Niskie dawki poza obszarem napromieniania: symulacje Monte Carlo, pomiar i odpowiedź radiobiologiczna in vitro komórek

Transkrypt

1 Niskie dawki poza obszarem napromieniania: symulacje Monte Carlo, pomiar i odpowiedź radiobiologiczna in vitro komórek M. Kruszyna-Mochalska 1,2, A. Skrobala 1,2, W. Suchorska 1,3, K. Zaleska 3, A. Konefal 4, A. Kowalik 4, W. Jackowiak 5, M. Skorska 2, S. Adamczyk 2, Malicki J 1,2 1 Katedra i Zakład Elektroradiologii, Uniwersytet Medyczny Poznań 2 Zakład Fizyki Medycznej, Wielkopolskie Centrum Onkologii 3 Zakład Fizyki Medycznej Zakład Radiobiologii, Wielkopolskie Centrum Onkologii 4 Zakład Fizyki Jądrowej i Jej Zastosowań, Uniwersytet Śląski w Katowicach 5 Zakład Radioterapii 1, Wielkopolskie Centrum Onkologii

2 Dawki w obszarach odległych od miejsc napromienianych Narządy zdrowe narażone na promieniowanie możemy podzielić na narządy w bliskiej odległości (narządy krytyczne) oraz narządy odległe od miejsc napromienianych, narażone głównie na promieniowanie rozproszone (poza wiązką pierwotną). W zależności od położenia względem wiązki pierwotnej w narządach absorbowane będą różnego poziomu dawki.

3 Wstęp Szacowanie niskich dawek - problemy Promieniowanie rozproszone pochodzące z rozproszenia wewnątrz ciała pacjenta, głowicy akceleratora, stołu terapeutycznego, elementów bunkra terapeutycznego, Nieznany skład pod względem rodzaju i energii promieniowania: fotony, neutrony, Brak możliwości obliczenia tych dawek przez algorytmy zaimplementowane w komputerowych systemach planowania leczenia.

4 Wstęp Cele radioterapii: Napromienić obszar leczony. Zminimalizować dawkę pochłoniętą w narządach krytycznych i tkankach otaczających. Minimalizacja dawki poza polem napromieniania.

5 Wstęp Nowoczesna RT: IMRT, VMAT, SRS, SBRT, protonoterapia Duża liczba jednostek monitorowych Zwiększony przeciek Zwiększone ryzyko wtórnego nowotworu???

6 Wstęp Jak obliczyć ryzyko wyindukowania wtórnego nowotworu? Pomiar dawki poza polem terapeutycznym zależność energetyczna narzędzi do pomiaru dawki Zbadać spektrum energetyczne (MC) zależność od odległości oraz głębokości

7 Cel: Celem pracy było przeprowadzenie badań dotyczących dawek poza obszarem wiązki pierwotnej: a) zbadanie właściwości promieniowania rozproszonego, b) rozkładu dawki promieniowania jonizującego, c) wpływu dawek promieniowania jonizującego na odpowiedź radiobiologiczną in vitro komórek.

8 Materiał & Metoda // Fotony X20MV, X6MV pole statyczne: 10x10 cm kąt głowicy, kolimatora i stołu: 0 SSD = 92 cm brak MLC

9 Materiał & Metoda // symulacje Monte Carlo Głowica akceleratora (Clinac-2300) została zasymulowana na podstawie informacji dostarczonych przez producenta (Varian): tarcza konwersji, filtr wygładzający, kolimator pierwotny, szczęki kolimatora. Dla powyższych warunków wyznaczono za pomocą symulacji Monte Carlo w kodzie Geant 4 spektrum energetyczne wraz z średnią energią dla fotonów 6MV.

10 Materiał & Metoda // pomiar dawek Pomiary dawek zostały wykonane przy użyciu detektorów termoluminescencyjnych (TLD): TLD100, TLD700, TLD600 (Harshaw), filmów dozymetrycznych Gafchromic EBT (ISP).

11 Materiał & Metoda // aspekt radiobiologiczny Komórki nowotworowe MDA-MB-231 umieszczone zostały 5 cm od granicy pola promieniowania i napromienione dawkami: 1,5; 2,0; 2,5 i 3,0Gy, wyznaczono krzywe przeżyciowe na podstawie oceny pęknięć podwójnoniciowych DNA. Wykonano także test klonogenny i cytometrię przepływową.

12 Wyniki // symulacje MC średnie energie Mean energy [MeV] Distance from beam central axis [cm] Depth [cm]

13 Wyniki // pomiar dawek X6MV

14 Wyniki // pomiar dawek X20MV

15 Wyniki // pomiar dawek TLD neutrony X20MV

16 Wyniki // krzywe przeżycia Zaobserwowano niewielki spadek o 3-5% w krzywej przeżycia w komórkach napromieniowanych poza osią wiązki.

17 Wnioski szczegółowe // MC - Spadek średniej energii fotonów poza polem promieniowania dla wszystkich głębokości poza polem terapeutycznym, średnia energia utrzymuje się na podobnym poziomie, aż do odległości 35cm. - Wyniki mogą posłużyć do kalibracji dozymetrów, które wykazują zależność energetyczną, mając współczynniki kalibracji detektorów możliwe jest obliczenie dawki pochłoniętej poza polem.

18 Wnioski szczegółowe // pomiar dawki - W obszarach zlokalizowanych w pobliżu pola terapeutycznego dawki mogą osiągać kilka Gy dla dawki zadanej w osi wiązki równej 75 Gy. W bardziej odległych miejscach dawka jest na poziomie kilkunastu cgy. - Pomiar dawek w zakresie niskich wartości jest trudny do przeprowadzenia ze względu na nieznajomość dokładnego składu widmowego promieniowania, co indukuje dodatkowe błędy pomiarowe. - TLD 700 i filmy rejestrują dawkę pochodzącą od promieniowania fotonowego i wykazały podobną odpowiedź. - Dla energii fotonowych >10MV, należy uwzględnić udział promieniowania neutronowego

19 Wnioski szczegółowe // aspekt radiobiologiczne Promieniowanie rozproszone wywołuje biologiczną reakcję w warunkach in vitro na komórki poza polem Badania należy powtórzyć z zastosowaniem frakcjonowanego podawania dawki poza polem napromieniania

20 Publikacje z grantu:

21 Dziękuję za uwagę!