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電離放射線

粒子線電磁波がある。

・粒子線は波動性粒子性を持つ。

・荷電粒子は直接電離放射線である。

・電子線は荷電粒子線。

電磁波はX線、γ線、電波、紫外線、赤外線など。うち間接電離作用を持つものは、X線とγ線のみ。

・ガンマ線は可視光線に比べて波長が短い。

※γ線が最も波長が短い。次にX線。さらに紫外線、赤外線と可視光へと続く。
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直接作用と間接作用

・放射線が直接DNAの二重鎖を切断するのが直接作用:α線

・放射線がDNA近くの水等にラジカルを作り、これが間接的にDNAを障害するのが間接作用:X線、γ線

・ラジカルはスーパーオキシドなど。発ガン、突然変異、老化、炎症を引き起こす万病のもとと言われる。

・ラジカルスカベンジャーはいわばデトックス、放射線防護の役割を果たす。ビタミンCやビタミンE、βカロチン、カテキン、ポリフェノール、還元型グルタチオンなど。

・放射線と生活習慣によってがんになる相対リスク:

・1000〜2000ミリシーベルトの放射線を受けた場合→1.8倍。
・喫煙、飲酒(毎日3合以上)→1.6倍
・痩せ過ぎ→1.29倍
・肥満→1.22倍
・200-500ミリシーベルトの放射線を受けた場合→1.19倍
・運動不足→1.15〜1.19倍
・塩分の取り過ぎ→1.11〜1.15倍
・100〜200ミリシーベルトの放射線を受けた場合→1.08倍
・野菜不足→1.06倍

LET(線エネルギー付与)

・LET(Linear Energy Transfer)とは飛跡上の一定距離当たりで付与するエネルギーのことである。なので単位はkeV/μm。

高LET放射線

・放射線荷重係数が大きい。→わずかな線量でも生物学的影響大きい。ということ。

α線:被曝ではラドンガス。医療ではホウ素中性子捕獲療法。

低LET放射線

・放射線加重係数=1

β線:内部被曝 40Kなど。

・光子線(γ線やX線)。

・同じ放射線量の被ばくであっても低LET放射線では、高線量率での被ばく(医療被ばく)と低線量率(職業被ばく)ではリスクが異なる。後者の方が影響が少なく、2倍くらい異なる(2倍被ばくしても前者と同じくらいの影響)とされる。

・低線量=総線量200mSv以下
・低線量率=線量率0.1mSv/分以下

・線量の分割によるリスクの低減:1回でどかんと被ばくするよりも分割した方がリスクは少ない。

 

各種放射線のLET(KeV/μm)

・Co-60  γ線  0.2
・250-KV X線  2.0
・10-MeV  陽子線 4.7
・14-MeV  中性子線 100
・2.5-MeV α粒子線 166
・2-GeV Feイオン線 1000

・α線、重荷電イオン、中性子>陽子線>電子線、γ線、X線
・光子線(γ線・X線):エネルギーが低いほどLETが高い。診断用X線は治療用X線よりも高LET。

LETとRBEとの関係

LETが高くなるほど、RBEも高くなるが、LETが大きくなりすぎるとRBE≦1となる。

・LET の増加に伴って RBE も上昇するとは限らない。
※基本的に比例するが、LETが100keV/μm以上ではオーバーキルがおこり、比例しない。

overkill

(以下過去問より)
・陽子線は低 LET 放射線である。○

・高 LET 放射線では線量率効果は小さい。○
線量率効果とは「一度に大量の放射線を浴びるよりは、低線量で長い間少しずつ放射線を浴びた方が生物学的影響も少しずつ徐々に現れてくるのが一般的である」というもの。これは低LET放射線の場合に当てはまる。

・高 LET 放射線の DNA 損傷は直接作用が主体である。

・高 LET 放射線は低 LET 放射線に比して DNA の二重鎖切断を起こしやすい。

・高 LET 線は細胞周期により感受性に差がほとんどない。

・高 LET 放射線では低 LET 放射線より酸素効果が小さい。

※酸素効果はLETに反比例する。

酸素効果OER

高 LET 放射線では OER は 1程度である。

低LET線であるX線、γ線でOER=2.5-3.0

・OER は酸素分圧が高くなればなるほど高くなるわけではなく、プラトーがある。50mmHg。

・放射線照射後に酸素濃度を高めても OER は高くならない。
※照射中の酸素濃度が重要。照射後に変化させても酸素効果は認められない。

・照射時の組織の酸素分圧によって効果の大きさが決まる。

・ 高LETでは酸素効果はほとんど認められない。
※なので酸素効果には間接作用の関与が考えられる。
※高LETでは線量率効果や酸素効果、細胞周期効果や放射線傷害にSH化合物放射線防護剤などにほとんど修飾されない。

・有酸素状態にある腫瘍細胞と比較して,低酸素状態にある腫瘍細胞は X 線照射に対する感受性が低い。

※なので、照射前には禁煙を勧める。

・低酸素状態でエックス線照射された細胞は,大気中で照射した場合より生存率は高い。

※照射中の酸素分圧が下がると細胞の放射線感受性が低下して生存率は増加する。照射直後では意味がない。

生物学的効果RBE

・同等の生物学的効果を及ぼす線量が X 線 6 Gy,炭素線 2 Gy であれば,炭素線の生物学的効果比(RBE)は 3 である。

※RBE=6(基準放射線であるX線の吸収線量)/2(当該炭素線の吸収線量) =3

細胞周期

・エックス線抵抗性を示すのは、S期後半〜G2前半。

・M期が最も高感受性。

ブラッグピーク

・ブラッグピークを有するのは、炭素線、陽子線、重粒子線

高速の荷電粒子が物質内を通過するとき、その荷電粒子はその経路に沿って物質原子を電離し、イオンと電子との対を作る。入射した荷電粒子は次第にエネルギーを失って行く。 荷電粒子は物質内の経路を単位距離進むにつれてエネルギー損が増大して行き、いずれ停止する。 この荷電粒子の通過距離とエネルギー損の関係をプロットしたものを、ブラッグ曲線 (Bragg curve) と呼ぶ。

物質内を進む荷電粒子が停止する直前、エネルギー損は最大になり、続いて急激に(ほぼ)ゼロにまで低下する。この極大部分はブラッグピーク (Bragg peak) と呼ばれる。 この現象は放射線療法において非常に実際的な重要性を有する。また、ブラッグピーク後のブラッグ曲線の接線が比電離ゼロの軸と交わる点(距離)のことを飛程という。

ブラッグピークを形成するのは陽子が含まれる原子核の場合。なので電子は×。α線、陽子線、重イオン線など

制動X 線と特性X線

・原子の近くを通過する電子から制動輻射によって発生するのは連続 X 線

特性X線のエネルギーは管電圧に依存しない。

診断用X線は物質との相互作用は主に光電効果

治療用X線の吸収はコンプトン効果が主である。

・コンプトン効果は光子と自由電子との反応である。
※0.1MeVから10MeVまでの広いエネルギー範囲で最も重要な相互作用はコンプトン効果。
※10〜30MeVの低エネルギー領域では光電効果が最も需要な相互作用である。

その他

・放射性同位元素の崩壊定数は、半減期から求めることができる。λ=ln2/T

・放射線作用の発現過程:物理的過程→化学生化学生物臨床

・2005年の時点でがん患者のうち放射線治療を受けた割合は25%。4人に1人。(2009年)

・レントゲン博士がエックス線を発見したのは1895年。

・リニアックでのはじめてのがん患者治療は1952年。

・重粒子線治療は1930年代から。

・組織の放射線感受性の分類(Casarett)は1980年。

・ベルゴニー・トリボンドの法則は1906年。

・サイクロトロンの発明は1930年。

年号とか勘弁してください…。

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