Samenvatting Stralingsfysica en Dosismetrie PDF

**Samenvatting Stralingsfysica en Dosismetrie** **Atoombouw** - **Atoomnummer (Z)**: Het aantal protonen in de kern; bepaalt het element. - **Massagetal (A)**: Som van protonen en neutronen in de kern. *Een koolstofatoom heeft:* - *6 protonen (atoomnummer = 6)* - *6 neutronen*...

**Samenvatting Stralingsfysica en Dosismetrie** **Atoombouw** - **Atoomnummer (Z)**: Het aantal protonen in de kern; bepaalt het element. - **Massagetal (A)**: Som van protonen en neutronen in de kern. *Een koolstofatoom heeft:* - *6 protonen (atoomnummer = 6)* - *6 neutronen* - *Massagetal = protonen + neutronen\ Massagetal = 6 + 6 = 12* - **Eletronenschillen**: - Schil k max 2 elementen - Schil L max 8 elektronen - Schil M max 18 elektronen - Schil N max 32 elektronen - **Energieverschillen in de schil berekenen:** - Energieniveau schil-nieuwe schil. De schil in energie is de foton met eV - **Ionisatie**: Het verwijderen van een elektron uit een atoom, waardoor een ion ontstaat. - **Excitatie**: Het verplaatsen van een elektron naar een hogere energieschil binnen het atoom. **Isotopen, Isobaren, Isomeren** - **Isotopen**: Atomen van hetzelfde protonen (zelfde Z) met verschillend aantal neutronen. ¹⁴C en ¹2C - **Isobaren**: Atomen met hetzelfde massagetal (A), maar verschillend atoomnummer (Z). ⁴⁰A en ⁴⁰Ca - **Isotonen**: atomen met gelijk aantal neutronen ¹⁴C (6 protonen en 8 neutroen) en ¹⁵N (7 protonen en 8 neutronen) - **Isomeren**: Atomen met gelijk aantal protonen, neutronen maar een verschil in kern meta stabiel. ⁹⁹ᵐTc en ⁹⁹Tc **Grootheden en Eenheden** - **Voorvoegsels**: Milli (10⁻³), micro (10⁻⁶), nano (10⁻⁹), etc. - **Significantieregels**: Resultaten afronden op het minst significante aantal cijfers. - ** Stralingssoorten**: - **α-straling**: Heliumkernen, sterk ioniserend, korte dracht. - **β-straling**: Elektronen of positronen, matig ioniserend. - **γ-straling**: Hoogenergetische fotonen, diep penetrerend. - **Röntgenstraling**: Fotonen, ontstaat bij interactie in de röntgenbuis. - **Neutronenstraling**: Neutronen, hoog penetrerend, afhankelijk van moderatie.\\ - **Stralingsbescherming**: - **Rechtvaardiging**: Alleen toepassen als de voordelen opwegen tegen de risico's. - **ALARA-principe**: As Low As Reasonably Achievable. - **Dosislimieten**: Maximale blootstelling per jaar (bijvoorbeeld 20 mSv voor beroepsmatige blootstelling). **Wisselwerkingsprocessen** - **Fotoneninteracties**: - **Coherente verstrooiing**: Geen energieoverdracht. - **Foto-elektrisch effect**: Energieoverdracht aan een elektron. - **Comptoneffect**: Deels energieverlies van het foton. - **Paarvorming**: Foton wordt omgezet in een elektron-positronpaar. - **Kernfoto-effect**: Absorptie door de kern, leidt tot uitstoot van deeltjes. - **Vervolgprocessen**: - **Karakteristieke straling**: Emissie van fotonen na elektronovergang. - **Auger-elektronen**: Vrijgekomen energie leidt tot uitstoot van een elektron. - **Annihilatiefotonen**: Ontstaan bij positron-electron annihilatie. **Karlsruhe radionuclidekaart** - Is een overzicht van radioactieve isotopen, gerangschikt op het atoomnummer en massagetal. **Ioniserende straling** - Heeft het vermogen om een ion te maken een ion is een geladen deeltje **Indeling straling:** 1. - Corpusculaire (deeltjesstraling) - Protonen - Neutronen - Elektronen - Positronen - Alfakernen - Elektromagnetische straling (fotonenstraling) - Gammastraling - Röntgenstraling 2. - Direct ioniserende straling (geladen deeltjes) - Alfakernen - Elektronen - Positronen - Elektronen MV wordt opgewekt in het toestel - Indirect ioniserende straling (ongeladen deeltjes) - Gammastraling - Röntgenstraling - Neutronenstraling 3. - Radionuclide (kernstraling) - Alfakernen - Elektornen - Positronen - Gammastraling - Toestel - -röntgenstraling - Fotonenstraling - Elektronenstraling Medische Toepassing ioniserende straling: - Brachytherapie via injectie wordt prostaatcarcinoom behandeld - Radiotherapie - Nucleaire geneeskunde Niet medische toepassing ioniserende straling: - Bagage controleren röntgenstraling - Voedsel steriliseren gammastraling - Lichtgevende verf radium **Stralingsbescherming** Stochastische effecten: - Geendrempeldosis - Tumorinductie of genetisch effect - Onafhankelijk van de dosis - De kans neemt toe bij een hogere dosis Deterministische effecten: - Bevat een drempeldosis - Kan alleen celdood geven - Ernst en effect neemt toe met dosis meer celdood bij hoge dosis. **Beginselen stralingsbescherming:** - Rechtvaardiging zijn de voordelen meer dan de risico's?? - ALARA zo min mogelijk straling gebruiken - Dosislimieten **Beschermen tegen straling:** - Afscherming - Afstand houden Kwadratenwet - Blootstellingstijd zo kort mogelijk houden **Wet en regelgeving:** - ICRP international Commission on radiological protection onafhankelijke organisatie die adviezen geeft voor Europese wet en regelgeving. - EGA Europese gemeenschap voor atoomenergie. Bevorderen de samenwerking op het gebied van nucleaire energie. *EUROTOM* - Bbs Besluit basisveiligheidsnormen en stralingsbescherming - EAEC Eropean Atomic Energy Community   **Wisselwerkingsprocessen** Klassieke verstrooiing invallend foton gaat naar een baanelektron en de elektron gaat naar een andere schil en gaat dan weer terug (exicitatie)  Invallend foton geeft al zijn energie af aan een baanelektron. (Ionisatie) de baanelektron schiet dan weg als een foto elektron. **Invallend** foto geeft al zijn energie af. De elektron schiet dan weg. Er blijft nog energie over en er ontstaat een compton elektron. Hoe hoger het invallend foton, hoe meer hij recht voorruit verstrooid wordt.  Invallend foton komt in de buurt van de kern. Door de kernkracht wordt dit foton omgezet in 2 massadeeltjes. Elektron en positron Voorwaarde drempelenergie van 1022KeV of 1,022MeV Invallend foton komt terecht in de kern. Daar heft de foton een bindingsenergie van een proton of neutron o. die vliegt weg samen met wat bindingsenergie. Voorwaarde drempelenergie van 8MeV Lichte kernen 2MeV **Dominatiegebieden** ***Geeft aan welk wisselwerkingsproces dominant is bij bepaalde energieën.***  **Vervolgprocessen**  - **Karakterische straling** vervolgproces waarbij een elektron uit een atoom wordt verwijderd of naar een hogere elektronenschil wordt getild. Er ontstaat dan een lege plek en een elektron uit een andere schil vult deze plek op. Hierbij komt wat energie vrij\> Alpha van L naar K schil K alpha straling Beta van Mnaar de K schil K beta straling komt minder vaak voor maar heeft wel de meeste energie. *HOOG ATOOMNUMMER, omdat de energie die vrijkomt gelijk een foton wordt.*  - **Auger- elektronen**ontstaat wanneer een elektron uit een atoom wordt verwijderd, hierbij ontstaat er een lege plek. Bij Auger wordt er ook een ander elektron uit een hogere schil verwijderd. Er worden dus 2 elektronen weggeschoten. De 2^e^ wordt het Auger elektron. *LAAG ATOOMNUMMER, de kans is groter dat de energie wordt overgedragen aan een elektron dan dat een foton wordt uitgezonden.* - Annihilatiefotonen gebeurd alleen na paarvorming. **twee fotonen** worden uitgezonden met een energie van **511 keV** elk in een hoek van 180 graden. **Onderdelen Röntgenbuis:**  Bouw en werking van de röntgenbuis - Een röntgenbuis bevat een glazen omhulling waar de röntgenstraling wordt gemaakt. (Geen edelgas) Daar bevindt zich de *kathode* negatieve lading met gloeidraad en focusseringscup. lange gloeidraad=\> groot focus, kan er een hoog mAmpere korte gloeidraad=\> kleine focus, kan laag mAmpere En de *anode* positief geladen gemaakt van wolfraam door hoge smelttemperatuur. De anode draait zodat er een warmteverdeling ontstaat en zodat het apparaat niet oververhit raakt. - Elektronenversnelling in de vacuüm worden de elektronen versneld door de kinetische energie. - **Parameters**: - **kV**: Bepaalt doordringend vermogen. - **mA**: Beïnvloedt stralingsintensiteit. - **Filtering**: Verwijdert lage-energie fotonen. - **Afstand**: Invloed volgens kwadratenwet. Belichtingsparameters - Buisspanning zorgt ervoor dat de elektronen naar de anodeschijf gaan kV Hoe hoge de kV, hoe meer energie de elektronen krijgen - Buisstroom dat zijn het aantal elektronen die van de kathode naar de mA anode gaan. - Gloeistroom zorgt voor stroom in de gloeidraad zodat de elektronen erdoorheen kunnen. - Gloeispanning zorgt ervoor dat elektronen door de gloeidraad heen stromen. Buisfiltering: - Filtreert laag energetische straling uit de rontgenbuis - Inherente filter (standaard - Extra filtering (alleen bij kV) Rontgenstraling bestaat uit: 1. Remstraling door afremming van elektronen in de anode 2. Karakteristieke straling het terugvallen van baanelektronen van wolfraam naar een lagere baan Remstraling - Invallend negatief elektron wordt afgeremd door de positieve wolfsraam kern. De energie die wordt afgeremd wordt omgezet in remstraling Karakteristieke straling - Invallende elektron stoot een baan elektron weg. Die wordt vervangen door een elektron uit een hoger schil. Alpha straling van L naar K schil Beta straling van M naar K schil heeft een hogere energie **Remstralingsspectrum** - Geeft aan wat er uit de röntgenbuis komt. - Wordt aangegeven in de grafiek y-as: staat de intensiteit (hoeveel fotonen) x-as : de fotonen energie - Ongefilterde röntgenbundel wordt volledig afgeremd en wordt gebuik als remstraling - Gefilterde röntgenbundel laag energetische fotonen in de rontgenbundel wordt gefiltreerd als rood aangegeven in de grafiek  Relatie tussen parameters en het spectrum - **Hogere buisspanning** zorgt voor hoge kwaliteit van de straling en hogere Egem intensiteit gaat ook omhoog de heterogeniteit wordt breder. Er zijn dan meer verschillende energieën binnen de röntgenspectrum Afbeelding met tekst, diagram, lijn, Lettertype Automatisch gegenereerde beschrijving - **Hogere buisstroom** buisstroom geeft aan hoeveel elektronen die naar de anode gaan kwaliteit blijft contant intensiteit gaat omhoog 2x zoveel mA is ook 2x zoveel intensiteit heterogeniteit blijft contant. - **Hogere buisfiltering** filtreert lage energieen weg kwaliteit gaat omhoog intensiteit gaat mlaag heterogeniteit gaat omlaag *de Dosis gaat omlaag als de mA gelijk blijft!!* **Buisfiltering** - [Inherent] is wettelijk verplicht. Vanaf 70kV 1,5mm ALeq 70-100kV 2,0 mmALeq Vanaf 100kV 2,5 mm ALeq - Extra filtering Vanaf 80 kV 0,1-0,5 mmCu 1-4 mmAL *Wordt vaak in combinatie gebruik. De remstraling die bij koper gecreerd wordt, wordt dan gefiltreerd door het aluminium* **Dieptedosiscurve :** *geeft aan hoe diep de straling in de weefsels komt* - **Hogere Buisspanning** [Curve:] de curve wordt minder steil want hogere straling is meer doordringend. [Hoogte:] die wordt ook hoger, er is een grotere totale hoeveelheid fotonen - **Hogere mA** [Curve:] geen invloed [Hoogte:] wordt hoger, aangezien de totale hoeveelheid röntgenstraling die op het weefsel komt hoger is. - **Buisfiltering** Curve: minder steil, de filtert filtreert de lage energie fotonen hierdoor krijg je een bundel met vooral hoge energie die dieper in het weefsel kunnen dringen.  *De curve wordt vlakker bij een hogere kwaliteit van straling* *Maar de dosis gaat omlaag bij het gebruik van een AEC.* Soorten straling: - *Kerma indirect ionisernde strlaing alle materie/ weefsel* - *D direct en indirect alle materie/ weefsel* - *H direct en indirect alleen weefsel* - *E direct en indirect weefsel, gewogen over het lichaam* - Geladen **Kermanormaaltempocontante** **Is afhankelijk van:** - Buisspanning wanneer de buisspanning verhoogd wordt, dan wordt de 𝐾˙~n~  ook *verhoogd.* - Buisfiltering wanneer de buisfiltering verhoogd wordt, dan wordt de 𝐾˙~n~  *verlaagd.* Afbeelding met tekst, schermopname, Lettertype, nummer Automatisch gegenereerde beschrijving  **Transmissie** Doorlatende werking van afscherming voor fotonen Transmissie heeft geen eenheid en is altijd kleiner of gelijk aan 1 bij een transmissie van 1 of 100% is er geen verzwakking of afscherming Formule: Halveringsdikte dikte die de intensiteit halveert de HVD is alleen contant bij mono energetische straling. Formule: De HVD en transmissie neemt toe bij: - Een hogere fotonenenergie - Bij een lage dichtheid of laag Z nummer (atoomnumme ) n Buildup Wordt gebruikt bij brede bundels Buildup is afhandelijk van: - Bundelgrootte groter veld krijgt meer buidup - Afschermingsdikte meer buildup bij grotere dikte - Hoger fotonenernergie buildup is meer bij hogere Efoton - Dichtheid en Zeffectief buildup wordt meer bij hogere dichtheid/ Zeffectief Formule: **Massieke verzwakking coëfficiënt** is onafhandelijk van de dichtheid in g/cm3 afhankelijk van het atoomnummer * μ/ρ gaat dan omhoog* *hoger fotonenergie  μ/ρ gaat omlaag.* *Formule:* **Transmissiecurve** **grafiek voor transmissie voor een brede bundel** Afbeelding met lijn, tekst, diagram, Perceel Automatisch gegenereerde beschrijving **Bevat 8 streepjes, geen 9, de buildup is erin verwerkt!!** **Formule:** **Hetrogeniteitsgraad** - Is een maat voor de breedte van het energiespectrum - Rontgenstraling heeft een herterogeen spectrum. laagenergetische fotonen worden relatief meer verzwakt in de afscherming de strlaing wordt hierboog harder (de Egem gaat hierdoor omhoog) bij een hogere diepte in de afscherming. Formule: Homogeniteitsgraad Hoe hoger de homogeniteitsgraad hoe meer energieën er zijn met dezelfde energie. Formule: Stralingssoorten:  Afbeelding met tekst, schermopname, lijn, Perceel Automatisch gegenereerde beschrijving  **Strooistraling** is een foton die een ander richting op gaat oftewel secundaire straling - Verstrooide straling: 1. Compton effect 2. Coherente verstrooiing 3. Karakteristieke straling 4. Annihilatie fotonen Formule: **DOP waarde** - **Dosis oppervlakte product maar voor stralenbelasting van de patiënt. Registratie is wettelijk verplicht** Een bundel heeft maar 1 DOP waarde: Dichter naar de focus dosis neemt kwadratisch toe met de afstand De veldgrootte wordt dan kwadratisch kleiner met de afstand door de divergerende bundel. Formule: Conversiefactor: is afhankelijk van de gebruikte stralenkwaliteit. is afhankelijke van het gebied dat op de röntgenfoto moet. bij een stralingsgevoelig gebied is de conversie groter patientenleeftijd jongere mensen hebben hogere kans op tumors geslacht.==\> vrouwen hebben hogere kans bij foto's maken van stralingsgevoelige organen. **Algemene kennis:** **Dosismetrie** - **Grootheden**: - **K (Kerma)**: Energieoverdracht per eenheid massa. *geeft de overgedragen energie van indirecte ioniserende straling weer gedineerd over een klein volume.* - **D (Geabsorbeerde dosis)**: Energie geabsorbeerd per eenheid massa (Gy*).\--\> geeft de geabsorbeerde stralingsenergie weer in materie* - **H (Equivalent dosis)**: Dosis gecorrigeerd voor stralingstype (Sv*). geeft de stralingsgevoeligheid van weefsels weer voor een soort straling.* - **E (Effectieve dosis)**: Rekening houdend met weefselgevoeligheid (Sv). geeft de kans van stochastische en genetische effecten weer gedefineerd over 1 persoon. - Geladen deeltjes evenwicht K=D - RT wisselwerking K\D - Bij een rontgenfoto H\>E - Bestraling met rontgen, elektronen of gammastraling H=D Afbeelding met tekst, Lettertype, schermopname, nummer Automatisch gegenereerde beschrijving