StartseiteNucular

Kurz notiert: LET – linearer Energietransfer

Von / 17. Juni 2019 / 9 Kommentare
Mehr

Wenn ionisierende Strahlung durch Materie geht, dann interagiert sie mit dieser, bricht chemische Bindungen auf und schädigt biologische Zellen. Verschiedene Arten von Strahlung tun dies auf verschiedene Art und Weise und übertragen dabei eigene Energie auf das Medium durch die sie sich gerade bewegen. Auch wenn man da jetzt bei den Photonen (sprich Gamma- und Rötgenstrahlung) etwas relativistisch “herumfuschen” muss ist unterm Strich alles nur Kinetik. Das ist auch direkt der beste intuitive Anhaltspunkt. Photonen sind sehr leicht und übertragen nur wenig Energie, Elektronen sind mittelmäßig schwer und übertragen mittelmäßig Energie. Hadronen, also Protonen und Neutronen, sind schwer und übertragen viel Energie, wobei Protonen geladen sind und somit sehr häufig reagieren und Neutronen eben nicht. Komplette Teilchen aus dem Teilchenbeschleuniger, wie Kohlenstoff Atome, übertragen dann noch mehr Energie.

Verschiedene Teilchenarten, die in der Medizin zur Strahlentherapie genutzt werden und ihr Verhältnis zwischen LET und Präzision (also wie genau man den Strahl im menschlichen Körper positionieren kann). Aktueller Stand der Technik (der Autor dieses Artikeln behauptet, dass er das mit Neutronen besser könnte, als aktuell in der Literatur angegeben 😉 )

In der medizinischen Strahlentherpie und im Strahlenschutz macht es einen großen Unterschied, wieviel Energie pro Interaktion und wieviel Energie insgesamt übertragen wird. Mikroskopisch gesehen interagieren Photonen zu ca. 70% mit der Zelle über chemische freie Radikale, die sie in der Zelle produzieren und nur 30% über direkte DNS-Schädigung. Mit höherer LET verschiebt sich dieses Verhältnis zu Gunsten der direkten DNS-Schädigung, von denen man in der Medizin gerne mehr haben würde.

 

 

Alle “Kurz notiert:” Artikel gibt es hier.

Stichworte: , , , , , ,
Mehr

Kommentare (9)

  1. #1 strahlenbiologe
    17. Juni 2019

    Ahhh, da geht mein Strahlen-Bio Herz auf
    LET, schön mal wieder was von dir zu lesen 😉

  2. #2 Tobias Cronert
    17. Juni 2019

    Na, LET ist doch mein großes Selling Argument für meine geliebten Neutronen. Da muss ich doch so viel drauf herumreiten, wie möglich 😉

  3. #3 tomtoo
    18. Juni 2019

    @Tobias
    Ich will dir deine geliebten Neutrone ja nicht madig machen, aber für den Laien sieht es so aus als wurde die Treffsicherheit als auch der LTE mit schwereren Projektielen zunehmen? Wie sieht sowas, sagen wir mir Goldionen aus?

  4. #4 strahlenbiologe
    18. Juni 2019

    Ich antworte mal frech anstelle Tobias.
    Der LET ist kein fester Wert, der hängt von der Ladung und geschwindigkeit des Teilchens ab. Da ein Gold-Ion bis zu 79-fach positiv geladen sein kann, kann Gold einen ganz schön großen LET haben.
    Und je längsamer ein Teilchen beim “durchfliegen” wird, desto höher wird der LET, Stichwort Bragg-Peak.
    Kohlenstoff ist so mit das schwerste teilchen, dass bei der Strahlentherapie verwendet wird. Teilweise wird noch über Sauerstoff nachgedacht.

  5. #5 Tobias Cronert
    18. Juni 2019

    Was der Strahlenbiologe sagt.

    Theoretisch würde sowohl Präzision, als auch LET mit zunehmender Masse des Projektils noch weiter zunehmen. ABER man braucht dann auch verdammt große Magneten um den Strahl zu lenken und die kann man dann irgendwann nicht mehr auf ein Goniometer bauen, dass um den Patienten herumfahren kann, weil die mehrere Tonnen wiegen. Kollegen von mir beschleunigen Uran Teilchen. Die hätten einen irre hohen LET und auch die Präzision wäre wesentlich höher als z.B. Protonen oder sogar Kohlenstoff. Aber beim aktuellen Stand der Technik ist an einen Einsatz in der Medizin mit so richtig schweren Sachen nicht zu denken.
    Der Unterschied zwischen Protonen und Kohlenstoff liegt allein monetär bei 5M€ zu 100M€ für so eine Einrichtung … ungefähr.

    Das gilt aber nur für geladene Teilchen.
    Meine geliebten Neutronen sind viel besser und toller.
    Die geladenen Teilchen beleiben in der Elektronenhülle der Zielatome (und auf dem Weg dahin) stecken. Neutronen tun das nicht. Daher überträgt ein Neutron auch mehr Energie, als ein Proton, obwohl sie gleich schwer sind. Aber weil man eben keinen Brag-Peak hat ist das mit der Präzision wesentlich schwieriger.

    Das ganze gilt jeweils für vergleichbare Energien der Teilchen.

  6. #6 strahlenbiologe
    18. Juni 2019

    Ohja, Uranionen hab ich auch mal gehabt, so rund 5MeV. weis gar nicht mehr was die für einen LET auf Target hatten, war glaube ich so um 3000keV/µm(?).
    Ich wollte damals nur einen bzw. 5 Treffer pro Zellkern erreichen. mehr wäre Overkill gewesen 😀

  7. #7 tomtoo
    19. Juni 2019

    @Strahlenbiologe,@Tobi

    Danke! War ja klar das es nicht so-o einfach sein kann. : (

  8. #8 tomtoo
    19. Juni 2019

    @Tobi
    “.. 100M€ ..”
    Ach es gibt bei euch Physikern einfach keine echte McGyvers mehr. Der würde aus einer alten LKW Bremstrommel, ein paar Lautsprechermagneten, einer Rolle Panzertape, und einem Goldzahn sowas ganz locker zusammenbasteln. ; )

  9. #9 Tobias Cronert
    19. Juni 2019

    Hey, das kann ich so nicht auf mir sictzen lassen. Es gibt genug Physiker, die dir aus ner alten Klopapierrolle und nem Kupferkabel nen Teilchenbeschleuniger basteln … der kommt dann nur nicht durch das medizinische Zulassungsverfahren als Medizinprodukt, weil es keine schöne weiße Plastikabdeckung hat (das offizielle Zulassungskriterium für ein Medizinprodukt).
    Die Mediziner sind schuld … jawoll

    Aber noch mal zurück zum Thema. Also grundsätzlich ist da in der Strahlentherapie noch viel machbar. Da es in naher Zukunft auch noch tolle neue Beschleunigermethoden (z.B. Laserbeschleunigung) geben wird, gibt es da eine Menge Optionen. Durch die alternde Gesellschaft besteht sicherlich der Bedarf und da ist noch viel zu machen.