V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Protonová radioterapie
Ozařujeme-li tkáň svazkem urychlených protonů energii cca 200MeV), křivka hloubkové
závislosti dávky, tzv. Vojtěch Ullmann: Detekce aplikace ionizujícího záření
ozařování nádorů ležících těsné blízkosti důležitých tkání orgánů.1 "Účinky záření látku. Vpravo: Selektivní ozáření nádorového ložiska
pomocí svazku protonů takové energii, při níž Braggovo maximum leží hloubce lokalizace tumoru.
Obr. Braggova píku, těsně před svým maximálním doběhem; zde dochází k
nejhustší ionizaci největší radiační dávce.cz/JadRadMetody. Rychlé protony při vstupu tkáně proto ionizují zpočátku poměrně málo. Tkáně ležící před tímto maximem jsou ozářeny výrazně
menší dávkou, tkáně ležící tímto maximem nedostanou dokonce téměř žádnou radiační dávku,
neboť tam protony vůbec nedoletí; zabrzdění proton neutralizován záchytem elektronu
(vznikne vodík) další ionizace již nepokračuje.2008 12:14:48]
.6 "Ionizující záření", pasáž "Interakce nabitých částic"),
zcela jiný tvar než pro záření gama, jak vidět obr.
Rozložení dávky závislosti hloubce tedy charakteristický tvar: při průchodu rychlých protonů
tkání zpočátku absorbovaná dávka poměrně nízká téměř konstantní, blízkosti konce
doletu protonů tkáni. Jak se
protony brzdí klesá jejich rychlost, ionizační účinky rostou při pomalejším pohybu protonu
roste efektivní čas elektrického Coulombovského působení elektrony atomech, takže stačí
předat více energie vytrhnout více elektronů.
*) Uplatňují zde faktory radiobiologické.6.10.3.RNDr. lineární přenos energie LET (§5.3 (modrá křivka). Biologický efekt záření souvisí hustotou ionizace danou ztrátou
energie záření jednotku dráhy, tzv. Existují však fyzikální mechanismy
*), umožňující tuto selektivitu ozáření zvýšit dosažením lepší bilance hloubkovém rozložení dávky: je
to tzv.htm (40 49) [15. "hadronová terapie" ozařování protony, těžšími jádry (ionty), π−-mezony neutrony. Hloubka, níž nastává Braggovo maximum určité látce,
http://astronuklfyzika."). Naproti tomu
rychlé protony, těžší ionty, piony, neutrony, jakož produkty jaderných reakcí tkáni, mají vysoký LET vykazují
"hustou" ionizaci silné radiobiologické účinky. Základní
veličiny dozimetrie.
Nejdříve zmíníme protonovou radioterapii. Při průletu nabité částice
látkou lineární přenos (ionizační) energie přímo úměrný elektronové hustotě látky (která roste
s hustotou protonovým číslem látky) nepřímo úměrný druhé mocnině rychlosti nabité částice,
zde protonu.6. Vlevo: Braggovy křivky hloubkové závislosti efektivní dávky záření tkáni při ozařování zářením
gama, vysokoenergetickými elektrony urychlenými protony. Největší část své energie předávají urychlené protony úzké
hloubkové oblasti tzv. Tato radiační účinnost navíc doprovázena možností jejího
lepšího "zacílení" požadované lokalizace.3. konci doletu dávka prudce vzrůstá, dosahuje maxima pak následuje
velmi rychlý pokles nule. Elektronové fotonové záření nízký LET, záření řídce ionizující.3. Braggova křivka (viz §1
