Ra � 222

86Rn + 42He

21

Geschichte

22

Geschichte

• Energien: α = 4,78 MeV (94,5%)

4,60 MeV (5,5%)

Energien: 12 Gamma Energielinien =>

2 mittlere Energien: 0,55 MeV

1,65 MeV

=> hoher Aufwand bzgl. des Strahlenschutzes

23

Geschichte

• 1898 Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie

• Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen

• Dringen tief ins Gewebe ein

• Herstellung industriell möglich

• Strahlung ohne Stromquelle

• Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a

• Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen

• Gynäkologische Bestrahlungen

�

Durchdringungsvermögen verschiedener Strahlenarten

•5

Biologische Wechselwirkung

• Ionisierungsdichte;

Linearer - Energie - Transfer

Biologische Strahlenwirkung

Locker ionisierende Dicht ionisierende

Strahlung StrahlungRöntgen-, γ-Strahlung Protonen-, α-Strahlung

Ionisationsdichte

27

27

Geschichte

28

Geschichte

Radium girls:

Weibl. Fabrikarbeiter bemalten Ziffernblätter

von Uhren mit Leuchtfarbe in United States

Radium Corporation in Orange, New Jersey ab dem Jahre 1917 bis 1926.

29

Geschichte Radiumprodukte

30

•6

Radiumprodukte

31 32

Geschichte

• Erste Erkenntnisse über Gesundheitsschäden:

1924 USA Dr.Blum (Zahnarzt): "Radium-Kiefer"

bei Ziffernblattmalerinnen

1925 USA Dr. F:L: Hoffman (Statistiker): 5 Tote, 12 lebende Ziffernblattmalerinnen mit Krebs und

resistenten Infektionen am Kiefer

1933 USA Evans veröffentlicht ein Paper über

Radiumvergiftung

33

Geschichte

• 1913 Einführung der Radiumbestrahlung

Kleinraumbestrahlung mit Radium

(Gynäkologie) �

Vorläufer der heutigen Brachytherapie

Einlegen von Radiumnadeln

34

Geschichte

• 1914 Radiumnadeln aus

Stahl oder Platin wurden

für bestimmte Zeit

in den Tumor gelegt

35

Brachytherapie � Afterloading

36

Intensitätsmodulierte Brachytherapie

��

��

�� !"#$%%&'( ")*+,$-

./01234/5672738149 :;<=> 2?907@A

./01234/5672738149 BCDE;<=

FGHIGJKHLHJMNOPQKIRHI SRTUVWHVIRTXKI YFZS[\

•7

37

��

] ^_`ab_cdaef ghfiifj klmn opnqrsrotmn uvwrxrwywj z{nr|n }~n{{n �rw �~wn� �loro{nrow~|�j kn~wn� ��

� �� ¡¢£��£¤ �� ¥¦ �� §� �� ¨��©ª��¦��¢�« ¬®� ¯� §° ±�²²��¢£¢�£� ³¢�� ¡£��¤¢� ´ ¬� µ�¶� ·©²�¦¦�£¤�£« ¸ ´ ¹®� ²² �£¯ º ´ ®� ²²

38

��

39

��

Energie / MeV

40β--Zerfall (1896)

• Kerne mit Neutronenüberschuss

» durch Spaltung schwerer Kerne

» durch Neutronenbeschuss

• Umwandlung eines Neutrons in

ein Proton

• Massenzahl bleibt konstant

• Ordnungszahl steigt um 1

41

Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell

K-L-

M- Schale

28SiOrdnungszahl 14

Massezahl 28

42K-Einfang (1937)

• Kerne mit Protonenüberschuss

• Einfang eines Hüllenelektrons

durch den Kern

• Umwandlung eines Protons inein Neutron

• Massenzahl bleibt konstant

• Ordnungszahl sinkt um 1

• Röntgenstrahlung wird abgegeben

•8

43Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell

K-L-

M- Schale

28SiOrdnungszahl 14

Massezahl 28

44

��

5

3,5

45

Dosisabfall 192Ir-Quelle

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 5 10 15 20 25 30

∆D

= 1

re

l. E

inh

.

∆r = 30 cm

46

Dosisabfall Linearbeschleuniger

∆r = 30 cm

∆D

= 1

re

l. E

inh

.

47

Vorteil: Hoher Dosisgradient

• bei der Brachytherapie durch die

Quellennähe

• => Dosisoptimierung durch Geometrie der

Nadelplatzierung

• => Schonung nahegelegener Risikoorgane

48

Afterloading

•9

49

��

• Moulagen: Kontakttherapie

• intrakavitäre BT: 192Ir

» gynäkologische Tumore

» bronchiale Tumore

• interstitielle BT: 192Ir

» über Implantate

50

Moulagen

51

Moulagen

• Kontakt-

therapie

52

Moulagen

• Kontakt-

therapie

53

Brachytherapie: Bronchus

54


•10

55


56

Vaginale Brachytherapie: Corpus

57


58


59


60


•11

61

Vaginale Brachytherapie: Cervix

GebärmutterEierstock

Eileiter

Gebärmutterhals

innerer Muttermund

äußerer Muttermund

Vagina

62

Vaginale Brachytherapie: CervixRing-Stift-Applikator

63

Vaginale Brachytherapie: CervixRing-Stift-Applikator

64

Vaginale Brachytherapie: Cervix

65

Vaginale Brachytherapie: Martinez

66

Spickungen verschiedener Organe

Beispiele:

» Prostata

» Thoraxwand

» Mamma

» Mundboden

» Schädel

•12

67

Prostata: Spickung

Blase

Template

Rektum

Schallkopf

68

Prostata: Spickung

69

Prostata: Spickung

70

Prostata: Spickung

71

Prostata: Seedimplantation (LDR)

72


• Iod -125, 125I

• Halbwertszeit, t½: 60,25 d

• Gamma - Energie: 35 keV

•13

73


74

Brachytherapie: Mammaspickung

75

Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Thoraxwand

75

76


77


78

März 2008 / 78


•14

79


80


81


März 2008 / 81

Vor der IMBT

4 Jahre nach IMBT

82

HNO: Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Zungengrund

82

83


83

84


•15

85

Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Orbita

86

HNO:Rekonstruktion zur Brachytherapie:Orbita

87Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasopharynx

88

Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasopharynx

89

Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasopharynx

90

Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasennebenhöhle

•16

91Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasennebenhöhle

92

Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasennebenhöhle

93

Brachytherapie

• Ruthenium Augenkalotten gegen Aderhautmelanome

• Personal hat direkten Kontakt mit der

radioaktiven Quelle

94

¼_½hfiif ¾¿¿iac_dab½À ^hdÁf½ahÂ ¾hÃf½c_ibddf½

94

95

Ruthenium Augenkalotten

• 106 – Ruthenium

• hartes weißes Metall

• ß- _ Zerfall

• Energie = 3,54 MeV

96

Radioaktiver Zerfall

44Ruthenium-106 β- - Zerfall

Ä

45Rhodium -106 β- - Zerfall

•17

97

97

Produktbeschreibung

• Kontaktstrahlenquelle zur Behandlung von

Augentumoren

• Ru-106 Augenapplikatoren sind

umschlossene radioaktive Stoffe

• Kapselmaterial: Reinstsilber; 960,8°C SP

98


99

Anatomie des Auges

100


• Aderhautmelanom

101


• GTV und CTV eines Aderhautmelanoms

• Dosisverteilung

102


• 3D Bestrahlungsplanung

•18

103


104

ENDE

Brachytherapie - UKSH Universitätsklinikum Schleswig …/Radio... · 2013-06-14 · Dr. rer. nat. Dipl. Phys. C. Melchert Inhaltsverzeichnis • Brachytherapie ? • Atommodell ...

Documents