Пик Брэгга
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( сентябрь 2014 г. ) |
Пик Брэгга — это ярко выраженный пик на кривой Брэгга, которая отображает потерю энергии ионизирующего излучения во время его прохождения через вещество. Для протонов , α-лучей и других ионных лучей пик возникает непосредственно перед остановкой частиц. Он назван в честь Уильяма Генри Брэгга , который открыл его в 1903 году с помощью альфа-частиц радия. [ 1 ] [ 2 ] и написал первую эмпирическую формулу для потерь энергии ионизации на расстояние вместе с Ричардом Климаном. [ 3 ]
Когда быстрая заряженная частица движется сквозь материю, она ионизирует атомы материала и откладывает дозу на своем пути. Пик возникает потому, что сечение взаимодействия увеличивается по мере уменьшения энергии заряженной частицы. Энергия, теряемая заряженными частицами, обратно пропорциональна квадрату их скорости, что объясняет пик, возникающий непосредственно перед полной остановкой частицы. [ 4 ] На верхнем рисунке это пик альфа-частиц с энергией 5,49 МэВ, движущихся в воздухе. На нижнем рисунке это узкий пик «родной» кривой пучка протонов, создаваемой ускорителем частиц на 250 МэВ . На рисунке также показано поглощение пучка энергичных фотонов ( рентгеновских лучей ), которое имеет совершенно иную природу; кривая в основном экспоненциальная .
Эта характеристика протонных пучков была впервые рекомендована для использования в терапии рака Робертом Р. Уилсоном в его статье 1946 года «Радиологическое использование быстрых протонов». [ 5 ] Уилсон изучал, как глубиной проникновения протонного пучка можно управлять с помощью энергии протонов. Это явление используется в терапии частиц рака, особенно в протонной терапии, чтобы сконцентрировать воздействие лучей легких ионов на подлежащую лечению опухоль , сводя к минимуму воздействие на окружающие здоровые ткани. [ 6 ]
Синяя кривая на рисунке («модифицированный протонный пучок ») показывает, как исходный моноэнергетический протонный пучок с острым пиком расширяется за счет увеличения диапазона энергий, так что можно лечить больший объем опухоли. Плато, созданное путем модификации протонного луча, называется расширенным пиком Брэгга или SOBP, что позволяет лечению соответствовать не только более крупным опухолям, но и более конкретным трехмерным формам. [ 7 ] Этого можно достичь, используя аттенюаторы переменной толщины, такие как вращающиеся клинья. [ 8 ] Импульсное охлаждение в установках протонной терапии на основе циклотрона позволяет добиться более резкого дистального спада пика Брэгга и достижения высоких мощностей дозы. [ 9 ]
См. также
[ редактировать ]- Тормозная способность (излучение частиц)
- Тормозное излучение
- Линейная передача энергии
- Протонная терапия
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чарли Ма, CM; Ломакс, Тони (2012). Протонная и углеродно-ионная терапия . Бока-Ратон: CRC Press. п. 4. ISBN 9781439816073 .
- ^ Брэгг, WH (1904). «LXXIII. О поглощении α-лучей и о классификации α-лучей радия». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 8 (48): 719–725. дои : 10.1080/14786440409463245 .
- ^ Брэгг, Уильям Генри; Климан, Ричард (1905). «XXXIX. Об α-частицах радия и потере ими пробега при прохождении через различные атомы и молекулы» (PDF) . Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 10:57: 318-340. дои : 10.1080/14786440509463378 .
- ^ «Кривые и пики Брэгга» . Брукхейвенская национальная лаборатория . Проверено 27 января 2016 г.
- ^ Уилсон, Роберт Р. (1 ноября 1946 г.). «Радиологическое использование быстрых протонов» . Радиология . 47 (5): 487–491. дои : 10.1148/47.5.487 . ISSN 0033-8419 . ПМИД 20274616 .
- ^ Трикалинос, штат Техас; и др. (2009). Лучевая терапия частицами рака [Интернет]. Технические обзоры сравнительной эффективности, № 1 . Роквилл (Мэриленд): Агентство исследований и качества здравоохранения (США). стр. ES1–ES5.
- ^ Джетт, Д.; Чен, В. (2011). «Создание разбросанного пика Брэгга в протонных пучках» . Физика в медицине и биологии . 56 (11): N131-8. дои : 10.1088/0031-9155/56/11/N01 . ПМИД 21558588 . S2CID 37517481 .
- ^ Паганетти, Харальд; Бортфельд, Томас. «Протонно-лучевая лучевая терапия – современное состояние1» (PDF) . ААПМ . п. 16 . Получено 27 января.
- ^ Марадия В., Меер Д., Доллинг Р. и др. Демонстрация импульсного охлаждения для повышения потенциала лечения рака с помощью протонной терапии. Нат. Физ. (2023). https://doi.org/10.1038/s41567-023-02115-2 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Вагенаар, Дуглас (1995). «7.1.3 Кривая Брэгга» . Основы радиационной физики . Архивировано из оригинала 1 марта 2016 года . Проверено 27 января 2016 г.
- «Пик Брэгга» . Оксфордский справочник . Издательство Оксфордского университета . Проверено 27 января 2016 г.
- Ходзё, Хидехиро (3 июля 2017 г.). «Разница в относительной биологической эффективности и процессах восстановления повреждений ДНК в ответ на протонно-лучевую терапию в зависимости от положения распределенного пика Брэгга» . Радиационная онкология . 12 (1): 111. дои : 10.1186/s13014-017-0849-1 . ПМЦ 5494883 . ПМИД 28673358 .
- Эндо, Масахиро (20 октября 2017 г.). «Роберт Р. Уилсон (1914–2000): первый ученый, предложивший терапию частицами — использование пучка частиц для лечения рака» . Радиологическая физика и технология . 11 (1): 1–6. дои : 10.1007/s12194-017-0428-z . ПМИД 29058267 . S2CID 3526846 .
- Грюн, Ребекка (10 января 2017 г.). «Систематика измерений относительной биологической эффективности протонного излучения вдоль растянутого пика Брэгга: экспериментальное подтверждение модели локального эффекта» . Физика в медицине и биологии . 62 (3): 890–908. дои : 10.1088/1361-6560/62/3/890 . ПМИД 28072575 . S2CID 24855475 . Проверено 19 марта 2021 г.