( ) ( 0 ) ( e. ( t) ( ) λ ( ) dn dt. Ιδανική ισορροπία! t, ο λόγος των ενεργοτήτων Β/Α: λ λ. N b. c b b. η ενεργότητα = 0. δεν ειναι λb. tmax.

Transcript

1 Αλυσίδες Ραδιενεργών ιασπάσεων A B C ιαδοχικές διασπάσεις: λ λ (σταθερός πυρήνας dn = λnd N η ενεργότητα dn = λnd λnd Αρχικές συνθήκες: της πηγης N ( = N δεν ειναι λ dn = λ N d Nc ( = c λ N ( = N ( e λ λ λ N ( = N ( ( e e λ λ 1 λ λ Nc ( = N ( 1+ ( λe λe λ λ ( 1 Nc ( dn d mx N ( λ λ ln / = mx = λ λ ( N ( ( λ ( Για = : λ = N mx N mx Ιδανική ισορροπία! mx, ο λόγος των ενεργοτήτων Β/Α: λn λ = 1 e λ N λ λ ( λ λ 1

2 ( 1. Αν λ > λ B / A 2. Αν λ σταθεροποιείται σε >1 για >> > λ ( B / A (ασταθής ισορροπία 3. Αν λ (ευσταθής ισορροπία: οαριθμός >> λ ( B / A 1 των θυγατρικών πυρήνων παραμένει σταθερός σχετικά με τον αριθμό των πυρήνων Α λn λ N 2 λ > λ λ > λ 1 λ >> λ Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων Ακτινοβόληση με δέσμη φορτισμένων σωματιδίων από επιταχυντή. Βομβαρδισμός στόχου με σταθερά φορτισμένα σωματίδια εκπομπή προϊόντος αντίδρασης. dn = ( Nσαg nλ d dn : αριθμός παραγόμενων ραδιενεργών πυρήνων : αριθμός ατόμων στόχου / όγκο λ : σταθερά εκπομπής ραδιοισοτόπου g : πάχος στόχου d : το διάστημα ακτινοβόλησης σ : ενεργός διατομή της πυρηνικής αντίδρασης n : αριθμός ραδιενεργών ατόμων σε χρόνο Ν : αριθμός εισερχομένων σωματιδίων 2

3 Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων Θεωρούμε ότι ο στόχος μας είναι ομογενής. Αν για = n= Ενεργότητα: Nσαg n = λ λ ( 1 e λ ( 1 nλ = Nσαg e Ροή σωματιδίων Φ=Ν/S (S η διατομή ομογενούς δέσμης Αριθμός ατόμων στόχου U=Sg λ ( nλ = ΦσU 1 e Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων Ακτινοβόληση με νετρόνια από Πυρηνικό Αντιδραστήρα Θεωρούμε αντί παράλληλης δέσμης ροή από όλες τις κατευθύνσεις. Αν έχουμε ένα στόχου όγκου V (αυθαίρετου σχήματος τότε U dn = (Φ σαv nλ d dn = (Φ σu nλ d Πυκνότητα ροής σωματιδίων που διαπερνούν μοναδιαία σφαίρα /μονάδα χρόνου Αν U o αρχικός αριθμός ατόμων του στόχου n = U e ( 1 Φσ ( 1 Φσ λn = λu e Θεωρούμε πλήρη μετατροπή με μακρά περίοδο βομβαρδισμού 3

4 Στη γενική περίπτωση έχουμε Παραγωγή Ραδιοϊσοτόπων Φσ ( Φ dn = σu e nλ d Φ σu ( Φσ λ n = e e λ Φσ T mx n=u mx lnφ ln = σ λ Φσ λ Ραδιοϊσότοπα Ειδική ενεργότητα : ενεργότητα / μάζα του σταθερού ισότοπου στοιχείου για τις εφαρμογές ραδιοεπισημάνσεων πρέπει να είναι όσο το δυνατό πιο υψηλή ώστε το ποσοστό του σταθερού στοιχείου που χορηγείται να μην είναι ικανό να διαταράσσει την ομαλή συμπεριφορά του συστήματος. Καθαρότητα ραδιοϊσοτόπου :το ποσοστό της ολικής ενεργότητας που βρίσκεται στην επιθυμητή/ειδική κατάσταση του στοιχείου πχ. το 6 Co (τ ½ =5,3 y με απλή ακτινοβόληση μεταλλικού Co σε αντιδραστήρα χωρίς άλλη επεξεργασία. Βελόνες 132 Ι (τ ½ =74 d από ακτινοβόληση συρμάτων Ir λόγω μικρού τ ½ παράγονται κοντά στον χώρο χρήσης. 55 Fe από ακτινοβόληση 54 Fe σε αντιδραστήρα (συνήθως Fe 2 O Fe 55 Mn. Η καθαρότητα ελέγχεται από την μέτρηση της εκπομπής συναρτήσει του χρόνου. 4

5 Ραδιοφάρμακα Ραδιοϊσότοπο: ραδιενεργό στοιχείο που εκπέμπει ένα ή περισσότερα είδη ακτινοβολίας. ΕΝ χορηγείται στον οργανισμό. Ραδιοφάρμακο: ουσία της οποίας οι ιχνηθέτες ακτινοβολούν και παρουσιάζει συγκεκριμένη βιο-διασπορά, ρυθμό αποβολής και χρόνο ημιζωής Κατάλληλος σχεδιασμός της δομής του μορίου του ραδιοφαρμάκου έχει σαν αποτέλεσμα τη συμμετοχή του σε βιολογικούς μηχανισμούς και κατά συνέπεια τον εκλεκτικό εντοπισμό του σε κάποιο όργανο/ιστό. Ανάλογα με τις φυσικοχημικές ή βιολογικές ιδιότητες του ραδιοφαρμάκου συγκεντρώνεται για κάποιο χρονικό διάστημα στο όργανο / ιστό μεταφέροντας μια δόση ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία είτε δρα θεραπευτικά είτε ανιχνεύεται εξωτερικά ώστε να πάρουμε πληροφορίες σχετικά με τη μορφολογία / λειτουργικότητα του οργάνου. Συνήθως παρασκευάζονται λίγο πριν την χρήση τους και έχουν μικρό χρόνο ημιζωής. Ραδιοϊσότοπα στην Ιατρική Ραδιοϊσότοπο ½ Κύρια γ [MeV] 32 P 14,3 d βmx = 1,71 51 Cr 27,7 d,32 Ραδιοϊσοτοπικές προσμίξεις 57 Co 271 d,122 6 Co 58 Cr 7,8 d,511,811 6 Co 59 Fe 44,6 d 1,1 1,29 55 Fe (μη προσδιοριζόμενος 67 G 3,26 d,93,183,3 66 G 75 Se 118,5 d,136,265 99m Tc 6,2 h,14 99 Mo, 131 I, 13 Ru, 89 Sr, 9 Sr 125 I 6,1 d, I 131 I 8,4 d, Xe 5,29 d,81,3, I 13 h,27, In 2,8 d,173, m In 14 min,39 21 Tl 73h,68,83 5

6 Ραδιοφάρμακα 4 κατηγορίες: Ραδιοφάρμακα έτοιμα για χρήση. Συνήθως έχουν κάποιο μακρόβιο ραδιοϊσότοπο και διατίθενται έτοιμα προς χρήση. Οόγκοςτουφαρμάκου που χορηγείται εξαρτάται από την συγκέντρωση του ραδιοϊσοτόπου και το τ ½. Ραδιοφάρμακα σε kis. Μη ραδιενεργός συσκευασία με τα δραστικά συστατικά και η τελική διαμόρφωση γίνεται στο χώρο που θα χρησιμοποιηθεί. Πολλές φορές έχουμε κατάλληλες συσκευές παραγωγής πχ. γεννήτρια 99m Tc. Ραδιοφάρμακα παρασκευαζόμενα λίγο πριν τη χρήση: περίπτωση που το ραδιοϊσότοπο έχει πολύ μικρό τ ½. Παράγονται σε κύκλοτρα ή από γεννήτριες υπερβραχύβιων ραδιοϊσοτόπων. Ραδιοφάρμακα βασιζόμενα σε δείγμα του ασθενή: κύτταρα ή πρωτεΐνες του πλάσματος του ασθενή αφού επισημανθούν με κάποιο ραδιοϊσότοπο επαναχορηγούνται. Εκπομπή μόνο γ Ραδιοφάρμακα για διάγνωση 1 kev < E γ < 25 kev Ενεργός χρόνος ημιζωής < 1,5 χρόνος εξέτασης Ελάχιστη δόση στον ασθενή και στο ιατρικό προσωπικό Ασφαλές για τον ασθενή Καλές δυνατότητες επισήμανσης από τον ιχνηθέτη Χαμηλό κόστος και εύκολη διαθεσιμότητα του ραδιοφαρμάκου Σε περίπτωση παρασκευής σε κλινικά εργαστήρια: απλή προετοιμασία και ποιοτικός έλεγχος. 6

7 Εκπομπή μόνο ακτινοβολίας β Ραδιοφάρμακα για θεραπεία E β >1ΜeV Ενεργός χρόνος ημιζωής αρκετά μεγάλος (πχ μερικές μέρες Ελάχιστη δόση στον ασθενή και στο ιατρικό προσωπικό Ασφαλές για τον ασθενή Καλές δυνατότητες επισήμανσης από τον ιχνηθέτη Χαμηλό κόστος και εύκολη διαθεσιμότητα του ραδιοφαρμάκου Σε περίπτωση παρασκευής σε κλινικά εργαστήρια: απλή προετοιμασία και ποιοτικός έλεγχος. 7