Zastosowanie systemu 2D TL do badania skanujących wiązek protonowych

Zastosowanie systemu 2D TL do badania skanujących wiązek protonowych Jan Gajewski Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków

Plan prezentacji Podstawy 2D TLD elementy systemu Testy systemu HIT/DKFZ Niemcy PTC/ÚJF Praga Właściwości dozymetryczne Metody analizy spotów Pomiary wiązek skanujących Udział badawczy z foliami 2D TLD

Podstawy dozymetrii 2D TL Preparation of foil Irradiation Heating Collection of emitted light Data analysis

System 2D TL Folie Materiał TL: LiF:Mg,Cu,P Wodoodporne i giętkie Wielokrotnego użytku Powierzchnia do 20 x 20 cm2 Grubość 0.3-0.4 mm Ekwiwalent wody 1.65 Ładunek efektywny Zef=8.1 Użyteczny dla dawek: 0.1-20 Gy

System 2D TL Czytniki Laboratory Reader: detector size 50 x 50 mm2 resolution 640 x 480 px2 fully adjustable Laboratory reader Clinical Reader: detector size 200 x 200 mm2 resolution 1024 x 1024 px2 easy and safe to use pixel size ~0.2 mm Clinical reader

System 2D TL FlatView Oprogramowanie: Automatyczna akwizycja obrazów Korekcja szumowa i geometryczna Analiza podstawowa i dedykowana

Kraków Heidelberg

Heidelberg Ion beam therapy Center

HIT wiązka skanująca oraz gantry HIT facility properties: Carbon energies: 88 430 MeV/u Proton energies: 48 221 MeV Range in H2O: 2 30 cm (1.5 mm step) Spot sizes: 4 mm for Field for Scanning: 20x20 cm2 255 steps C 30 mm for +p 12 Combs, S. E., et. al., 2010, Particle therapy at the Heidelberg Ion Therapy Center (HIT) - Integrated research-driven university-hospital-based radiation oncology service in Heidelberg, Germany. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology, 95(1), 41 4. doi:10.1016/j.radonc.2010.02.016

Heidelberg Prague

Proton Therapy Center in Prague Trzy pokoje Gantry Wiązki skanujące i PBS Dwa działają (V, IX 2013) Pokój z wiązka horyzontalną (PBS) System pozycjonowania i transportu 25 frakcji/dzień 150 pacjentów do tej pory

Proton Therapy Center in Prague Proteus 230 system skanujący Właściwości wiązki w PTC: Energie: 100 226 MeV (7,49 32,4 cm) Krok: 0.1 MeV (w użyciu 1MeV 2 mm) Dyskryminator zasięgu Wiązka skanująca Wielkość spotów: 2.9-6.4 mm (sigma) Pole skanowania: 30x40 cm2

Właściwości 2D TL - Powtarzalność More than 20 equivalent irradiations and readouts Repeatability was found below 3% For previous reader and software it was 5% For radiochromic films it is 1-6% [1] McLaughlin et al. Methods Phys. Res. A 302 [2] N. V. Klassen et al. Med. Phys. 24

wydajność energetyczna Odpowiedź detektora zależy od energii protonów

wydajność energetyczna Odpowiedź detektora zależy od energii protonów Kodak EDR2

Odpowiedź dawkowa Amount of light absorbed dose Szeroki zakres odpowiedzi liniowej J. Gajewski et al, The Response of 2D TL Foils After Doses of Co-60 Gamma-Ray, 6 Mv X-Ray and 60 MeV Proton Beams Applied In Radiotherapy, Acta Physica Polonica B, vol 6, no. 4, p. 1021.

Jednorodność przestrzenna ~2% R2 ED TL D ~5% Uniformly irradiated fields hundreds of spots

Metody analizy pojedynczych spotów Analiza Profili XY EDR2 film TLD foils Ofset σ/fwhm Amplituda Pozycja

Metody analizy pojedynczych spotów Zredukowane Momenty Centralne (RCM) σ/fwhm Centrum Masy Rotacja Pozycja Długości osi Mimośród (ECC)

Porównanie metod analizy Spot Testowy 1 Rozdzielczość: 1 px=0.1 mm Wielkość: X: 3 mm Y: 2 mm 2 Rotacja: 45 3 Centrowanie 4 Szumy

Profile XY Porównanie metod analizy σ x σ y σ x +σ y =0.0024 RCM Obliczone parametry: Pozycja: (0,0) (<1E-14) Sigma: (2.99, 2.00) [mm] Rotacja: 45.02 ECC: 0.7448 (49.86%)

Pomiary spotów HIT Niemcy Mierzone Parametry: Pozycje bezwzględne Odległości między spotami Kształty spotów Profile XY RCM Pomiary porównawcze

Pomiary spotów HIT Niemcy Reference methods: Positions agree in <1% (~0.2mm) Shapes the same in ~10% Fluka simulations Kodak EDR2 films Multiwire Proportional Chamber EDR2 film TLD foils

Pomiary spotów HIT (wiązka węglowa) Analiza Gamma Index 2D TLD Kodak EDR2 EDR2 film TLD foils

Pomiary spotów PTC Praga Mierzone Parametry: Pozycje bezwzględne Odległości względne Odległości między spotami Kształty spotów Metoda referencyjna Lynx detektor

Pomiary spotów PTC Praga Rotacja spotów dla dużych energii (226MeV) wędruje razem z Gantry

Pomiary spotów PTC Praga Gantry 45 Dla tego samego położenia gantry rotacja spotów jest jednakowa 70-80

Pomiary spotów PTC Praga

Pomiary spotów PTC Praga Lynx TLD foils Średnia różnica odległości względnych zmierzonych foliami i detektorem Lynx -0.12(0.51) mm Średnia różnica odległości bezwzględnych -0.06(0.44) mm zmierzonych foliami i detektorem Lynx

2D TLD - podsumowanie Zalety dozymetrii 2D TL: Folie wielokrotnego użytku Liniowość 0.5-20 Gy Cyfrowy odczyt Automatyczna korekcja i analiza Użyteczność do badania spotów Wady: Niejednorodność folii Po odczycie folii sygnał znika Zależność energetyczna

Udział badawczy z foliami 2D TLD Wymagania / Sprzęt: Lynx detektor w izocentrum (nasz/iba?) Wpierw testy akceptacyjne laserów Plan ze spotami z ok 10 Gy w centrum (dozymetria) Plan nie większy niż 18x18 cm

Udział badawczy z foliami 2D TLD

Udział badawczy z foliami 2D TLD alternatywne pomysły

Dziękuję za uwagę www.bitbunnys.de