Brachytherapie. Brachytherapie: was bedeutet das? Geschichte. Das Atom; Beispiel: Helium. Der Atomkern. Geschichte: woher kommt das Radium?

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Frank Schubert
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1 1 Brachytherapie: was bedeutet das? 2 Brachytherapie Dr. rer. nat. C.Melchert Brachy: griechisch sowohl zeitlich als auch räumlich KURZ hierbei wird eine kleine radioaktive Quelle direkt in oder an das Tumorbett gelegt. => Zerstörung der noch vorhandenen Tumorzellen 3 : woher kommt das Radium? Entdeckung eines neuen radioaktives Elements: RADIUM Warum strahlt das Radium? Warum gibt es überhaupt strahlende chemische Elemente? Dieses wurde von Marie und Pierre Curie am auf dem Treffen der "Academy of Science" vorgestellt. Was ist das für eine Strahlung? Das Atom; Beispiel: Helium Elektronenhülle 5 Der Atomkern trägt die positive elektrische Ladung 6 Atomkern m m 4 He 2 Ordnungszahl 2 Massezahl 4 liefert fast die gesamte Masse des Atoms besteht aus Nukleonen Protonen Neutronen 1

Periodensystem der Elemente 7 Periodensystem der Elemente 8 Anzahl der Protonen = Ordnungszahl Ort im Periodensystem der Elemente chemischen Eigenschaften Anzahl der Neutronen kann für ein Element

hinausgeschleudert Ort im Periodensystem der Elemente chemischen Eigenschaften Anzahl der Neutronen kann für ein Element verschieden sein Isotope haben den gleichen Ort im Periodensystem Massenzahl

2 Periodensystem der Elemente 7 Periodensystem der Elemente 8 Anzahl der Protonen = Ordnungszahl Ort im Periodensystem der Elemente chemischen Eigenschaften Anzahl der Neutronen kann für ein Element verschieden sein Isotope haben den gleichen Ort im Periodensystem Periodensystem der Elemente 9 α-zerfall (1896) 10 Anzahl der Protonen = Ordnungszahl α-teilchen (He-Kern) wird aus dem Kern hinausgeschleudert Ort im Periodensystem der Elemente chemischen Eigenschaften Anzahl der Neutronen kann für ein Element verschieden sein Isotope haben den gleichen Ort im Periodensystem Massenzahl sinkt um 4 Ordnungszahl sinkt um 2 Häufigste Zerfallsart der natürlichen Radionuklide Zerfallsreihe 238 U 11 : woher kommt Radium? 12 Zerfallsreihe: vom Uran zum Blei 0,2 µs 1,5 s 3 min 20 min 4 d 1, a Uran: 92 Protonen und 146 Neutronen 238 U Pb(206) 27 min 226 Ra: 88 Protonen 138 Neutronen Rn: radioaktives Gas 2

13 14 Radium Zerfall: 226 88 Ra 226 88 Ra 222 86Rn + 4 2He 15 16 Energien: α = 4,78 MeV (94,5%) 1898 Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie 4,60 MeV (5,5%)

3 13 14 Radium Zerfall: Ra Ra Rn + 4 2He Energien: α = 4,78 MeV (94,5%) 1898 Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie 4,60 MeV (5,5%) Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen Energien: 12 Gamma Energielinien => 2 mittlere Energien: 0,55 MeV Dringen tief ins Gewebe ein Herstellung industriell möglich Strahlung ohne Stromquelle 1,65 MeV => hoher Aufwand bzgl. des Strahlenschutzes Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen Gynäkologische Bestrahlungen Radium girls: Weibl. Fabrikarbeiter bemalten Ziffernblätter von Uhren mit Leuchtfarbe in United States Radium Corporation in Orange, New Jersey ab dem Jahre 1917 bis

4 19 20 Erste Erkenntnisse über Gesundheitsschäden: 1924 USA Dr.Blum (Zahnarzt): "Radium-Kiefer" bei Ziffernblattmalerinnen 1925 USA Dr. F:L: Hoffman (Statistiker): 5 Tote, 12 lebende Ziffernblattmalerinnen mit Krebs und resistenten Infektionen am Kiefer 1933 USA Evans veröffentlicht ein Paper über Radiumvergiftung Einführung der Radiumbestrahlung Kleinraumbestrahlung mit Radium (Gynäkologie) Vorläufer des heutigen Afterloadings Einlegen von Radiumnadeln 1914 Radiumnadeln aus Stahl oder Platin wurden für bestimmte Zeit in den Tumor gelegt Intensitätsmodulierte Brachytherapie 23 Quelle für Brachytherapie 24 Radium 226 LDR Ir-192 Lineare Strahler HDR Ir 192 stepping source Volumenoptimierung nicht möglich Intensitätsmodulierte Brachytherapie (IMBT) Volumenoptimierung möglich Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit guter Dosisleistung Heute: 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 85 %) K-Einfang zu 192 Os (ca. 15 %) Halbwertszeit: 73,8 d 19 Gammalinien Mittlere Energie = 375 kev Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 4

5 Quelle für die Brachytherapie 25 Quelle für die Brachytherapie 26 Energie / MeV β - -Zerfall (1896) 27 β - -Zerfall (1896) 28 Kerne mit Neutronenüberschuss Kerne mit Neutronenüberschuss durch Spaltung schwerer Kerne durch Spaltung schwerer Kerne durch Neutronenbeschuss durch Neutronenbeschuss Umwandlung eines Neutrons in ein Proton Umwandlung eines Neutrons in ein Proton Massenzahl bleibt konstant Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl steigt um 1 Ordnungszahl steigt um 1 β - -Zerfall (1896) Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell Kerne mit Neutronenüberschuss durch Spaltung schwerer Kerne durch Neutronenbeschuss Umwandlung eines Neutrons in ein Proton K- L- M- Schale Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl steigt um 1 28 Si Ordnungszahl 14 Massezahl 28 5

K-Einfang (1937) Kerne mit Protonenüberschuss 31 Quelle für die Brachytherapie 32 Einfang eines Hüllenelektrons durch den Kern Umwandlung eines Protons in ein Neutron 5 Massenzahl bleibt konstant 3,5

6 K-Einfang (1937) Kerne mit Protonenüberschuss 31 Quelle für die Brachytherapie 32 Einfang eines Hüllenelektrons durch den Kern Umwandlung eines Protons in ein Neutron 5 Massenzahl bleibt konstant 3,5 Ordnungszahl sinkt um 1 Röntgenstrahlung wird abgegeben Dosisabfall 192 Ir-Quelle 33 Dosisabfall Linearbeschleuniger 34 1,0 0,9 0,8 D = 1 rel. Einh. 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 D = 1 rel. Einh. 0,2 0,1 0, r = 30 cm r = 30 cm Vorteil: Hoher Dosisgradient bei der Brachytherapie durch die Quellennähe Afterloading => Dosisoptimierung durch Geometrie der Nadelplatzierung => Schonung nahegelegener Risikoorgane 6

7 Brachytherapie 37 Brachytherapie 38 Moulagen: Kontakttherapie intrakavitäre BT: 192 Ir gynäkologische Tumore bronchiale Tumore interstitielle BT: 192 Ir über Implantate Moulagen 39 Moulagen 40 Kontakttherapie Moulagen 41 Moulagen 42 Kontakt- Kontakt- therapie therapie 7

8 43 44 Brachytherapie: Bronchus Brachytherapie: Bronchus Brachytherapie: Bronchus 45 Vaginale Brachytherapie: Corpus 46 Vaginale Brachytherapie: Corpus 47 Vaginale Brachytherapie: Corpus 48 8

9 Vaginale Brachytherapie: Corpus 49 Vaginale Brachytherapie: Corpus 50 Vaginale Brachytherapie: Cervix 51 Vaginale Brachytherapie: Cervix 52 Eileiter Gebärmutter Eierstock Ring-Stift-Applikator Gebärmutterhals innerer Muttermund äußerer Muttermund Vagina Vaginale Brachytherapie: Cervix 53 Vaginale Brachytherapie: Cervix 54 Ring-Stift-Applikator 9

10 Vaginale Brachytherapie: Martinez 55 Spickungen verschiedener Organe 56 Beispiele: Prostata Thoraxwand Mamma Mundboden Schädel Prostata: Spickung 57 Prostata: Spickung 58 Template Blase Rektum Schallkopf Prostata: Spickung 59 Prostata: Spickung 60 10

11 Prostata: Seedimplantation (LDR) 61 Prostata: Seedimplantation (LDR) 62 Iod -125, 125 I Halbwertszeit, t ½ : 60,25 d Gamma - Energie: 35 kev Prostata: Seedimplantation (LDR) 63 Brachytherapie: Mammaspickung 64 Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Thoraxwand 65 Brachytherapie: Mammaspickung

12 Brachytherapie: Mammaspickung 67 Brachytherapie: Mammaspickung 68 März 2008 / 68 Brachytherapie: Mammaspickung 69 Brachytherapie: Mammaspickung 70 Brachytherapie: Mammaspickung 71 HNO: Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Zungengrund 72 Vor der IMBT 4 Jahre nach IMBT März 2008 /

13 HNO: Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Zungengrund 73 HNO: Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Zungengrund Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Orbita 75 HNO:Rekonstruktion zur Brachytherapie: Orbita 76 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasopharynx 77 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasopharynx 78 13

14 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasopharynx 79 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasennebenhöhle 80 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasennebenhöhle 81 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasennebenhöhle 82 Brachytherapie 83 Produktbeschreibung 84 Ruthenium Augenkalotten gegen Aderhautmelanome Kontaktstrahlenquelle zur Behandlung von Augentumoren Personal hat direkten Kontakt mit der radioaktiven Quelle Ru-106 Augenapplikatoren sind umschlossene radioaktive Stoffe Kapselmaterial: Reinstsilber; 960,8 C SP 84 14

15 Manuelle Applikation: Ruthenium Augenkalotten 85 Ruthenium Augenkalotten Ruthenium hartes weißes Metall ß - _ Zerfall Energie = 3,54 MeV 85 Radioaktiver Zerfall 87 Ruthenium Augenkalotten 88 Ruthenium-106 β - - Zerfall Rhodium -106 β - - Zerfall Anatomie des Auges 89 Ruthenium Augenkalotten 90 Aderhautmelanom 15

16 91 92 Ruthenium Augenkalotten Ruthenium Augenkalotten GTV und CTV eines Aderhautmelanoms 3D Bestrahlungsplanung Dosisverteilung Ruthenium Augenkalotten 93 ENDE 94 16

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