Browsing by Author "Brzozowska, Beata"
Results Per Page
Sort Options
Item Charakterystyka widm liniowego przekazu energii w radioterapii protonowej z modulacją intensywności wiązki(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2025) Stasica-Dudek, Paulina; Kopeć, Renata; Gajewski, Jan; Brzozowska, Beata; Kozłowska, Beata; Kukołowicz, PawełRadioterapia protonowa z modulacją intensywności wiązki (z ang. Intensity-Modulated Proton Therapy, IMPT) pozwala na lepszą ochronę zdrowych tkanek w porównaniu do konwencjonalnie stosowanych metod radioterapii wykorzystujących wiązki fotonowe lub elektronowe. W odróżnieniu od radioterapii konwencjonalnej, jakość promieniowania w mieszanych polach produkowanych przez wiązki protonowe jest zmienna, co wpływa na efektywność biologiczną oddziaływania protonów z komórkami w ciele pacjenta. Jakość promieniowania opisana może być rozkładem linowego przekazu energii (z ang. \textit{linear energy transfer}, LET) i współczesne systemy do planowania leczenia pozwalają na uwzględnienie tego parametru w procesie optymalizacji planów napromieniania obok standardowo stosowanego rozkładu dawki. Do tej pory jednak brakuje komercyjnie dostępnych rozwiązań dla eksperymentalnej walidacji obliczeń oraz procedur kontroli i zapewniania jakości uwzględniających LET. Celem niniejszej pracy jest opracowanie metod eksperymentalnej weryfikacji jakości mieszanych pól promieniowania z uwzględnieniem LET pojedynczych protonów, co pozwoli w przyszłości na bezpieczne zastosowanie optymalizacji LET w planowaniu leczenia, poprawę skuteczności terapii oraz zminimalizowanie jej skutków ubocznych. W tej pracy do charakterystyki LET zastosowano rozwinięty w CERN i skomercjalizowany przez firmę ADVACAM (Praga, Czechy) zminiaturyzowany półprzewodnikowy detektor pikselowy MiniPIX Timepix3. Detektor ten pozwala na śledzenie i pomiar energii depozycji od pojedynczych cząstek, umożliwiając identyfikację śladów protonów oraz charakterystykę LET w mieszanych polach promieniowania. Na podstawie pomiarów ze źródłem Am-241 oraz pojedynczymi wiązkami protonowymi w powietrzu oceniono wpływ modyfikacji ustawień elektroniki odczytu na działanie detektora. Następnie wykonano pomiary ze zredukowanym prądem wiązki dla pojedynczych wiązek ołówkowych, planu napromieniania poszerzonego piku Bragga, a także planów leczenia zoptymalizowanych z modulacją intensywności w fantomie jednorodnym i antropomorficznym. Identyfikacji śladów protonów dokonano wykorzystując metody sztucznej inteligencji. Modyfikacja ustawień elektroniki odczytu detektora pozwoliła zmniejszyć poziom zajęcia pikseli i skrócić czas trwania sygnału dla protonów o 80%. Ponadto poprzez podniesienie progu detekcji, liczba zajętych pikseli została dodatkowo zmniejszona o 20-40%. Wyniki pomiarów dla planów napromienienia w fantomach jednorodnych porównano z wynikami symulacji Monte Carlo uzyskując zgodność kształtu widm oraz wartości średnich LET ważonego dawką. W fantomie antropomorficznym zaobserwowano różnice w kształcie widm wykraczające poza zakres niepewności, co może być spowodowane różnicami między rzeczywistymi a zaimplementowanymi w kodzie Monte Carlo przekrojami czynnymi na reakcje jądrowe. Eksperymentalna charakterystyka LET w warunkach terapii protonowej ma na celu walidację obliczeń oraz zapewnienie i kontrolę jakości planów terapeutycznych IMPT zoptymalizowanych z uwzględnieniem dawki i LET. W niniejszej pracy zaproponowano metodologię oceny jakości promieniowania w terapii protonowej poprzez pomiary widm LET w jednorodnych i klinicznych polach IMPT. Prosty układ pomiarowy i komercyjna dostępność detektora pozwalają na zastosowanie opracowanej metodologii w dowolnym ośrodku radioterapii protonowej. W przyszłości, planowane jest rozszerzenie i testy opracowanej metodologii w radioterapii wiązkami ciężkich jonów.
