Zygmunt Szefliński Universytet Warszawski

Transkrypt

1 Terapia ciężkojonowa w onkologii Zygmunt Szefliński Universytet Warszawski,

2 Terapia nowotworów - ciężkie jony Skuteczność promieniowania Terapia hadronowa Terapia ciężkojonowa i określenie dawki za pomocą PET Wiązka Cyklotronu do badań radiobiologicznych Przyszłość

3 Skuteczność promieniowania Skuteczność promieniowania Jony węgla de dx = Odwrotny profil dawki 4 4 π e Z 2 m v N Z 2 ln( v, ϕ ) i Dose [%] Elektrony Fotony I = I 0 e µ x Depth [mm]

4 Longitudinal Bragg-peak spreading Longitudinal Bragg-peak spreading Dose [relative units] Depth [cm]

5 Reguły prawidłowej radioterapii Reguły prawidłowej radioterapii Uszkodzenia nowotworu probability [%] dose [Gy]

6 Reguły prawidłowej radioterapii Reguły prawidłowej radioterapii Uszkodzenia nowotworu Powikłania probability [%] dose [Gy]

7 Reguły prawidłowej radioterapii Reguły prawidłowej radioterapii Uszkodzenia nowotworu Powikłania probability [%] Uszkodzenia nowotworu bez powikłań dose [Gy]

8 Zasady terapii ciężkojonowej Zasady terapii ciężkojonowej

9 Technika rastrowa skanowania nowotworu

10 Reakcje fragmentacji (W. Enghardt, FZR) Reakcje fragmentacji (W. Enghardt, FZR) The principle Ion induced β+ activity (dominated by projectile f.) Proton induced β+ activity (dominated by target fragm.)

11 Profil wiązki po fragmentacji Profil wiązki po fragmentacji 7 Physical dose [relative units] Fragmentation tail Depth [cm]

12 Pochodzenie sygnału PET Positron activity 12C Bragg curve Relative units C (projectile fragments) 10C (projectile fragments) Penetration depth [mm]

13 Wiązka 12 GSI

14 Porównanie planów naświetlań: konwencjonalne vs terapia ciężkojonowa

15 Korelacja pomiędzy rozkładem dawki i aktywnością β+ ( GSI Darmstadt)

16 Some technical details of of the GSI in-beam PET installation (courtesy of of W. Enghardt, FZR)

17 Role of of PET in in the heavy-ion therapy (courtesy of of W. Enghardt, FZR)

18 HIMAC

19 Wiązka do terapii

20 Stanowisko terapeutyczne

21 Propozycje na przyszłość PET na wiązce

22 Zespół Wiązka Cyklotronu do badań radiobiologicznych Sławomir Chojnacki, AŚ w Kielcach, ŚLCJ Warszawa Janusz Braziewicz, Dariusz Banaś,Joanna Czub, Instytut Fizyki AŚ w Kielcach, Marian Jaskóła, Andrzej Korman IPJ Świerk, Ludwik Pieńkowski, ŚLCJ Warszawa, Zygmunt Szefliński, IFD UW i ŚLCJ, Andrzej Wójcik. Instytut Biologii Akademii Świętokrzyskiej w Kielcach Studenci: Jan Dyczewski (V rok) Tomek Adamus (V rok)

23 Cel projektu Poznanie fizycznych mechanizmów zmian genetycznych indukowanych w jądrze komórkowym w wyniku przejścia ciężkiego jonu przy różnicowaniu liniowego transferu energii (de/dx 1MeV/µm) Uzyskanie jednorodności dawki D 3%, w obszarze naświetlania 6 6 cm 2 i jej monitorowanie w eksperymentach biologicznych

24 Uwarunkowania- motywacja We wszystkich opublikowanych dotychczas badaniach nad osobniczą promienio-wrażliwością napromieniano limfocyty promieniowaniem o niskim LET. Zdumiewa brak danych na temat promieniowania o wysokim LET. Nie wiadomo, czy limfocyty różnych dawców reagują z różną wrażliwością na promieniowania o wysokim LET. Nie wiadomo też, czy istnieje korelacja między wrażliwością limfocytów na promieniowanie o niskim i wysokim LET. Ze względu na wzrastające narażenie ludzi na ciężkie jony wydaje się, że badania nad oceną osobniczej wrażliwości na promieniowanie o wysokim LET są jak najbardziej uzasadnione.

25 de/dx dla jonów węgla 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 de/dx [MeV cm2/mg] 2,0 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 Energia 12C [MeV/ u] 4,00 2,00 0,00 0,0

26 Krämer, Kraft, Radiat. Environ. Biophys., (1994) Cucinotta, Nikjoo, Goodhead, Radiat. Environ. Biophys., (1999) Scholz, Kraft, Radiat. Protec. Dosim., (1994) Holley, Chatterjee, Radiat. Res., (1998)

27 Uszkodzenia radiacyjne

28 Beam Warsaw Cyclotron (used in June experiment)

29 Nowa geometria Jonowód A

30 X-Y skaner (płytka montażowa) Oś z

31 Naświetlanie kliszy rtg

32 Symulacja rozkładu wiazki scattered particles particles Au 40 mg/cm 2 window 13*13 mm X Axis Y Axis

33 Uzyskany rozkład wiązki Tarcza 50mg/cm 2 Przesunięcie co 1 mm Kolimator Φ=2mm Skan - detektor krzemowy

34 Przykład aberacji chromosomowych

35 Przyszłość terapii Chiba (Japonia) Darmstadt (Niemcy) Znaczące rezultaty w terapii klinicznej German Cancer Centre i Heidelberg Francuski ETOILE (European Ligt Ion Oncological Treatment Centre) projektw Lyonie Projekty Mediolanie Sztkholmie i Wiedniu