ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

124
Αρχές Ακτινοβιολογίας Γ. Τσούγκος

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    (100%).

    , , , , .

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    2. (.. 1 sec) (.. 1 ).

    3.

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    3. , , (patterns) .

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    - ( ) ( ) .

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    ) L.E.T. (Linear Energy Transfer) ) (R.B.E.).

  • ,

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  • L.E.T.

    L.E.T. (Linear Energy Transfer) dE, ( ) dx.

    LET ( KeV/m) . LET DNA, .

    LET < 10 KeV/m LET, LET > 10 KeV/m LET.

    L.E.T. = dE/dx

  • L.E.T.

    L.E.T. (KeV.m-1)

    50 KV X 13,1

    200 KV X 9,4

    Co-60 6,9

    2 MV X 6,1

    22 MV X 6,0

    5,3 MV 63,0

    H L.E.T. . R.B.E. (Relative Biological Effectiveness). rem, 1 rem = 1 rad x R.B.E.

  • R.B.E.

    (R.B.E.) L.E.T. ( , 60 120 eV) .

    R.B.E. , (.. , , , ).

  • R.B.E.

    RBE : (

    ) (.. LET)

    (endpoint), .. ,

    ( , LET).

  • R.B.E. L.E.T. 100 KeV/m R.B.E. L.E.T.

    L.E.T. .

    L.E.T., , R.B.E. .

    RBE LET

  • , .

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    , () 2h 24-48h. G0 - G1, S G2

  • DNA S (Synthesis).

    G2 , .

    ( M), , , DNA, .

    G1 (Gap), , . G0. G0 . G1 , RNA DNA .

  • .

    , .

    , G2. G2 arrest ().

  • 2 mm 200 nm

    20 nm

    2 nm

  • DNA. ( )

    SSB

    10-20 - 10-8 s

  • DNA. ( )

    DSB

    10-20 - 10-8 s e-

  • . ( )

    H2O H2O+ + e-

    H+ + OH 10-18 - 10-9 s

    80-85%

    H2O

  • , :

    ,

    -,

    .

  • ( ), ( ).

    L.E.T. , m, L.E.T. m. (.. , Compton).

    10-16 10-12 s.

  • -

    , 2 ( ), .

    2 ( 20 40 kJ/mole) , 2 (2,5 kJ/mole).

    C-C, C-H, C-N, C-P C-O.

    5 7 eV. , 100 KeV , 100 eV 14.000 20.000 .

    , .

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    1. , - . (DNA , RNA) .

  • -

    2. , , , , 2 ( ).

    3. , . , ( ).

  • -

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    mm, , DNA .

    . , 85% 15% .

    To - 10-4 10-3 s.

  • , ( RH):

    RH RH+ Ro + H+

    , , ..:

    Ro + O2 RO2o

    e-

  • , 2:

    H2O HOH+ + e-

    10-12 ( , eaq):

    H2O HOH+ + eaq

    - HOH-

    + - +, - , .

    HOH+ H+ + OHo

    HOH- Ho + OH-

    : H+ + OH- H2O

    , (10-5 s 2), , . .

    Ho, OHo

    , :

    OHo + OHo H2O2

    2 :

    Ho + O2 HO2o

    : HO2o + HO2

    o H2O2 + O2

  • , :

    RH + Ho Ro + H2

    RNH2 + Ho Ro + NH3

    e- DNA. ,

    , , .

    RCH = CHR + OHo RCHOH - CHoR

  • DNA 4 : (), (G), (T), (C). .

    (.. R1

    o + R2o -> R1 R2),

    , , , .

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    .

    .

    DNA.

  • H DNA .

    DNA, , , , .

  • DNA

    DNA

  • Sv

    (Double Strand Brake) 50

    (Single Strand Brake) 50-1000

    1000-2000

    800-1600

    DNA-DNA 30

    DNA- 150

    DNA Sv

    .

    . , , .

  • Sv

    (Double Strand Brake) 50

    (Single Strand Brake) 50-1000

    1000-2000

    800-1600

    DNA-DNA 30

    DNA- 150

    DNA Sv

    ( ) , .

    .

    , , .

  • in vivo in vitro , (.. ) .

    ( ).

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    (.. ).

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    , , RNA.

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    G1 DNA ( S).

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    - ( ), - , - (

    ).

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    .

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  • .

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    1 106 10 mSv.

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    ,

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    -, Go.

    (< 500 mSv), . - .

    .

  • .

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    (.. , )

    :

    , .

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    100 Sv .

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    .

  • .

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    50 5 6 (25=32, 26=54). RNA DNA, , , .

  • . .

    G2 S,

    - . .

    ,

    :

  • , .

    . Sv .

    , 15 Sv, 50% , 24 10 Sv.

    .

  • , . -. - , .

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    H (quanta). .

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    , , ( ) .

    . , .

  • . D1 D0 . A 37% .

  • . , Bergonie Tribondeau (1906) .

    Bergonie Tribondeau, :

    . (.. ) , .

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    . (stem cells)

    .

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    .

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    (Sv) -

    2 10

    10 20

    20 30

    -

    30 40

    40 50

    50 60

    60 70

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    , .

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    (hierarchial) F (flexible) :

    ,

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    F,

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    F

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    ,

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    , (..)

  • ( ) (1 Sv) :

    (10 Sv) ... ( )

    ( )

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    ... ()

  • 1 Sv * 5 Sv ** 20 Sv ***

    > 2 Sv > 10 Sv > 50 Sv

    1 2

    2 3 3 5 15 3

    ( )

    3 8 3

    2 2

    -

    +

    (...) ...

    , , , , , , 27 36 ( ). .

    , , . .

    , , .

    * 10.000 20.000 (1 / = 5 100 Sv) ** 50.000 100.000 *** 200.000 400.000 +

    4: , (, 1991)

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    ( 6 ) , 10 .

    (2 3 ) , 20 30 .

    , .

  • (Sv)

    ( )

    2 52

    15 4

    15 6 10

    18 >10

    20 >6

  • , (.. ).

    , 6 8 .

  • :

    ,

  • , 1,7 6,4 Sv 3,2 10 Sv ( )

    , 100 mSv,

    , 100 150 mSv 2 Sv. , .

  • (Sv)

    Leydig 0,5

    > 0,5

    4

    > 1

    18

    > 18

    2

    2

    8 11

    12

    12

    10

    40

    0,5

    (, 1997)

  • . .

    : () (

    )

  • ()

    /

    1 Sv

    (I.C.R.P., 1977)

    / 10 mSv

    (U.N.S.C.E.A.R., 1977)

    ( ) 10-2 10-4

    2 x 10-3 20-50 x 10-6

    2 x 10-3 25-50 x 10-6

    2,5 x 10-3

    10-5

    ( 35-49 ) 60 x 10-6

    ( 19-34 )

    0,5 x 10-3 2-5 x 10-6

    0,5 x 10-3 5-15 x 10-6

    5 x 10-3

    30 25

  • PTV

  • , .

    15% , , 40% .

    .

  • PTV

    10

    30

    50

    70

    90

    100

    20 1020

    PTV

  • PTV

    10

    30

    50

    70

    90

    100

    20 1020

    PTV

  • . .

    G2 S,

    - . . ,

  • , Elkind & Sutton 1959, : .

    R. Withers 4 R , R 5

    1. (Repair), 2. (Repopulation), 3. (Redistribution), 4. (Reoxygenation) 5. (Radiosensitivity)

  • 1. (Repair)

    .

    , .

  • 2. (Repopulation)

    , , . 3 :

    ) .

    ) (growth fraction).

    ) (cell loss factor).

    . , , .

  • 3. (Redistribution)

    .

    G2, S. . , , G2.

    . , , .

  • 4. (Reoxygenation)

    . , , .

    , , , .

    ( , , -, - ..) .

  • 5. A (Radiosensitivity)

    (Radiosensitivity), .

    3 :

    ) ,

    )

    ) .

    .

  • , .

    .

  • (clonogenic cell death) , .

    , , (D < 5 Gy)

  • (single hit injury) , . - , n :

    / 0( ) 1 (1 )D D n

    SHMTS D e

  • , Elkind Sutton, . - ( LQ) '60 . LQ , DNA . LQ :

    2

    ( ) D DLQS D e

  • 2 : () .

    (LQ), . ( ) . 1-2 Gy/ . (-, ).

    . .

  • . (..) - : .. = exp (2d2). .

    (.. SF=0,01) , . . , - .

  • (Linear Energy Transfer LET) .

    10 5-7 nm. DNA ( 2 nm) 20 .

    LMDS (Local Multiple Damage Sites). .

    (Double Strand Break - DSB), (Single Strand Break - SSB) . : SSB BSB LMDS.

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    / ,

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    . , , .

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  • .

    , , , .

    1.8-2 Gy .

    1.8-2 Gy, 1.1-1.3 Gy. 10-15% .

    , , 2 3 . .

  • .

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    1. . .

    2. , .

    3. 4 , 6 , .

  • , .

    , , .

    , :

    ) , ,

    ) .

  • .

    TCP (Tumour Control Probability)

    NTCP (Normal Tissue Complication Probability)

    -

    -

  • -

    -

    2500

    / ln ln 2( ) exp exp

    D D e e nd ndP D N e e

    - (LQ)

  • - :

    1. H Poisson

    2. - ( ).

    3. 4.

    .

  • , (Functional Sub Units).

    FSUs , .

    FSUs :

    1. 2. , 3. .

  • (Relative Seriality Model) LKB

    , , ( s) .

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    [1 (1 ( ) ) ]iM

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  • LKB

    , , n .

    1/

    LKB

    tot

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    V

    1

    1

    parallel 50

    tot50

    1EUD ([ ] 1)

    1 ( / )

    i k

    ki i

    VD

    VD D

    2

    21

    NTCP2

    t x

    e dx

    : t = (EUD-TD50 )/ m*TD50

  • , :

    ) ( )

    ) ( )

    ) ( )

    , .

    .

    .

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