اعتمدت الطرق المبكرة لحساب جرعة شعاع الإلكترون على الوظائف التجريبية التي استخدمت هندسة خط الشعاع، بافتراض توزيع جرعة شعاع واسع، كما تم دمج تصحيحات عدم التجانس باستخدام بيانات الإرسال المقاسة بألواح كبيرة من التغايرات، وقد تمت مراجعة هذه الطرق من قبل الباحثون.
خوارزميات التخطيط الإشعاعية
تتمثل القيود الرئيسية للطرق التجريبية القائمة على الحزم العريضة وهندسة الألواح في عدم قدرتها على التنبؤ بالتأثيرات على توزيع جرعات الحقول الصغيرة والتغيرات المفاجئة في محيط السطح وعدم التجانس الصغير ووقوع الحزمة المائلة، جاء التحسين على الطرق التجريبية مع تطوير الخوارزميات بناءً على معادلة الانتشار العمري وغيرها في السبعينيات.
على الرغم من أن هذه الخوارزميات قادرة على استخدام حزم اشعاعية مشتقة شبه تجريبية يمكن وضعها على طول محيط السطح للتنبؤ بتأثيرات الحقول الصغيرة وعدم انتظام السطح، إلا أن دقتها في حساب تصحيح عدم التجانس محدودة، كما يستخدمون أطوالًا فعالة للمسارات بين المصدر الافتراضي ونقطة الحساب، لكن تأثيرات التشريح وعدم تجانس الأنسجة الصغيرة في الأبعاد الثلاثة لم يتم أخذها في الاعتبار بشكل كامل.
حدث تقدم كبير في تخطيط معالجة شعاع الإلكترون في أوائل الثمانينيات، كما تم تطوير طرق تعتمد على توزيع شعاع قلم رصاص غاوسي محسوبة بتطبيق نظرية Fermi-Eyges المضاعفة للتشتت، كما إن خوارزميات شعاع القلم المبنية على نظرية التشتت المتعدد هي الخوارزميات المختارة لتخطيط معالجة شعاع الإلكترون.
المعالجة الكثبية منخفضة الجرعات
المعالجة الكثبية هي إحدى طرق العلاج التي تستخدم فيها مصادر مشعة مختومة لتوصيل الإشعاع على مسافة قصيرة عن طريق التطبيق الخلالي أو داخل التجويف أو السطح. باستخدام هذا النمط من العلاج، يمكن توصيل جرعة إشعاعية عالية محليًا إلى الورم مع انخفاض سريع للجرعة في الأنسجة الطبيعية المحيطة. في الماضي، كانت المعالجة الكثبية تُجرى في الغالب باستخدام مصادر الراديوم أو الرادون.
حاليًا، يعد استخدام النويدات المشعة المنتجة صناعياً مثل (137Cs و 192Ir و 198 Au و 125I و 103Pd) أكثر شيوعًا وقد أدت التطورات التقنية في العقود القليلة الماضية إلى زيادة الاهتمام بالمعالجة الكثبية عن طريق إدخال مصادر منخفضة الطاقة وأجهزة لاحقة لتقليل تعرض الأفراد وأجهزة أوتوماتيكية مزودة بجهاز تحكم عن بعد للتخلص من التعرض للإشعاع الذي يتم التحكم فيه من مصادر عالية النشاط. على الرغم من أن الإلكترونات غالبًا ما تستخدم كبديل للغرسات الخلالية، إلا أن المعالجة الكثبية تظل طريقة علاج مهمة إما بمفردها أو مع حزمة خارجية.
المصادر المشعة
منذ اكتشافه في عام 1898، كان الراديوم هو النظير الأكثر استخدامًا في المعالجة الكثبية. ومع ذلك، فإن النظائر المشعة الاصطناعية تقدم مزايا خاصة في بعض المواقف بسبب طاقة أشعة جاما ومرونة المصدر وحجم المصدر والعمر النصفي.
الراديوم هو العضو السادس في سلسلة اليورانيوم والذي يبدأ بـ اليورانيوم 92، كما يتفكك الراديوم مع عمر نصف يبلغ حوالي 1600 عام ليشكل الراديوم، كما أن نواة اليورانيوم المنتج عبارة عن غاز خامل ثقيل يتفكك بدوره في منتجاته الفرعية، نتيجة لعملية الاضمحلال من الراديوم إلى الرصاص المستقر.
يتم إنتاج 49 جرام شعاع على الأقل مع طاقات تتراوح من 0.184 إلى 2.45 ميجا فولت. متوسط طاقة أشعة جاما من الراديوم في حالة توازن مع نواتجها المصفاة بمقدار 0.5 مم من البلاتين هو 0.83 MeV، حيث يكفي ترشيح لا يقل عن 0.5 مم من البلاتين الذي توفره علبة المصدر لامتصاص جميع جسيمات ألفا ومعظم جسيمات بيتا المنبعثة من الراديوم ومنتجاته الفرعية.
يتم استخدام أشعة جاما فقط في العلاج لأن نصف عمر التحلل الإشعاعي أكبر بكثير بالنسبة لـ 226 من الراديوم مقارنة بأي من منتجاتها الوليدة، فإن الراديوم عند وضعه في حاوية محكمة الإغلاق يحقق توازنًا علمانيًا مع بناتة، الوقت اللازم لتحقيق التوازن هو حوالي شهر واحد من وقت التغليف.
يتم توفير الراديوم في الغالب على شكل كبريتات الراديوم أو كلوريد الراديوم الذي يتم خلطه مع مادة مالئة خاملة ويتم تحميله في خلايا يبلغ طولها حوالي 1 سم وقطرها 1 مم. هذه الخلايا مصنوعة من رقائق ذهبية بسمك 0.1- إلى 0.2 مم ومختومة لمنع تسرب غاز الرادون، كما يتم بعد ذلك تحميل الخلايا المختومة في غلاف البلاتين والذي يتم إحكام غلقه بدوره، كما يتم تصنيع مصادر الراديوم كإبر أو أنابيب بمجموعة متنوعة من الأطوال والنشاط.
يتم تحديد مصادر الراديوم بواسطة:
- الطول النشط: المسافة بين نهايات المادة المشعة.
- الطول المادي: المسافة بين النهايات الفعلية للمصدر.
- نشاط أو قوة المصدر: ملليغرام من محتوى الراديوم.
- الترشيح: السماكة المستعرضة لجدار الكبسولة ويُعبر عنها عادةً بمليمترات من البلاتين.
يمكن تحديد النشاط الخطي للمصدر بقسمة النشاط على الطول النشط، هناك ثلاثة أنواع من إبر الراديوم المستخدمة في الغرسات: إبر ذات نشاط خطي منتظم وإبر ذات نشاط أعلى في أحد طرفيها وإبر ذات نشاط مرتفع في كلا الطرفين (الدمبل)، كما قد تكون إبر النشاط الخطي المنتظمة شدة كاملة (0.66 مجم / سم) أو نصف شدة (0.33 مجم / سم)، كما تصنع الإبر أيضًا بخصائص خطية تبلغ 0.5 و 0.25 مجم / سم.
