Sławomir Wronka, r

Transkrypt

1 Accelerators and medicine Akceleratory i medycyna Sławomir Wronka, r

2 Akceleratory zastosowania Badania naukowe, CERN Medycyna

3 Medycyna Sterylizacja sprzętu Diagnostyka Terapia Radioterapia standardowa a Radioterapia hadronowa Wykorzystanie neutronów

4 Wilhelm Conrad Röntgen ( )

5 Tomografia komputerowa - CT

6 Medycyna nuklearna Pacjent skierowany na badanie otrzymuje dożylnie, wziewnie lub doustnie połączenie: Radioizotopu, Nośnika - związku chemicznego, cząsteczki lub komórki wykazującej gromadzenie w obrazowanym narządzie lub tkance. Emitowane promieniowanie jest rejestrowane przez odpowiednie detektory i przetwarzane na obrazy. Uzyskane w ten sposób obrazy określają kształt, wielkość, położenie oraz makrostrukturę badanego narządu, ale poprzez jego funkcję.

7 SPECT scanner 85% wszystkich badań w medycynie nuklearnej wykorzystuje 99 Tc. Rotating ti head With detectors 0.14 MeV gammas

8 Positron Emission Tomography (PET) Pacjent otrzymuje emiter pozytonów Obserwujemy efekt anihilacji acj

9 Positron Emission Tomography (PET) Używane izotopy emitujące pozytony y najczęściej FDG z 18 F (T 1/2 = 110 min) Gamma ray detectors (Ex. BGO crystals)

10 Produkcja 18 Fwiązką protonów Fluoro-Deoxy-D-Glucose (FDG) Jak to działa? Glucose FDG FDG wstrzykujemy pacjentowi FDG jest transportowane do komórek k Koncentracja jest proporcjonalna do metabolizmu glukozy Nowotwór jako obiekt intensywnie i przetwarzający glukozę objawia się w postaci hot spot.

11 Badania funkcjonalności

12 PET - CT Fort Walton Beach Medical Center + = + =

13 SPECT-CT I inne kombinacje: SPECT-PET, NMR-PET itd.

14 Ojej, to niebezpieczne! typ badania wzrost ryzyka [%] prześwietlenie rentgenowskie klatki piersiowej 0,0003 tomografia komputerowa całego ciała 0,05 scyntygrafia znakowaną immunoglobuliną (poszukiwanie ognisk zapalnych) 0,014 scyntygrafia mózgu (SPECT) 0,041 roczna dawka promieniowana naturalnego 0,013

15 Diagnostyka medyczna Produkcja izotopów do PET Izotopy krótkożyciowe Produkcja w szpitalu Kompaktowe cyklotrony, wiązka protonów ~15MeV

16 The BGO calorimeter of the L3 experiment at LEP (CERN ) BGO crystals have been developed for detectors in particle physics BGO crystals Precise measurement of the energy deposited by the particles Almost 4 π coverage

17 Kompaktowe źródła monochromatycznego promieniowania X Monochromatic X-ray Akcelerator elektronów ~kilkadziesiąt ą MeV Energia X zmieniana poprzez zmianę długości fali lasera

18

19

20 μ [1 1/cm] ,1 E [kev]

21 Promieniowanie synchrotronowe Medycyna, biologia, chemia, fizyka, ochrona środowiska

22 Radioterapia: X, e -

23 Rozkład dawki dla e - ix 10cm 10cm 20cm

24 Wiązki fotonowe

25 Planowanie leczenia

26 Współczesne wyposażenie MLC kolimator Leczenie prowadzone obrazowaniem Varian

27 Portal Imaging

28

29 Techniki zaawansowane Pacjent w czasie terapii oddycha!

30 Bramkowanie Bramkowanie oddechem

31 Ruchy oddechowe Terapia standardowa Terapia bramkowana Terapia adaptacyjna

32 Śledzenie ruchu pacjenta

33 IORT

34 Robotic Arm (Cyber Knife)

35 The ideal depth-dose dose distribution? ~200 MeV Dose Photons Protons come closest to the ideal Protons ideal Depth

36 Czym naświetlać pacjenta?

37 X-rays vs protons X rays Protons or Carbon ions

38 Comparison of Treatment Plans Glandula parotid cancer Photons 2 fields Photons 5 fields Protons 3 fields Universitätsklinik für Strahlentherapie und Strahlenbiologie, AKH, Wien

39

40 Bramki obrotowe

41 Terapia oka

42 Laser Ligth field Modulator & Range shifter Terapia oka Monitor chambers Scattering system

43 Fixation Point Patiens look the fixation light during the treatment PROTON BEAM

44 Terapia jonami węgla GSI pilot project 200 patients treated with carbon ions PET on-beam

45 Terapia C12 Nowy ośrodek Heidelbergu

46 Aktywne skanowanie guza

47 Terapia C12 Przewidywana budowa 11 centrów w ciągu najbliższych 5 lat (Austria, Szwecja, Niemcy, Włochy, ł Francja, Szwajcaria)

48 Terapia neutronami Berkeley, 1938 Rozkład dd dawki podobny do fotonów Produkcja w cyklotronie (p + Be) Silne oddziaływanie biologiczne stosowane do opornych guzów

49 Udział CERN Dwa projekty: PIMMS - Proton Ion Medical Machine Study; LIBO (LInear BOoster) ) akcelerator liniowy podnoszący energię protonów z cyklotronu do ~200 MeV, do leczenia głęboko położonych nowotworów.

50 Zapraszamy na film

51 BNCT = boron neutron capture therapy

52 Metoda leczenia przerzutów do wątroby Organ usuwamy z ciała pacjenta podając uprzednio roztwór Boru Naświetlamy neutronami Wszczepiamy z powrotem

53 Przyszłość Antyprotony?

54 Nowe techniki przyspieszana Poszukiwanie dużych gradientów pola przyspieszającego Np: Laser wakefield acceleration Laser Gas L OASIS LBL > 150 GeV/m na odcinku kilku mm Plasma channel e - bunch Gas jet nozzle

55 Dziękuję za uwagę