Akceleratory do terapii niekonwencjonalnych Szkoła Fizyki Akceleratorów Medycznych, Świerk 2007
Plan Niekonwencjonalne terapie wiązką e-/x Protony Ciężkie jony Neutrony 2
Tomotherapy 3
CyberKnife 4
Igła fotonowa 5
Akcelerator śródoperacyjny e 6
Dose The ideal depth-dose distribution? Photons Protons come closest to the ideal Protons ideal Depth 7
Why clinical proton beam? 8
Proton Energy Loss in H O 2 300 10 Energy Deposit in 1mm [MeV/mm] 200 Proton Energy [MeV] 5 0 E = 250 MeV E = 130 MeV 100 0 10 20 30 40 0 50 Water Depth [cm] 9
Compare protons with photons Photons Protons 10
SOBP 11
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
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
15
16
Gantry (PSI Villigen) 17
Koszt 2-3 x terapia standardowa Gdyby koszty byłyby takie same 90% terapii odbywałoby się za pomocą protonów! 18
Ruch cząstki w polu magnetycznym 19
Ruch cząstki w polu magnetycznym Wartość siły Lorenza: Siła skierowana jest prostopadle do wektora prędkości Siła Lorenza to siła dośrodkowa 20
Ładunek w polu magnetycznym Okres ruchu: Częstość kołowa: Częstość cyklotronowa niezależna od prędkości 21
Cyklotron 22
Cyklotron 23
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
Synchrotron Na obwodzie umieszczamy: Wnęki przyspieszające RF Magnesy Urządzenia dodatkowe 25
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
Terapia oka 27
Ligth field Laser Modulator & Range shifter Monitor chambers Scattering system 28
29
Fixation Point Patiens look the fixation light during the treatment PROTON BEAM 30
Dlaczego jony?
Entrance dose Bragg Peak dose 32
33
Rozpraszanie wiązki 34
Definicje Relative Biological Effectiveness 35
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
Kontrola PET 37
Heidelberg 38
Pomieszczenia terapeutyczne 39
Pomieszczenia terapeutyczne 40
Neutrony
RBE 42
43
44
45
46
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
Podsumowanie Protony Jony Neutrony 49
Antyprotony Biological Effective Dose Ratio 50
Antyprotony 51
Future trends Kompaktowy akcelerator do terapii protonowej 52