Terapia jonowa

Nowe rozwiązania do pomiaru dawki
w radioterapii
konwencjonalnej i jonowej
Jan Gajewski
IV ogólnopolskie warsztaty z okazji Światowego Dnia Radiologii
8 października 2014
Warszawa
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Radioterapia jonowa i konwencjonalna
Nowoczesne
metody
terapii
nowotworów
Dostarczyć zadaną
dawkę do
objętości guza
Ochronić zdrową
tkankę
Metody
Terapia konwencjonalna - Fotony (X-ray)
Terapia jonowa – protony, węgiel
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Radioterapia jonowa i konwencjonalna
Nowoczesne
metody
terapii
nowotworów
Dostarczyć zadaną
dawkę do
objętości guza
Ochronić zdrową
tkankę
Metody
Terapia konwencjonalna - Fotony (X-ray)
Terapia jonowa – protony, węgiel
William Henry Bragg
(1862 – 1942)
Pomiary dawki w radioterapii
Jan Gajewski IFJ PAN
Terapia konwencjonalna vs. Terapia jonowa
Terapia konwencjonalna
Terapia jonowa
Pomiary dawki w radioterapii
Standardowa terapia jonowa
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Jan Gajewski IFJ PAN
Terapia jonowa z systemem skanującym
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Centrum Cyklotronowe Bronowice
Nowy budynek
Nowoczesne gantry
Cyclotron Proteus C-235
Precyzyjna głowica skanująca
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
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
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
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
Pomiary dawki w radioterapii
Jan Gajewski IFJ PAN
Zjawisko termoluminescencji
Termoluminescencja
jest to wymuszona
przez ciepło emisja
światła wcześniej
napromienionego
materiału
ilość światła ∝ zaabsorbowana dawka
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Podstawy dozymetrii 2D TL
Przygotowanie folii
Napromienianie
Wygrzewanie
Pomiar światła
Analiza obrazów
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
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
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
System 2D TL – czytnik
rozdzielczość:
1024 x 1024 px2
(pixel size ~0.2 mm)
Automatyczny
system
grzania i
chłodzenia
grzałka:
20 x 20 cm2
Czytnik laboratoryjny
Łatwy i
bezpieczny
w użyciu
Czytnik Regulus ONE
Developed at IFJ by:
Mariusz Kłosowski
Łukasz Czopyk
Paweł Olko
Barbara Marczewska
Pomiary dawki w radioterapii
Jan Gajewski IFJ PAN
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
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Odpowiedź dawkowa i energetyczna
Co-60
6MV X-ray
6MV
X-ray
1
p 41.4 MeV (1.4 keV/μm)
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.
Kodak EDR2 (Co-60)
Gafchromic EBT2 (6MV X-ray)
2D TLD (6MV X-ray)
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.
Odpowiedź dawkowa folii 2DTLD liniowa do 20 Gy
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Powtarzalność systemu 2D TLD
Ponad 20 jednakowych naświetlań i odczytów
Sygnał znormalizowany do średniej [%]
Powtarzalność
poniżej 2%
Dla filmów
fotochromowych
powtarzalność
wynosi 1-6%
[1] McLaughlin et al. Methods Phys. Res. A 302
[2] N. V. Klassen et al. Med. Phys. 24
Numer pomiaru
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Pomiary wiązki jonowej w Niemczech
Metody referencyjne:
●
Komora wielodrutowa
●
Filmy Kodak® EDR2
●
Pozycja wiązki zgadza się z dokładnością do 1%
●
Rozmiary i kształty plamki zgadzają się w 10% z pomiarem referencyjnym
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
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
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Weryfikacja planów leczenia
Radioterapia Konwencjonalna
Celem pomiaru była
weryfikacja planów
terapeutycznych w
radioterapii
konwencjonalnej
System do planowania leczenia
Pomiar foliami TL
Projekt realizowany przez
dr Renatę Kopeć i mgr Katarzynę Soból
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Weryfikacja planów leczenia
Radioterapia Protonowa
Pomiary przeprowadzono na wiązce skanującej PTC w Pradze
●
Test gamma indeks: 80-95% (DTA=3 mm, DD=3%)
●
Bezpośredni pomiar w fantomie wodnym
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Zastosowanie 2D TLD – mikrowiązka
Celem eksperymentu był pomiar złożonych pól promieniowania
Mikrowiązka
terapeutyczna w
European
Synchrotron
Radiation
Facility
1 px ≈ 20x20 μm2
FWHM: 50 μm
Peak-to-peak: 400 μm
Jan Gajewski IFJ PAN
Pomiary dawki w radioterapii
Ekspozycja statyczna/dynamiczna
Standardowy dozymetr osobisty z pastylkami TL
Dr Mariusz Kłosowski
Celem projektu było
przygotowanie
systemu do
rozróżniania
ekspozycji statycznej i
dynamicznej
Zmodyfikowany dozymetr osobisty
Pomiary dawki w radioterapii
Jan Gajewski IFJ PAN
Podsumowanie
Zalety termoluminescencyjnego systemu dozymetrycznego 2D:
●
Folie wielokrotnego użytku
●
Cyfrowy automatyczny odczyt obrazów
●
Rozdzielczość 0.2 mm
●
Liniowa odpowiedź sygnał-dawka
Testy systemu pokazały jego przydatność przy pomiarach
terapeutycznych wiązek jonowych
System 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