ZASTOSOWANIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI W MEDYCYNIE Opracowała: MAGDALENA WÓJCIK kl. III c

PRZEŚWIETLENIA RENTGENOWSKIE

Promieniowanie rentgenowskie umożliwia ocenę wielkości, kształtu, struktury wewnętrznej i czynności różnych narządów, co znacznie rozszerza możliwości rozpoznawania i różnicowania skutków urazów i wielu chorób. Do najczęściej wykonywanych badań rentgenowskich należą zdjęcia narządów klatki piersiowej i układu kostnego. Prześwietlenia rentgenowskie opierają się na tej samej zasadzie co radiografia przemysłowa. Badany obiekt (pacjent) znajduje się pomiędzy źródłem promieniowania (aparatem rentgenowskim) a detektorem (kliszą fotograficzną).

Po włączeniu do sieci aparat wysyła promieniowanie X, które przechodzą przez ludzkie ciało w różny sposób. Różnice występują w pochłanianiu promieni X przez elementy szkieletu, wypełnione powietrzem płuca i części miękkie, jak mięśnie czy narządy miąższowe. W miejscach, gdzie dociera więcej promieni (np. płuca), emulsja fotograficzna błony ulega silnemu zaciemnieniu, natomiast tym częściom ciała, które pochłonęły większość promieni lub je rozproszyły (np. kości), odpowiadają miejsca jaśniejsze. Tkanki miękkie widać w różnych odcieniach szarości. Uzyskany na błonie rentgenowskiej obraz nazywamy analogowym.

TOMOGRAFIA KOMPUTEROWA

Metoda ta polega na efekcie różnego pochłaniania promieniowania X przez tkanki o różnym składzie, strukturze i konsystencji. Została ona opracowana w 1979 roku przez angielskich naukowców, Allana M. Cormacka i Godfreya N. Hounsfielda, za co otrzymali Nagrodę Nobla. Aparat do tomografii komputerowej zawiera źródło promieni X poruszające się w komorze wokół pacjenta. Komora jest wyposażona w szereg sond rejestrujących promieniowanie po przejściu przez badane tkanki, jednocześnie w różnych położeniach. Otrzymywane informacje są rekonstruowane przez komputer i w rezultacie można zobaczyć wewnętrzną strukturę organizmu. Tomografia komputerowa jest głównie wykorzystywana do badań zmian zachodzących w mózgu (głównie nowotworów), ale jest także przeznaczona do diagnostyki innych organów.

Tomografia komputerowa może jednak okazać się niedokładna w przypadku badania płuc lub wątroby, gdyż po zrobieniu każdego skanu trzeba pacjenta przesunąć oraz zrobić przerwę na wzięcie przez niego oddechu. Występuje wówczas ryzyko przemieszczania organów wywołane procesem oddychania lub poruszania się pacjenta w czasie przerwy. Dlatego do obrazowania klatki piersiowej stosuje się tzw. tomografię spiralną, pozwalającą zredukować znacznie liczbę błędów wywołaną poruszaniem się pacjenta.

SCYNTYGRAFIA

Scyntygrafia polega na wprowadzeniu do organizmu odpowiedniego związku znakowanego technetem, a następnie na rejestrowaniu sygnałów pochodzących z chorych tkanek, które wychwyciły ten pierwiastek. Różne tkanki mają różną zdolność wychwytu związków znakowanych technetem (np. nowotwory znacznie intensywniej wychwytują podany kompleks niż zdrowsze). Sonda rejestrująca promieniowanie porusza się wzdłuż i wszerz chorego organu. Z chwilą gdy kwant promieniowania ulegnie pochłonięciu w krysztale scyntylacyjnym, sonda przetwarza go w impuls, rejestrowany przez licznik i liczony przez komputer.

W ten sposób powstaje „mapa” (scyntygraf) rozkładu całkowitej aktywności promieniotwórczego izotopu w chorym narządzie. Na tej podstawie lekarz specjalista może postawić diagnozę. Inny rodzaj badań stanowi obserwacja przepływu wstrzykniętego izotopu (najczęściej dożylnie), a wnioski diagnostyczne wyciąga się, analizując trasę i szybkość przepływu. Przykładem jest angioscyntygrafia serca, umożliwiająca wykrycie wrodzonych wad serca polegających na nieprawidłowym połączeniu między jamami serca, a dużymi naczyniami.

JĄDROWY REZONANS MAGNETYCZNY (NMR)

Metoda ta jest oparta na zjawisku rezonansowego pochłaniania fal elektromagnetycznych przez jądra atomów (zawierające nieparzystą liczbę cząstek elementarnych - neutronów i protonów) znajdujących się w stałym polu magnetycznym. Jądra znajdujące się w stałym polu magnetycznym poddaje się jednocześnie działaniu zmiennego pola elektromagnetycznego. Ulegają wówczas przestrzennemu porządkowaniu - każde jądro wiruje wokół osi obrotu, ale jednocześnie ta oś obrotu obraca się wokół linii pola magnetycznego. Przy pewnej jego częstości (charakterystycznej dla określonych jąder atomów) następuje rezonansowe pochłanianie energii pola zmiennego. Szerokość i położenie linii w widmie rezonansu zależy od rodzajów pierwiastków oraz chemicznych i fizycznych właściwości badanej substancji., w której są one związane.

Stosuje się tutaj związki z nieradioaktywnymi izotopami o odpowiednim składzie jąder, które mają skłonności do kumulowania się w badanym narządzie (np. fluor w mózgu) lub tkance. Najczęściej w tej technice wykorzystuje się rezonans jądrowy jąder wodoru (protonów). W różnych tkankach (a także nowotworowych) ich rozmieszczenie i oddziaływania pomiędzy nimi są różne. Następuje tzw. "przesunięcie chemiczne", czyli zmienianie częstotliwości rezonansowej jądra atomowego przez otaczające je wiązania chemiczne. Otrzymane dane są przetwarzane za pomocą komputera w rzeczywisty obraz badanych organów. Medyczne badania za pomocą NMR mają tę zaletę, że nie jest w nich stosowane promieniowanie jonizujące. Jądrowy rezonans magnetyczny to jedna z najlepszych metod diagnostycznych w chorobach mózgu.

ZEUGMATOGRAFIA

Zeugmatografia, czyli obrazowanie rezonansowe (MRI), polega na tym, iż propagując w odpowiedni sposób impulsy fal radiowych, którymi naświetlany jest badany obiekt umieszczony w stałym polu magnetycznym, uzyskuje się przestrzenną mapę stężeń atomów wodoru (sygnały rezonansowe wodoru pochodzą przede wszystkim z wody, a ich drugim co do wielkości źródłem są grupy CH2 w tłuszczach). MRI może ukazywać także pewne aspekty funkcjonowania tkanek (np. ogniska stanów zapalnych, nie widoczne na zdjęciach rentgenowskich).

RADIOTERAPIA

IMMUNOTERAPIA

BRACHYTERAPIA

Brachyterapia polega na wprowadzeniu do organizmu zamkniętych źródeł promieniotwórczych w bezpośrednie sąsiedztwo nowotworu, dzięki czemu największą dawkę pochłania guz. Stosuje się ją zarówno jako uzupełnienie metod chirurgicznych, jak i wtedy, gdy operacja nie jest możliwa ze względu na umiejscowienie guza. Jeśli zastosuje się zewnętrzne źródło promieniowania (np. bombę kobaltową), to pomimo największej wrażliwości komórek dzielących się, nie udaje się uniknąć uszkodzenia zdrowej tkanki. Brachyterapia można określić jako terapię lokalną. W przypadku brachyterapii mózgu do kości czaszki przymocowuje się śrubami cienkie rurki, przez które wsuwa się radioaktywny izotop tak, żeby znalazł się jak najbliżej tkanki guza. Dzięki temu promieniowanie dociera głównie do chorych komórek, oszczędzając zdrowe. Po wyczerpaniu się radioaktywności radioizotopu cała konstrukcja jest usuwana.

W Japonii zastosowano nową terapię nowotworów mózgu W Japonii zastosowano nową terapię nowotworów mózgu. Po wprowadzeniu preparatu zawierającego 10bor (bor-10) ulega on wchłonięciu w tkance nowotworowej. Chore miejsce poddaje się naświetleniu strumieniem neutronów i powstające w wyniku tej reakcji produkty, głównie cząstki alfa, niszczą od wewnątrz tkankę nowotworową. Wielu pacjentów po tej kuracji nowotworów mózgu (z bardzo złymi rokowaniami) żyje już wiele lat.

NÓŻ GAMMA

Nóż gamma – jest to sterowany komputerowo zespół kilkudziesięciu lub nawet kilkuset źródeł, które z różnych stron wysyłają słabe, praktycznie nieszkodliwe dla zdrowych tkanek wiązki promieniowania gamma w taki sposób, aby wszystkie one skupiły się i tym samym wzmocniły nawzajem swoje działanie w obrębie nowotworu. Nóż gamma stosuje się głównie do leczenia nowotworów mózgu.

APLIKATORY IZOTOPOWE

Aplikatory izotopowe są to małe zamknięte źródła promieniotwórcze, które można wprowadzić do wnętrza ciała. Umieszcza się je w bezpośrednim kontakcie z leczonym miejscem. Są one także umieszczane bezpośrednio w chorej tkance (guzie nowotworowym). Na przykład przy chorobach skóry stosuje się źródła promieniowania beta stront-90 (90Sr) lub fosfor-32 (32P), w postaci plakietek różnego kształtu i wielkości, dobieranych indywidualnie do każdego przypadku. Źródła zamknięte wysyłają odpowiednie promieniowanie, bez możliwości wydostania się radionuklidu na zewnątrz. Stront-90 i ruten-106 (106Ru) oraz ostatnio jod-131 stosuje się w aplikatorach do leczenia nowotworów gałki ocznej. Aplikatory radowe i kobaltowe służą do leczenia nowotworów dróg rodnych.

TELERADIOTERAPIA

BOMBA KOBALTOWA

Bomba kobaltowa urządzenie do naświetlania komórek nowotworowych sztucznie otrzymywanym izotopem kobaltu, kobalt-60 (60CO). Wysyła on promieniowanie gamma o wysokiej energii Przy naświetlaniu komórek nowotworowych wykorzystana jest tu ich duża wrażliwość na promieniowanie jonizujące. Najbardziej promienioczułe są tkanki złożone z komórek młodych, mało zróżnicowanych w okresie wzrostu, a więc tkanka gruczołów płciowych i szpiku kostnego oraz tkanka nowotworowa i białaczkowa. Początkowo do zwalczania nowotworów stosowano promieniowanie rentgenowskie. Kobalt-60 jest znacznie tańszy od aplikatorów radowych, a naświetlenia można dokonywać znacznie precyzyjniej.

Bomba kobaltowa ma aktywność rzędu kilkuset TBq, w szczelnej obudowie o kształcie zbliżonym do kuli. Potrafi wytwarzać wąską wiązkę promieniowania, którą można kierować pod różnymi kątami i w różnych płaszczyznach, co pozwala precyzyjnie naświetlić wybrany obszar ciała pacjenta. Pierwsze urządzenie do naświetlania było obudowane grubą osłoną ołowianą w kształcie bomby lotniczej i stąd wzięło się określenie stosowane do dziś – bomba kobaltowa. Bombę kobaltową stosuje się także do naświetlania żywności w celu jej sterylizacji.

AKCELATORY CZĄSTEK

Akceleratory cząstek w ostatnich latach coraz częściej stosowane do leczenia nowotworów, można do nich zaliczyć np. betatrony. Strumień szybkich elektronów ( w przypadku betatronu) po „rozpędzeniu” przez zmienne pole elektromagnetyczne jest kierowany na specjalną tarczę. Wskutek zderzania się elektronów z tarczą powstają kwanty promieniowania elektromagnetycznego o wysokiej energii (promieniowanie hamowania). Promieniowanie to jest wykorzystywane w terapii nowotworów. Uzyskany efekt jest podobny do działania promieniowania rentgenowskiego. Do leczenia nowotworów stosuje się także akceleratory protonowe.