Transcript
Accelerators and medicine Akceleratory i medycyna
Sławomir Wronka, 04.04.2008r
Akceleratory – zastosowania
Badania naukowe naukowe, CERN
M d Medycyna
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Medycyna
Sterylizacja y j sprzętu p ę
Diagnostyka
Terapia
2008-04-04
Radioterapia „standardowa” Radioterapia p hadronowa Wykorzystanie neutronów
dr Sławomir Wronka, IPJ
Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923)
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Tomografia komputerowa - CT
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Medycyna nuklearna
Pacjent skierowany na badanie otrzymuje dożylnie, wziewnie lub doustnie połączenie:
Radioizotopu, Nośnika - związku ą chemicznego, g cząsteczki ą lub komórki wykazującej gromadzenie w obrazowanym narządzie lub tkance.
Emitowane promieniowanie jest rejestrowane przez odpowiednie detektory i przetwarzane na obrazy obrazy. Uzyskane w ten sposób obrazy określają kształt, wielkość, i lk ść położenie ł ż i oraz makrostrukturę k t kt badanego b d narządu, ale poprzez jego funkcję.
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
SPECT scanner 85% wszystkich badań w medycynie nuklearnej wykorzystuje 99Tc. Rotating head With detectors
0.14 MeV gammas
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Positron Emission Tomography (PET)
Pacjent otrzymuje emiter pozytonów Obserwujemy efekt anihilacji
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Positron Emission Tomography (PET) Używane izotopy emitujące pozytony – najczęściej j ę j FDG z 18F ((T1/2= 110 min))
Gamma ray detectors G d t t (Ex. BGO crystals)
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Jak to działa ?
Produkcja 18F wiązką protonów
Fluoro--DeoxyFluoro Deoxy-D-Glucose (FDG)
Glucose
FDG
FDG wstrzykujemy t k j pacjentowi j t i
FDG jest transportowane do komórek
Koncentracja j jest j proporcjonalna p p j do metabolizmu glukozy g y
Nowotwór jako obiekt intensywnie przetwarzający glukozę objawia się w postaci „hot spot”.
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Badania funkcjonalności
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
PET - CT
2008-04-04
Fort Walton Beach Medical Center
+
=
+
=
dr Sławomir Wronka, IPJ
www.biij.org
SPECT-CT SPECT CT
I inne kombinacje: SPECT-PET, NMR-PET itd.
www.hermesmedical.com
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Ojej, to niebezpieczne! typ badania
wzrost ryzyka [%]
prześwietlenie rentgenowskie klatki piersiowej
0,0003
t tomografia fi komputerowa k t całego ł ciała i ł
0 05 0,05
scyntygrafia znakowaną immunoglobuliną (poszukiwanie ognisk zapalnych)
0,014
scyntygrafia t fi mózgu (SPECT)
0 041 0,041
roczna dawka promieniowana naturalnego
0,013
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Diagnostyka medyczna
Produkcja izotopów do PET • Izotopy k ótk ż i krótkożyciowe j • Produkcja w szpitalu • „Kompaktowe Kompaktowe” cyklotrony, wiązka protonów t ó ~15MeV 15M V
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
The BGO calorimeter of the L3 experiment at LEP (CERN 1989-2000)
BGO crystals have been developed for detectors in particle physics
11000 BGO crystals Precise measurement of the energy deposited by the particles Almost 4 π coverage 2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Kompaktowe źródła monochromatycznego h t promieniowania i i i X
Monochromatic X-ray
Akcelerator elektronów ~kilkadziesiąt MeV Energia X zmieniana poprzez zmianę długości fali lasera
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
100000
10000
μ [1/cm]
1000
100
10
1 1
10
100
1000
10000
0,1 E [keV]
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Promieniowanie synchrotronowe
Medycyna Med Medycyna, ycyna biologia, ycyna, biologia chemia chemia, fizyka, ochrona środowiska…
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Co oznacza „jasne” „jasne ?
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Promieniowanie synchrotronowe
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Współczesne synchrotronowe źródła światła – akceleratory optymalizowane pod kątem produkcji promieniowania synchrotronowego
ESRF-- France ESRF
APS - USA
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Przykładowe zastosowania
before estrogen loss after estrogen loss
Badania nad osteoporozą
Angiografia
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
LIGA – X X-ray ray litography
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Radioterapia: X, e-
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Rozkład dawki dla e- i X
10cm 2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
10cm
20 20cm
Wiązki fotonowe
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Planowanie leczenia
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Współczesne wyposażenie
MLC kolimator Leczenie prowadzone obrazowaniem Varian
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Portal Imaging
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Techniki zaawansowane
2008-04-04
Pacjent w czasie terapii oddycha !
dr Sławomir Wronka, IPJ
„Bramkowanie” oddechem „Bramkowanie
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Ruchy oddechowe
Terapia standardowa
Terapia bramkowana
Terapia adaptacyjna 2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Śledzenie ruchu pacjenta
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
IORT
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Robotic Arm (C (Cyber ber Knife)
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
The ideal depth-dose distribution? Dosse
~200 MeV Photons
Protons come closest to the ideal
Protons
ideal
Depth
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Czym naświetlać pacjenta ?
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
X-rays vs protons X rays
2008-04-04
Protons or Carbon ions
dr Sławomir Wronka, IPJ
Comparison of Treatment Plans Glandula parotid cancer Photons 2 fields
Photons 5 fields
Protons 3 fields
Universitätsklinik für Strahlentherapie und Strahlenbiologie, AKH, Wien
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Bramki obrotowe
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Terapia oka
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Modulator & Range shifter
Terapia p oka
Ligth field Laser
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Monitor chambers
Scattering system
Fixation Point Patiens look the fixation light during the treatment
PROTON BEAM
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Terapia jonami węgla 1998 - GSI pilot project 200 patients treated with carbon ions
PET on-beam 2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Terapia C12
Nowy ośrodek Heidelbergu
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Aktywne skanowanie guza
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Terapia C12
Przewidywana budowa 11 centrów w ciągu najbliższych 5 lat (Austria, Szwecja, Niemcy, Włochy, Francja, Szwajcaria)
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Terapia neutronami Berkeley, 1938
Rozkład dawki – p podobny y do fotonów
Produ rodukcja kcja j w cy cyk yklotronie lotronie (p + Be))
Silne oddziaływanie biologiczne – stosowane do „opornych” „opornych guzów
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Udział CERN
Dwa projekty:
2008-04-04
PIMMS - Proton Ion Medical Machine Study; LIBO (LInear BOoster) – akcelerator liniowy podnoszący energię protonów z cyklotronu do ~200 MeV, do leczenia głęboko położonych nowotworów.
dr Sławomir Wronka, IPJ
Zapraszamy na film
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
BNCT = boron neutron capture therapy
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Metoda leczenia przerzutów do wątroby Organ usuwamy z ciała pacjenta podając uprzednio roztwór Boru Naświetlamy neutronami Wszczepiamy z powrotem
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Przyszłość
Antyprotony ?
2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Nowe techniki przyspieszana
Poszukiwanie dużych gradientów pola przyspieszającego Np: p Laser wakefield acceleration Gas
L’OASIS LBL
Laser
> 150 GeV/m na odcinku kilku mm 2008-04-04
dr Sławomir Wronka, IPJ
Plasma channel
e- bunch Gas jet nozzle
Dziękuję za uwagę
