Ионизирующее излучение
<<  Радиоактивные излучения их воздействие на живые организмы в медицине Обеспечение радиационной безопасности населения при воздействии природных источников ионизирующего излучения  >>
Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений и её
Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений и её
Основная мера воздействия
Основная мера воздействия
Основная мера воздействия
Основная мера воздействия
Depth Dose
Depth Dose
Radiation vs CELL
Radiation vs CELL
Основные механизмы воздействия ионизирующих излучений на клетку
Основные механизмы воздействия ионизирующих излучений на клетку
Два сценария развития событий
Два сценария развития событий
Опухоль vs
Опухоль vs
Терапевтический интервал
Терапевтический интервал
Радиорезистентность опухоли
Радиорезистентность опухоли
Основные причины радирезистентности
Основные причины радирезистентности
Гипоксия тканей опухоли
Гипоксия тканей опухоли
Клеточный цикл
Клеточный цикл
Неадекватность клеточного цикла
Неадекватность клеточного цикла
Методы борьбы с радиорезистентностью опухолей
Методы борьбы с радиорезистентностью опухолей
Линейная передача энергии (ЛПЭ)
Линейная передача энергии (ЛПЭ)
HADRONS
HADRONS
CELL
CELL
Два сценария развития событий
Два сценария развития событий
Относительная биологическая эффективность (ОБЭ)
Относительная биологическая эффективность (ОБЭ)
«Безразличие» плотноионизирующих излучений к гипоксии
«Безразличие» плотноионизирующих излучений к гипоксии
Зависимость ОБЭ и ОКЭ от ЛПЭ
Зависимость ОБЭ и ОКЭ от ЛПЭ
! ! !
! ! !
ОБЭ выше для репарируемых, т.е. для радиорезистентных клеток
ОБЭ выше для репарируемых, т.е. для радиорезистентных клеток
от сорта частиц от энергии частиц и от свойств объекта
от сорта частиц от энергии частиц и от свойств объекта
ОБЭ выше там, где надо (сечение ионизации обратно пропорционально
ОБЭ выше там, где надо (сечение ионизации обратно пропорционально
Клиническое подтверждение феномена слабой зависимости для ионов
Клиническое подтверждение феномена слабой зависимости для ионов
Хроника
Хроника
HADRONS
HADRONS
К счастью, медицина не только консервативна, но и «злопамятна»
К счастью, медицина не только консервативна, но и «злопамятна»
Нейтрон-захватная терапия (BNCT)
Нейтрон-захватная терапия (BNCT)
BNCT хроника
BNCT хроника
Главные проблемы и трудности развития нейтронной терапии
Главные проблемы и трудности развития нейтронной терапии
Ионная терапия (ионы углерода)
Ионная терапия (ионы углерода)
Центры ионной терапии (ионы углерода, декабрь 2011г
Центры ионной терапии (ионы углерода, декабрь 2011г
6
6
6
6
Выводы
Выводы
И самый главный вывод
И самый главный вывод
Спасибо
Спасибо

Презентация: «Ионизирующее излучение на опухоль». Автор: SuperKVO. Файл: «Ионизирующее излучение на опухоль.ppt». Размер zip-архива: 4058 КБ.

Ионизирующее излучение на опухоль

содержание презентации «Ионизирующее излучение на опухоль.ppt»
СлайдТекст
1 Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений и её

Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений и её

роль в дистанционной лучевой терапии злокачественных новообразований

Поглощенная доза – мера воздействия на живую материю Ионизирующие излучения, используемые в лучевой терапии Основные механизмы поражения клетки Радиорезистентность опухоли и её основные причины Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений Хроника

В.С. Хорошков

Институт теоретической и экспериментальной физики Отдел Медицинской физики

2 Основная мера воздействия

Основная мера воздействия

Основная мера воздействия

Основная мера воздействия

Dose

Dose

Поглощенная доза энергия, переданная веществу ионизирующим излучением

Передача энергии происходит, в основном, путём ионизации атомов и молекул живой материи

Единица энергии

Единица поглощённой дозы

3 Основная мера воздействия

Основная мера воздействия

Dose

Доза за курс облучения 60 ? 70 Гр

Доза за фракцию 2 ? 4 Гр

Доза за фракцию 2 ? 4 Гр

За фракцию 1 кг материи передаётся 0.5 ? 1 кал

Энергетический (радиобиологический) парадокс

4 Depth Dose

Depth Dose

Изменение дозы по глубине при облучении различными типами ионизирующих излучений

5 Radiation vs CELL

Radiation vs CELL

Наиболее важные локализации лучевого поражения клетки: 1 – однонитчатые разрывы в ДНК; 2 – двунитчатые разрывы в ДНК; 3 – нарушение связи ДНК с белком; 4 - нарушение структуры ДНК-мембранного комплекса; 5,6 – разрушение ядерной (5) и митохондриальной мембран (6)

??? Лучевая терапия – нанотехнология или нет ???

6 Основные механизмы воздействия ионизирующих излучений на клетку

Основные механизмы воздействия ионизирующих излучений на клетку

Хромосомные абберации Повреждение внутриклеточных мембран (нарушение метаболизма) Образование свободных радикалов и перекисей (фрагментов ионизированных молекул)

CELL vs Radiation

7 Два сценария развития событий

Два сценария развития событий

CELL vs Radiation

Трагический финал наступает при первом или последующих митозах – последующие поколения клеток нежизнеспособны – они погибают

Энергия, затраченная на ионизацию, затрачена зря

Сублетальные повреждения не переходят в летальные: репарационные процессы в клетке осуществляют «ремонт» ионизационных повреждений и/или происходит быстрая рекомбинация образовавшихся ионов (свободных радикалов и перекисей) до наступления митоза

«Поломка» не ремонтируется. Она изначально летальная или сублетальная переходит в летальную. Например, двойные разрывы хромосомы практически всегда летальны.

8 Опухоль vs

Опухоль vs

нормальная ткань

CELLs

Радиочувствительность опухолевых и нормальных тканей (клеток) отличается незначительно – на 20?25%; как правило, радиочувствительность опухолевых клеток выше. Отличие репарационных способностей выражено сильнее – 2?3 раза, но корреляции (опухолевые – нормальные) нет.

9 Терапевтический интервал

Терапевтический интервал

Target

(Гибель клеток)

10 Радиорезистентность опухоли

Радиорезистентность опухоли

Radioresistance

(Гибель клеток)

11 Основные причины радирезистентности

Основные причины радирезистентности

Гипоксия тканей опухоли Неадекватность клеточного цикла

Radioresistance

12 Гипоксия тканей опухоли

Гипоксия тканей опухоли

OXYGEN

В отсутствии свободного кислорода образовавшиеся ионы быстро рекомбинируют. Репарация «поломки» (рекомбинация) успевает пройти раньше, чем это скажется на жизнедеятельности клетки. Это явление – зависимость репарационной способности, т.е. смертности клеток от наличия или отсутствия кислорода получило название относительного кислородного эффекта (ОКЭ)

!При одной и той же поглощенной дозе

13 Клеточный цикл

Клеточный цикл

CELL

И M

G2

Длительность клеточного цикла: 12?48 часов

М – митоз, G1- предсинтетический период, S – период синтеза ДНК, G2 – постсинтетический период, G0 – возможная фаза покоя

Клетка наиболее радиочувствительна в периодах:

14 Неадекватность клеточного цикла

Неадекватность клеточного цикла

CELL

Быстрый цикл злокачественных клеток также чреват радиорезистентностью опухоли – злокачественных клеток «ремонтируется» за цикл меньше, но число клеточных циклов злокачественных клеток, а следовательно и митозов - больше

При медленно протекающем цикле за 1.5?2 месяца курса облучения удаётся нанести летальные повреждения лишь малой доле клеток, находящихся в периодах G2 и M

15 Методы борьбы с радиорезистентностью опухолей

Методы борьбы с радиорезистентностью опухолей

Radioresistance

Ускорение (замедление) клеточного цикла Оксигенация тканей опухоли Искусственная гипоксия здоровых тканей Применение электронакцепторных соединений и т.п.

16 Линейная передача энергии (ЛПЭ)

Линейная передача энергии (ЛПЭ)

LET

Редкоионизирующие излучения: Рентген, фотоны, протоны ЛПЭ = 3?5 кэВ/мкм Плотноионизирующие излучения: Нейтроны, ?-мезоны, ионы тяжелее протонов ЛПЭ до 150 кэВ/мкм

17 HADRONS

HADRONS

«Первое свидание» лучевой терапии с плотноионизирующими излучениями

Радиобиологические исследования: 1936г., Беркли, США,Lawrence J.H., Aeberlcold P.C. Трагедия доктора Роберта Стоуна: 1939-1943гг., Беркли, США, ОБЛУЧЕНИЕ нейтронами 249 больных – обескураживающие результаты

18 CELL

CELL

Хромосомные абберации. Число актов ионизации в масштабах ДНК

Плотноионизирующие излучения (до 150 кэВ/мкм) – множество актов ионизации, множество двухнитиевых летальных неремонтируемых «поломок». Практически вся поглощенная энергия затрачена полезно – на создание летальных хромосомных аббераций

Редкоинизирующие излучения (3-5 кэВ/мкм) – 1?2 акта ионизации, в большом количестве случаев однонитиевые сублетальные, легко репарируемые «поломки». Большая часть энергии потрачена зря

19 Два сценария развития событий

Два сценария развития событий

CELL vs Radiation

Трагический финал наступает при первом или последующих митозах – последующие поколения клеток нежизнеспособны – они погибают

Энергия, затраченная на ионизацию, затрачена зря

Сублетальные повреждения не переходят в летальные: репарационные процессы в клетке осуществляют «ремонт» ионизационных повреждений и/или происходит быстрая рекомбинация образовавшихся ионов (свободных радикалов и перекисей) до наступления митоза

«Поломка» не ремонтируется. Она изначально летальная или сублетальная переходит в летальную. Например, двойные разрывы хромосомы практически всегда летальны.

20 Относительная биологическая эффективность (ОБЭ)

Относительная биологическая эффективность (ОБЭ)

RBE

Формально, разница в эффективности использования поглощенной энергии (дозы) получила название – относительная биологическая эффективность. ОБЭ искусственного источника фотонов 60Co принята за единицу

21 «Безразличие» плотноионизирующих излучений к гипоксии

«Безразличие» плотноионизирующих излучений к гипоксии

HYPOXIA

Плотность актов ионизации, плотность и количество появляющихся активных радикалов и перекисей столь велики, что даже в условиях дефицита кислорода рекомбинация всего этого множества оказывается невозможной

22 Зависимость ОБЭ и ОКЭ от ЛПЭ

Зависимость ОБЭ и ОКЭ от ЛПЭ

RBE&ROE vs LET

ОБЭ зависит не только от свойств излучения – ЛПЭ, но и от: свойств облучаемого объекта (вернёмся) от «желаемого» биологического эффекта

Спад кривых после ЛПЭ ? 100кэВ/мкм – сверхубийство (overkill)

23 ! ! !

! ! !

Два важных обстоятельства, определяющих результативность применения плотноионизирующих излучений с высокими ОБЭ

! ! !

24 ОБЭ выше для репарируемых, т.е. для радиорезистентных клеток

ОБЭ выше для репарируемых, т.е. для радиорезистентных клеток

RBE

25 от сорта частиц от энергии частиц и от свойств объекта

от сорта частиц от энергии частиц и от свойств объекта

!! (клеточный состав, кровоснабжение, стадия опухоли и т.п.). ОБЭ колеблется для плотноионизирующих частиц от 1.5 до 3 и более: Dбиол. [кобальт?грей ? эквив.]= ОБЭ ? Dпогл.

Относительная биологическая эффективность зависит:

RBE

26 ОБЭ выше там, где надо (сечение ионизации обратно пропорционально

ОБЭ выше там, где надо (сечение ионизации обратно пропорционально

скорости частиц)

RBE

RBE

27 Клиническое подтверждение феномена слабой зависимости для ионов

Клиническое подтверждение феномена слабой зависимости для ионов

углерода «момент облучения – участок клеточного цикла» и биологического (клинического) эффекта.

Планомерное уменьшение среднего числа фракций за курс в HIMAC. Клинический результат не ухудшался.

28 Хроника

Хроника

29 HADRONS

HADRONS

«Первое свидание» лучевой терапии с плотноионизирующими излучениями

Радиобиологические исследования: 1936г., Беркли, США Трагедия доктора Роберта Стоуна: 1939-1943гг., Беркли, США, ОБЛУЧЕНИЕ нейтронами 249 больных – обескураживающие результаты

30 К счастью, медицина не только консервативна, но и «злопамятна»

К счастью, медицина не только консервативна, но и «злопамятна»

NEUTRONS

Новая попытка использования быстрых (1 МэВ и более) нейтронов была предпринята лишь в 1970 г. В Хамерсмитском госпитале (Лондон). К началу 21 века в мире работало около 20 центров лучевой терапии с использованием быстрых нейтронов, облучено более 20 тысяч больных

31 Нейтрон-захватная терапия (BNCT)

Нейтрон-захватная терапия (BNCT)

NEUTRONS

Главная идея: Опухоль насыщается 10B Идёт многоступенчатая ядерная реакция – захват ядрами бора тепловых и надтепловых нейтронов Выход медленных ?-частиц, ядер лития и фотонов с очень высокой плотностью актов ионизации Таким образом, активно повреждаются лишь ткани, насыщенные 10B – опухоли и метастазы

32 BNCT хроника

BNCT хроника

BNCT

1935 г. – Taylor H.J., Goldhaber. «Декларация о намерениях» 1936 г. – Locher G.L. Предложение облучать внутричерепные новообразования 1951 – 1961 гг. – первые исследования: Массачусетский технологический институт (MTI), Брукхевенская национальная лаборатория (исследовательские реакторы). Неудачи из-за плохого накопления бора в опухоли были объяснены лишь в 1991 г. (D.N. Stalkin) 1968 г. – Япония (H. Hatanaka), BSH – Na2B12H11SH 1990 – 1992 гг. – опять США и Европа

33 Главные проблемы и трудности развития нейтронной терапии

Главные проблемы и трудности развития нейтронной терапии

NEUTRONS

Создание компактного источника нейтронов для размещения в клинике Конструирование химического соединения (BNCT) для эффективной доставки бора в опухоль и метастазы Недостаточность радиобиологической базы данных – неопределенность значения ОБЭ для каждого конкретного случая и, соответственно, проблема отбора больных и выбор дозы

34 Ионная терапия (ионы углерода)

Ионная терапия (ионы углерода)

CARBON

Сочетание прекрасного дозового распределения и высокого значения ОБЭ (3 и более) Первый центр ионной терапии – 1994 г. HIMAC, Чиба, Япония Сегодня в мире работают 6 центров ионной терапии, облучено более 9270 больных, в основном в Японии (HIMAC)

35 Центры ионной терапии (ионы углерода, декабрь 2011г

Центры ионной терапии (ионы углерода, декабрь 2011г

1

2

3

4

5

6

7

Страна

Город

Начало

Число больных

Германия

Дармштадт

1998

440

Китай

Ланьджоу

2006

159

Германия

Хейдельберг

2010

560

Италия

Павия

2011

5

Япония

Чиба

1994

6559

Япония

Хюого

2002

1271

Япония

Гунма

2010

271

Всего

9265

№№

36 6

6

37 6

6

38 Выводы

Выводы

Conclusion

Плотноионизирующие излучения – эффективный инструмент лечения радиорезистентных опухолей Широкомасштабное внедрение плотноионизирующих излучений в реальную клинику пока «ещё в пути». «Избирательность» их действия (зависимость от свойств объекта) требует серьёзных и длительных радиобиологических исследований

39 И самый главный вывод

И самый главный вывод

В России есть единственный пучок многозарядных ионов углерода – в ИТЭФ Необходимо его сохранить (восстановить) и продолжить радиобиологические, предклинические и клинические исследования.

40 Спасибо

Спасибо

За

Внимание

!!!

«Ионизирующее излучение на опухоль»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/ionizirujuschee-izluchenie-na-opukhol-216065.html
cсылка на страницу

Ионизирующее излучение

11 презентаций об ионизирующем излучении
Урок

Физика

134 темы
Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Ионизирующее излучение > Ионизирующее излучение на опухоль