ASPress - czasopisma pedagogiczne


ARCHIWUM WYDAŃ CYFROWYCH
       
Język Niemiecki



Wydania z lat 2009-2016 dostepne są w wersji elektronicznej jako pliki PDF. Są one identyczne z wersjami drukowanymi. Jednakże nie zawierają materiałów, które były na płytach CD/DVD dołączanych do niektórych wydań drukowanych.
W wersji drukowanej dostepne jest tylko jedno wydanie - 3/2016.
Więcej


Zbiór 52 felietonów poświęconych współczesnej Polsce, Polakom, polityce, roli telewizji i mediów we współczesnym świecie, globalizacji i konsekwencji wynikającej z naszego otwarcia na świat.
Wydanie w postaci pliku PDF
Cena 10 zł.
Zamów


Książka o podróżach, poznawaniu, odkrywaniu i podbijaniu świata, o pokonywaniu kolejnych horyzontów ludzkiego rozwoju. Ludzie wędrują od wieków, zawsze chcieli zobaczyć, co jest za kolejną rzeką, górą, morzem, za nowym horyzontem. Ta wędrówka pozwoliła najpierw poznać naszą planetę, a dziś już zaprowadziła człowieka poza granice Układu Słonecznego. Kim są ci, którzy zmieniają historię świata? Dlaczego Krzysztof Kolumb odkrył Amerykę, a Mikołaj Kopernik „poruszył” Ziemię?
Wydanie w postaci pliku PDF.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydanie drukowane



Historia powstania  * Dane techniczne * Słynne rajdy * Rozwiązania konstrukcyjne

Pierwszy pojazd z napędem na obie osie skonstruowano w 1824 r. a więc ponad pól wieku wcześniej od samochódu. Jednak dopiero wojskowi amerykańskiej armii jako pierwsi chcieli mieć pojazd, który pojedzie każdą drogą, pokona głębokie rowy  i wyposażony będzie we wciągarkę, tak by mógł poruszać się w każdym terenie.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydania specjalne "Geografii w Szkole"

2011

2010

2009

2008


Cena kompletu wydań 50 zł
Cena jednego wydania 10 zł
Zamów



Nowość!


Więcej

Artykuły archiwum

08.02.2017

Terapia hadronowa, czyli fizyka w leczeniu nowotworów

 Większość czytelników „Fizyki w Szkole” zapytanych o zastosowanie fizyki w medycynie zapewne w pierwszej kolejności wymieniłaby radioterapię jako metodę leczenia nowotworów z wykorzystaniem promieniowania jonizującego.
Fakt ten nie dziwi, gdyż zarówno brachyterapia (leczenie za pomocą źródeł promieniowania umieszczanych w obrębie guza lub w bezpośrednim jego sąsiedztwie), jak i teleterapia (napromienianie z użyciem zewnętrznych wiązek promieniowania) od lat stanowią jeden z głównych obszarów działania fizyków medycznych.
Warto zatem przybliżyć czytelnikom teleradioterapię będącą najpopularniejszą dziś metodą radioterapii, w której pacjentów napromienia się wiązkami promieni X bądź γ, elektronami, a coraz częściej hadronami, np. protonami czy jonami węgla. Jej celem jest dostarczenie możliwie wysokiej dawki promieniowania w obręb guza przy maksymalnej ochronie sąsiadujących zdrowych tkanek. Ważne wydaje się zatem precyzyjne zdefiniowanie obszaru guza GTV (ang. Gross Tumour Volume), określenie klinicznego obszaru napromieniania CTV (ang. Clinical Target Volume) uwzględniającego mikrorozsiew oraz ustalenie obszaru zaplanowanego do napromieniania PTV (ang. Planning Target Volume). Ten ostatni zawiera marginesy związane z ruchomością organów i niepewnością ułożenia pacjenta. Planowanie leczenia pod kątem doboru i odpowiedniego rozmieszczenia wiązek terapeutycznych, obliczeń rozkładu dawki i czasu napromieniania to podstawowe zadania fizyków medycznych pracujących w centrach onkologii (...)
 
Radioterapia hadronowa
W krajach takich jak Niemcy czy Japonia wiązki protonów i jonów węgla są od wielu lat z powodzeniem stosowane w teleradioterapii. Właściwości fizyczne i radiobiologiczne ciężkich cząstek naładowanych sprawiają, że idealnie nadają się one do precyzyjnego leczenia głęboko położonych nowotworów, zlokalizowanych w pobliżu struktur krytycznych. Spróbujmy zatem przyjrzeć się, jak w praktyce wygląda napromienianie wiązkami hadronów. Najpopularniejszym sposobem uzyskiwania jonów są kompaktowe źródła typu ECR, w których wykorzystuje się elektronowy rezonans cyklotronowy. Do komory wyładowań umieszczonej w specjalnie ukształtowanym polu magnetycznym, stanowiącym pułapkę, wprowadzany jest strumień mikrofal. Wirujące z częstotliwością rezonansową swobodne elektrony, które poruszają się po spiralach wzdłuż linii sił pola magnetycznego, zderzają się z atomami gazu wprowadzanego do komory, powodując ich jonizację (rodzaj gazu determinuje, jakie jony powstają). Nagrzana plazma nie pozwala na rekombinację jonów, które są wyprowadzane ze źródła i formowane w wiązkę przez układ soczewek elektrostatycznych. Przyspieszanie cząstek odbywa się z zastosowaniem cyklotronu bądź synchrotronu. Zakres energii jonów węgla stosowanych w teleterapii zawiera się w przedziale 80–430 MeV/u (co odpowiada zasięgowi w tkance między 2 a 33 cm), z kolei dla protonów 70–230 MeV/u, gdzie najwyższa energia odpowiada penetracji ciała pacjenta na głębokość około 32 cm. Cyklotrony generują ciągły strumień cząstek o ustalonej energii. Dążenie do jej zmiany wymusza stosowanie pasywnych degraderów, które pogarszają jakość wiązki. Synchrotrony pracują natomiast impulsowo i umożliwiają modyfikację energii wiązki podczas napromieniania bez użycia elementów pasywnych, co jest ich dużą zaletą. Obecnie rozwijana jest również koncepcja cyklinaków, które są połączeniem cyklotronu z akceleratorem liniowym. Wprowadzenie tych urządzeń umożliwi bardzo szybkie korygowanie energii wiązki, a w konsekwencji zasięgu cząstek, co jest niezbędne podczas napromieniania nowotworów zlokalizowanych w ruchomych organach, takich jak płuca czy wątroba.
Wiązka wyprowadzana z akceleratora doprowadzana jest jonowodami do stanowisk terapeutycznych. Jej ogniskowanie odbywa się za pomocą magnesów kwadrupolowych, a nakierowywanie przy użyciu magnesów dipolowych. Napromienianie pacjenta ma miejsce na stanowiskach do terapii horyzontalnej albo z użyciem obracającej się wokół chorego gantry pozwalającej dostarczać wiązkę z różnych stron. Jako ciekawostkę warto dodać, że pierwsza na świecie gantra do terapii jonami węgla została zbudowana w Heidelbergu. Mimo ogromnych wymiarów (25 m długości i 13 m średnicy) oraz masy (670 ton) zapewnia precyzyjne napromienianie rzędu pół milimetra sześciennego. Zasadniczo w terapii hadronowej można wyróżnić dwa odmienne systemy dostarczania wiązki do pacjenta: starszy system pasywny oraz nowoczesną technikę aktywnego skanowania. Warto przyjrzeć się im bliżej.
 
Pasywny system dostarczania wiązki
System pasywny wykorzystuje wiele elementów, których rolą jest takie dostosowanie wiązki, aby możliwe było napromienianie nowotworów o różnej wielkości i różnym kształcie (rys. 3). Pik Bragga dla monoenergetycznej wiązki jonów jest ostry i wąski. Aby napromienić cały guz, wiązka zostaje poszerzona w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku jej rozchodzenia się przez podwójny system rozpraszający, złożony między innymi z folii rozproszeniowych. Następnie jest ona rozciągana w kierunku wzdłużnym, aby pokryć całkowitą długość nowotworu. Superpozycję pików Bragga, tworzącą obszar SOBP (ang. Spread – Out Bragg Peak), uzyskuje się dzięki filtrom grzebieniowym bądź modulatorom zasięgu w postaci serii absorberów o różnej grubości, ustawionych na kole modulatora rotującym z częstotliwością około
10 Hz. Dodatkowo, aby dostosować wiązkę do kształtu konkretnego nowotworu, stosuje się przygotowywane indywidualnie dla każdego z pacjentów elementy: kolimatory i kompensator. Ten ostatni dostosowuje pole do dystalnego konturu objętości tarczowej. Niestety system pasywny nie pozwala dopasować dawki do bliższego końca nowotworu, ma też wiele innych wad, np. interakcje jonów z elementami modyfikującymi wiązkę mogą skutkować jej zanieczyszczeniem neutronami. Tych negatywnych cech nie ma system skanowania aktywnego, który coraz częściej jest instalowany w nowo powstających centrach terapii hadronowej.

Aktywne skanowanie
W przeciwieństwie do systemu pasywnego, w którym za pomocą odpowiednio poszerzonej wiązki protonów bądź jonów napromienia się od razu cały obszar zaplanowany, technika skanowania aktywnego wykorzystuje wąskie wiązki (nazywane „ołówkowymi”) do napromieniania kolejnych małych elementów przestrzennych, wyróżnionych w obrębie celu. Objętość tarczową dzieli się bowiem na wiele przekrojów poprzecznych, z których każdy stanowi siatkę złożoną z wokseli. Zaplanowana dawka dostarczana jest kolejno do każdego z elementów tworzących pojedynczą warstwę przez wiązkę o ustalonej energii, poruszającą się najczęściej w sposób ciągły. Odchylanie strumienia jonów odbywa się przy użyciu zmiennego pola magnetycznego, wytwarzanego przez zestaw elektromagnesów, co pokazano na rys. 4. Napromienianie zaczyna się od warstwy położonej najgłębiej, a gdy wszystkie punkty w jej obrębie są już całkowicie zeskanowane, energia wiązki jest zmniejszana, aby przejść do warstwy płytszej. Warto w tym miejscu przypomnieć, że ulokowanie wąskiego piku Bragga na właściwej głębokości następuje właśnie poprzez odpowiedni dobór energii kinetycznej przyspieszanych cząstek. W zależności od typu akceleratora może odbywać się to bezpośrednio (synchrotrony) lub za pomocą zestawu absorberów (cyklotrony).
Zastosowanie techniki aktywnego skanowania ma wiele zalet. Nie tylko eliminuje konieczność użycia pasywnych elementów modyfikujących kształt wiązki, ale przede wszystkim pozwala uzyskać lepszą zgodność objętości napromienionej z objętością docelową, nawet w przypadku złożonego kształtu nowotworu. Oczywiście planowanie leczenia tą techniką jest skomplikowane, ponieważ należy chociażby uwzględnić dawki przekazywane płytszym warstwom nowotworu przez cząstki zmierzające do warstw głębiej położonych. Ogromnym problemem radioterapii pozostaje wciąż napromienianie ruchomych celów, podczas którego konieczne jest stosowanie technik kompensacji ruchu narządów. Z uwagi na ich niedoskonałość w kluczowych ośrodkach naukowych w Niemczech i Japonii trwają prace nad poprawą skuteczności terapii hadronowej ruchomych celów. Jest to wielkie wyzwanie dla naukowców zajmujących się problematyką fizyki medycznej.
 
Więcej przeczytacie w artykule Tomasza Kubiaka „Od konwencjonalnej radioterapii fotonowej do terapii hadronowej, czyli fizyka w leczeniu nowotworów“ w najnowszym wydaniu (6/2015) „Fizyki w Szkole“ 

Powrót