Browsing by Author "Gajewski, Jan"
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.Item Measurements of the mixed radiation fields produced by proton pencil beams in water with Timepix detector in ToT mode(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021-04-03) Stasica, Paulina; Nguyen, Hanh; Granja, Carlos; Kopeć, Renata; Marek, Lukas; Oancea, Cristina; Raczyński, Łukasz; Rucinski, Antoni; Rydygier, Marzena; Schubert, Keith; Schulte, Reinhard; Gajewski, JanZbiór danych zawiera wyniki pomiarów pikeslowym półprzewodnikowym detektorem Timepix w mieszanym polu promieniowania wyprodukowanym przez terapeutyczną wiązkę protonową w wodzie. Składa się z 16 plików, z których każdy odpowiada jednemu pomiarowi. Pomiary zostały wykonane z wiązką protonową o energii 150 MeV lub 171.66 MeV w fantomie wodnym na różnych głębokościach i w rożnych odległościach od osi wiązki. Informacja o LET pojedynczych protonów może zostać odtworzona na podstawie pliku tot.clog zawierającego sygnał ToT zarejestrowany w indywidualnych pikselach.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/ma16051978Item Rozwój dwuwymiarowego, termoluminescencyjnego systemu dozymetrycznego dla zapewnienia jakości w jonoterapii nowotworów(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2016) Gajewski, Jan; Olko, Paweł; Chruścińska, Alicja; Kukołowicz, PawełWśród współcześnie stosowanych metod leczenia nowotworów dynamicznie rozwijaną techniką radioterapii jest napromienianie ołówkowymi wiązkami skanującymi jonów wodoru (protonów) bądź jonów węgla. Dzięki technice tej uzyskać można duże gradienty dawek, nie zawsze możliwe do osią- gnięcia technikami klasycznymi, minimalizując jednocześnie dawkę dostarczoną do zdrowych tkanek, w szczególności do obszarów krytycznych. Wadą jest brak wiarygodnej metody weryfikacji podanej dawki w obszarze leczonym w trakcie procesu napromieniania. Stąd, w radioterapii protonami i jonami węgla pierwszoplanową rolę odgrywa rozbudowana kontrola jakości, a w szczególności kontrola pozycji i kształtu pojedynczej wiązki ołówkowej. W ramach niniejszej pracy zmodernizowano dwuwymiarowy system dozymetrii termoluminescen- cyjnej (2D TLD) i użyto go do kontroli jakości wiązek protonów i jonów węgla. Opracowano ponadto dedykowane oprogramowanie FlatView v.2.42 do automatycznego odczytu folii TL, oraz korek- cji i analizy obrazów. Zbadano własności dozymetryczne folii TL z wysokoczułym fluorkiem litu, LiF:Mg,Cu,P, wyznaczając zależności dawkowe dla zakresu energii wiązek protonowych do 123 MeV i wiązek węglowych do 237MeV/u. Uzyskane dawki charakterystyczne, tzn. takie, przy których sy- gnał osiąga 63% wartości nasycenia, zmieniały się w granicach 288 − 464 Gy dla wiązki protonów i 570 − 989 Gy dla wiązki jonów węgla. W zakresie dawek stosowanych w radioterapii protonowej, tzn. od 1 do 15 Gy liniowość odpowiedzi systemu zmienia się od 2,5% dla energii 123 M eV do 1,5% dla energii 15,2 M eV . Dla wiązek węglowych liniowość w tym zakresie dawek wynosi 1,2% dla energii 237 MeV/u i poprawia się do 0,7% dla energii 40 MeV/u. Wyznaczono ponadto współczynniki względnej wydajności energetycznej systemu, które wyniosły od η(Ep=9,3 MeV ) = 0,33 do η(Ep=220 MeV ) = 0,96 dla wiązek protonowych i od η(EC=26,4 MeV/u) = 0,05 do η(EC=428 MeV/u) = 0,48 dla wiązek węglowych. System 2D TLD wykorzystany został do kontroli jakości ołówkowych wiązek protonowych i węglo- wych pod kątem własności geometrycznych przekrojów poprzecznych wiązki (plamki). W pracy wyka- zano, że stosowane obecnie metody wyznaczania parametrów plamki protonowej przy pomocy analizy jednowymiarowej, oraz zastosowanie kryterium 10% symetrii plamki nie gwarantują prawidłowego podania dawki do obszaru tarczowego i jednorodności jej przestrzennego rozkładu. W szczególności widoczne jest to dla plamek nachylonych pod kątami bliskimi 45°, gdzie niejednorodność dawki w obję- tości tarczowej (płaskość charakterystyki dawkowej) pogarsza się wykraczając poza zakres kryterium akceptowalności. W pracy zaproponowano nową metodę analizy plamki jonów z wykorzystaniem do- pasowania asymetrycznego dwuwymiarowego rozkładu Gaussa z rotacją osi układu współrzędnych. Na tej podstawie przygotowano dedykowane oprogramowanie AnalyseSpot do szybkiej oceny pa- rametrów geometrycznych plamek jonów mierzonych systemem 2DTLD, folią typu Gafchromic® lub scyntylacyjnym systemem obrazowania Lynx 2D. Oprogramowanie to zostało wprowadzone do rutynowej kontroli jakości systemu radioterapii protonowej w Centrum Cyklotronowym Bronowice.
