Proton terapiyasi va uning tibbiyotda qo‘llanilish samaradorligi
![bo‘lishiga qarab ta’sirlashayotgan muhit atomlari bilan turlicha ta’sirlashadilar.
Shuning uchun yadro nurlanishlarining moddalar bilan ta’sirlashuvini o‘rganish,
ta’sirlashuvdagi muhitning xususiyatlarini (massasi, zaryadi, zichligi) va
nurlanishlar xususiyatlarini (zaryadi, energiyasi, intensivligi) aniqlash
imkoniyatini beradi. Ta’sirlashuvga ko‘ra, muhit ichki tuzilishi, mustahkamligi,
tarkibi, biologik xususiyatlarining o‘zgarishi, bundan tashqari, nurlanishlardan
himoyalanish va nurlanishlarni qayd qilishlik imkoniyatini beradi. Yadroviy
nurlanishlarning moddalar bilan ta’sirlashuv qonunlarini o‘rganish yadro
fizikasining amaliy maqsadlarda qo‘llanish asosini yaratadi [1].
Yadro nurlanish zarralari muhit atomlari bilan kuchsiz, elektromagnit va
kuchli yadroviy o‘zaro ta’sir kuchlari vositasida ta’sirlashadilar.
Zaryadli og‘ir zarralar va gamma fotonlar muhitdan o‘tishda
ta’sirlashuvni asosan elektromagnit ta’sirlashuv bilan amalga oshiradi, kuchli
yadroviy ta’sirlashuvda qatnashmaydi, chunki u qisqa masofada ta’sirlashadi,
bundan tashqari, yadroda elektronlar z qadar ko‘pdir.
Yadro nurlanishlar energiyasi (0,01-0,1 MeV dan bir necha GeV gacha)
atomlarda elektronlar ionizatsiya energiyasidan ( Ī =13,5 Z eV) juda katta
bo‘lgani uchun elektronning atom qobigida bog‘lanish energiyasini e’tiborga
olmasdan elektronni erkin deb qarash mumkin. Zarralar muhit bilan turlicha
ta’sirlashadilar. Zarralarning muhit bilan ta’sirlashuv mexanizmini zaryadli
yengil (elektron, pozitron), og‘ir (elektron, pozitrondan boshqa) zarralar va
gamma kvantlarga ajratish mumkin [14].
Zaryadli zarralar muhitdan o‘tishda atom elektronlari va yadro
elektromagnit maydoni bilan o‘zaro ta’sirlashuvida energiyasini atomni
uyg‘otish yoki ionizatsiyalashga sarflaydi, yengil zaryadli zarralar esa bu
maydonda tormozlanishi natijasida o‘z energiyasining bir qismini yo‘qotishi
mumkin.
Yengil zarralarning tormozlanish tufayli yo‘qotgan nurlanishga tormozli
nurlanish yoki radiatsion nurlanish deb ataladi. Bu nurlanishda uzluksiz spektrli
gamma nurlanish hosil bo‘ladi. Zaryadli zarralar energiyasi juda katta bo‘lganda
11](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_10.png?v=1)
![shaffof muhitdan o‘tishda Vavilov-Cherenkov nurlanishiga o‘z energiyasini
yo‘qotishligi mumkin. Gamma nurlar o‘z energiyalarini asosan fotoeffekt,
kompton effekt, elektron-pozitron juftini xosil qilish jarayonlariga sarflaydi.
Agar gamma foton energiyasi juda katta E >10 MeV bo‘lganda fotoyadro
reaksiyalarini hosil qilishligi mumkin. Neytronlarning moddalar bilan
ta’sirlashuvi muhit atom yadrolari bilan kuchli o‘zaro ta’sirlashuv tufayli ro‘y
beradi [1].
Ionizat siy a energiy a y o‘qot ish
Zaryadlangan og‘ir zarralarning modda bilan o‘zaro ta’siri quyidagicha:
zarra modda ichidan o‘tganda, u o‘z Kulon maydoni bilan atom elektronlarini
“turtadi” (“turtki” beradi) yoki “surib” o‘tadi. Buning hisobiga zarra o‘z
energiyasini asta - sekin yo‘qotadi. Modda atomlari esa yo ki ionizatsiyala sh adi
yo ki bo‘lmasa uyg‘ongan holatlarga o‘tadi. Demak, zarra energiyasini modda
atomlarini uyg‘otishga va ionlashga sarflar ekan. Kulon kuchlarining uzoqdan
ta’sir qilish xususiyati hisobiga modda orqali uchib o‘tayotgan zarra, juda ko‘p
miqdordagi elektronlar bilan o‘zaro ta’sirlashadi (turtib o‘tishga ulguradi).
Modda orqali o‘tayotgan zarraning massasi elektron massasiga nisbatan katta
bo‘lganligi sababli, u elektron bilan to‘qnashganda o‘z yo‘lidan juda kichik
miqdorda chetlashadi. Harakat davomida bunday to‘qnashishlar juda ko‘p
bo‘lib, bunday xaotik yo‘nalishdagi to‘qnashishlar bir - birini
kompensatsiyalaydi. Shu sababli zaryadlangan og‘ir zarralarning moddadagi
traektoriyasi deyarli to‘g‘ri chiziq bo‘ladi. Zaryadlangan og‘ir zarralarning
modda orqali o‘tishi quyidagi fizik kattaliklar orqali tavsiflanadi:
yo‘l birligida energiya yo‘qotishi yoki solishtirma ionizatsion energiya
yo‘qotish:
(− dE
dx )ion
[1,54];
Bizga ma’lumki, zaryadlangan og‘ir zarralar modda orqali o‘tganda
energiyasini asosan modda atomlarini uyg‘otishga va ionlashga sarflaydi. Bu
energiya yo‘qotish jarayonlarini umumlashtirib, ionizatsion energiya yo‘qotish
12](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_11.png?v=1)
![deyiladi. Solishtirma ionizatsion yo‘qotishni quyidagi formula yordamida
aniqlash mumkin ( << c hol uchun):
(− dE
dx )ion
= 4πn eZ2z2e4
meϑ2 ln 2m eϑ2
I(Z ) (1 .1 )
bu yerda n
e – muhitning 1 sm 3
hajmidagi elektronlar soni yoki konsentratsiyasi;
Z – zarralar o‘tayotgan modda (yoki muhit)ning atom nomeri; I ( Z ) – muhit
atomlarining o‘rtacha ionizatsiya potensiali, ya’ni 13,5 Z eV; m
e – elektronning
tinchlikdagi massasi;
– zarra tezligi; ze – zarra zaryadi [1,13].
Endi ushbu formuladan kelib chiqadigan xulosalarga to‘xtalib o‘tamiz.
(1. 1 ) formuladan ko‘rinadiki, ionizatsion energiya yo‘qotish asosan turli
kattaliklarga bog‘liq bo‘lib, bu bog‘lanish quyidagi jadvalda keltirilgan:
1-jadval
1 Ionizatsion energiya yo‘qotish zarraning
zaryadining kvadratiga to‘g‘ri proporsional.
( − dE
dx )
ion z ∗ z
2 Ionizatsion energiya yo‘qotish modda
elektronlari soni zichligiga to‘g‘ri
proporsionaldir.
( − dE
dx )
ion NZ
3 Yuqori energiyalar uchun logarifmning
qiymati juda oz o‘zgaradi, shuning uchun
ionizatsion energiya yo‘qotishlari zarracha
tezligining kvadratiga teskari proportsionaldir.
( − dE
dx )
ion 1
v ∗ v
4 Ionizatsion energiya yo‘qotish modda
zichligiga to‘g‘ri proporsional.
( − dE
dx )
ion ρ
5 Ionizatsion energiya yo‘qotish tush ayot gan
zarrachaning massasiga bog‘liq emas.
Buni ifoda ko‘rinishda yozsak:
(− dE
dx )ion
≈ Z2neϕ(ν) . (1.2)
Bunda o‘rtacha ionizatsion potensialga bog‘lanish logarifmik ravishda kuchsiz
bog‘langan. Hajm birligidagi elektronlar soni n modda zichligi
ga
proporsionaldir:
13](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_12.png?v=1)
![n= ZρN A
A (1.3)
bu y erda N
A – Avogadro soni; A – massa soni; Z – atomdagi elektronlar soni.
Demak , ionizatsion energiya yo‘qotish modda zichligiga to‘g‘ri
proporsional ekan. (1.1) formuladan kelib chiqadiki, zarralarning katta
energiyalarida (
c bo‘lganda), ionizatsion yo‘qotish monoton ravishda
kamaya borishi kerak. Ammo amalda bu hol kuzatilmaydi yoki (1.1) formula
aniq bo‘lmay qoladi. Bu y erdan kelib chiqadiki, yuqori energiyalarda bu formula
aniq bajarilmas ekan. Ushbu holni hisobga olib , relativistik hollar uchun
quyidagi formula o‘rinli bo‘lar ek an:
(− dE
dx )nur
= 4πn eZ 2z2e4
meϑ2 [ln 2m eϑ2
I(Z ) − ln (1− β2)− β2
] (1.5)
bu yerda ,
β= ϑ
c .
(1.5) formuladan ko‘rinadiki, zarra energiyasi oshishi bilan ionizatsion yo‘qotish
oldin juda tez kamayadi (energiyaga teskari proporsional ravishda), ammo,
yorug‘lik tezligiga yaqinlashgan sayin bu kamayish sekinlashib boradi. Bu (1.5)
formulaning maxrajida deyarli o‘zgarmas kattalik, ya’ni
2
c 2
. Ammo, qavs
ichidagi hadlarda ko‘rinadiki, zarraning ba’zi bir yuqori energiyalaridan
boshlab, dE/dx kattalik asta sekin (logarifmik ravishda) o‘sadi, undan keyin
to‘yinishga chiqadi(1.1-rasm). Zaryadlangan zarrachaning moddada o‘tadigan
to‘liq yo‘liga uning yugirish yo‘ li deyiladi:
14](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_13.png?v=1)
![Relyativistik effektlarni e’tiborga olsak, solishtirma ionizatsiya energiya
yo‘qotish formulasi:
−(
dE
dx )ion
= 4πz 2e4
mϑ2 ne[ln 2mϑ2
I(1− β2)
− β2−δ−U ] (1.8)
(1.8) formulaga Bete-Blox formulasi deb ham ataladi. Bu yerda energiya
yo‘qotish erg/sm larda o‘lchaniladi. Bu formuladan solishtirma zichlik
ionizatsiya energiya yo‘qotish formulasini hosil qilishimiz mumkin bo‘ladi [1].
−dE
ρdx = 4πN Are2mec2Z
A
z2
β2[ln 2mec2γ2β2
I − β2− δ
2− C
Z]
(1.9)
Bu yerda
N A - avogadro doimiysi, re - elektron radiusi, me - elektron
massasi, z- yo‘naltirilgan zarraning zaryadi, Z- yutuvchi moddaning atom
nomeri, A- yutuvchi moddaning atom massasi, c- yorug‘lik tezligi,
β= v/c bu
yerda v- yo‘naltirilgan zarraning tezligi,
γ=(1− β2)
−12 , I- yutuvchi moddaning
o‘rtacha ionizatsion energiyasi,
∂ - masofaviy elektronlarning yaqin elektronlar
tomonidan himoyalanishi natijasida yuzaga keladigan zichlik tuzatishlari va
yuqori energiyalarda energiya yo‘qotilishining kamayishiga olib keladi, C yoki
U - qobiqni tuzatish elementi bo‘lib, u faqat zarracha tezligi atom
elektronlarining tezligiga yaqin bo‘lgan past energiyalar uchun muhimdir [9].
Yuqorida keltirib chiqarilgan formulalarda solishtirma ionizatsion
energiya yo‘qotish muhitdagi elektronlarning konsentratsiyasiga bog‘liq edi.
Elektronlar konsen trasiyasi n
e esa turli muhit uchun har xildir. Atom tartib
nomeri Z bo‘lgan muhit uchun n
e = n
yad Z , bu yerda n
yad yadrolar konsentratsiyasi.
Yadrolar konsentratsiyasi hamma muhitlar uchun o‘zgarmas bo‘lganligi uchun
n
e faqat Z ga bog‘liq. Shuning uchun bir xil tezlikdagi bir xil zarra uchun
( Z
e =const,
=const) solishtirma ionizatsion energiya yo‘qotish qiymati faqat
muhit atomlarining tartib nomeri Z ga bog‘liq bo‘ladi. Masalan, bir xil sharoitda
zarraning qo‘rg‘oshinda yo‘qotgan energiyasi ko‘mirdagidan
ZPb
ZC
≈ 82
6 ≈ 14
marta ko‘p bo‘ladi. Yana shuni aytish kerakki, zarraning solishtirma ionizatsiya
energiya yo‘qotishi zarraning massasiga oshkor bog‘liq emas. Lekin, zarraning
16](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_15.png?v=1)
![kinetik energiyasi uning massasiga bog‘liq bo‘lgani uchun bir xil zaryadli va
tezlikli har xil massali zarraning bir xil muhitda ionizatsiya uchun yo‘qotgan
energiyasi massaga proporsional ravishda har xil bo‘ladi [1,21].
Shunday qilib, solishtirma ionizatsiya energiya yo‘qotish bir muhitdan
ikkinchisiga o‘tganda kuchli o‘zgaradi. Ko‘p hollarda solishtirma ionizatsiya
energiya yo‘qotishning uzunlik birligidagi dE
dx emas, zichlik birligiga to‘g‘ri
keluvchi
dE
dξ qiymati olinadi. ξ= xρ – muhit zichligi, – o‘lchov birligi
g/sm 2
da.
dE
dξ
= dE
dx
dx
dξ
= (
dE
dx )(
1
ρ) (1.10)
Chunki, muhit zichligi va solishtirma ionizatsiya energiya yo‘qotish
dE
dx
ham muhit zaryadi Z ga bog‘liq. Shunday qilib solishtirma zichlik ionizatsiya
energiya yo‘qotish qaralayotgan muhit uchun o‘zgarmas bo‘ladi.
(
dE
dx )(
1
ρ)≈ const (1.11)
Bu esa turli muhit uchun solishtirma ionizatsiya energiya yo‘qotish
qiymatini taqqoslaganda qulaylik tug‘diradi [22].
Zarraning muhitdagi yo‘lining uzunligi zarra energiyasiga bog‘liq.
Berilgan zarra va muhit uchun solishtirma ionizatsion yo‘qotish faqat zarraning
kinetik energiyasiga bog‘liq.
dE
dx
= ϕ(E) (1.12)
(1.12) ifodani energiyaning 0 dan E
0 gacha bo‘lgan qiymatlari bo‘yicha
integrallab, zarraning to‘la bosib o‘tgan yo‘lini topish mumkin:
x= m
z2Ф (ϑ) (1.13)
17](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_16.png?v=1)
![Shunday qilib, bir muhitda bir xil tezlik bilan ikki zarraning bosib o‘tgan
yo‘llari massasining zaryadi kvadratlarining nisbatlari kabi bo‘lar ekan.
x1:x2=
m 1
z1
2:
m 2
z2
2 (1.14)
Masalan , radioaktiv yemirilishdan hosil bo‘lgan alfa zarralarning havoda
to‘la bosib o‘tgan yo‘li 3 sm dan 7 sm gacha bo‘lishi mumkin. Chunki , ularning
kinetik energiyasi 4 MeV dan 9 MeV oraliqlarda yotadi [1,29].
Radiatsion nurlanish
Zaryadli zarralar muhitdan o‘tganda energiyalarini muhitni
ionizasiyalashdan tashqari radiatsion nurlashga ham sarflaydilar. Zaryadli
zarralar muhit orqali o‘tganda atom yadrosi va elektronlar maydonida
tormozlanish natijasida radiatsion yoki tormozlanish nurlanish deb ataluvchi
nurlanish hosil qiladi va o‘z energiyasini shu nurlanishga yo‘qota boradi [21].
Radiatsion nurlanish asosan yengil zarralarda kuchli bo‘ladi. Chunki,
zarra qancha yengil bo‘lsa, shuncha tez tormozlanadi. Haqiqatdan, radiatsion
nurlanishda zarraning yo‘qotgan energiyasi, elektrodinamika qonuniga asosan,
tormozlanayot gan zarraning tormozlanishda olgan tezlanishiga bog‘liq.
Elektrodinamika qonuniga ko‘ra, muhitda a tezlanish bilan tormozlangan
zarraning dt vaqt ichida radiatsion nurlanish intensivligi:
W = 2
3
Z2e2
c3 |a|2 (1.15)
bu yerda Ze – muhit zaryadi, a – zarraning tormozlanishda olgan tezlanishi.
Ma’lumki, tezlanish
a= F
m (1.16)
bunda F – zarraga ta’sir etuvchi kuch, m – zarra massasi [1].
18](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_17.png?v=1)
![(1.15), (1.16) ifodalardan bir xil zaryadli zarralar uchun radiatsion
nurlanish intensivligi zarra massasi kvadratiga teskari mutanosibligi kelib
chiqadi
(
dE
dx )rad
~ 1
m 2 (1.17)
bundan radiatsion nurlanish asosan yengil zarralarga xos ekanligi, haqiqatdan
ham bir xil tormozlanuvchi muhitda protonning elektronga nisbatan radiatsion
nurlanishi
(
m p
m e)
2
= 1836 2≈ 3,4 ⋅10 6 marotaba kuchsiz bo‘ladi.
Zaryadli zarralarning ionizatsiya energiya yo‘qotishi atom elektronlari
bilan ta’irlashuvga ko‘ra ro‘y bersa, radiatsion nurlanish muhit yadrolari bilan
ta’sirlashuvga ko‘ra ro‘ y beradi . Zarralarni tormozlovchi muhit yadrolarining
kulon kuchi yadro zaryadi kvadratiga Z 2
bog‘liq.
(− dE
dx )rad
~ z2neTe (1.18)
Zaryadli zarralarning ionizatsiya energiya yo‘qotish formulasi elektron
uchun
(− dE
dx )ion
~neZ 1
v2 bog‘lanishda bo‘lib, ionizatsiya energiya yo‘qotish
zarra energiyasi oshishi bilan kamayib boradi. Radiatsion energiya yo‘qotish esa
energiya oshishi bilan oshib boradi. Ma’lum bir energiyada ionizatsion va
radiatsion energiya yo‘qotishlar tenglashadi. Bu turli muhit uchun har xil bo‘lib,
bunga kritik energiya deyiladi. Uni quyidagi tenglamadan aniqlash mumkin:
(
dE
dx )rad
:(
dE
dx )ion
≈
TeZ
800 (1.19)
bu yerda T
e meV larda olingan [1,54,21].
(1.19) ko‘ra, suvda (Z = 8) energiyasi T
e = 100 meV bo‘lgan elektronlar
uchun
(
dE
dx )ion
= (
dE
dx )rad bo‘ladi. Demak, suv uchun kritik energiya
T
kr = 100 meV, qo‘rg‘oshin uchun Z = 82 va demak, T
kr =10 meV. Elektronlar
19](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_18.png?v=1)
![energiyasi kritik energiyadan yuqori bo‘lsa, energiya yo‘qotish asosan radiatsion
yo‘qotishdan iborat bo‘lib qoladi. Elektronning boshlang‘ich energiyasi E
0
bo‘lsa, radiatsion energiya yo‘qotish natijasida energiyasi eksponensial qonun
bo‘yicha o‘zgaradi:
¯E = E 0e
− x
x0 (1.20)
(1.20) dan x = x
0 masofada elektronning energiyasi e marta kamayadi. Bu x = x
0
turli muhitlar uchun har xil bo‘lib, radiatsion uzunlik deb ataladi [23].
20](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_19.png?v=1)
![va distal qirra mavjud . Chuqurlikning protonlar nurlaridagi yon penumbranalarga bog’liqligi
fotonlar uchun chuqurlikdan taxminan 17 sm ga ko’p . Ammo sayoz chuqurliklar uchun
protonlar yon penumbranasi fotonlarnikidan kichikroqdir. Umuman olganda har bir proton
nurlari muolaja davomida o’zining distal va proksimal chetlariga ega bo’lishi shart va
zarurdir. Ionlashtiruvchi nurlanishning modda atomlari va yadrolari bilan o‘zaro
ta’siri elastik va noelastik bo‘ladi. Elastik sochilish - bu zarralarning o‘zaro
ta’sir jarayoni bo‘lib, unda barcha o‘zaro ta’sir qiluvchi zarralarning umumiy
kinetik energiyasi saqlanib qoladi, lekin uning zarralar o‘rtasida qayta
taqsimlanishi oxirgi holatda sodir bo‘ladi:Ebos h kin = Eoxirkin
(1.32)
Noelastik sochilish - bu zarralarning o‘zaro ta’sir jarayoni bo‘lib, unda
umumiy energiyaning bir qismi atom yoki yadroni uyg‘otishga, nulanishga yoki
yangi zarralar hosil bo‘lishiga sarflanadi.
E
bos h❑
= E
oxir❑
+ E
uyg ' on❑
(1.33)
Zarracha muhit atomlari bilan to‘qnashganda nafaqat energiyasini
yo‘qotadi, balki harakat yo‘nalishini ham o‘zgartiradi. Og‘ir zaryadlangan
zarralar uchun burilish burchagi boshlang‘ich yo‘nalishga nisbatan yetarlicha
kichik, ya’ni bir necha gradus xolos. Ion massasi qanchalik yuqori bo‘lsa,
zarrachalar burilish burchagining o‘rtacha kvadrat ildizi shunchalik kichik
bo‘ladi [10]. Zarrachalar energiyasining ortishi bilan boshlang‘ich yo‘nalishdan
og‘ish burchagi kichrayib boradi. Elastik sochilish natijasida boshlang‘ich
yo‘nalishdan og‘ishni Rezerford formulasi yordamida yaxshi tushuntirish
mumkin:
dσ = 2 π
( zZ e 2
m v 2 ) 2
× cos Ɵ
2
sin 3
¿ ¿ (1.34)
Yoki laboratoriya koordinata sistemasi (LKS) uchun:
dσ =(
zZ e2
ELKS )
2
× dΩ
4sin 4¿¿ (1.35)
Biroq, amalda qo‘shimcha ta’sirlarni hisobga olish kerak. Elastik o‘zaro ta’sir
natijasida tushayotgan zarracha ham, orqaga qaytuvchi yadro ham turli
29](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_28.png?v=1)
![burchaklarda harakatlana boshlaydi. Mott formulasida Rezerford formulasidan
farqli ravishda bu jihat ham hisobga olingan 1
cos 4
θ .
dσ( E , θ ) = ( z 2
e 2
E
LKS ) 2
× cos θ ¿ ¿
(1.36)
Modda qatlamidan o‘tuvchi zaryadlangan zarracha atom yadrolari bilan
o‘zaro ta’sirlashish natijasida kichik burchaklarga buriladi. Ko‘pgina hollarda,
bu og‘ishlar Kulon (elektromagnit) o‘zaro ta’siridan kelib chiqadi; ammo,
adronlar va ionlar uchun bu ko‘p marta sochilish va kuchli o‘zaro ta’sir ham
ahamiyatga ega [7,21]. Protonlarning umumiy massaviy to‘xtash kuchi elektron
to’xtash kuchi va yadroviy tormozlovchi kuchlarning yig‘indisidir. 1 MeV dan
yuqori kinetik energiyalarda yadroviy tormozlash kuchi ahamiyatsiz, ya’ni,
protonlar atom elektronlari bilan noelastik o‘zaro ta’sir tufayli sekinlashadi.
Moddaning tormozlash kuchi ionizatsion energiya yo‘qotish qiymati bilan
tavsiflanishi mumkin (dE / dx).
Ionizatsion energiya yo‘qotish - ∆x segmentidan o‘tishda muhitning
ionlashishi uchun yo‘qotilgan zaryadlangan zarrachaning ∆E energiyasining
ushbu segment uzunligiga nisbatidir. Ionizatsion energiya yo‘qotish zarrachalar
energiyasining kamayishi bilan va ayniqsa, materiyada to‘xtab qolishidan oldin
keskin ortadi (Bregg cho‘qqisi) [13].
Og‘ir zaryadli zarralar asosan atom qobig‘idagi elektronlar bilan
ta’sirlashadi va atomning ionlashishiga olib keladi. v<<c tezlik bilan
harakatlanayotgan o‘g‘ir zaryadli zarra tinch turgan elektronga berishi mumkin
bo‘lgan maksimal energiya ∆ E
maks = 2 m
e v 2
. Zaryadlangan zarra moddadan
o‘tayotib o‘n minglab to‘qnashuvlarni amalga oshiradi va asta-sekin
energiyasini yo‘qotib boradi. Moddaning zarrani to‘xtatishi undagi energiyaning
yo‘qolishiga bog‘liq, ya’ni (dE/dx). Energiya yo‘qotish - zarraning energiyasi
kamayishi bilan ortib boradi va ayniqsa, to‘xtashidan oldin keskin ortadi.
30](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_29.png?v=1)
![1.4-rasm. Energiyasi 400 MeV bo‘lgan protonlar uchun biologik to‘qimada energiya
yo‘qotish bilan unga kirish chuqurligiga bog‘liqlik grafigi.
Egri chiziq ustidagi raqamlar turli chuqurlikdagi proton energiyasini
(MeVda) ko‘rsatadi [17,29].
Moddadan zaryadlangan zarrachalar o‘tayotganda tormozlanish masofasi
oxirida chiziqli energiya yo qotishlari “Bregg cho qqisi” deb ataladiganʻ ʻ
maksimumga ega bo lishi eksperimental tarzda isbotlangan. Elektronlar uchun
ʻ
Bregg cho‘qqisi taxminan 200 eV energiyada, protonlar uchun 60 dan 100 keV
gacha bo‘lgan energiyada kuzatiladi. 1.4-rasmda proton nurlarining Bregg
cho‘qqisi yordamida nurlantirish uchun kerak bo‘lgan doza miqdorining
shakllanishi ko‘rsatilgan. Moddada elektronlar tormozlanayotganda Bregg
cho‘qqisi kuzatilmaydi, chunki elektronlar soni ularning sochilishi natijasida
chuqurlik ortishi bilan tez kamayadi. Yo‘lning oxirida, taxminan 200 eV
energiyaga ega bo‘lgan elektronlar soni muhitga kirishdagi elektronlar soniga
nisbatan juda kichik bo‘lib qoladi. Og‘ir zaryadlangan zarralar uchun vaziyat
boshqacha. Chuqurlik ortib borishi bilan zarrachalar soni ularning dastlabki soni
bilan solishtirish mumkin bo‘ladi. Zarrachalarning ionizatsion energiya
31](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_30.png?v=1)
![yo‘qotishlari bir xil va kichik bo‘ladi. Ular yo‘lning oxirida esa keskin ortib
ketadi [50].
Fizikaviy jihatdan, og‘ir zaryadlangan zarralar uchun Bregg egri chizig‘i
proton yoki ion energiyasining kamayishi natijasida atom elektronlari bilan
o‘zaro ta’sir qilish kesimi mutanosib ravishda ortib borishi sababli paydo bo‘ladiσ 1
v2
. Shuning uchun zarracha yo‘lining oxirida muhit atomlarining ionlashishi
keskin ortib boradi. Shu nuqtaga qadar, zarracha uzunlik birligida taxminan bir
xil miqdordagi energiyani yo‘qotadi [25,26].
2.3.Proton terapiyasida qo’llaniladigan asboblar
Proton nurlanishining birinchi bosqichida protonlar energiyasi muolaja
uchun yetarli bo’lguncha tezlashtiriladi . Dastlab elektr maydonida vodorod
32](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_31.png?v=1)
![atomlaridan elektronlar ajratib olinadi. Hosil bo’lgan har bir protonning
energiyasi o’simtaning markazigacha yetib borishi uchun kerak bo’lgan
kattalikgacha tezlashtiriladi. Hozirgi kunda protonlarni tezlashtirish uchun
siklotron va sinxotoron kabi qurilmalardan foydalaniladi. Protonlarning
spiralsimon harakati magnit maydon orqali boshqariladi. Protonlarning aylana
bo’ylab harakatlanish siklida magnit maydon va qo’yilgan kuchlanish o’zgarmas
saqlansa protonlarning energiyasi oshib boraveradi. Siklotron yuqori energiyali
protonlarning uzliksiz oqimini hosil qiladi , ammo u faqatgina ma’lum bir
energiyagacha tezlashtira oladi. Sinxrotron bilan ham protonlar tezlashtirilgan
holda ularga qo’yilgan magnit maydon protonlarning oqimini uzluksizligini
ta’minlash uchun modulyatsiyalab turadi. Sinxrotronning afzalligi shundaki u
turli xil elektromagnit maydonlarda turli xil energiyali protonlar oqimini hosil
qila oladi. Yuqori energiyali protonlar oqimi bemorga yetkazish uchun maxsus
bo’limga yo’naltiriladi. Protonlarni turli xil energiyalargacha tezlashtirishga
mo’ljallangan Sinxrotron kabi tezlatkichlarda protonlar muolaja uchun kerakli
bo’lgan energiyaning aniq qiymatigacha tezlashtiriladi. Ammo monoenergetik
nurlar hosil qiladigan Siklotron kabi tezlatkichlarda nur degredatori protonlar
oqimi energiyasini kerakli energiyalarga o’zgartiradi. Ushbu energiya tanlash
sistemasi siklotron tomonidan hosil qilingan past energiyali proton nurlari oqimi
energiyasini o’zgartiradi. Bu jarayon turli xil chuqurlikdagi kasallangan
to’qimalarni davolashda protonlar energiyasini modulyatsiya qilish imkonini
beradi. Hosil qilingan proton nurlari sochilgan ya’ni butun o’simta yuzasi
bo’ylab qoplangan bo’lishi kerak. Monoenergetik proton nurlari Bregg
cho’qqisi tufayli o’simtaning kichik bir yuzasiga yetkaziladi. Proton nurlarining
ta’sir maydonini oshirish uchun Bregg cho’qqilari yoyib yuboriladi va bu
Sochilgan Bregg cho’qqisi deb ataladi. Proton terapiyasida asosiy vazifani
bajaruvchi qurilma tezlatkichlar hisoblanadi. Birinchi protonlarni
tezlashtiruvchi tibbiy sinxrotron AQSHning Loma Linda shahrida
joylashgan Fermi nomidagi laboratoriyada ishga tushirilgan [17].
33](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_32.png?v=1)
![qo‘shimcha qurilmalar protonlarni tezlatgichning vakuum
kamerasiga kiritish va chiqarish uchun ishlatiladi. Bu tipdagi
tezlatkichlar impulsli tezlatkichlar hisoblanib, magnit induksiyasi
yordamida oldindan berilgan qiymatgacha tezlashtiriladi va bu
jarayon takrorlanadi. Tezlatkich energiyasi 70 MeV- 250 MeV,
protonlarning intensivligi esa sekundiga 5 ∗ 10 10
ta zarracha.
Impulsning takrorlanish chastotasi 0.5 Hzni tashkil etadi [16,17].
Sinxrot ron Hit achi.
2001-yilda Hitachi Yaponiyaning Tsukuba shahrida proton
terapiyasi markazida proton sixrotronini ishga tushiradi. Uning
umumiy ko‘rinishi 2.2-rasmda ko‘rsatilgan. Yuqori chastotali
fokuslovchi kvadrupol tezlatkich va 7 MeV energiyali protonlarni
injeksiya qiluvchi dreyf trubkali tezlatkichlardan tashkil topgan
chiziqli tezlatkich injektor vazifasini bajaradi. 6 ta buruvchi magnitni
o‘z ichiga olgan sinxrotrondan energiyalari 70 MeV - 270 MeV
oralig‘ida va har bir impulsda 10 11 ta proton intensivligi 0,15 Hz dan
0,5 Hz gacha bo‘lgan takrorlanish tezligiga ega protonlar chiqariladi.
35](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_34.png?v=1)
![2.2-rasm. Hitachi kompaniyasining proton sinxrotroni.
IBA t ezlat k ichlari.
Birinchi ko‘p sondagi sanoat tibbiy proton tezlatkichlari 1998-
yili Belgiyaning Ion Beam Application (IBA) kompaniyasi tomonidan
Yaponiyaning National С ancer Center Hospital (NCCH)da o‘rnatilgan.
Uning energiyasi 235 MeV proton spiral siklotron va nur oqimining
toki 100 nA [16].
36](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_35.png?v=1)
![2.3-rasm. IBA C-235 proton siklotroni. Tezlatgichning umumiy ko‘rinishi, yig‘ish
jarayonida tezlatgich, spiral magnit qutblar.
2.3-rasmda siklotronning umumiy ko‘rinishi ko‘rsatilgan. 2.3-
rasmda siklotronning montaj jarayoni tasvirlangan va unda ustki
magnit qismi qulaylik uchun ochilgan, unda to‘rtta spiral qutbli
magnitning pastki qismini ko‘rish mumkin. Bundan tashqari, IBA
energiyasi 230 MeV va toki 150 nA protonlar oqimi bilan
ta’minlaydigan o‘ta o‘tkazuvchan sinxrosiklotronni ishlab chiqdi.
Tezlatgichning diametri 2,3 m, og‘irligi 50 tonna bo‘lib, magnit
induksiyasining maksimal qiymati 5,64 T ni tashkil etadi. Kompaniya
yangi avlod tezlatkichlaridan Proteus One deb nomlangan bir
kabinali PTMda foydalanishni taklif qildi [18].
2.4-rasm. IBA tomonidan ishlab chiqilgan o‘ta o‘tkazuvchan sinxrotsiklotron S2-
C2 bilan ta’minlangan bitta kabinali Proteus One kompleksi.
37](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_36.png?v=1)
![2.4-rasmdan ko‘rinib turibdiki, uskunaga tezlatkich, yutuvchi
qurilma (degrader) va gantry (proton nurini bemor atrofida
aylantirishdan, energiya tanlash tizimi rolini o‘ynaydigan qurilma)
kiradi. Keyingi bo‘limda ko‘rsatilgandek, bemorlarni nurlantirish
uchun kerak bo‘ladigan energiyasni tanlashga yordam beradigan bir
nechta diafragmalar nurlantiradigan xonada neytron fonining
oshishiga olib keladi. Gantry ± 90 darajagacha aylantiriladi.
Kompleksning taxminiy o‘lchamlari 24,0 × 13,5 m 2
[17,39].
Varian Medical Sy st ems sik lot roni
2006-yilda Germaniyaning Myunxen shahridagi xususiy klinika
uchun PT markazini ishlab chiqayotgan Germaniyaning ACCEL
kompaniyasi maksimal energiya 250 MeV va chiqishdagi oqimning
toki 800 nA gacha bo‘lgan o‘ta o‘tkazuvchan magnitga ega spiral
siklotronni yaratdi. Keyinchalik, klinika Varian Medical Systems
tomonidan sotib olingan.
38](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_37.png?v=1)
![2.5-rasm. O‘ta o‘tkazuvchi magnitli spiral siklotronning umumiy
ko‘rinishi(yuqorida). Varian Medical Systems tezlatkichining yuqoridan ko‘rinishi
va montaj jarayoni(pastda) [35].
39](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_38.png?v=1)
![og‘ir snaryad kabi, to‘g‘ri chiziqli traektoriyadan deyarli chetga
chiqmaydi (burilish bir necha daraja). Elektronlar noelastik
sochilishda atomdagi yuqori energiyali uyg‘ongan holatga o‘tadi,
keyin ma’lum bir vaqtdan so‘ng, asosiy holatga qaytadi va foton
nurlantiradi [25.54].
Yadro reaksiyalari natijasida bir proton o‘rniga ikkilamchi
protonlar, neytronlar va muhit yadrolarining parchalanishi natijasida
hosil bo‘lgan yadro parchalari oqimi paydo bo‘ladi. Yadro
reaksiyalarida hosil boʻlgan ikkilamchi zarralar ham moddalarni
ionlashtiradi. Asta-sekin, ko‘plab o‘zaro ta’sirlar natijasida,
protonlarning energiyasi birinchi navbatda yadro reaksiyalarini,
so‘ngra atomlarning ionlashishini amalga oshira olmaguncha
kamayadi [25].
Keyin proton atomni uyg‘otishi mumkin. Bunda elektronlar
atom uning ionlashishi bilan yoki ionlashishsiz yuqori energiyali
holatlarga o‘tadi. Bundan tashqari, protonlarning atomdan elastik
sochilishi sodir bo‘ladi. Protonning atom bilan o‘zaro ta’sirlashuv
kesimi tezlik kvadratiga teskari mutanosib ravishda ortadi. Shuning
uchun, yuzlab keV darajali energiyalarda zarracha tomonidan
energiya yo‘qotish tezligi sezilarli darajada oshadi. Bu moddaga
o‘tkaziladigan energiya taqsimotining cho‘qqisiga olib keladi
(yutilgan doza). Yo‘lning oxirida qayta yuklanish jarayoni sodir
bo‘lishi mumkin. Ionlar uchun bu jarayon ularning massasiga qarab
yuzlab keV yoki bir necha MeV energiyalarida boshlanadi. Moddada
harakatlanuvchi ion elektronsiz (toʻliq ionlashganda) boʻlishi mumkin
42](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_41.png?v=1)
![yoki qisman ionlashgan holda bir nechta elektronlarni saqlashi
mumkin. Ionning modda orqali harakatlanish jarayonida o‘z
elektronlarini yo‘qotadi yoki ularni muhitdan oladi. Elektronlarning
ionlar tomonidan yutilishi yoki chiqarish ehtimolining nisbati
ularning energiyasiga bog‘liq. Ionning energiyasi qanchalik past
bo‘lsa, uning elektronni qamrab olish ehtimoliyati shunchalik yuqori
bo‘ladi. Vodorod uchun, masalan, qayta zaryadlash jarayoni shunday
kechadi. Elektron neytral vodorod atomini hosil qilib, atom qobig‘ida
“o‘tiradi”. Keyin neytral atom yoki diffuziya jarayoni natijasida
harakat qiladi yoki muhitda to‘xtaydi va elektronni yo‘qotadi [1,23].
Birinchi navbatda protonlar o‘z energiyasini atom elektronlari
bilan noelastik kulon o‘zaro ta’siri orqali yo‘qotadi. Ko‘pchilik
protonlar to‘g‘ri chiziq bo‘ylab harakatlanadi, chunki, ularning
massasi elektronnikidan 1836 marta katta. Lekin, atom yadrosi katta
massaga ega bo‘lganligi sababli unga yaqin joydan o‘tayotgan
proton kuchli itaruvchi kulon kuchi ta’sirda o‘zining to‘g‘ri chiziqli
traektoriyasini o‘zgartiradi.
Doza o‘lchov birlik lari v a uning t aqsimot i
Ionlashtiruvchi nurlanish - bu zaryadlangan yoki neytral zarralar oqimi
bo‘lib, modda bilan o‘zaro ta’sirlashganda turli belgilardagi elektr zaryadlari
hosil bo‘ladi. Monoenergetik ionlashtiruvchi nurlanishlar bir xil energiyaga ega
bo‘lgan zarralar tomonidan hosil bo‘ladi. Agar zarrachalarning energiyalari har
xil bo‘lsa, nurlanish monoenergetik bo’lmaydi.
Dozimetriyada ekspozitsion doza deb , ataluvchi kattalik ham
ishlatiladi. Ikkilamchi elektronlar to‘la tormozlanib to‘xtaganda hosil
43](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_42.png?v=1)
![bo‘lgan biror zaryadli ionlar miqdori dQ ning ionlashgan havo
massasi dm ga nisbati bilan o‘lchanadigan fizik kattalik ekspozitsion
doza deb ataladi.
DE= dQ
dm
(1.21)
Ekspozitsion doza 1 Kl/kg yoki 1R(rentgen) larda o‘lchanadi:
1 R (rentgen) = 2 58 10 –4
Kl/kg . Ekspozitsion dozaning o‘zgarish tezligi
( dD
E / dt ) ekspozitsion dozaning quvvatini aniqlaydi [54] .
Moddaga vaq t birligi ichida berilgan ionizatsion nurlanishning
dozasi doza quvvati deb ataladi va P bilan belgilanadi.
P= D
t
(1.22)
Doza quvvati Gr/s yoki rad/s birliklarda o‘lchanadi.
Nurlanishning kishi organizmiga ta’siri yutilgan energiya
miqdori yoki hosil bo‘lgan ionlar juftininig miqdori bilangina
aniqlanib qolmay, balki ionizatsiya zichligiga ham bog‘liq [27].
Ionizatsiya zichligi organizm to‘qimasida ionlashtiruvchi
zarralar ning birlik uzunlikda hosil qilgan ionlar juftining miqdori
bilan aniqlanadi. Turli xil zarralar turlicha ionlashtirish qobiliyatiga
ega. Masalan, alfa-zarralar beta va gamma-nurlarga qaraganda
kuchli ionizatsiyalash qobiliyatiga ega. Shuning uchun yutilgan
energiya miqdori bir xil bo‘lganda ham alfa-nurlarining ta’siri beta
yoki gamma-nurlarnikidan katta bo‘ladi.
44](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_43.png?v=1)
![Sifat koeffits i entini hisobga oluvchi doza ekvivalent doza deb
ataladi. Ekvivalent doza turli xil nurlanishlar ta’sirida hosil bo‘lgan
yutilish dozalarining yig‘indisidan iborat bo‘ladi. Masalan, har xil
nurlanish uchun yutilish dozalari D
i va ularga tegishli sifat
koeffitsientlari K
i bo‘lsa, ekvivalent doza
DEKVI =∑ DiKi
(1.23)
bo‘ladi.
Ekvivalent doza birligi rentgenning biologik ekvivalenti (ber) deb
ataladi. 1 rad dozaga ega bo‘lgan rentgen yoki gamma-nurlarning
to‘qimada hosil qilgan biologik effektiga teng bo‘lgan har qanday
nurlanishning dozasi 1 berga teng deb qabul qilingan. S h unday qilib,
ber = rad
K , bu y erda K – nurlanishning sifat koeffisienti.
Radiatsion xavfsizlikni ta’minlash uchun har bir kishining bir yil
davomida olishi mumkin bo‘lgan nurlanishining maksimal ekvivalent
dozasi belgilanadi. Agar kishi har yili olgan nurlanish dozasi shu
chegara ekvivalent dozadan (ChED) ortmasa, bunday nurlanish
ta’sirida 50 yil davomida ishlaganda ham kishi sog‘ligida sezilarli
o‘zgarish yuz bermaydi. Radioaktiv nurlanishlar ta’sirida bo’lgan
kishilar (A kategoriya si ) uchun chegara ekvivalent doza 5 ber/yil deb
belgilangan. Boshqa kategoriyadagi kishilar uchun bu qiymat
taxminan 10 marta kichik bo‘lishi kerak. Har xil yoshdagi (A
kategoriyadagi) ishchilar olishi mumkin bo‘lgan doza qiymati
quyidagi formuladan aniqlanadi [54] :
D=5(N−18 )
(1. 24 )
45](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_44.png?v=1)
![Bu formulada N – ishchi yoshi. N < 18 da formula ma’nosini
yo‘qotadi, chunki, yoshi 18 dan kichik bo‘lgan kishilar radioaktiv
nurlanish bilan bog‘liq bo‘lgan ishga qo‘yilishi taqiqlanadi. Hamma
hollarda yoshi 30 yoshga to‘lgan kishi uchun uning organizmida
to‘plangan doza 60 berdan ortmasligi kerak .
Doza taqsimoti o‘simta hajmi bilan chambarchas bog‘liq. Bu dozani
kamaytirishga imkon beradi, shu bilan oddiy to‘qimalar uchun asoratlar ehtimoli
kamayadi yoki o‘simtani yaxshiroq nazorat qilish uchun doza miqdorini oshirish
mumkin bo’ladi. Proton terapiyasi yaratilganidan keyin, u o’ziga fiziklar va
doktorlarni e’tiborini torta boshladi, chunki u o‘sha paytdagi an'anaviy foton
radiatsiya terapiyasining har qanday turidan ancha yuqori doza taqsimotiga ega
edi [11,14].
1.3-rasm. Monoenergetik fotonlar va protonlar nurlari uchun doza taqsimoti.
Fotonlar uchun doza taqsimoti kirishda maksimal qiymatga erishadi va
to‘qimaga kirgan sari kamayadi. Aksincha, protonlarning doza miqdori
46](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_45.png?v=1)
![chuqurlikka kirgan sari ortib boradi va chuqurlikning ma’lum bir qiymatida
maksimumga erishadi.
Hozirgi kunda o‘smalarni ba’zi turlarini fotonlar yordamida
nurlantirishdagi doza taqsimoti protonlar bilan nurlantirilgandagi
doza taqsimotiga tenglashtirishga erishilmoqda. Bu, asosan,
nurlantirishni bir chiziq bo‘ylab emas, balki, turli xil burchaklardan
nurlantirilayotganligi sabablidir. Protonlar yoki fotonlar doza
taqsimotlari o‘rtasidagi farq, intensivligi modulyatsiyalangan
radiatsion terapiya (IMRT) rivojlanishi natijasida kamaydi. Biroq,
fotonlar hosil qilgan doza taqsimotini yanada takomillashtirish va
shakllantirish chegarasi mavjud. Buning sababi, bemor qabul
qiladigan umumiy dozani (ya’ni, o‘simtaga olib boruvchi yo‘l bo‘ylab
barcha muhim organlarni) kamaytirish mumkin emas, balki faqat
boshqacha taqsimlash mumkin. Proton terapiyasi, o‘z navbatida, faol
qalam nurli skanerlash texnologiyasidan foydalanish va nurlanish
intensivligini modulyatsiya qilish orqali sezilarli qo‘shimcha fizik
natijalarga erishishi mumkin [15].
Zaryadlangan zarralarning inson to‘qimalari bilan ta’sirlashuv
mexanizmlari.
Har xil turdagi ionlashtiruvchi nurlanish (IN) - tezlashtirilgan zarrachalar
yoki fotonlar oqimlari – radiatsion terapiyaning asosiy vositasi hisoblanadi.
Masofaviy radiatsion terapiyada energiyalari bir necha mingdan bir necha yuz
million elektron voltgacha bo‘lgan fotonlar yoki zarralardan foydalaniladi. Tirik
obyektda ular sezilarli chuqurlikkacha kirib boradi yoki butun obyektdan (inson
tanasidan) o‘tib, IN o‘z yo‘lidagi molekulalarni ionlashtiradi va hujayraga
47](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_46.png?v=1)
![tuzatib bo‘lmaydigan zarar yetkazadi. Shundan so‘ng, hujayralar darhol yoki bir
necha bo‘linishdan so‘ng halok bo‘ladi. Bir ionlashish akti uchun foton, elektron
yoki boshqa korpuskulyar zarracha ahamiyatsiz energiya sarflaydi - o‘rtacha 34
eV. Energetik nuqtai nazardan qaraganda, yutilgan doza tirik organizmga xavfli
mumkin. Shuning uchun, ma’lum bir davolanish davri (1-1.5 oy) davomida
bo‘lib nurlantiriladi va umumiy doza miqdori 60-70 Greyni tashkil qiladi [22].
Zaryadlangan zarralar to‘qimaga to‘g‘ridan-to‘g‘ri yoki bilvosita ta’sir
ko‘rsatishi mumkin. To‘g‘ridan-to‘g‘ri harakat mexanizmi 1.5-rasmning pastki
qismida ko‘rsatilgan. Birlamchi DNK zararlanishidan so‘ng (ionlantirish yoki
uyg‘otish) ba’zida ular yana qayta tiklanadi. Misol uchun, agar DNK
molekulasida bir zanjirli uzilish sodir bo‘lsa, unda zanjirning ikkinchi
buzilmagan spirali bo‘ylab tiklanishi ehtimoli bor. Ammo, ba’zida boshqa
molekulalar (suv, kislorod yoki har qanday kimyoviy vosita) bilan kimyoviy
reaksiyadan so‘ng, qayta tiklanmasligi ham mumkin.
Bilvosita ta’sir mexanizmi (1.5- rasmning yuqori qismida ko’rsatilgan)
kimyoviy faol moddalarni, asosan kislorod birikmalarini yaratishni o‘z ichiga
oladi. Erkin, beqaror radikal ion parchalanishi mumkin. Shunday qilib, oddiy
misol uchun, ionlashgan butan ( C
4 H
10 ) berishi mumkin:
C
4 H
10+ ¿ → C
3 H
5+ ¿ + H
2 + C H
3− ¿ ¿
¿
¿
Musbat ion neytral molekula bilan ham reaksiyaga kirishishi mumkin,
masalan:
C O + ¿ + CO → C + ¿ + C O
2 ¿
¿
Suv dissotsilanganda gidroksil ioni hosil bo‘ladi, u eng yuqori kimyoviy
reaktivlikka ega va shuning uchun kuchli oksidlovchi vositaga aylanadi.
48](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_47.png?v=1)
![1.5-rasm. DNK zanjirining nurlanish ta’sirida buzilishi.
Agar katta organik molekula ionlashgan bo‘lsa, u holda uning neytral
molekula bilan reaksiyasi qaytarilmas o‘zgarishlarga olib kelishi mumkin. Erkin
elektron molekula tomonidan yutilishi mumkin, buning natijasida u manfiy
ionga aylanadi, bu esa o‘z navbatida dissotsiatsiyalanishi yoki reaksiyaga
kirishishi mumkin. Bundan tashqari, molekula qanchalik katta bo‘lsa, undagi
kimyoviy bog‘lanishlar ham shunchalik ko‘p uzilishi mumkin. Ushbu
omillarning kombinatsiyasi ionlashgan molekulalar sonini zararlangan
molekulalar soniga teng deb hisoblash mumkin emasligini ko‘rsatadi. Va
haqiqatda, faqat nurlanishning to‘qimalarga olib keladigan integral ta’sirini
aniqlash mumkin [11]. Kislorodning mavjudligi ko‘plab radiatsion-kimyoviy
reaksiyalarning chiqishiga ta’sir qiladi. Ba’zi oksidlanish jarayonlari (masalan,
benzolning aldegidgacha oksidlanishi) faqat kislorod ishtirokida sodir bo‘ladi.
Boshqa tomondan, kislorod ma’lum uyg‘ongan yoki ionlashgan molekulalar
bilan reaksiyaga kirishishi va shu bilan molekulalarda kislorod yo‘qligi sababli
to‘g‘ridan-to‘g‘ri kimyoviy o‘zgarishlarni keltirib chiqarishi mumkin. Kislorod
miqdori past bo‘lgan o‘simta chidamli hisoblanadi. Kislorod miqdori bilan
bog‘liq bo‘lgan o‘simta to‘qimalarining qarshiligini baholash uchun kislorod
effekti tushunchasi kiritiladi. Nisbiy kislorod effekti (NKE) deb gipoksik
sharoitda va normal kislorodlanish darajasida biologik ta’sirlarning nisbati
tushuniladi [3-5].
49](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_48.png?v=1)
![1.6-rasm. Hujayra yadrosining xarakterli o‘lchamlariga teng bo‘lgan hajmdagi turli energiyali
fotonlar va uglerod ionlari tomonidan uzatiladigan yutilgan dozaning o‘zgarishi. Barcha
taqsimotlar o‘rtacha 2 Gy dozaga normallashtirilgan. Odatda, etalon nurlanish sifatida
effektlari yaxshi o‘rganilgan nurlanishlar tanlanadi va bunday vazifani qattiq rentgen nurlari
(klinik amaliyotda ko‘p qo‘llanilgan 200-250 kV rentgen nurlari) bajaradi yoki 60
Co.
Hujayra o‘limiga olib keladigan asosiy mexanizm xromosoma
aberatsiyasi deb ataladi. Spiral (DNK) iplaridagi bir yoki ikki tomonlama
uzilishlar IN ta’sirida sodir bo‘ladi (1.5-rasm) yoki ilgari hosil bo‘lgan
radikallar va ioshlangan molekulalarning bo‘laklari sababli spiral buziladi.
Ushbu zararlar hujayraning irsiy mexanizmining yo‘qolishiga olib keladi. Proton
traektoriyasi va ionlanish zichligi birinchi yoki keyingi mitozlar davrida DNK
spiralining nobud bo‘lishi bilan bir xil miqyosda, ba’zan esa, ko‘p
zararlanganda, interfazada darhol nobud bo‘ladi [16]. Hujayra o‘limiga olib
keladigan yana bir mexanizm hujayra ichidagi membranalarning ionlashuvi yoki
50](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_49.png?v=1)
![terapiyasi modulyatsiyalangan foton nurlari terapiyasiga qaraganda
afzalliklarini yo‘qotadi. Bu ikki usulni solishtirganda aniqlilik darajasi
foton terapiyasidan ko‘ra, biroz yuqori, ammo undan ko‘ra ancha
qimmat. Sochilish effektining yo‘qligi sababli “qalam” nurlar
effektivroq bo‘ladi. Bundan tashqari, taroq shaklidagi filtr materialida
hosil bo‘ladigan ikkilamchi zarralar oqimi va undagi sochilish
tizimining elementlarida energiya yo‘qotishlari kuzatilmaydi [22,27].
III BOB. PROTON TERAPIYASINING TIBBIY OTDA QO‘LLA N ILISH
SA MA RA DORLIGI
3.1. PET diagnostika asoslari va proton terapiyasida davolashni
rejalashtirish
Agar o‘simta yuqori darajada aniqlangan bo‘lsa, jarrohlik yoki
nurlantirish kabi amaliyotlar juda samarali kechadi. Biroq, ko‘pincha
o‘simta va sog‘lom to‘qimalarni ajratish qiyin, ayniqsa glioblastoma
(miya shishining bir turi) kabi sog‘lom to‘qimalarni bosib olgan
o‘simtalar uchun. Hattoki, o‘simtani sog‘lom to‘qimalardan aniq
ajratish mumkin bo‘lsa ham, uning bir qismi radiatsion terapiya
jarayonida nurlanadi. Masofaviy nurlanish usullaridan
foydalanganda ionlashtiruvchi nurlanish o‘simtaga etib borish uchun
sog‘lom to‘qimalardan o‘tadi. Bundan tashqari, diagnostika,
davolashni rejalashtirish va dozani (massa birligiga to‘g‘ri keluvchi
to‘qimalardan ajralayotgan energiya) o‘simta hajmiga yetkazishda
yuzaga keladigan noaniqliklar tufayli sog‘lom to‘qimalarning bir
qismi nurlanadi. Shuningdek, diagnostika jarayonida (MRT yoki
rentgen tomografiyalarini olishda) amalda ko‘rinmaydigan sog‘lom
53](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_52.png?v=1)
![to‘qimalarga kirib borgan o‘simta hujayralarini aniqlash bilan bog‘liq
muommolar mavjud. O‘pka shishi kabi harakatlanuvchi o‘smalarni
nurlantirishda nurlanuvchi hajmni sezilarli darajada oshirish ham
kerak bo‘lishi mumkin.
Nurlanish hududini belgilash, saqlanishi kerak bo‘lgan sog‘lom
to‘qima hamda zararlangan to‘qima orasidagi chegarani aniqlash
kompyuter tomografiyasi (KT) yordamida amalga oshiriladi va
zararlangan hududga qarab qo‘shimcha magnit rezonans
tomografiya (MRT) tasviri ham talab etiladi.
KT va MRT bilan bir qatorda, so‘nggi yillarda PET / KT miya
o‘simtalarini tashxislashda juda keng qo‘llanilmoqda. Ko‘pgina
ma’lumotlar PET/KT ning F
918
-ftordezoksiglukoza ( F
918
-FDG), F
918
–
ftoretilterozin (F918 -FET) va C611 -metionin ( C611 -MET) kabi preparatlardan
foydalangandagi imkoniyatini ko‘rsatdi, ular esa o‘simtaning
maksimal faollik hududi haqida ma’lumot beradi va keyingi kuzatuv
tadqiqotlari shakllanishning metabolik faollik dinamikasini baholash
qobiliyatini ko‘rsatdi [54,56].
Pozitron emissiya tomografiyasi (PET) - bu patologik
to‘qimalarning molekulyar va biokimyoviy xususiyatlariga, masalan,
glyukoza almashinuvi, oqsil yoki DNK sintezi, hujayra membranasi
tezligi va angiogenez yoki gipoksiyasiga asoslangan holda jonli
ravishda nafaqat vizualizatsiya, balki o‘simtalar miqdorini aniqlash
imkonini beruvchi texnologiyadir.
Hozirgi kunda tibbiyotning turli sohalarida ushbu qurilmadan
keng foydalanilmoqda. Bu qurilmaning ishlash metod qisqa
54](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_53.png?v=1)
![yashovchi radioizotoplarni qo‘llashga asoslangan. Pozitron - emission
tomografiya (PET), uni ikki fotonli emission tomografiya ham
deyiladi. Bu metodda inson va hayvonlarning ichki a’zolarini
radionuklidlarni yuborish orqali o‘rganiladi.
1933-yilda nemis bioximigi Varburg (Otto Gyonrix Varburg)
xavfli shish (o‘sma) yuqori darajada glyukoza iste’mol qilishini
(ehtiyoji) aniqladi. 1977-yilda olimlar kalamush miyasida xavfli
shishning glyukozaga bo‘lgan ehtiyojini o‘rganishda uglerod
radioaktiv izotopi yordamida dezoksiglyukozasining mahalliy
tarqalish darajasini o‘lchashni o‘rganishdi. Ushbu tajriba 1979-yilda
insonlarda o‘tkazilgan. Bunda radioaktiv ftor 18
F izotopining
ftorodezoksiglyukozasidan foydalanilgan. Ftorodezoksiglyukoza bu –
glyukozaning analogi hisoblanadi. U glyukozadan farq qilib, uning
metabolizmi tez tugallanadi va uning mahsulotlari birikmalarga
to‘planadi. Radioaktiv ftor-18 izotopi (yarim parchalanish davri 109
min ut ) parchalanadi va o‘zidan pozitronlar chiqaradi. Bu hodisa
PETning yaratilishiga sabab bo‘lgan edi [53].
Pozitron-emission tomografiya – bu onkologik, kardiologik va
nevrologik kasalliklarga erta tashxis qo‘yishning aniq va zamonaviy
usuli bo‘lib qolmoqda.
Pozitron-emission tomografiya quyidagi sohalarda qo‘llaniladi:
1. Onkologiyada: saratonni tashxislashda, metastazga tashxis
qo‘yishda, saratonni samarali davo la shni nazorat qilishda;
2. Kardiologiyada: yurakning ishemik kasalligida, aortokoronar
shuntlashdan oldin;
55](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_54.png?v=1)
![3. Nevrologiyada: parishonxotir skleroz va boshqa kasalliklarda;
4. Psixiatriya va gerontologiyada : a lsgeymer kasalligida.
Pozitron-emission tomografiya usuli h ujayra darajasida modda
almashinuvi haqida axborot olishga imkon beradi.
3.1-rasm. PET qurilmasining umumiy ko‘rinishi.
H oz irgi kunda pozitron - emission tomografiyada
qo‘llanilayotgan radionuklidlar asosan siklotron va elektron
tezlat g ichlar yordamida olinmoqda . Mazkur qurilmaning ishlash
prinsipi pozitronlarning elektronlar bilan annigilyatsiya bo‘lishi
natijasida hosil bo‘ladigan gamma-kvantlar juftligini qayd qilishga
asoslangan. Pozitron stabil zarra hisoblanadi [36,54], lekin u modda
elektronlari bilan ta’sirlashib annigilyatsiya natijasida qisqa vaqt
yashaydi. Masalan, qo‘rg‘oshinda pozitron 5 10 –11
s davomida
annigilyatsiyaga uchraydi. “Annigilyatsiya” termini (annihulatio) yo‘q
bo‘lish, yo‘qlikka aylanish ma’nosini beradi. Pozitron bilan elektron
to‘qnashganda annigilya t siya hodisasi sodir bo‘ladi. Annigilyatsiya
56](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_55.png?v=1)
![natijasida asosan ikkita gamma-kvant hosil bo‘ladi va ular o‘zaro 180
burchak ostida sochiladi (3.2-rasm):e− + e+→ γ+ γ
yoki β−+ β+→ γ+ γ
3.2-rasm. Gamma kvant hosil bo‘lishi [54]
Pozitroniya atomlari parchalanganda elektron va pozitron
annigilya t siyalanadi va ularning o‘rniga energiyasi 511 keV bo‘lgan
ikkita gamma-kvantlar hosil bo‘ladi. Bu gamma-kvantlar qarama -
qarshi yo‘nalishda, ya’ni 180
° ostida yo‘nalgan bo‘ladi. Ushbu fotonlar
jismdan (inson tanasidan) tashqarisiga osongina chiqib ketadi va
ularni tashqi detektorlar (qayd qiluvchi qurilmalar) qayd qilishi
mumkin. Mazkur detektorlar annigilya t siya natijasida hosil bo‘lgan
gamma-kvantlarni qayd qiladi. Sababi, ular mos tushish sxemasiga
ulangan bo‘ladi, ya’ni bir vaqtda va o‘zaro 180
° ostida chiqayotgan
gamma-kvantlar qayd qilinadi [38].
3-jadv al
Pozit ron-emission t omografi y ada q o‘llanilay ot gan radionuk lidlar v a
ulardan chiqay ot gan po zit ronlarning biologik t o‘qimalarda mak simal
y ugurish y o‘li.
Izotop L
max , mm
18
F 2,6
57](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_56.png?v=1)
![ingalyatsiya yo‘llari bilan kiritiladi. Bundan keyin, radioizotop qon
oqimida sirkulyatsiya bo‘lib, ma’lum bir a’zoga, masalan, bosh
miyaga yoki yurak muskullariga yetib boradi. Annigilyatsiya jarayoni
boshlanishi bilan tomograf izotop lokalizatsiyasini (bir joyga
to‘planishini) qayd qiladi va uning konsentratsiyasini hisoblaydi [54].
3.4-rasm. Positron-emission tamografiyaning qo‘llanish jarayoni.
Pozitron-emission tomografiyani qo‘llashdan oldin bemorning
venasiga tarkibida qisqa yashovchi radioizotop bo‘lgan
radiofarmpreparat kiritiladi yoki bemorga ushbu radiofarmpreparat
nafas olishi orqali gaz ko‘rinishda kiritiladi. Keyin , bemor 30-60 min
davomida harakat qilmasdan yotishi kerak bo‘ladi. Bu vaq t davomida
preparat inson a’zolariga tarqaladi. Bunda bemor o‘zini noxush his
qilmaydi. Keyin bemor kushetka (zambil) bilan birga halqa ichiga
kiritiladi va insondan chiqayotgan nurlanishlarni detektorlar qayd
qila boshlaydi. Keyin esa bu signallar detektorlardan kompyuterga
uzatiladi. Bu ma’lumotlar kompyuterda qayta ishlanadi va tasvir hosil
qilinadi [56].
59](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_58.png?v=1)
![Biz bu yerda tibbiyotning zamonaviy tashxis qo‘yish usullaridan
bit t asi bilan tanishib chiqdik. Hozirgi kunda bunday usullar soni
kundan kunga oshib bormoqda. Umuman olganda, har kuni tibbiyot
fani fizika fanining yutuqlari evaziga takomillashib bormoqda. Bu esa
o‘z navbatida juda ko‘p kasalliklarni oldindan aniqlashga va
davolashga imkon beradi.
Nurlanuvchi nishon GTV (katta nishon hajmi) sifatida aniqlanadi
va undan keyin CTV (klinik nishon hajmi)ga sog‘lom to‘qimalarni ham
nurlantirish ehtimoliyatini hisobga olib kengayadi. Keyin , o‘simtani
diagnostika qilishdagi va nurlantirishdagi noaniqliklarni hisobga olib,
CTV rejalashtirilgan nishon hajmiga kengayadi (PTV). Bundan
tashqari, o‘simta harakatlanayotganda, nishon har doim to‘liq dozani
olishini ta’minlash uchun harakat traektoriyasini qoplaydigan ichki
nishon hajmidan (ITV) foydalanish mumkin [57].
Ushbu jarayon shuni ko‘rsatadiki, o‘simtani to‘liq nazorat qilish
sog‘lom to‘qimalarni saqlab qolish uchun muhimdir. O‘simtaga
kerakli nurlanish dozasini berish empirik ma’lumotlarga asoslanadi
va atrofdagi to‘qimalar uchun ruxsat etilgan maksimal doza bilan
chegaralanadi. Doza miqdorini hisoblash bemorning boshqa
muolajalarni, masalan, kimyoterapiyani olayotganligiga yoki boshqa
aralashuvchi omillar mavjudligiga bog‘liq bo‘lishi mumkin. Asosiy
masala o‘simta nazoratini ta’minlash uchun kerakli doza miqdorini
kiritishdir [30] .
60](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_59.png?v=1)
![3.5-rasm. Bemorni proton terapiyasi yordamida nurlantirishning davolash rejasi
[53].
62](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_61.png?v=1)
![3.6-rasm. 3-darajali astrositoma bilan kasallangan 1.5-yoshli qizning proton
terapiyasi rejasi.
Kritik organlarga (nurlanishga eng sezgir bo‘lgan va bemorlar
hayoti uchun muhim bo‘lgan organlar) yaqin joylashgan o‘smalarni
nurlantirish uchun belgilangan dozalarga kelsak, ular asosan inson
biologiyasi haqidagi nazariy tushunchalarga emas, balki empirik
dalillarga asoslanadi. Dozaviy chegaralar yoki ma’lum organlardagi
neoplazmaning ma’lum bir turi uchun o‘rtacha dozaga yoki
to‘plangan klinik tajribaga va undan kelib chiqadigan doza-javob
munosabatlariga asoslanadi. Ular har bir bemor uchun shifokor
tomonidan berilgan tashxis va ularning holatiga qarab belgilanadi
[57].
63](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_62.png?v=1)
![Radioterapiyada davolashni rejalashtirish, muhim organlar
uchun berilgan chegaralar ostida uni nishon hajmga yetkazish va
belgilangan dozani tanlash uchun maxsus algoritmlarni qo‘llash
orqali amalga oshiriladi. Belgilangan dozani yetkazib berishda
barcha klinik cheklovlarga javob beradigan doza maydonini
hisoblash uchun ushbu algoritmlar o‘zgaruvchan omillarni, masalan,
mumkin bo‘lgan nurlantirish burchaklarining soni yoki nurlanish
intensivligining modulyatsiyasini hisobga oladi.
3.2. Monte Karlo metodi yordamida qurilmaning matematik metodini
yaratish va undan foydalanish
Modda orqali o‘tadigan nurlanish jarayonlarini o‘rganishning eng
ishonchli usuli bu Monte-Karlo usuli (statistik sinovlar usuli). Bu tasodifiy
o‘zgaruvchilarni modellashtirish orqali matematik muammolarni hal qilishning
raqamli usuli. Monte-Karlo usuli sizga tasodifiy omillar ta’sir qiladigan har
qanday jarayonni simulyatsiya qilish imkonini beradi [44].
Aytaylik, qandaydir parametrning a qiymatini topishimiz kerak. Buning
uchun matematik ehtimoli : a : M( x ) = a
ga teng bo‘lgan X tasodifiy o‘zgaruvchini
tanlaylik. Keyin, n ta sinov o‘tkaziladi, buning natijasida x ning n ta
mumkin bo‘lgan qiymati olinadi; ularning o‘rta arifmetigi
x= ∑ xi
n
hisoblanadi va
x a¿ taxminiy qiymatning bahosi sifatida qabul
qilinadi:
a≅a¿=¿ x
.
Natijada, moddada zarrachalarni tashish masalalarida Monte-
Karlo usuli zarrachaning berilgan xususiyatlarga ega bo‘lgan
hajmdagi harakatini bosqichma-bosqich modellashtirishga
qisqartiriladi. Erkin yugurish yo‘li, to‘qnashuv natijasi, shuningdek,
64](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_63.png?v=1)
![to‘qnashuvdan keyingi birlamchi va ikkilamchi zarralarning
xarakteristikalariga mos keladigan elementar jarayonlarning
differensial kesmlari bilan tavsiflanadigan mos ehtimollik taqsimoti
o‘ynaladi. Bunday holda, o‘zaro ta’sirlar differensial kesimlarining
qiymatlari ham eksperimental, ham nazariy jihatdan hisoblanishi
mumkin [49].
Fizik o‘zaro t a’sirlarning qo‘llaniladigan modellari
Geant4ning boshqa shunga o‘xshash dasturlar bilan
taqqoslaganda eng muhim afzalliklaridan biri bu foydalanuvchini
qiziqtiradigan fizikaviy o‘zaro ta’sirlarni tanlash uchun
moslashuvchan tizimdir. Ushbu dissertatsiya ishning vazifasi 60-70
MeV gacha energiyaga ega bo‘lgan protonlarning yengil moddalar
bilan (past atom raqami bilan) o‘zaro ta’sirini o‘rganishga qaratilgan.
Keyinchalik, bu dasturda hisob-kitoblardan foydalanilgan holda
o‘zaro ta’sirlarning asosiy modellari tasvirlanadi [45].
Fizikaviy o‘zaro ta’sirlarni tavsiflovchi G4VUserPhysicsList
funksiyasi yordamida modelni yaratishda birinchi vazifa simulyatsiya
qilingan jarayonda ishtirok etadigan barcha zarralarni aniqlashdir.
Bu masalada quyidagi zarralar aniqlandi: protonlar, elektronlar,
pozitronlar, gamma kvantlar, neytronlar, deytronlar, tritiy yadrolari,
alfa zarrachalar, orqaga qaytuvchi yadrolar.
AddTransportation usuli barcha zarralar uchun qo‘llanildi,
chunki, bu zarralarning o‘zaro ta’sirlashishidan oldin yo‘llarining
65](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_64.png?v=1)
![uzunligini aniqlaydi va zarrachalarning bir muhitdan ikkinchisiga
o‘tishi uchun javobgardir.
Zarrachalarning o‘zaro ta’sirlashishidan oldin bosib o‘tadigan
o‘rtacha yugurish yo‘li quyidagi formula bilan aniqlanadi:
Λ (E) = 1
∑
i n
i σ ( z
i , E ) (3.1)
Bu yerda ni= Nρ wi
Ai i- ta elementning atomlar konsentratsiyasi;
Virt ual ek sperement al qurilmaning modeli.
Tezlatgichdan chiqadigan nur o‘simtaga kirishdan oldin tegishli
tarzda shakllantirilishi kerak. Proton terapiyasi sohasida to‘plangan
jahon tajribasi [45, 46] asosida neyronkologiyada foydalanish uchun
fantomda doza taqsimotini shakllantirishning dastlabki tizimi
modellashtirildi (3.7-rasm va 4-jadval).
U uchta qismdan tashkil topadi: sochuvchi tizim, energiya
modulyatori va kollimatorlar tizimi. Butun tizim havoda joylashgan.
Nur qandaydir vakum hosil qilingan hajmdan chiqadi, bu
tezlatgichga o‘xshaydi. Chiqish oynasi uchun material sifatida
qalinligi 40 mkm bo‘lgan kapton (maksimal +400 ° C haroratda
barqaror, radiatsion chidamliligi
10 4 Grey ) tanlangan. Sochuvchi tizimi
ikkita tantal plyonkadan iborat. Ulardan biri chiqish oynasi oldida,
ikkinchisi esa uning orqasida. To‘g‘ridan-to‘g‘ri ikkinchi sochuvchi
66](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_65.png?v=1)
![oldida joylashgan silindr shaklidagi nurning markaziy qismidagi
yutuvchi latundan qilingan (rasmda qizil kvadrat, tasvirlangan).
Sochuvchi plyonkalarning qalinligi va nurning markaziy qismidagi
yutuvchining o‘lchamlari [45] da berilgan tavsiyalarga muvofiq
tanlangan.
3.7-rasm. Geant4 dasturi yordamida modellashtirilgan Passiv sochilish usuli asosida ishlovchi
qurilmaning virtual sxemasi.
Sochuvchi plyonkalardan so‘ng, yutuvchida, agar kerak bo‘lsa, nurning
energiyasi kamayadi. 2.2-bandda turli xil yutuvchilarning kamchiliklari va
afzalliklari tasvirlangan. Eng qulayi suvli yutuvchi qurilma (degrader)i
bo‘lganligi uchun bu erda suv yutuvchi sifatida ishlatiladi. Oddiylik uchun
yutuvchi parallelepiped shaklida qilingan.
Modulyator qutisiga kirish va chiqish joyida joylashgan silindrsimon
kolimatorlar polimetilmetakrilatdan (PMMA) tayyorlanadi. Alyuminiydan
tayyorlangan modulyator qutisi ichida qanot ko‘rinishidagi taroq filtri mavjud,
uning materiali ham PMMA. Geant4da modulyator yaratish ushbu modulning
eng murakkab matematik muammolardan biridir. Xuddi shu muammo
67](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_66.png?v=1)
![CATANA (Centro di AdroTerapia ed Applicazioni Nucleari Avanzate,
Kataniya, Italiya) tadqiqotchilari guruhi tomonidan tubdan hal qilindi [47].
4-jadval
Yuqoridagi virtual qurilmaning tarkibi
Moduldagi
elementning
nomi Material Geometrik
shakli Fantomning
yuzigacha
bo‘lgan
masofa, mm Geometrik
o‘lchamlar
Vakumli hajm Vakuum Silindr -2800
(uchi: -1800) 0 ×
50 ×
2000
1- sochuvchi
sochuvchi
folga Tantal Silindr -3790 0 ×
50 ×
0.02
Chiqish
oynasi kapton Silindr -1800 0 ×
50 ×
0.04
Yutuvchi Latun Silindr -1450 0 ×
2 ×
7
2- sochuvchi
sochuvchi
folga Tantal Silindr -1446.5075 0 ×
50 ×
0.015
Kollimator 1
PMMA Parallelepiped
-1425.5 200 × 200 × 4
0
Kollimator 1
tirqichi Silindr 0 × 15 × 40
Modulyator
qutisi Aluminiy Parallelepiped
-1115 200 × 200 × 560
Modulyator
qutisi tirqichi Silindr 0×36 ×10
Taroqsimon
filtr PMMA -1115
Kollimator 2
PMMA Parallelepiped
-800 200 × 200 × 40
Kollimator
tirqichi 2 Silindr 0 × 15 × 40
Detektrlovchi
tizim Ko‘p
qatlamli
struktura Parallelepiped -410 -
Latunli truba Latun Silindr -200 18 × 25 × 360
Yakunlovchi Latun Silindr (8-15) × 21.5 × 8
68](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_67.png?v=1)
![yoki juda past qiymatgacha kamaytirish mumkin. Proton
terapiyasining bu xususiyati esa undan pediatrik kasalliklarni hamda
kritik organlarga yaqin turgan saraton to‘qimalarin i davolash
imkoniyatini beradi.
6. IMRT va PTda saraton kasalligi bilan kasallangan ayol uchun
davolash rejalari tuzilib, ularning doza taqsimotlari o‘rganildi va
buning natijasida, IMRTda nurlantirishda o‘simta bilan bir vaqtda
uning chegarasida joylashgan organlar ham sezilarli miqdordagi
doza olar ekan, lekin PTda esa aksincha, unda asosiy doza miqdori
o‘simtaga to‘g‘ri keladi.
Adabiyotlar ro‘yxati.
1.T.M.Mo‘minov, A.B.Xoliqulov, Sh.X.Xushmurodov Atom yadrosi va
zarralar fizikasi. O‘zbekiston faylasuflari milliy ja,iyati nashryoti. Toshkent-
2009.
2.S. Polvonov, E .Bozorov, Z. Kanokov Atom yadrosi va elementar zarralar
fizikasi
3. Delaney TF, Kooy HM, eds. Proton and charged particle
radiotherapy [M]. Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins, 2008.
4.Lawrence JH, Tobias CA, Born JL, et al. Pituitary irradiation
with higen ergy proton beams: a preliminary report [J].
Cancer Res, 1958,18(2):121-134.
5.Kjellberg RN, Shintani A, Frantz AG, et al. Proton beam
therapy in acromegaly [J]. N Engl J Med, 1968,278(13):689 -695
6.Gottschalk B. Passive beam spreading in proton radiation
therapy. unpublished book available in PDF format at: http://
huhepl.harvard.edu/~gottschalk, 2004.
7.Newhauser WD, Deluca PM. Neutron
production from beam modifying devices in a modern double
scattering proton therapy beam delivery system [J]. Phys Med
Biol, 2009,54(4):993-1008.
8.Petti PL. New compensator design options for charged particle
74](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_73.png?v=1)
![radiotherapy [J]. Phys med Biol, 1997,42(7):1289-1300
9. Колпаков П.Е. Основы ядерной физики. – Москва: Просвещение, 1969.
10.Левин В.Е., Хомьянов Л.П. Регистрация ионизирующих излучений. –
Москва: Атомиздат, 1973.
11.Максимов М.Т., Оджагов Г.О. Радиоактивные загрязнения и их
измерение. – Москва: Энергоатnиздат, 1989.
12 .Маматкулов О.Б., Муминов И.Т., Ахмедова Г., Носыров М., Сафаров
А.Н., Халикулов А.Б., Хушмурадов Ш., Усмонов Т. Естественные и
искусственные радионуклиды в почвах адыров Каратюбинских гор. /
Ҳ ирги замон физикасининг долзарб муаммолари» V республика илмий-
назарий конференцияси материаллари. 2010 йил 15-17 апрель. – Термиз. –
58-60-б
13.Мухамедов А.К., Потешкин Г.В., Салихбаев У.С., Сафаров А.Н.,
Хазратов Т., Хушмуродов Ш.Х., Муминов И.Т., Иноятов А.Х., Рашидова
Д.Ш., Холбоев И . Гамма-спектрnетрическое определение 222
Rn в
природных водах. // Атnная энергия. – Т.92. – Вып.3, март. – 2002.
13. Mo ‘ minov T . M ., Xoliqulov A . B ., Xushmurodov Sh . X . Atom yadrosi va
zarralar fizikasi . – Toshkent : O ‘ zbekiston faylasuflari milliy jamiyati , 2009.
14.Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. – Москва:
Энергоатnиздат, 1985. – 312 с.
15.Наумов А.И. Физика атnного ядра и элементарных частиц. – Москва:
Просвещение, 1984.
16. Omanov Sh . O ., Xushmurodov Sh . X ., Mamatqulov O . B . Yadro fizikasining
eksperimental usullari . Uslubiy qo ‘ llanma . – Samarqand : SamDU nashri , 2009.
17.Ракобольская И.Б. Ядерная физика. – Москва: МГУ, 1971.
18.Свидетельство №110/95 об аттестации комплекта ОМАСН. ВНИИМ им.
Д. И. Менделеева, С-Петербург, 1995.
19.Teshaboyev Sh. Yadro va elementar zarralar fizikasi. – Toshkent: O‘qituvchi,
1992.
20.Тишкин П.А. Экспериментальные методы ядерной физики. –
Ленинград: Издательство Ленинградского университета, 1970.
75](https://docx.uz/documents/a9004e55-1c37-44c8-9bad-81b627f7a397/page_74.png?v=1)
Proton terapiyasi va uning tibbiyotda qo‘llanilish samaradorligi