Lisans Tezimden Notlar - 15 (Teorik Kavramlar - Kerma)

Enerji Transferi ve Kerma

Bir foton ışınından bir ortama enerji transferi, iki aşamalı olarak gerçekleşir. İlk aşama (a), fotonların atom ile etkileşimini içerir ve bir elektronun veya elektronların harekete geçmesine neden olur (KERMA). İkinci aşama (b) ise, eksitasyon ve iyonizasyon yoluyla yüksek enerjili elektronların ortama enerji aktarımını içerir (DOZ). Bu aşamalar şekilde gösterilmiştir.

hν enerjili bir fotonun bir ortama enerji transferinin şematik gösterimi.
Gelen fotonlar enerjilerinin bir kısmını elektronlara kinetik enerji (K.E) olarak aktarırlar.
 Aktarılan enerji kerma ile adlandırılır. (b) süreci de absorbe doz olarak isimlendirilir. hν' enerjili foton (a) dan saçılır.
 hν' '  enerjili foton ise elektron-nükleon arasındaki çarpışma sonucu oluşan bremsstrahlung radyasyonudur.
Delta ışını ise elektron-elektron çarpışması sonucu oluşmuştur.

Lisans Tezimden Notlar - 14 (Teorik Kavramlar - Akı Hızı)

Akı Hızı

Δt zamanı içerisinde ΔA alanından ayrılan ΔN parçacığın sahip olduğu akı hızı ;

Lisans Tezimden Notlar - 13 (Teorik Kavramlar - Enerji Akısı)

Enerji Akısı

       Aynı alan geometrisinde, eğer ΔA alanına ΔE lik bir enerji akısı etki ediyorsa, P noktasındaki enerji akısını şu şekilde ifade edebiliriz:

Lisans Tezimden Notlar - 12 (Teorik Kavramlar - Akı)

AKI

        Şekilde gösterildiği üzere; ışınların gelme doğrultularına dik konumda bulunan A alanına N tane foton ışını nüfuz etmektedir. Eğer P noktasında seçilen ΔA alanı küçük boyutlarda ve bu alan içerisinden geçen foton sayısı ΔN ise P noktasındaki akı , ΨN (birim alandaki parçacık sayısı);

                 Tesir kesiti ΔA olan ortamın P noktasındaki akının şematik gösterimi                                            

      ΨN , m^-2 birimiyle ifade edilir. Ortalama akı olan N/A 'nın sayısal değeri, ışınların girdiği alan ,A, boyutunun altında bir değere sahiptir. Dolayısıyla akı dN/dA ile gösterilebilir [1][2].

[1] Subramania Jayaraman, Lawraence H.Lanzl.Springer,  Clinical Radiotherapy Physics,Second Edition , 2004

[2] Recep Kandemir, "External Radyoterapide Foton Doz Algoritmalarının Araştırılması" , Lisans Bitirme Projesi, 2012

Lisans Tezimden Notlar - 11 (Kohorent Saçılma)

Kohorent Saçılma

     Radyoterapide 100keV altındaki enerjiler yumuşak dokular için önemsizdir. Dolayısıyla kohorent saçılma radyasyon terapisinde çok önemli bir etkileşim değildir.

        Ayrıca kohorent saçılmayla yüklü parçacıklara enerji kazandırılmaz.Bunun anlamı , kohorent saçılma sadece düşük enerjili fotonları saptırmada önemlidir ve depolanan enerjiden doğrudan sorumlu değildir. Kohorent saçılma bir atomik elektronun yakınından geçerek onun anlık salınım (titreşim) yapmasına sebep olan bir elektromanyetik dalgadan meydana gelir. Bu titreşim atomdaki tüm elektronlardan elektromanyetik radyasyon yayılmasına sebep olabilir. Bu nedenle bu radyasyon kohorent (İki veya daha fazla dalganın aynı fazda veya aralarında sabit bir faz farkına sahip olmaları anlamına gelir) olarak adlandırılır [1][2].

Lisans Tezimden Notlar - 10 (Çift Oluşumu)

Çift Oluşumu

       Fotonların soğurulmasında karşılaşılan ve öncekilerden tamamen farklı olan diğer bir etkileşme çift oluşumu olayıdır. Yüksek foton enerjilerinde meydana gelen bu etkileşmede soğurucu atomun çekirdeğinin yük alanının etkisiyle bir foton yok olarak artı ve eksi yüklü iki elektron meydana gelir [1]. Bu olay genellikle bir fotonun, atom çekirdeğinin yakınından geçerken meydana gelmekle birlikte, bazen de foton bir elektronun yakınından geçerken de meydana gelebilir. Çift oluşumu olayında foton, enerjisinin tamamını aktararak yok olur [2].

Lisans Tezimden Notlar - 9 (Compton Etkisi)

Compton Etkisi
            Radyoterapide kullanılan ışın enerjileri için Compton saçılması en önemli foton etkileşmesidir. Şekilde görül düğü üzere dış kabukta bulunan bir serbest elektron,  enerjisi Ep olan bir foton ile inkohorent bir saçılma yapar.

 E=hν enerjisi ile gelen bir foton serbest bir elektron ile etkileşerek ona Ek lık bir enerji transfer eder.
Kopan elektron φ açısı ile bulunduğu kabuğu terk eder. Gelen foton enerjisinin bir kısmını kopan elektrona verir ve elektronun durgun kütle enerjisi sebebiyle E=hν' lü bi foton saçılır.  Saçılan fotonun enerjisinin miktarı  θ açısına bağlıdır. 

Lisans Tezimden Notlar - 8 (Fotoelektrik Etki)

Fotoelektrik Etki

        Fotonlar madde ile etkileştiklerinde ortam atomlarının orbital elektronlarından bir tanesine enerjisinin tamamını aktararak elektronun atomdan fırlatılması olayına fotoelektrik olay denir. Atomdan kopartılan elektrona da fotoelektron  denir. Bu olayın gerçekleşmesi için gelen foton enerjisinin elektronun bağlanma enerjisinden büyük olması gerekir.

L-kabuğundaki bir elektronun koparılması sonucu fotoelektrik absorbsiyonun gösterimi. 
Foton bütün enerjisini L-kabuğundaki elektrona aktarması sebebiyle elektron, bulunduğu enerji seviyesinden koparılır. 
Bir üst enerji seviyesi olan M-kabuğundan bir elektron, boşalan seviyeye iner.
 Bu sırada dışarıya bir karakteristik radyasyon yayılır.

Lisans Tezimden Notlar - 7 (Radyasyonun Madde ile Etkileşimi)

Radyasyonun Madde ile Etkileşimi

        Elektromanyetik radyasyon temelde madde içerisinde atomik elektronlarla etkileşir. Etkileşme mekanizması, etkileşme olasılığı ve enerji kaybı gelen radyasyonun yüküne,enerjisine girdiği ortamın atom numarasına ve  ortamın yoğunluğuna bağlı olarak değişir [1].

Fotonların Madde ile Etkileşimi

          Fotonlar girdikleri ortam atomlarının elektronları ve çekirdeği ile bir çok farklı yollardan etkileşirler. Fakat EM dalga olduklarından yük ve kütle söz konusu değildir. Bu nedenle ortamla etkileşme mekanizmaları yüklü parçacıkların madde ile etkileşmesinden çok farklıdır. Tek enerjili bir foton demetinin intensitesi (şiddet) geçtiği ortam kalınlığı ile üstel olarak azalır.

Lisans Tezimden Notlar - 4 (Kobalt-60 Cihazları)

Kobalt-60 Cihazı

        Kobalt-60 cihazları; radyasyon kaynağı olarak Co-60 radyoizotopu kullanan teleterapi cihazlarıdır. Teleterapi yönteminde radyoaktif olarak kullanılan Co-60, radyoaktif olmayan Co-59 maddesinin nükleer reaktörlerde nötron bombardımanyla elde edilir [1].

          

Lisans Tezimden Notlar - 3 (Radyoterapinin Gelişimi)

Radyoterapinin Gelişimi

         Radyasyon terapisinin ilk adımı 1895 yılında Wilhelm Concard Rontgen tarafından atıldı. Bacquerel 1896’da radyoaktiviteyi keşfetti ve Marie-Pierre Curie Kasım 1898’de radyumu saf olarak ilk kez ayrıştırdı. Kısa süre sonra kanser  tedavilerinde radyasyon terapisi uygulanmaya başlandı.

   

  

    

Lisans Tezimden Notlar - 1 (Özet)

Radyoterapi

          X-ışınları, gama ışınları, elektronlar, nötronlar, protonlar veya ağır parçacıkların, iyonize rad- yasyon etkisi nedeniyle kullanılarak malign dokuların ışınlanması ile oluşan tedavi sürecidir. Radyoterapide external ve internal olmak üzere iki tedavi tekniği kullanılır.

           

External

Internal