Sławomir Wronka, r

Transkrypt

1 Accelerators and medicine Akceleratory i medycyna Sławomir Wronka, r

2 Akceleratory zastosowania Badania naukowe, CERN Md Medycyna

3 Medycyna Sterylizacja sprzętu ę Diagnostyka Terapia Radioterapia standardowa 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 ą chemicznego, cząsteczki ą 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, ilkść położenie ł ż oraz makrostrukturę kt badanego bd narządu, ale poprzez jego funkcję.

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

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

9 Positron Emission Tomography (PET) Używane izotopy emitujące pozytony najczęściej ę j FDG z 18 F (T 1/2 = 110 min) Gamma ray detectors t (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 Koncentracja jest proporcjonalna p do metabolizmu glukozy Nowotwór jako obiekt intensywnie 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 ł ciała ł 005 0,05 scyntygrafia znakowaną immunoglobuliną (poszukiwanie ognisk zapalnych) 0,014 scyntygrafia mózgu ó (SPECT) 0, roczna dawka promieniowana naturalnego 0,013

15 Diagnostyka medyczna Produkcja izotopów do PET Izotopy kótk krótkożycioweż 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 i i X Monochromatic X-ray Akcelerator elektronów ~kilkadziesiąt MeV Energia X zmieniana poprzez zmianę długości fali lasera

18

19

20 μ [1/cm] ,1 E[keV]

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

22

23 Co oznacza jasne?

24 Promieniowanie synchrotronowe

25 Współczesne synchrotronowe źródła światła akceleratory optymalizowane pod kątem produkcji promieniowania synchrotronowego ESRF- France APS - USA

26 Przykładowe zastosowania before estrogen loss after estrogen loss Badania nad osteoporozą Angiografia

27 LIGA X-ray litography

28 Radioterapia: X, e -

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

30 Wiązki fotonowe

31 Planowanie leczenia

32 Współczesne wyposażenie MLC kolimator Leczenie prowadzone obrazowaniem Varian

33 Portal Imaging

34

35 Techniki zaawansowane Pacjent w czasie terapii oddycha!

36 Bramkowanie oddechem

37 Ruchy oddechowe Terapia standardowa Terapia bramkowana Terapia adaptacyjna

38 Śledzenie ruchu pacjenta

39 IORT

40 Robotic Arm (Cyber Knife)

41 The ideal depth-dose distribution? ~200 MeV Dos se Photons Protons come closest to the ideal Protons ideal Depth

42 Czym naświetlać pacjenta?

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

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

45

46 Bramki obrotowe

47 Terapia oka

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

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

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

51 Terapia C12 Nowy ośrodek Heidelbergu

52 Aktywne skanowanie guza

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

54 Terapia neutronami Berkeley, 1938 Rozkład dawki podobny do fotonów Produkcja w cyklotro lotronie (p + Be) Silne oddziaływanie biologiczne stosowane do opornych guzów

55 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.

56 Zapraszamy na film

57 BNCT = boron neutron capture therapy

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

59 Przyszłość Antyprotony?

60 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 Gas jet nozzle e - bunch

61 Dziękuję za uwagę