Terapia jonowa

Nowe rozwiązania do pomiaru dawki w radioterapii

konwencjonalnej i jonowej

Jan Gajewski

IV ogólnopolskie warsztaty z okazji Światowego Dnia Radiologii8 października 2014

Warszawa

Jan Gajewski IFJ PANPomiary dawki w radioterapii

Radioterapia jonowa i konwencjonalna

Nowoczesnemetodyterapii

nowotworów

MetodyTerapia konwencjonalna - Fotony (X-ray)

Terapia jonowa – protony, węgiel

Dostarczyć zadaną dawkę do

objętości guza

Ochronić zdrową tkankę


Radioterapia jonowa i konwencjonalna

Nowoczesnemetodyterapii

nowotworów

MetodyTerapia konwencjonalna - Fotony (X-ray)

Terapia jonowa – protony, węgiel

Dostarczyć zadaną dawkę do

objętości guza

Ochronić zdrową tkankę

William Henry Bragg (1862 – 1942)


Terapia konwencjonalna vs. Terapia jonowa

Terapia konwencjonalna Terapia jonowa


Standardowa terapia jonowa


Terapia jonowa z systemem skanującym


Centrum Cyklotronowe BronowiceCyclotron Proteus C-235Nowy budynek

Nowoczesne gantryPrecyzyjna głowica skanująca


Zapewnienie jakości wiązki skanującej

Pozycja (X,Y)

Rozmiar (sigma)

Symetria

● Obecnie wykorzystywane systemy:● Kodak® EDR2● Gafchromic® EBT2● IBA LynX (IBA Dosimetry)

● Wady● Niska rozdzielczość● Jednorazowego użytku ● Nieliniowa odpowiedź na dawkę


Zapewnienie jakości wiązki skanującej

Pozycja (X,Y)

Rozmiar (sigma)

Symetria

● Obecnie wykorzystywane systemy:● Kodak® EDR2● Gafchromic® EBT2● IBA LynX (IBA Dosimetry)

● Wady● Niska rozdzielczość● Jednorazowego użytku ● Nieliniowa odpowiedź na dawkę

Nowe narzędzie do pomiarów dawki w

terapii jonowej bazujące na zjawisku

termoluminescencji


Zjawisko termoluminescencji

Termoluminescencjajest to wymuszona przez ciepło emisja

światła wcześniej napromienionego

materiału

ilość światła ∝ zaabsorbowana dawka


Podstawy dozymetrii 2D TL

Przygotowanie folii

Napromienianie

Wygrzewanie

Pomiar światła

Analiza obrazów


System 2D TL – Folie

● Materiał TL: LiF:Mg,Cu,P ● Wodoodporne i giętkie● Wielokrotnego użytku

● Powierzchnia do 20 x 20 cm2

● Grubość 0.3-0.4 mm● Ekwiwalent wody 1.65● Ładunek efektywny Zef=8.1● Użyteczny dla dawek: 0.1-20 Gy


System 2D TL – czytnik

Developed at IFJ by:

Mariusz Kłosowski

Łukasz Czopyk

Paweł Olko

Barbara Marczewska

rozdzielczość: 1024 x 1024 px2

(pixel size ~0.2 mm)

Łatwy i bezpieczny w użyciu

grzałka: 20 x 20 cm2

Automatyczny system

grzania i chłodzenia

Czytnik laboratoryjny

Czytnik Regulus ONE


System 2D TL – oprogramowanie FlatView

● Automatyczna akwizycja obrazu z czytnika● Korekcja szumowa i geometryczna, dodatkowe korekcje● Podstawowa analiza:

● Analiza obszaru● Profile liniowe

● Dedykowana analiza:● Analiza pastylek TL● Plamki wiązki skanującej● Dopasowanie obrazów

korekcji


Odpowiedź dawkowa i energetyczna

6MV X-ray

J. Gajewski et al, The Response of 2D TL Foils After Doses of Co-60 Gamma-Ray, 6MV X-Ray and 60 MeV Proton Beams Applied In Radiotherapy, Acta Physica Polonica B, vol 6, no. 4, p. 1021.

Odpowiedź dawkowa folii 2DTLD liniowa do 20 Gy

Kodak EDR2 (Co-60)Gafchromic EBT2 (6MV X-ray)2D TLD (6MV X-ray)

Co-606MV X-ray1p 41.4 MeV (1.4 keV/μm)

Reinhardt, S., Hillbrand, M., Wilkens, J. J., & Assmann, W. (2012). Comparison of Gafchromic EBT2 and EBT3 films for clinical photon. Medical Physics, 39(August), 5257–5262.


Powtarzalność systemu 2D TLD

Powtarzalność poniżej 2%

Dla filmów fotochromowych powtarzalność wynosi 1-6%

Ponad 20 jednakowych naświetlań i odczytów

[1] McLaughlin et al. Methods Phys. Res. A 302[2] N. V. Klassen et al. Med. Phys. 24

Syg

nał zn

orm

aliz

ow

an

y do ś

red

nie

j [%

]

Numer pomiaru


Pomiary wiązki jonowej w Niemczech

● Pozycja wiązki zgadza się z dokładnością do 1%● Rozmiary i kształty plamki zgadzają się w 10% z pomiarem referencyjnym

Metody referencyjne:● Komora wielodrutowa● Filmy Kodak® EDR2


Pomiary wiązki protonowej w Pradze

Metoda referencyjna:● Detektor IBA LynX

● Pozycja absolutna wiązki z dokładnością 0.1 mm● Rozmiary i kształty plamki jonów zgadzają się z dokładnością 0.1 mm


Weryfikacja planów leczenia

System do planowania leczenia Pomiar foliami TL

Celem pomiaru była weryfikacja planów terapeutycznych w radioterapii konwencjonalnej

Projekt realizowany przez dr Renatę Kopeć i mgr Katarzynę Soból

Radioterapia Konwencjonalna


Weryfikacja planów leczeniaRadioterapia Protonowa

Pomiary przeprowadzono na wiązce skanującej PTC w Pradze

● Test gamma indeks: 80-95% (DTA=3 mm, DD=3%)● Bezpośredni pomiar w fantomie wodnym


Zastosowanie 2D TLD – mikrowiązka

Celem eksperymentu był pomiar złożonych pól promieniowania

Peak-to-peak: 400 μm

FWHM: 50 μm

1 px ≈ 20x20 μm2

Mikrowiązka terapeutyczna w

European Synchrotron

RadiationFacility


Ekspozycja statyczna/dynamiczna

Celem projektu było przygotowanie systemu do rozróżniania ekspozycji statycznej i dynamicznej

Standardowy dozymetr osobisty z pastylkami TL Zmodyfikowany dozymetr osobisty

Dr Mariusz Kłosowski


PodsumowanieZalety termoluminescencyjnego systemu dozymetrycznego 2D:● Folie wielokrotnego użytku● Cyfrowy automatyczny odczyt obrazów● Rozdzielczość 0.2 mm● Liniowa odpowiedź sygnał-dawkaTesty systemu pokazały jego przydatność przy pomiarach terapeutycznych wiązek jonowychSystem został użyty do pomiarów dawki w wielu eksperymentach naukowych i medycznych

System był wykorzystywany przy testach akceptacyjnych stanowiska gantry-1 w Centrum Cyklotronowym Bronowice w Krakowie

Jest obecnie używany przy rozruchu stanowiska gantry-1 w CCB

Dziękuję za uwagę

Terapia jonowa

Documents

Transcript of Terapia jonowa