Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej

Transkrypt

1 Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej Wykład 11, 19 maja 2015 Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef@fuw.edu.pl

2 Terapia nowotworów z pomocą ciężkich jonów

3 Straty energii jonów G. Kraft, Terapia nowotworów przy użyciu ciężkich jonów (2005)

4 Pożytek z naświetlań hadronami kwanty Photons protony lub jony C Protons

5 Definicja: (Współczynnik Skuteczności Biologicznej - WSB) (Relative Biological Effectiveness- RBE) RBE D D Ion Isoeffect WSB zależy od dawki, LET, typu komórki...

6 Badania radiobiologiczne Układ doświadczalny dedykowany badaniom radiobiologicznym powstał w Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów w Warszawie Badania prowadzone są na linii komórkowej wyprowadzonej z komórek jajnika chomika chińskiego Chinese Hamster Ovary cells (CHO-K1)

7 Hall E. Radiobiology for the radiologist 2006 Test klonogenny Test przeprowadzany w celu określenia przeżywalności komórek po napromienieniu

8 Test klonogenny

9 Test mikrojądrowy MIKROJĄDRO mała struktura w cytoplazmie komórki powstała z fragmentów chromosomów acentrycznych (fragmenty uszkodzonych chromosomów) Cykl komórkowy Fenech M Krawczuk-Rybak M. Współczesne podstawy patogenezy nowotworów u dzieci prezentacja ppt

10 Test mikrojądrowy Komórka z 2 jądrami Standard protocol - Fenech 2007 cell irradiation add cytochalasin B after h add trypsin place drop on microscope glass add Giemsa (20%) analysis on microscope Komórki z 2 jądrami i MN Komórki z mostkami i MN Komórki wielojądrzaste Fenech M

11 Przygotowanie szalek z komórkami do napromieniania

12 Nowe rezultaty

13 Systematyka krzywych przeżywalniości CHO - Chinese Hamster Ovary cells Weyrather et al., IJRB 1999 skuteczność rośnie gdy maleje energia przejście od krzywych z ramieniem do prostych (wykładniczych) Wysycenie efektu przy bardzo niskich energiach (<10 MeV/u)

14 RBE zależy od LET (Linear Energy Transfer) Weyrather et al., IJRB 1999 Czub et al., 2007 Normal Tissue Tumor

15 Aberracje chromosomowe Wiązka XII-2006 dicentryki

16 protony 200 MeV Hamowanie hadronów w materii 28 cm Obszar nowotworu jony węgla 4800 MeV 400 MeV/u Przesuwanie wiązki ze zmianą energii

17

18

19 Histstoria europejskiego sukcesu: pilotowy project GSI z jonami węgla G. Kraft Terapia 380 pacjentów jonami węgla J. Debus (Heidelberg Univ.) skanowanie PET on-line

20 Technika rastrowa skanowania nowotworu

21

22 Obraz Alberta Einsteina uzyskany w GSI przy zastosowaniu rastrowego systemu skanowania na wiązce węgla o energii 430 MeV/u i rozmyciu 1,7 mm i (FWHM). Obraz składa się z 105x120 pikseli wypełnionych przez cząstek uzyskanych w 80 uderzeniach (5 sec. każde) w akceleratorze SIS. Oryginalny rozmiar obrazka: 15x18 cm. Dzięki uprzejmości G. Krafta (GSI)

23 Nowotwór kości czaszki G.Kraft -GSI Prior C12-RT 6 weeks after C12-RT

24 Porównanie jony węgla vs. protony C-12 (GSI) Protons (Capetown/SA) Advantage due to beam scanning and less lateral scattering

25 Japonia: 4 ośrodki terapii protonowej i 2 ośrodki terapii jonami węgla WAKASA BAY PROJECT by Wakasa-Bay Energy Research Center Fukui (2002) protons ( 200 MeV) synchrotron (Hitachi) 1 h beam + 1 v beam + 1 gantry HYOGO MED CENTRE Hyogo (2001) protons ( 230 MeV) - He and C ions ( 320 MeV/u) Mitsubishi synchrotron 2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms carbon TSUKUBA CENTRE Ibaraki (2001) protons ( 270 MeV) synchrotron (Hitachi) 2 gantries 2 beam for research KASHIWA CENTER Chiba (1998) protons ( 235 MeV) cyclotron (IBA SHI) 2 Gantries + 1 hor. beam proton 29 m linac SHIZUOKA FACILITY Shizuoka (2002) Proton synchrotron 50 pacjentów 2 gantries + 1 h beam 19.V.2015 Jony węgla TJwDTM - Wykład 11 HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR HIMAC of NIRS (1995) He and C ( 430 MeV/u) 2 synchrotrons 2 h beams + 2 v beams 2800 pacjentów Jony węgla

26 HIMAC

27 Akcelerator w Heidelbergu Ion- Source s Synchrotro n High Energy Beam Transport Line Quality Assurance LINAC Gantry Treatment Places Quelle: Stern

28 Gantry w Heidelbergu Największe gantry na świecie: 25m długości 13m wysokości Waga : 670 ton z czego 600 ton może się obracać o 360 o z dokładnością do mm!!! Koszt całego ośrodka radioterapii w Heidelbergu ~ 100 M

29 Pierwszy pacjent Listopad 2009!

30 Ośrodek w Pawii k/mediolanu GSI Linac Sources SYNCHROTRON PIMMS/CNAO HE lines Treatment rooms

31 IBA Terapia protonowa: akceleratory Hitachi Mitsubishi 19.V.2015 TJwDTM - Wykład Accel 11 (Varian)

32 Rinecker Proton Therapy Centre Monachium ACCEL

33 Potencjalna liczba pacjentów Z badań w Austrii, Francji, Niemczech i Włoszech (program ramowy ENLIGHT) Terapia kwantami każde 10 milionów mieszkańców: pacj. / rok Terapia protonowa 12% pacjentów pacj. / rok Therapia jonami węgla 3% pacjentów 600 pacj. / rok Razem na każde 10 M około pacj. / rok

34 Narodowe Centrum Radioterapii Hadronowej, Konsorcjum NCRH Partnerzy: - Instytut Fizyki Jądrowej, Kraków - koordynator - Centra Onkologii: Warszawa, Kraków, Kielce, - Akademia Medyczna, Warszawa - Universytet Warszawski, Warszawa - Instytut Problemów Jądrowych, Warszawa - Universytet Śląski, Katowice Cele konsorcjum NCRH : -Zbudować infastrukturę dla teerapii hadronowej w latach

35 Koniec