Zastosowanie protonów i neutronów w radioterapii.(cz. IV)

3.1 Radioterapia protonowa

WIĄZKA PROTONOWA W RADIOTERAPII
– PANACEUM DLA NOWOTWORÓW ZŁOŚLIWYCH

Niezależnie od tego czy zastosowana zostanie wiązka fotonowa czy protonowa – osiągniemy tożsamy efekt biologiczny. Współczynnik względnej skuteczności biologicznej protonów (tzw. relative biolological effectiveness - RBE) wynosi 1,1–1,2.[1]
Różnica między jedną a drugą wiązką określa sposób deponowania ich dawki
w napromieniowanej materii. W ten sposób można określić cechy fizyczne wiązki protonowej[2]:

·   dawka w miejscu wejścia wiązki protonowej w napromieniowany obszar nie ulega zmianie (nie wzrasta),

·   nieustannie niska dawka w pierwszej fazie przebiegu wiązki,

·   gwałtowne nasilenie dawki promieniotwórczej, aby później zaobserwować nagłą deprecjację  dawki (tzw. pik Bragga) na konkretnej głębokości, która zależy od wychodzącej energii wiązki protonowej,

·   na wyjściu całkowity brak dawki wiązki protonowej,

·   obserwujemy nieznaczne rozproszenie boczne wiązki protonowej.

Powyższe cechy wiązki protonowej pozwalają na jak najdokładniejsze oszacowanie i podanie dawki promieniotwórczej do PTV (objętości napromieniowania), zawężając ją maksymalnie do obszaru nowotworowego, dzięki czemu obszar poza PTV, również narażony na promieniowanie, jest maksymalnie zmniejszony.[3]

Ponieważ na wyjściu wiązka protonowa nie występuje (oraz jest 2-3 krotnie niższa niż fotonowa), znacznie zmniejsza się dawka integralna czyli ogólna energia, jaka zostaje wchłonięta w ciało pacjenta. Samo ograniczenie dawki integralnej znacząco wpływa na zminimalizowanie ryzyka wystąpienia powikłań oraz przeciwdziała wtórnym nowotworom popromiennym.[4]

METODY RADIOTERAPII PROTONOWEJ

Chcąc otrzymać jednorodny rozkład dawki terapeutycznej w PTV, stasuje się tzw. PSP czyli bierne rozproszenie piku Bragga (rozproszenie w tym przypadku oznacza jego rozciągnięcie) bądź takie możliwości jak: PBS czy IMPT. PBS to wiązka skanująca, a IMPT oznacza zmienne natężenie wiązki protonowej.[5]

Podczas leczenia nowotworów metodą biernego rozproszenia piku Bragga,  w głowicy aparatu emitującego promieniowanie a także w innych modyfikatorach wiązki promieniotwórczej pojawiają się wtórne neutrony, które powodują powstawanie promieniowania rozproszonego poza obszar objętości napromieniowania, co może skutkować pojawieniem się powikłań głównie wtórnych nowotworów popromiennych.

W przypadku leczenia wiązką skanującą mamy do czynienia z bardzo wąską wiązką promieniowania (o średnicy <5 mm), co znacząco zawęża dawkę do obszaru PTV. Co więcej podczas emisji PBS wydziela się zdecydowanie mniejsza ilość wtórnych neutronów, a zatem zwiększa się  stopień ochrony zdrowych tkanek i minimalizowany jest rozwój wtórnych nowotworów popromiennych.[6]

Co głównie odróżnia radioterapię protonową od fotonowej to fakt, że jest ona zdecydowanie bardziej dokładna, zwłaszcza jeśli chodzi o dokładniejszy rozkład dawki w zakresie małych
i średnich dawek, przez co zdrowe tkanki są lepiej chronione, a ryzyko powikłań popromiennych zminimalizowane (głównie PBS). W przypadku większych dawek terapeutycznych, stosowanie wiązki protonowej umożliwia równomierny rozkład dawki wewnątrz PTV, co znacznie przyspiesza leczenie onkologiczne.[7]

Wymienione uprzednio techniki leczenia raka wiązką protonową wskazują na skuteczność metody radioterapii protonowej w obszarze jak najdokładniejszego dostosowania dawki promieniotwórczej do obszaru PTV, a co za tym idzie zdrowe tkanki wokół chorego obszaru otrzymują znacznie mniej promieniowania, przez co łatwiej o ich rekonwalescencję. W ten sposób uzyskujemy precyzyjne podanie maksymalnej dawki w określony i dokładnie wskazany obszar.

ZASTOSOWANIE RADIOTERAPII PROTONOWEJ W PRAKTYCE

Jak już wcześniej zostało pokazane, radioterapia protonowa daje nam możliwość bezpiecznej wzrostu wprowadzanej dawki do PTV, co jest wyjątkowo ważne jeżeli chodzi o nowotwory cechujące się niewielką promieniowrażliwością. Promieniowrażliwość to czułość komórek na działanie promieniowania jonizującego, która jest definiowana odsetkiem komórek, jakie ulegają zniszczeniu po aplikacji dawki testowej promieniowania. Prawo Bergoniego
i Tribondeau wskazuje, iż promieniowrażliwość komórek jest tym większa, im bardziej natężona jest ich aktywność podziałowa oraz tym większa, im wyższy stopień ich zróżnicowania. Przykładem nowotworu o wysokiej promieniowrażliwości jest chłoniak,
o średniej jest to rak płaskonabłonkowy, a o niskiej może to być np. mięsak, glejak czy czerniak.[8]

Efektem klinicznym leczenia wiązką protonów jest wysoka tolerancja samego leczenia oraz polepszenie wyników w obrębie wyleczenia lokoregionalnego, co razem znacząco wpływa na jakość życia chorego na raka.

Wskazania do zastosowania radioterapii protonowej wynikają z fizycznych właściwości wiązki protonowej. Zasadniczym wskazaniem będą nowotwory o niskiej promieniowrażliwosci, czyli takie które będą wymagały podania większej dawki, oraz które znajdują się w obrębie bardzo wrażliwych narządów krytycznych.  Do zastosowania terapii protonowej klasyfikują się głównie rzadkie nowotwory takie jak:

·   czerniak błony naczyniowej oka,

·   struniaki,

·   chrzęstniakomięsaki zlokalizowane w obrębie podstawy czaszki oraz w okolicy przykręgowej,

·   wybrane nowotwory u dzieci.

Niemniej jednak zauważono pozytywne wyniki wśród pacjentów leczonych na inne odmiany raka:

·   niedrobnokomórkowy rak płuca (tzw. NSCLC),

·   rak gruczołu krokowego,

·   oponiaki,

·   rak przełyku,

·   rak wątrobowokomórkowy,

·   rak gardła środkowego,

·   rak piersi ( APBI – napromieniowanie części piersi)[9].

Rysunek 7 Terapia protonowa – nowotwór mózgu.

Źródło: http://www.procure.com/ProtonTherapy/TumorsTreated/BrainTumors.aspx

Powyższy rysunek wskazuje na porównanie działania wiązki protonowej i promieniowania X/IMRT. Legenda wskazuje na natężenie promieniowania: im bardziej granatowy, tym mniejsza dawka promieniotwórcza, im bardziej czerwona – tym większa. Jak widać na rys. 7 radioterapia protonowa uderza w główny cel jakim jest sam nowotwór i tam kieruje wiązkę protonów na odpowiednią głębokość i z odpowiednią mocą (wyliczoną na podstawie symulacji). Obszar wokół nowotworu, który również będzie ulegał napromieniowaniu jest znacznie mniejszy niż w porównaniu z naświetlaniem promieniami X lub IMRT.

Obecnie najlepsze wyniki po zastosowaniu terapii protonowej obserwuje się u pacjentów chorujących na czerniaka błony naczyniowej gałki ocznej. U ponad 98,8% pacjentów zaobserwowano miejscowe wyleczenie, a u ok. 95,6% chorych udało się zachować gałkę oczną. Możliwość widzenia po terapii zachowało ponad 50% pacjentów.[10]

Wskazaniem klinicznym do leczenia wiązką protonów objęto głównie nowotwory rejonu podstawy czaszki i kręgosłupa szyjnego, np. chrzestniakomięsak czy struniak. W sytuacji obu tych nowotworów stosuje się samodzielną radioterapię protonami bądź w połączeniu
w wiązką fotonową.

Efekty leczenia oceniane są jako 5-letnie odsetki kontroli miejscowej i przeżywalności całkowitej. W przypadku chrzęstniakomięsaka wynoszą one odpowiednio: 92-100%
i 91-100%, a w przypadku struniaka jest to 46-96% i 66-80%.

Przy stosowaniu radioterapii protonowej obserwuje się zdecydowanie niższy stopień częstości powikłań popromiennych, czyli objawów neurologicznych i  endokrynologicznych. Ma to kluczowe znaczenie ze względu na rozwój tych nowotworów w pobliżu narządów krytycznych takich jak: nerwy wzrokowe i ich skrzyżowanie, ślinianki, przysadka mózgowa, rdzeń kręgowy, pień mózgu czy płat skroniowy.[11]

Rak gruczołu krokowego jest także nowotworem o niskiej promieniowrażliwości w stosunku do którego efekt leczenia wiąże się z wielkością dawki radioterapii. Niestety położenie tego nowotworu jest sąsiednie narządom krytycznym, takim jak odbytnica i pęcherz moczowy, co znacznie zawęża zakres nasilenie dawki do PTV. W takim przypadku również stosuje się techniki, które mają za zadanie dostarczyć duże stężenie dawki do PTV, ograniczając znaczenie zdrowe obszary. Do takich metod zaliczamy właśnie radioterapię protonową, brachyterapię oraz IMRT. Radioterapia protonowa w przypadku nowotworu gruczołu krokowego stosowana jest jako tzw. „dopromienianie" samodzielnie bądź w korelacji
z wiązką fotonową.[12]

Rezultaty kontroli klinicznych pokazują, że radioterapia protonowa stosowana jako dopormienianie pozwala na dostosowanie wysokiej dawki co ma znaczący wpływ na polepszenie skutków leczenia. Co istotne, leczenie poprzez dopromieniowanie cechuje bardzo niska toksyczność, dzięki czemu częstotliwość powikłań jest bardzo mała.[13]

Nowotwory ośrodkowego układu nerwowego (OUN) oraz niedrobno komórkowy rak płuc (NSCLC) są położone w sąsiedztwie narządów krytycznych i odznaczają się niską promieniowrażliowścią, co dyktuje wybór radioterapii protonowej. 

Do walki z nowotworami OUN niezbędne jest zastosowanie radioterapii protonowej, dzięki której w maksymalnym stopniu ograniczymy obszar napromieniowania poza PTV, jednocześnie minimalizując powikłania popromienne, czego nie będzie w stanie zapewnić radioterapia fotonowa[14].

Identycznie postępujemy w przypadku NSCLC, chcąc w ten sposób ochronić narządy krytyczne: serce, rdzeń kręgowy, przełyk i wielkie naczynia krwionośne. Ponieważ dla uzyskania jak najlepszych wyników leczenia pacjent poddawany jest radiochemioterapii, przez co możemy obserwować znaczne pogorszenie tolerancji leczenia. Dlatego leczenie wiązką protonów pozwala na dostosowanie dawki i zmniejszenie ryzyka toksyczności, co odzwierciedlają efekty leczenia. I stopień zaawansowania NSCLC po zastosowaniu radioterapii protonowej wskazuje na otrzymanie kontroli miejscowej wśród 80 – 90% pacjentów.[15]

To co wyróżnia radioterapię protonową pośród wielu metod walki z nowotworami to znacząca redukcja nasilenia powikłań popromiennych, co jest wyjątkowo istotne w leczeniu onkologicznym dzieci. Możliwość dokładnego podania dawki terapeutycznej do PTV oraz zawężenie dawki integralnej i objętości napromieniowanej jest doskonałym rozwiązaniem
w onkologii dzieci i miejsc w obrębie narządów krytycznych. W wyniku zastosowania radioterapii protonowej obserwujemy ponad 70% wyleczeń lokoregionalnych, a także zmniejszenie ryzyka postępowania powikłań.

---

[1] Harald Paganetti., Peter van Luijk, Biological considerations when comparing proton therapy with photon therapy, Semininars in Radiation Oncology, 2013, s. 23-25.

[2] Marian Reinfuss, Edward Byrski, Tomasz Walasek, Paweł Blecharz, Postęp w technikach radioterapii i jego implikacje kliniczne, NOWOTWORY Journal of Oncology, 2011, volume 61, Numer 3,  s. 211 – 223.

[3] Ibid., s. 211 – 223.

[4] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2803717/

[5] Hans-Jörg Borchert, Manfred Mayr, Ralf A. Schneider, Martin R. Arnold, Dirk E. Geismar, Markus Wilms, Lothar Wisser, Manfred Herbst, Terapia protonowa z punktowym skanowaniem wiązką: Centrum Terapii Protonowej Rineckera w Monachium, Część 2: Aspekty techniczne i fizyczne, NOWOTWORY Journal of Oncology, 2008, volume 58, Numer 2, s. 116 – 124.

[6] Ibid., s. 116 – 124.

[7] http://www.prosalute.info/

[8] http://uwm-onkologia.edu.pl/pl/slownik-pojec-onkologicznych/90-promieniowraliwosc.html

[9] http://www.mdanderson.org/patient-and-cancer-information/proton-therapy-center/index.html

[10] http://www.ifj.edu.pl/wyd/radioterapia/brd.pdf?lang=pl

[11] http://www.ifj.edu.pl/wyd/radioterapia/brd.pdf?lang=pl

[12] http://www.floridaproton.org/sites/default/files/pdf/1106ONCHoppe.pdf

[13] http://www2.almamater.uj.edu.pl/133/03.pdf

[14] http://e-onkologia.am.wroc.pl/dpcs/podstawy_radioterapii_sytuacje%20szczegolne%20w%20leczeniu%20npl

_wf.pdf

[15] Marian Reinfuss, Edward Byrski, Tomasz Walasek, Paweł Blecharz, Postęp w technikach radioterapii i jego implikacje kliniczne, NOWOTWORY Journal of Oncology, 2011, volume 61, Numer 3,  s. 214.

Zastosowanie protonów i neutronów w radioterapii.(cz. III)

3. Radioterapia hardonowa

Radioterapia, chemoterapia czy chirurgia to standardowe metody walki z rakiem. Jako pierwsza radioterapią, a raczej promieniotwórczością i jej właściwościami zajęła się Maria Skłodowska-Curie. Wtedy to próbując leczyć chorego, przykładano do jego skóry promieniotwórczy rad. Później do radioterapii wprowadzono promieniotwórczy kobalt C⁶⁰, następnie zaś pojawiły się akceleratory linowe. Radioterapia to podstawa leczenia onkologicznego. Zadaniem radioterapii jest zwalczanie komórek nowotworowych poprzez uszkodzenie struktur DNA[1]. Początkowe próby i symulacje leczenia były bardzo ograniczone ze względu na niski poziom wiedzy w tej dziedzinie. Promieniowanie było zbyt silne i mało dokładne, przez co w wyniku uszkodzeń nowotworowych komórek, promieniowaniu ulegały również zdrowe struktury, przez co chory cierpiał na choroby popromienne,
a w konsekwencji następował zgon. Wraz z postępem nauki i poznaniem możliwości jakie niesie za sobą radioterapia hardonowa: protonowa czy neutronowa, a także związane z nią generatory, tomografy, rezonanse, jesteśmy w stanie przeprowadzić szereg czynności symulacyjnych leczenie, dostosowując promieniowanie do rodzaju nowotworu, jego wielkości, stopnia złośliwości jak i samego pacjenta.

Radioterapia hardonowa dzieli się na jonową oraz neutronową (rys. 6). Jonową dzielimy jeszcze na protonową i jonami węgla, a neutronową na neutrony szybkie i boronową terapię wychwytową. W następnych podrozdziałach niniejszej pracy uwaga zostanie przeniesiona odpowiednio na radioterapię protonową i radioterapię neutronową.

Rysunek 6 Podział radioterapii hardonowej

Źródło: Opracowanie własne na podstawie: Paweł Olko, Fizyczne aspekty radioterapii wiązkami jonów.

---

[1] Krzysztof Woźniak, Radioterapia hardonowa, Warszawa 2009.

Zastosowanie protonów i neutronów w radioterapii.(cz. II)

2. Fizyka oddziaływań hardonów z materią

Aby móc w pełni zrozumieć istotę oddziaływań hardonów z materią, wpierw należy pojąć znaczenie poszczególnych pojęć: materia, hardony, a także promieniowanie, jonizacja oraz promieniowanie jonizujące.  

Materia to ciało o danych własnościach fizycznych i chemicznych. Materia zbudowana jest
z cząsteczek złożonych z atomów pierwiastków, a każdy z tych atomów składa się z jądra atomowego oraz otaczającej go chmury elektronów umieszczonych na właściwych poziomach energetycznych. Jądro zbudowane jest z protonów i neutronów czyli z tzw. nukleonów, które są stworzone z oddziałujących między sobą kwarków. Można jeszcze pokusić się o rozpisanie materii na poziomy: molekularny, atomowy, jądrowy i poziom cząstek elementarnych. Materię można obserwować w różnych stanach skupienia (stały, ciekły i gazowy, a także może wystąć w tzw. fazie „po między” – w mezofazie) [1].

Promieniowanie to energia, która zawiera w sobie proces wysyłania, przenoszenia oraz absorpcji energii przez środowisko materialne. Promieniowanie można podzielić na elektromagnetyczne (fotonowe) oraz korpuskularne (cząsteczkowe), a także na jonizujące
i niejonizujące. Promieniowanie fotonowe dotyczy promieniowania gamma, które może być emitowane przez naturalne pierwiastki promieniotwórcze albo przez sztuczne izotopy. To samo promieniowanie tyczy się również promieniowania X, które może być wytwarzane
w akceleratorach linowych albo w lampach rentgenowskich. W przypadku promieniowania cząsteczkowego mamy do czynienia z elektronami, neutronami oraz protonami, które wytwarzane są w generatorach np. liniowych.[2] Podstawowa różnica pomiędzy energią jonizującą i niejonizującą jest taka, że z promieniowaniem niejonizującym mamy do czynienia praktycznie na co dzień. Jest emitowane m.in. przez radio, kuchenki mikrofalowe, telewizory, telefony, sprzęty AGD i RTV, a także przez słońce, wyładowania atmosferyczne czy pole magnetyczne Ziemi. Takie promieniowanie nie ma większych zmian w organizmie ludzkim. 

Jonizacja to proces oderwania elektronu od obojętnego atomu czy cząsteczki
z wykorzystaniem właściwej ilości energii. W rezultacie z elektrycznie obojętnego atomu czy cząstki otrzymujemy dodatnio naładowany jon oraz swobodne elektrony. Popularnymi metodami otrzymania jonizacji są zderzenia z elektronami, jonami, atomami, cząstkami,
a nawet kwantami promieniowania gamma czy też roentgenowskimi (X).[3]

Promieniowanie jonizujące zwane także kosmicznym, jest emitowane przez naturalne radionuklidy występujące w skorupie ziemskiej i w atmosferze. Zawiera w sobie energię odpowiednią do pośredniej czy bezpośredniej jonizacji atomów i cząstek ośrodka. Bardzo duże energia, jaka jest dostarczona atomom ośrodka, wywołuje zerwanie wiązań chemicznych w jak dotąd trwałych atomach, wobec czego powstaje ich jonizacja. Sam opis tego rodzaju promieniowania jest dość skomplikowany biorąc pod uwagę różne zdolności oddziaływania, jakie są zależne od właściwości fizycznych promieniowania i materii, z jaką oddziałuje. Promieniowanie jonizujące korzysta z mechaniki kwantowej klasycznej a także z kwantowej teorii zderzeń. Zazwyczaj bierze się pod uwagę oddziaływania kulombowskie
w promieniowaniu jonizującym[4]. Międzynarodowa Komisja Jednostek Radiologicznych (ICRU) dzieli promieniowanie jonizujące na:

·   bezpośrednio jonizujące:

o       lekkie (np. elektrony czy pozytony),

o       ciężkie (np. protony, deutrony, cząstki α),

·   pośrednio jonizujące:

o       kwanty promieniowania elektromagnetycznego,

o       ciężkie (np. neutrony).

Hardony to subjądrowe cząstki, silnie oddziaływujące ze sobą. W ramach hardonów rozróżniamy bariony i mezony. W medycynie spośród ponad 100 różnych rodzajów hardonów zastosowanie znalazły: neutrony, protony, a także ujemne mezony π. W niniejszej pracy uwaga została przeniesiona na bariony, do których wliczane są protony i neutrony, zwane nukleonami[5].

Oddziaływanie promieniowania hardonów z materią odpowiada za możliwe szkodliwe bądź lecznicze skutki.  To oddziaływanie zależy od energii kinetycznej (im niższa energia, tym większe przekazywanie energii do otaczającej materii -  tzw. LET czyli liniowe przekazywanie energii), a także od ładunku elektrycznego cząstek. W kwestii energii kinetycznej można zaobserwować, że cząstki odznaczające się wysoką energią generują
w pierwszej fazie małe ilości energii, co daje słabe działanie lecznicze albo/i szkodliwe. Kiedy energia będzie dostatecznie niska, czyli w momencie zahamowania do osiągnięcia wymaganej prędkości, mamy do czynienia z przekazaniem maksymalnie największej ilości energii. Jest to tak zwany „Pik Bragga”, kiedy możemy zaobserwować znaczące działanie lecznicze albo/i szkodliwe.

2.1 Fizyka oddziaływań protonów z materią

Protony oddziałują z materią w dużej mierze poprzez siłę columobowską. Prawo Kolumba definiuje wartość siły elektrostatycznej, która działa pomiędzy dwoma ładunkami.[6]
W początkowej formie mamy do czynienia z tzw. ładunkami punktowymi, ale prawo to można również zastosować w stosunku do równomiernie naładowanych kul.

Naładowana przez materiał absorbenta cząstka oddziałuje kolejno z wieloma elektronami tracąc część swojej energii podczas każdego jednorazowego zderzenia, tak długo aż się całkowicie nie zatrzyma w materiale. Ten przekaż energii prowadzi do jonizacji atomów absorbenta, co może skutkować zerwaniem wiązań chemicznych. Elektrony, które zostaną wybite ze swych orbit poprzez oddziaływanie z padającym jonem określane są elektronami delta. Poniższy wzór, wynikający z zasady zachowania pędu, opisuje maksymalną energię takiego elektronu:

gdzie:

E_MAX                - maksymalna energia elektronu po zderzeniu z padającym jonem,

E_jonu                 - energia padającego jonu,

m_e                    - masa spoczynkowa elektronu,

M                    - masa spoczynkowa jonu.

Interpretacja powyższego wzoru: padający proton może maksymalnie przekazać zaledwie 1/500 całej swojej energii elektronowi, którego wybija. Mając do czynienia z padającym elektronem, można zaobserwować zjawisko przekazania ponad połowy swojej energii. Efektywność oddziaływania naładowanych cząstek z materią obrazuje strata energii cząstki
w materiale absorbenta na jednostkę długości drogi w danym materiale. 

Strata energii na jednostkę długości drogi w danym materiale jest definiowana wzorem Bethe’go:

 gdzie:

e                      - ładunek elektronu,

z                      - liczba atomowa cząstki,

m_e                    - masa elektronu,

v                      - prędkość cząstki,

N                     - liczba atomów w jednostce objętości absorbenta,

Z                     - liczba atomowa absorbenta,

β = v/c             - stosunek prędkości cząstki do prędkości światła,

I                      - średni potencjał jonizacji lub wzbudzania atomów absorbenta, który

określany jest empirycznie dla każdego pierwiastka.

Wzór Bethe’go nie dotyczy małych energii cząstki, jeżeli ich prędkość jest zbliżona do prędkości elektronów na orbitach. Wtedy jest prawdopodobne, że przelatująca akurat cząstka wychwyci ten elektron. Zależność utraty energii względem drogi opisuje tzw. krzywa Bragga. Ładunek cząstki ulega zmniejszeniu po uprzednim wychwycie elektronu, co prowadzi do utraty możności oddziaływania na inne cząstki. W efekcie krzywa Bragga gwałtownie zostaje załamana pod koniec toru lotu cząstek, co obrazuje poniższy rysunek.

Rysunek 5 Krzywa Bragga

Źródło: Opracowanie własne.

Linia ciągła oznacza pojedynczą cząstkę, a linia przerywana to wiązka równoległa. Różnica między obiema krzywymi względem pojedynczego jonu oraz wiązki jonów powstaje na skutek stochastycznego [7] charakteru oddziaływań mikroskopowych, jakim są poddawane pojedyncze cząstki. Kiedy pojedyncze cząstki o tej samej energii przejdą przez tą samą grubość absorbenta, różnicują swoje energie. W ten sposób dochodzi do rozmycia obszaru, gdzie naładowane cząstki się zatrzymują.[8]

2.2 Fizyka oddziaływań neutronów z materią

Neutrony są pozbawione ładunku elektrycznego i oddziaływają jedynie z jądrami określonego atomowymi absorbenta. Rozróżniamy podział neutronów ze względu na energię poruszania się:

·   neutrony prędkie – powyżej 0,5 eV,

·   neutrony powolne/termiczne – poniżej 0,5 eV.

Istnieje także bardziej szczegółowy podział neutronów, jednak w niniejszej pracy wystarczy powyższy. Powolne neutrony reagują z cząstkami naładowanymi, wyzwalając promieniowanie wtórne. W wyniku tych reakcji następuje emisja cząstek naładowanych (np. protony czy cząstki alfa). Jądra atomowe posiadają zdolność wychwytywania neutronów, które następnie mogą doprowadzić do ich rozpadu na dwa mniejsze z jednoczesnym emitowaniem pewnej liczby neutronów. Przeważnie obserwowany jest radiacyjny wychwyt neutronu oraz emisja kwantu gamma. Im wyższa energia neutronów tym niższy jest przekrój czynny na zdarzenie reakcji jądrowej.

Neutrony prędkie najczęściej ulegają rozproszeniu na jądrach atomowych absorbenta, przekazując w ten sposób swą energię tak długo aż ich energia opadnie na tyle, że staną się neutronami powolnymi. Idealne materiały, które hamują neutrony to te wykonane z lekkich pierwiastków.[9]

---

[1] Red. nauk. Feliks Jaroszyk, Biofizyka, wyd. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2008, s. 90.

[2] Red. nauk. Feliks Jaroszyk, Biofizyka, wyd. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2008, s. 50.

[3] Wielka Interaktywna Encyklopedia Multimedialna, Onet.pl S.A., 1996-2004, hasło: „jonizacja”.

[4] Tadeusz Hilczer, Oddziaływanie promieniowania z materią, wykład monograficzny dl doktorantów
w semestrze zimowym roku Akad. 2011-2012.

[5] Jan Skołyszewski, Radioterapia hardonowa i jonowa: osiągnięcia, perspektywy rozwoju, [w]: Nowotwory, Journal of Oncology, 2007, Volume 57, Number 4, 370-375.

[6] http://www.fizykon.org/elektrycznosc/el_prawo_coulomba.htm

[7] Proces stochastyczny - zmienne losowe określone na pewnej przestrzeni probabilistycznej o wartościach
w pewnej przestrzeni mierzalnej.

[8] Jan Swakoń, Aspekty fizyczne i techniczne radioterapii protonowej w IFJ PAN, Instytut Fizyki Jądrowej im.
H. Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk.

[9] http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mtj/zal1/pz03/bicki/detneu.htm

Zastosowanie protonów i neutronów w radioterapii.(cz. I)

Zastosowanie protonów i neutronów  w radioterapii.

1. Nukleony – definicja

2. Fizyka oddziaływań hardonów z materią. 

2.1 Fizyka oddziaływań protonów z materią. 

2.2 Fizyka oddziaływań neutronów z materią. 

3. Radioterapia hardonowa. 

3.1 Radioterapia protonowa. 

3.2 Radioterapia neutronowa.

1. Nukleony – definicja

Aby móc przejść do jasnej interpretacji nukleonu, należy zacząć od definicji samego atomu. Atom składa się z gęstego nukleonu usytuowanego w jego centrum, otoczonego przez chmurę rozproszonych elektronów. Jądro atomu zbudowane jest z protonów i neutronów, które wchodzą ze sobą w interakcje z dużą siłą na stosunkowo krótkich odcinakach. Następnie protony reagują same ze sobą na dłuższych odcinkach zgodnie z prawem Coulomba (Wartość siły wzajemnego oddziaływania dwóch ładunków jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi)[1]. Oba komponenty jądra tworzą  istocie nukleon. Można zatem powiedzieć, że nukleon zbudowany z protonów i neutronów jest jądrem atomu[2].

Rysunek 1 Budowa atomu

Źródło: http://escience.washington.edu/get-help-now/predicting-subatomic-future

Proton to podstawowy, niezależnie istniejący element materii, należący do grupy hardonów (dokładniej: barionów) o dodatnim ładunku +1 oraz masie spoczynkowej wynoszącej ok.
1 u. Proton zbudowany jest z 3 kwarków: 2 kwarków górnych (uu) oraz 1 dolnego (d), stąd jego układ: uud. Kwarki są związane ze sobą silnym oddziaływaniem gluonowym. Liczba atomowa jadra określonego atomu posiada taką samą liczbę protonów. Czynnik Landégo protonu wynosi g_p/2 = 2,792847351 ± 0,000000028.

Rysunek 2 Budowa protonu

Źródło: http://www.swiadomieoatomie.pl/warto-wiedziec/podstawy-fizyki/budowa-atomu-i-jadra-atomowego.html

Neutron jest jedną z dwóch cząstek, która wchodzi w skład jądra atomowego. To cząstka złożona, wchodząca w skład nukleonów (dokładniej barionów), która jest obojętna elektrycznie i zbudowana jest z dwóch dolnych kwarków (dd) oraz jednego górnego (u), więc jej układ to udd. Neutron jako część jądra atomowego jest niezwykle stabilny, jednak samodzielny (poza jądrem) już nie jest stabilny i rozpada się na skutek oddziaływań słabych. Masa spoczynkowa neutronu wynosi 1,008 664 915 78 u, zatem jest nieco większa od masy protonu.

Rysunek 3 Budowa neutronu

Źródło: http://www.swiadomieoatomie.pl/warto-wiedziec/podstawy-fizyki/budowa-atomu-i-jadra-atomowego.html

Reasumując można dokonać poniższego zestawienia protonów i neutronów pod kątem kilku cech: ładunku, masy, promienia klasycznego, momentu magnetycznego oraz struktury wewnętrznej. Protony mają ujemny ładunek, podczas gdy neutrony są obojętne. Masę mają zbliżoną, a promień klasyczny identyczny. Zarówno proton jak i neutron posiadają moment graniczny, a ich struktura wewnętrzna różni się: proton – uud, neutron – udd.

Rysunek 4 Porównanie protonu i neutronu.

Źródło: http://www.swiadomieoatomie.pl/warto-wiedziec/podstawy-fizyki/budowa-atomu-i-jadra-atomowego.html

---

[1] Prawo Coulubma - http://www.ap.krakow.pl/fizyka/elektromagnetyzm/prawo_coulomba.html

[2] Budowa atomu i nukleonu - http://escience.washington.edu/get-help-now/predicting-subatomic-future

Polski Szef

Polska - jaki piękny kraj. Kraj mlekiem i miodem płynący... Tutaj praca jest przyjemnością, szef Twoim przyjacielem, z którym możesz o wszystkim porozmawiać i pobawić się przy piwie po pracy w klubie ;)

Tak, te uśmiechy, to poklepywanie po ramieniu...Ta radość z wykonanej pracy i wygranych negocjacji, dzięki którym zyskuje firma i zyskujesz Ty, bo się postarałeś ;) Masz tak?

Spokojnie, ja też nie :P I znajomi wokół też nie ;) No chyba, że bierzemy się za swoją działalność - wtedy możemy wszystko zrobić po swojemu ;)

To jaki jest POLSKI SZEF? 

• Polski Szef potrzebuje Twojej UWAGI. Zawsze zauważaj najmniejsze zmiany jego nastroju czy wyglądu - inaczej biada Ci!
• Polski Szef za dobrze wykonaną pracę może Ci co najwyżej podziękować. Doceń to - to taki substytut finansowy, dzięki któremu możesz się poczuć lepiej. Także negocjuj jak najlepsze warunki za DZIĘKUJĘ.
• Polski Szef uważa, że skoro pracujesz dla niego, to znaczy, że Twój CZAS prywatny jest przedłużeniem Twojego czasu pracy.
• Polski Szef nigdy się nie myli. NIGDY.
• Polski Szef nie popełnia błędów. NIGDY.
• Polski Szef lubi zabawę w KRAWCA ;) Od czasu do czasu lubi wbić szpileczkę tu i tam...
• Polski Szef zauważy każdy Twój BŁĄD. Nie bój się - każdy jeden Ci pokaże. 
• Polski Szef bardzo lubi zwierzęta. Głównie SZCZURKI, które donoszą mu regularnie o tym, co się dzieje w firmie za jego plecami.
• Polski Szef chce wiedzieć o Twoim życiu jak najwięcej. Najlepiej WSZYSTKO, bo przecież wtedy lepiej dobrać odpowiednie techniki mobbingu ;) 
• Polski Szef ma poczucie humoru. W końcu jesteś jego KOMIKIEM.
• Polski Szef nie uznaje partycypacji. On wszystko WIE najlepiej i tylko on podejmuje DECYZJE.
• Polski Szef zauważy Twoje wcześniejsze WYJŚCIE, ale nie zauważy, że siedzisz w pracy za długo.
• Polski Szef kocha DZIECI, ale najlepiej aby jego pracownikom płci żeńskiej nie przyszło na myśl zajść w ciążę.
• Polski Szef jest zawsze wypoczęty, nie wie czym jest ZMĘCZENIE, dlatego nie oczekuj od niego empatii w tym temacie. Nie możesz czuć się zmęczony. Zapomnij o tym i lepiej idź po kolejną kawę.
• Polski Szef nigdy nie ma pieniędzy na PODWYŻKĘ, ponieważ firma nie zarabia na siebie, choć istnieje już kolejny rok z rzędu a Szef jedzie na trzecie wakacje w tym roku na Jamajkę. 
• Polski Szef pokaże Ci Twoją WARTOŚĆ, gdybyś się zapomniał i chciał zarabiać na nicnierobieniu w firmie. 

A jaki jest Wasz szef?

Post zawiera nieco przerysowane treści oraz zebrane opinie o szefach wśród znajomych ;)

Szpital - dobre miejsce na spędzenie wolnego czasu

Tsa...

Jak się dostanie skierowanie, to szpital już musi stać się dobrym miejscem na spędzenie wolnego czasu...

Jak nie trafię na lekarzy, co generalnie rzecz ujmując mają Cię w dupie, jeśli chodzisz na NFZ zamiast prywatnie i z uporem maniaka wmawiają Ci, że ciąża to nie choroba, a praca biurowa i ciąża to para idealna, to trafisz na lekarza skrajnie odmiennego - który wyśle Cię na wszystkie badania prosto do szpitala jak tylko pojawi się lekkie ukłucie...

Heh... Ale zacznę od tych, co to mają Cię w dupie.

Mamy sytuację: idzie sobie kobieta do ginekologa. Dowiaduje się, że jest w ciąży. Fajnie, cieszy się, czuje się wyjątkowo, to jej pierwsza ciąża, nic nie wie, nie wie nawet o co zapytać. Po pewnym czasie pojawiają się mniej lub bardziej typowe symptomy ciąży jak u mnie np. senność non-stop, mdłości, rozdrażnienie, wrażliwość na zapachy, bóle pleców, mięśni, itp. W końcu nawet niemożność siedzenia w jednej "biurowej" pozycji przez 8 godzin. Ogólnie wpada w stan - mam wszystko i wszystkich w dupie, czuję się źle i nieatrakcyjnie bo ukochane jeansy nie chcą wejść na tyłek! I idzie taka do swojego lekarza, mówi mu o dolegliwościach, boleściach i chujowym samopoczuciu oraz o tym, jak to by wszystkich najchętniej zabiła, a on jej mówi, że wszystko jest dobrze. Że to naturalne i normalne i że może wrócić do pracy. Napomknie przy okazji o jakimś zapaleniu pęcherza, ale czy zleci leczenie? NIE! Bo po co? No więc chodzi się do pracy z zapaleniem nieleczonym, aż się trafia do szpitala... na wyrostek!

Wyrostek to nie był, choć symptomy podobne. I choć leżąc tam 5 dni nic nie wykryli, nie uleczyli, tylko no-spą faszerowali, to w końcu jako uzdrowioną od leżenia wypuścili, aby 2 dni później trafić do innego lekarza, który...

...który to aż za głowę się łapie, że człowiek został wypuszczony bez odpowiedniego leczenia ze szpitala, nie dostając nawet zwolnienia, bo w takim przypadku to się leży a nie łazi! No i oczywiście łyka tonę leków...

Po męczącej dla organizmu kuracji w końcu jest lepiej! Jest poprawa, tylko coś macica dalej boli... I powiedz o tym swojemu lekarzowi. Od razu skierowanie do szpitala na dalsze badania...

"Ale Panie Doktorze, to tylko jak Pan naciska, tak to sporadycznie..."

Nie ma dyskusji. Boli? Znaczy, że trzeba znaleźć przyczynę. Nie ma zmiłuj. No więc co? no wracasz do domu. Pakujesz się już lepiej niż poprzednio, ponieważ już raz byłaś w szpitalu, wiesz co potrzebujesz, co tam jest. Wysyłasz sms do koleżanki w ciąży, która wciąż w szpitalu jest i pytasz czy widzi miejsca. No miejsca niby są, więc można jechać.

Najedzona i rewelacyjnie spakowana trafiam na izbę przyjęć z nadzieją, że może jednak zrobią mi badania od ręki i wcale przymusowo odpoczywać nie będę musiała... Marzenie ściętej głowy! Od razu dostaję papierki do wypełnienia, przeprowadzają z Tobą ekskluzywny wywiad, z którego mimo że jesteś spuchnięta jak balon, dowiesz się, że o spuchnięciu pojęcia nie masz i na koniec dostajesz piękną opaskę na rękę all-inclusive!

Co masz w pakiecie wakacyjnym?

Łóżko z czterema kółkami, poduszkę, prześcieradło, koc, szafkę w pokoju trzyosobowym. Ja na szczęście trafiłam na zajebiste współlokatorki, więc śmiechu co niemiara była ;)
Poza tym jest: śniadanie, obiad, kolacja, porcja dragów, 2 obchody, upuszczanie krwi i moczu, podglądanie dziecka. WC i prysznic na korytarzu - do wyboru po 2 z każdego ;)
Spać można do woli, choć w nocy przymusowo budzenie o 24, 03 i 06 ;D

Takie miałam wSPAniałe wakacje w tym roku ;) I wszystko na koszt podatników ;)

Facet idealny - towar deficytowy

Marzenie!

Nie - nie ma faceta idealnego.

Nie - nie ma człowieka idealnego, a jednak ideałów szukamy...

Więc jak w gąszczu tylu facetów znaleźć tego, z którym damy radę wytrzymać całe życie? Czy jest możliwe wytrzymać całe życie z jedną i tą samą osobą i się nie pozabijać???

Nie wiem, może powiem Wam to za XX lat... Jak dożyję i nie zapomnę ;)

Jedno jest pewne - sprawdźcie swój towar, chociaż od razu ostrzegam! Możecie go sobie sprawdzać miesiąc, rok, 5 lat - i wciąż go nie znać. Zatem jak to sprawdzić? No w sumie za bardzo to się nie da...

Ok, uściślam też to, że jak do łatwych ludzi nie należę. Mnie się albo kocha albo nienawidzi. Z tego powodu też nie łatwo jest mi znaleźć kogoś, kto stoleruje moje "JA". Mam zapędy do dyktatorstwa, jestem przesadnie logiczna, terminowa, wszystko robię z zegarkiem w ręku. No ale to się zazwyczaj dobrze sprawdza w pracy, bo w życiu osobistym, mając u boku tak ciężkiego człowieka, trzeba mieć niekończące się pokłady spokoju...

A czasem ten spokój też się kończy. No ale wyobraźcie sobie dwa wulkany - dwie podobne dominy - czy one się dogadają? I tak i nie. W moim przypadku takie związki się prędzej czy później spalały. To może podporządkowana owieczka bez inicjatywy? Nie, nuda, co ja matką jego jestem, żeby za rączkę całe życie prowadzić? Też masakra. Więc coś po środku.

Należę do osób szybkich w działaniu. Rzadko się zastanawiam, często zbieram pręgi, ale jeszcze się nie nauczyłam działać wolno. Nie umiem. Nie chcę. Pewnie sama się spalę kiedyś :P

Ale skoro jeszcze płonę i młodo się czuję, to żyję! I razu pewnego znajoma wizażystka zapytała czy nie mogłabym jej popozować do zdjęć. Myślę sobie czemu nie. Pierwsza sesja poszła - cały dzień wyczerpującej pracy, ale fajne efekty. Obie byłyśmy zadowolone. Kolejny pomysł jaki miała, to sesja pary. Miałam być ja, miał być jakiś facet. Przystojny podobno. Mówię spoko. Dobrze mieć na czym oko zawiesić ;P

I tak powstała druga sesja z moim udziałem po drugiej stronie obiektywu. Przy kolejnych już pracowaliśmy z innymi dziewczynami.

No ale to właśnie na tej sesji poznałam Łukasza. Taki tam skromny chłopak z sąsiedztwa można powiedzieć. I fryzjer do tego - paradoks, bo do tej pory unikałam fryzjerów. To znaczy nie mogłam znaleźć odpowiedniego do moich włosów.

Cóż - teraz może i mam fryzjera, który i tak swoją uwagę fryzjerską koncentruje głównie na swoich Klientkach i Klientach, także na włosach nic nie zyskałam :P Jak ma chwilę, to coś mi tam z nich wyczaruje.

A co zyskałam? Pal licho włosy - mam kochającego chłopaka vel narzeczonego, który akurat uczuć nie szczędzi. I to jest fajne. Nie jest wybuchowy jak ja, jest może wolniejszy niż ja, ale się stara. I choć czasem się zdarzy gorszy dzień, wie jak pocieszyć i nie zostawia samej z problemami. Raczej stara się je rozwiązać.

Pomaga w domu, pomaga w pracy, słucha dość cierpliwie, jest ciekawy świata, chce się rozwijać i choć czasem sceptycznie podchodzi do moich pomysłów i przedwczesnego zapału - dzielnie to znosi.

Czy jest idealny? Pewnie nie. Ale dla mnie tak ;)