Browsing by Author "Baran, Jakub"
Results Per Page
Sort Options
Item Development of the Innovative Positron Emission Tomography for Beam Range Monitoring in Proton Radiotherapy(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021) Baran, Jakub; Olko, Paweł; Urbanik, Andrzej; Ruciński, Antoni; Braziewicz, Janusz; Szefliński, ZygmuntRadioterapia protonowa jest jedną z metod radioterapii, w której stosuje się wiązki protonów przyspieszonych do energii od 60 MeV do 250 MeV. Radioterapia protonowa pozwala uzyskać bardzo dobry rozkład przestrzenny dawki, a w konsekwencji zredukować dawki do organów krytycznych, zwiększyć w razie potrzeby dawki w targecie i zmniejszyć późne efekty uboczne leczenia. Jedną z największych wad radioterapii protonowej jest niepewność zasięgu protonów w czasie napromieniania pacjenta. Niepewności te mogą prowadzić do znaczącego obniżenia dawki w objętości tarczowej lub jej zawyżenia dla organów krytycznych. W literaturze znanych jest kilka metod mających na celu zredukowanie tego efektu poprzez monitorowanie faktycznego zasięgu wiązki protonowej podczas radioterapii. Jedna z metod wykorzystuje β+ promieniotwórcze radioizotopy, powstające w wyniku oddziaływania protonów z tkanką, których rozpad może być zmierzony przy użyciu skanera pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Celem pracy było zbadanie możliwości wykorzystania systemu PET rozwijanego na Uniwersytecie Jagiellońskim, wykorzystującego nowatorskie detektory zbudowane w oparciu o scyntylatory plastikowe do monitorowania zasięgu terapeutycznej wiązki protonowej. W ramach pracy przygotowano sześć konfiguracji skanera PET na bazie 24, 48 oraz 72 modułów J-PET w formie skanerów cylindrycznych oraz dwugłowicowych. Opracowano metodę badań uwzględniającą obliczenia Monte Carlo z użyciem oprogramowania GATE oraz rekonstrukcję danych PET z użyciem oprogramowania CASToR. Dla każdej konfiguracji geometrycznej skanera wyznaczono współczynnik wydajności η. Ostatnia część pracy polegała na oszacowaniu niepewności wyznaczenia zasięgu oraz optymalizacji parametrów rekonstrukcji: liczby iteracji algorytmu Maximum Likelihood Estimation-Maximization (MLEM) oraz filtru wygładzania. Metodologia rekonstrukcji danych PET została zwalidowana z użyciem fantomu wodnego wypełnionego jednorodną aktywnością radioizotopu β+. Symulacje Monte Carlo wariancji zasięgu aktywności PET w fantomie PMMA pokazały dokładność oceny zasięgu pojedynczej ołówkowej wiązki protonowej na poziomie 0.82-1.25 mm. Stwierdzono, że kompromisem pomiędzy jakością obrazu PET, dokładnością oszacowania zasięgu oraz technologiczną możliwością zintegrowania skanera w pokoju leczenia jest dwuwarstwowy układ dwugłowicowy. Przeprowadzone symulacje oraz rekonstrukcja danych PET z użyciem zanonimizowanych danych pacjenta leczonego w Centrum Cyklotronowym Bronowice, pokazały możliwość rekonstrukcji mapy aktywności PET w sytuacji klinicznej. W celu znalezienia optymalnego filtru wygładzania tej mapy obliczono współczynnik korelacji Pearson’a pomiędzy zrekonstruowaną a symulowaną mapą aktywności. Analiza wykazała, że optymalnym filtrem jest filtr Gaussowski z jądrem 1x1x1. Technologia J-PET jest technologią tańszą, lżejszą, wykazującą się większym polem widzenia oraz z mniejszą ilością elektroniki, w porównaniu do standardowych systemów PET, co czyni ją obiecującą techniką do zastosowania do pomiaru zasięgu w hadronoterapii.Item Optically stimulated luminescent response of the LiMgPO4 silicone foils to protons and its dependence on proton energy(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2023) Sądel, Michał; Grzanka, Leszek; Swakoń, Jan; Baran, Jakub; Gajewski, Jan; Bilski, PawełThe prototype of the LiMgPO4 (LMP) silicone foils has been tested to find their OSL relative response to protons and their dependence on proton energy. The proton depth–-dose distribution was measured for the pristine monoenergetic 58 MeV Bragg Peak (BP) available from the AIC-144 isochronous cyclotron. 40 LMP flat sheet silicone foils stacked together inside a specially designed PMMA phantom, have been irradiated in the therapeutic room of the proton eye radiotherapy facility (IFJ PAN). The Co-60 gamma source in the same facility was used as the reference radiation. The data provided raw images registered for each LMP silicone foil after irradiation with protons and images captured after irradiation with the reference Co-60 gamma source and metadata. Data were used in the paper: Sądel Michał, Leszek Grzanka, Jan Swakoń, Jakub Baran, Jan Gajewski, and Paweł Bilski. 2023. "Optically Stimulated Luminescent Response of the LiMgPO4 Silicone Foils to Protons and Its Dependence on Proton Energy" Materials 16, no. 5: 1978. https://doi.org/10.3390/ma16051978 Prototypowe folie silikonowe na bazie LiMgPO4 (LMP) przetestowano, w celu wyznaczenia ich względnej wydajność luminescencyjnej (OSL) na protony oraz ich zależność od energii protonów. Zmierzono rozkład głębokościowy dawki protonów dla monoenergetycznej wiązki tzw. pojedynczy Pik Bragga (BP), dostępnej z izochronicznego cyklotronu AIC-144, w pomieszczeniu terapeutycznym radioterapii protonowej oka (IFJ PAN). Napromienianiu poddano 40 płaskich folii silikonowych, ułożonych wewnątrz specjalnie zaprojektowanego fantomu PMMA w formie stosu. Jako promieniowanie referencyjne wykorzystano źródło gamma Co-60. Udostępnione dane składają się z zestawu surowych obrazów zarejestrowanych dla każdej z 40 folii LMP, napromienionej wiązką protonów oraz promieniowaniem gamma, przy użyciu dedykowanego systemu obrazowania optycznego, składającego się ze źródła LED oraz wysokoczułej kamery CCD wraz z metadanymi. Udostępnione dane wykorzystane zostały w artykule: Sądel Michał, Leszek Grzanka, Jan Swakoń, Jakub Baran, Jan Gajewski, and Paweł Bilski. 2023. "Optically Stimulated Luminescent Response of the LiMgPO4 Silicone Foils to Protons and Its Dependence on Proton Energy" Materials 16, no. 5: 1978. https://doi.org/10.3390/ma16051978
