Akceleratory do terapii niekonwencjonalnych. Sławomir Wronka

Transkrypt

1 Akceleratory do terapii niekonwencjonalnych Szkoła Fizyki Akceleratorów Medycznych, Świerk 2007

2 Plan Niekonwencjonalne terapie wiązką e-/x Protony Ciężkie jony Neutrony 2

3 Tomotherapy 3

4 CyberKnife 4

5 Igła fotonowa 5

6 Akcelerator śródoperacyjny e 6

7 Dose The ideal depth-dose distribution? Photons Protons come closest to the ideal Protons ideal Depth 7

8 Why clinical proton beam? 8

9 Proton Energy Loss in H O Energy Deposit in 1mm [MeV/mm] 200 Proton Energy [MeV] 5 0 E = 250 MeV E = 130 MeV Water Depth [cm] 9

10 Compare protons with photons Photons Protons 10

11 SOBP 11

12 Why clinical proton beam? głębokość penetracji dobrze zdefiniowana i regulowana depozyt większości energii na końcu ruch po prostych liniach małe odchyłki dawka w normalnych komórkach zminimalizowana brak dawki za targetem Dostarczenie dużej dawki do chorych komórek oszczędzając zdrowe 12

13 Comparison of Treatment Plans Glandula parotid cancer Photons 2 fields Photons 5 fields Protons 3 fields Universitätsklinik für Strahlentherapie und Strahlenbiologie, AKH, Wien 13

14 14

15 15

16 16

17 Gantry (PSI Villigen) 17

18 Koszt 2-3 x terapia standardowa Gdyby koszty byłyby takie same 90% terapii odbywałoby się za pomocą protonów! 18

19 Ruch cząstki w polu magnetycznym 19

20 Ruch cząstki w polu magnetycznym Wartość siły Lorenza: Siła skierowana jest prostopadle do wektora prędkości Siła Lorenza to siła dośrodkowa 20

21 Ładunek w polu magnetycznym Okres ruchu: Częstość kołowa: Częstość cyklotronowa niezależna od prędkości 21

22 Cyklotron 22

23 Cyklotron 23

24 Synchrotron Jeśli zsynchronizowana zostanie częstość obiegu cząstek w pierścieniu akceleracyjnym z częstością zmiany pól: elektrycznego i magnetycznego, to proces akceleracji może odbywać się bez zmiany promienia okręgu po którym krążą cząstki. /Oliphant 1943/ 24

25 Synchrotron Na obwodzie umieszczamy: Wnęki przyspieszające RF Magnesy Urządzenia dodatkowe 25

26 Rapid Cycling Medical Synchrotron the second generation Tandem Vertical injector (AES) fixed line Gantry 1 (ACCEL) Synchrotron accelerator Research Room lines Eye line Horizontal fixed line 26

27 Terapia oka 27

28 Ligth field Laser Modulator & Range shifter Monitor chambers Scattering system 28

29 29

30 Fixation Point Patiens look the fixation light during the treatment PROTON BEAM 30

31 Dlaczego jony?

32 Entrance dose Bragg Peak dose 32

33 33

34 Rozpraszanie wiązki 34

35 Definicje Relative Biological Effectiveness 35

36 DEPTH DISTRIBUTIONS OF RBES FOR LIGHT ION BEAMS 4 V79 cells 1 Gy 20 3 Ne RBES 14 N 12 C 11 B 2 7 Li 4 He 1 1 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 H 0,0 Residual range (cm) RBES- depth dependences of V79 cells over the last 1 cm of residual ion ranges, for light ion beams of range 26 cm, delivering an entrance dose of 1 Gy. Aerobic V79 cells are represented by parameters fitted to the data of Furusawa et al. (2000) 36

37 Kontrola PET 37

38 Heidelberg 38

39 Pomieszczenia terapeutyczne 39

40 Pomieszczenia terapeutyczne 40

41 Neutrony

42 RBE 42

43 43

44 44

45 45

46 46

47 Terapia borowo-neutronowa (Boron Neutron Capture Therapy, skrót międzynarodowy:bnct) jest metodą leczenia niektórych typów nowotworów, zwłaszcza mózgu. W metodzie BNCT do organizmu wprowadza się związki boru (10B), osadzane możliwie selektywnie w tkance nowotworowej. Następnie napromieniowuje się pacjenta wiązką neutronów; w wyniku reakcji z jądrami10b powstają cząstki alfa i jony 7Li. Cząstki te mają znaczną energię i mały zasięg, niszczą więc lokalne komórki nowotworowe. Sąsiadująca zdrowa tkanka zawiera mniej boru i nie jest poważnie zagrożona. 47

48 48

49 Podsumowanie Protony Jony Neutrony 49

50 Antyprotony Biological Effective Dose Ratio 50

51 Antyprotony 51

52 Future trends Kompaktowy akcelerator do terapii protonowej 52