قمة براغ

قمة براغ هي قمة بارزة على منحنى براغ الذي يرسم فقدان طاقة الإشعاع المؤين أثناء انتقاله عبر المادة. بالنسبة للبروتونات وأشعة ألفا وغيرها من الأشعة الأيونية ، تظهر القمة مباشرةً قبل توقف الجسيمات. سُميت هذه القمة نسبةً إلى ويليام هنري براغ ، الذي اكتشفها عام 1903 باستخدام جسيمات ألفا المنبعثة من الراديوم، ^{[ 1 ] [ 2 ]} وكتب أول صيغة تجريبية لفقدان طاقة التأين لكل وحدة مسافة بالاشتراك مع ريتشارد كليمان. ^{[ 3 ]}

عندما يتحرك جسيم مشحون سريع عبر المادة، فإنه يؤين ذرات المادة ويُرسب جرعة إشعاعية على طول مساره. وتحدث ذروة في المنحنى لأن مقطع التفاعل يزداد مع انخفاض طاقة الجسيم المشحون. تتناسب الطاقة المفقودة من الجسيمات المشحونة عكسيًا مع مربع سرعتها، مما يفسر ظهور الذروة قبيل توقف الجسيم تمامًا. ^{[ 4 ]} في الشكل العلوي، تمثل هذه الذروة جسيمات ألفا ذات طاقة 5.49 ميغا إلكترون فولت وهي تتحرك في الهواء. أما في الشكل السفلي، فتمثل الذروة الضيقة لمنحنى حزمة البروتونات "الطبيعية" الناتجة عن مُسرِّع جسيمات بطاقة 250 ميغا إلكترون فولت . كما يُظهر الشكل امتصاص حزمة من الفوتونات عالية الطاقة ( الأشعة السينية )، وهو منحنى مختلف تمامًا في طبيعته؛ إذ يكون المنحنى أُسِّيًا في الغالب .

أوصى روبرت ر. ويلسون باستخدام هذه الخاصية لحزم البروتونات لأول مرة في علاج السرطان في مقالته المنشورة عام 1946 بعنوان "الاستخدام الإشعاعي للبروتونات السريعة". ^{[ 5 ]} درس ويلسون كيفية التحكم في عمق اختراق حزمة البروتونات من خلال طاقة البروتونات. تُستغل هذه الظاهرة في العلاج الإشعاعي للسرطان، وتحديدًا في العلاج بالبروتونات، لتركيز تأثير حزم الأيونات الخفيفة على الورم المراد علاجه مع تقليل تأثيرها على الأنسجة السليمة المحيطة. ^{[ 6 ]}

يُظهر المنحنى الأزرق في الشكل (" حزمة بروتونات مُعدّلة ") كيف يتم توسيع حزمة البروتونات أحادية الطاقة ذات الذروة الحادة عن طريق زيادة نطاق الطاقات، مما يسمح بمعالجة حجم أكبر من الورم. يُشار إلى الهضبة الناتجة عن تعديل حزمة البروتونات باسم ذروة براغ المُمتدة (SOBP)، والتي تُمكّن العلاج من التوافق ليس فقط مع الأورام الأكبر حجمًا، بل أيضًا مع الأشكال ثلاثية الأبعاد الأكثر تحديدًا. ^{[ 7 ]} يُمكن تحقيق ذلك باستخدام مُخفِّفات ذات سُمك مُتغير مثل الأوتاد الدوّارة. ^{[ 8 ]} يُتيح تبريد الزخم في مرافق العلاج بالبروتونات القائمة على السيكلوترون انخفاضًا أكثر حدة في ذروة براغ عند الأطراف البعيدة، وتحقيق معدلات جرعات عالية. ^{[ 9 ]}

كما هو موضح في الرسوم البيانية أعلاه، يوجد مدى محدود للجسيمات في المادة. تُعد قاعدة براغ-كليمان طريقة لتقدير مدى الجسيم في وسط ما، وتُستخدم كأداة في الكشف عن الجسيمات وقياس الجرعات الإشعاعية . الصيغة الأساسية للقاعدة هي:

${\displaystyle {\frac {R_{1}}{R_{2}}}={\frac {\rho _{2}{\sqrt {A_{1}}}}{\rho _{1}{\sqrt {A_{2}}}}}}$

حيث R ₁ و R ₂ هما مدى جسيمين، و ρ ₁ و ρ ₂ هما كثافتي الوسطين اللذين يعبرانهما، و A ₁ و A ₂ هما الوزن الذري للجسيمين. ^{[ 10 ]}

• قدرة الإيقاف (إشعاع الجسيمات)
• إشعاع الكبح
• نقل الطاقة الخطي
• العلاج بالبروتونات

• واغينار، دوغلاس (1995). "7.1.3 منحنى براغ" . مبادئ فيزياء الإشعاع . مؤرشف من الأصل في 1 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 27 يناير 2016 .
• "قمة براغ" . مرجع أكسفورد . مطبعة جامعة أكسفورد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يناير 2016 .
• هوجو، هيديهيرو (3 يوليو 2017). "الاختلاف في الفعالية البيولوجية النسبية وعمليات إصلاح تلف الحمض النووي استجابةً للعلاج الإشعاعي بالبروتونات وفقًا لمواقع ذروة براغ الممتدة" . علم الأورام الإشعاعي . 12 (1): 111. doi : 10.1186/s13014-017-0849-1 . PMC 5494883. PMID 28673358 .  
• إندو، ماساهيرو (20 أكتوبر 2017). "روبرت ر. ويلسون (1914-2000): أول عالم يقترح العلاج بالجسيمات - استخدام حزمة الجسيمات لعلاج السرطان" . الفيزياء الإشعاعية والتكنولوجيا . 11 (1): 1-6 . doi : 10.1007/s12194-017-0428-z . PMID 29058267. S2CID 3526846 .  
• غرون، ريبيكا (10 يناير 2017). "منهجية قياسات الفعالية البيولوجية النسبية لإشعاع البروتون على طول ذروة براغ الممتدة: التحقق التجريبي من نموذج التأثير الموضعي" . الفيزياء في الطب وعلم الأحياء . 62 (3): 890-908 . Bibcode : 2017PMB....62..890G . doi : 10.1088/1361-6560/62/3/890 . PMID 28072575. S2CID 24855475. تاريخ الاسترجاع : 19 مارس 2021 .