Radioaktivnost i Primjena Radioaktivnih Izotopa U

Medicini

Radioaktivnost

• Radioaktivnost je spontano emitiranje alfa-česticȃ i beta-česticȃ iz tvari, često praćeno i emisijom gama elektromagnetskih valova, pri čemu kemijski elementi prelaze iz jednih u druge te se oslobađa energija u obliku kinetičke energije emitiranih čestica ili energije elektromagnetskih valova a svaka atomska jezgra ima karakteristično vrijeme poluraspada.

Radioaktivnost je spontano emitiranje alfa-česticȃ i beta-česticȃ iz tvari, često praćeno i emisijom gama elektromagnetskih valova, pri čemu kemijski elementi prelaze iz jednih u druge te se oslobađa energija u obliku kinetičke energije emitiranih čestica ili energije elektromagnetskih valova a svaka atomska jezgra ima karakteristično 

Znaci Radioaktivnosti:

Historija Radioaktvinosti:

• Prirodnu radioaktivnost otkrio je Henri Becquerel 1896. uočivši da uranijeve soli emitiraju nevidljivo zračenje koje djeluje na fotografsku ploču kroz zaštitni papir slično rendgenskim zrakama te da pod utjecajem toga zračenja elektroskop gubi naboj.

• Marie Curie-Skłodowska otkrila je 1898. takvo zračenje kod torijevih spojeva, te da se na zračenje ne može utjecati električnom strujom, zagrijavanjem, kemijskim reakcijama i sl., da se radioaktivni kemijski elementi pretvaraju jedni u druge i da je vjerojatnost raspada neovisna o starosti pojedinog atoma.

• Ernest Rutherford otkrio je 1899. da se zračenje radija sastoji od dvije komponente koje se različito apsorbiraju u tvarima. Slabo prodornu komponentu, koja je jako ionizirala zrak, nazvao je alfa-zrakama, prodorniju komponentu beta-zrakama.

• Paul Ulrich Villard je 1900. otkrio još prodorniju komponentu, gama-zrake. Ernest Rutherford i Frederick Soddy (1902) na temelju analize gibanja zrakâ u magnetskom polju objasnili su prirodu radioaktivnosti. Wolfgang Pauli postavio je 1930. hipotezu o postojanju neutrina, tadašnjim detektorima neuhvatljive čestice koja odnosi dio energije u beta-raspadu. Enrico Fermi postavio je 1933. prvu strogu teoriju beta-raspada koja pretpostavlja da prijelaz neutrona u proton ili obratno uzrokuje slabo nuklearno međudjelovanje, a pritom dolazi do simultane emisije ili apsorpcije elektrona i neutrina. Irène Joliot-Curie i Frederik Joliot-Curie prvi su 1934. umjetno izazvali radioaktivnost i proizveli umjetni radioizotop stabilnog elementa.

Vrste radioaktivnih raspada

• Alfa-Raspad

• Beta Raspad

Alfa-Raspad

• Alfa-raspad promjena je atomske jezgre pri kojoj jezgra emitira alfa-česticu, maseni broj se smanjuje za 4, a redni broj za 2. Primjerice alfa-raspadom U-238 nastaju Th-234 i alfa-čestica

Beta-Raspad

• Beta-raspad promjena je atomske jezgre pri kojoj dolazi do emisije ili apsorpcije elektrona ili pozitivnog elektrona (pozitrona) i antineutrina ili neutrina. Pritom se maseni broj ne mijenja, a redni broj elementa promijeni se za jedan. U prirodnim radioaktivnim nizovima pri tzv. beta-minus-raspadu jedan neutron u jezgri raspada se na elektron, antineutrino i proton. Primjerice beta-raspadom Th-233 nastaju Pa-234, beta-minus-čestica i antineutrino. Prilikom umjetno izazvane radioaktivnosti može doći i do beta-plus-raspada, tj. emisije pozitrona i neutrina; maseni broj elementa ostaje isti, a redni se broj smanji za jedan.

Elektronski Uhvat

• Elektronski uhvat pojava je pri kojoj jezgra zahvati jedan elektron iz atomskog omotača i smanji svoj pozitivni naboj za jedan. Udaljeni elektroni popunjavaju ispražnjena mjesta i pritom dolazi do emisije rendgenskoga zračenja.

Gama Radioaktivnost

• Gama-radioaktivnost prijelaz je između stanja više pobuđenosti atomske jezgre u stanje niže pobuđenosti ili u osnovno stanje, a elektromagnetsko zračenje visoke frekvencije koje se pritom emitira naziva se gama-zračenje. Tada se ne mijenjaju više redni ni maseni broj elementa.

Unutarnja Konverzija

• Unutarnja konverzija proces je pri kojem jezgra izravno predaje višak energije elektronu u unutarnjim slojevima atomskog omotača. Taj elektron napušta atom, a njegovo izbacivanje prati emisija rendgenskih zraka. Redni i maseni brojevi atoma ne mijenjaju se.

• Zračenje nastalo radioaktivnošću razlikuje se po prodornosti, električnom naboju, građi i po procesima koji dovode do emisije. Alfa-zračenje može zaustaviti papir, beta-zračenje može zaustaviti aluminijski lim debeo nekoliko milimetara, a većinu gama-zračenja može zaustaviti desetak centimetara debela olovna ploča. U magnetskom polju alfa-zrake savijaju se kao pozitivno nabijene čestice, beta-zrake kao negativne ili pozitivne, a gama-zrake prolaze nesmetano.

Umjetna Radioaktivnost

• Radioaktivne jezgre mogu se dobiti bombardiranjem stabilnih jezgara protonima, alfa-česticama, neutronima itd. Glavni izvor umjetnih radioaktivnih elemenata su nuklearni reaktori i akceleratori.

• Tijekom Drugog svjetskog rata i pedeset godina poslije razvijano je nuklearno oružje.

Primjena Radioaktivnih Izotopa U Medicini

Radioaktivni Izotopi U Medicini Se Primjenjuju Za :

• Dijagnostiku

• Liječenje

U Dijagnostici:

• Radioaktivni izotopi• • Radioaktivni izotopi (radionuklidi) pojedinih elemenata nemaju

stabilne jezgre, nego se one transmutiraju i relaksiraju• uz emisiju radioaktivnog zračenja: čestica (α, β) ili fotona (γ).• • U dijagnostici su u upotrebi najviše radioaktivni izotopi koji su emiteri• γ fotona, i to onih energija za koje je interakcija s atomima tkiva malo• vjerojatna. To su metastabilni izotopi, jer je vrijeme života jezgre u• pobuđenom stanju dugo (• 99mTc).• • Radioaktivni izotopi mogu se ugraditi u organizmu.• • Detektira se γ zračenje koje izlazi iz pacijenta i tako određuje• raspodjela radionuklida u tijelu• • Rezolucija slike u metodama nuklearne medicine je slabija nego kod• kod strukturnih tehnika (CT, MRI), ali se zato dobiva funkcionalna• slika

U Liječenju Se Koristi Za:

• Liječenje Malignih Tumora• Liječenje štitnjače• Sterilizacija Medicinskih Instrumenata I

Lijekova• Otkrivanje Pukotine U KOstima

Liječenje Malignih Tumora

Pomoću raznih radioaktivnih izotopa koji se ubrizgavaju u krvotok pacijenta dobija se kompletna slika celog tumora i njegovih metastaza. Ovi izotopi mogu da služe i u lečenju karcinoma jer se tumori zrače iznutra, tako da postoji šansa za totalni oporavak pacijenta. Ovu metodu za dijagnostiku i terapiju neuroendokrinih tumora u našoj zemlji sprovodi jedino Institut za nuklearnu medicinu Kliničkog centra Srbije, a u svetu još samo nekoliko ustanova.

Pomoću gama-kamere, koju je ovaj institut dobio kao rezultat velikog projekta saradnje sa Međunarodnom agencijom za atomsku energiju UN, unapređeni su dijagnostički potencijali i uvedene nove metode.

- Za dijagnostiku neuroendokrinih tumora, ali i ostalih vrsta ovog oboljenja, primenjuje se scintigrafija, koja se zasniva na korišćenju obeleženih radioaktivnih izotopa koji se ubrizgavaju u krvotok pacijenta. Izotopi se nakupljaju u tkivu tumora, odakle emituju gama zračenje. Zračenje spolja registruje gama-kamera koja sve pretvara u sliku - objašnjava dr Vera Artiko iz Instituta za nuklearnu medicinu KCS.

Na taj način dobija se snimak čitavog tela, odnosno, jasan prikaz primarnog tumora i njegovih metastaza.

• Tako omogućavamo ne samo precizno postavljanje dijagnoze, već i izbor najefikasnije terapije i praćenje njenih efekata. Takođe, možemo precizno utvrditi da li je tumor delimično ili potpuno uništen i da li terapiju treba promeniti. A to sve, na primer, nije moguće utvrditi radiološkim metodama i magnetnom rezonancomU saradnji sa Institutom za endokrinologiju i bolesti metabolizma, ova dijagnostika se godišnje primenjuje kod 80 pacijenata sa novootkrivenim tumorima. Dijagnostika ne košta ništa, već je potreban samo uput.

Kada se konstatuje tumor, isti radioaktivni izotopi mogu se koristiti i u lečenju tumora i njegovih metastaza.

Primjena Radioaktivnih Izotopa U Lijecenju Štitnjače

• Radioaktivni jod se u liječenju karcinoma štitnjače primjenjuje nakon kirurškog zahvata, za liječenje ostatka tumorskog tkiva (ablacijska terapija), nakon njegova ponovnog javljanja te za liječenje metastaza ovog tumora. Sposobnost nakupljanja radioaktivnog joda imaju svi diferencirani karcinomi štitnjače - papilarni, folikularni i miješani papilarno-folikularni. Prije ovog liječenja, bolesnik prestaje uzimati nadomjesnu terapiju hormonima štitnjače i obavlja se scintigrafsko snimanje cijelog tijela za dijagnostiku ostataka tkiva štitnjače i metastaza nakon kirurškog zahvata. Ukoliko se ovom pretragom nađe ostatno tkivo štitnjače ili metastaze, obavlja se liječenje radioaktivnim jodom. Rezultat ovog liječenja je hipotireoza.

• Nuspojave radiojodne terapije karcinoma zbog visokih doza su: simptomi radijacijske bolesti - mučnina, povraćanje, glavobolja, umor, a pojavljuju se najranije 12 sati nakon liječenja. Opaža se i potiskivanje funkcije koštane srži kao prolazno smanjenje broja krvnih stanica, dok je trajno potiskivanje rijetko i događa se samo kod primjene vrlo visokih doza zbog metastaza u kostima. Upala pluća, pneumonitis, također je moguća kod zadržavanja visokih doza. Pojava drugih tumora nije opisana, ali je zabilježeno potiskivanje funkcije spolnih žlijezda. Visoke doze mogu dovesti do povećanog broja mutacija pa je potrebna stroga kontracepcija. Moguća je i upala i poremećaj žlijezda slinovnica, a najozbiljnija nuspojava je mijeloična leukemija.Za sprječavanje ovih teških komplikacija ne preporučuje se ponavljanje terapije u razmaku manjem od 6 mjeseci.

Rentgensko Zračenje

• Rendgenske zrake• (Preusmjereno s Rentgensko zračenje)• Rendgenska snimka ruke• Rentgenske ili rendgenske zrake, poznate i kao X-

zrake, područje su elektromagnetskog zračenja s valnim duljinama između 10 i 0,01 nm, što približno odgovara području izmeđuultraljubičastog i gama zračenja. Najpoznatija njihova primjena je u dijagnostičkoj radiografiji ikristalografiji. Zbog svoje energije ubrajaju se u ionizirajuće zračenje.

Otkriće

• Wilhelm Conrad Röntgen objavljuje 1895. da je u modificiranoj Crookesovoj cijevi otkrio nevidljive zrake koje izazivaju fluorescenciju, prolaze kroz materiju, te se ne otklanjaju u magnetskom polju. Röntgen je te zrake nazvao X-zrake zbog njihove nepoznate prirode. Iako se poslije pokazalo da su takve zrake već bile uočene u nekim pokusima, npr. Nikola Tesla proizveo ih je djelovanjemelektričnog polja visoke frekvencije, Röntgen ih je prvi istražio[nedostaje izvor], primijenio i shvatio njihovu prirodu.

Dobivanje Rentgenskog Zračenja

• Dobivanje [uredi]• Rendgensko zračenje nastaje kada elektroni velikom brzinom udaraju u metal, pri

čemu dolazi do njihovog naglog usporavanja i izbijanja elektrona iz unutarnjih ljuski atoma metala. Usporavanjem se stvara kontinuirani spektar zakočnog zračenja (bremsstrahlung), a popunjavanjem mjesta sa kojih su izbijeni elektroni nastaju spektralne linije.

• Uobičajeni način dobivanja je u rendgenskoj cijevi. To je vakuumska cijev u kojoj se s jedne strane nalazi anoda, a s druge katoda uz koju se nalazi žarna nit. Katoda je na visokom naponu u odnosu na anodu. Kada žarnom niti tečeelektrična struja ona se užari pa katoda izbacuje elektrone koji se ubrzavaju u električnom polju između katode i anode. Elektroni udaraju u u anodu koja je načinjena od materijala koji su otporni na visoku temperaturu, poput molibdena i volframa, a ujedno se i vrti kako bi imala što bolje hlađenje. Pri tome se 99 % energije elektrona pretvara u toplinu, a samo 1 % odlazi u obliku ionizirajućeg zračenja koje pod pravim kutem izlazi kroz mali otvor na rendgenskoj cijevi.