Browsing by Author "Golnik, Natalia"
Results Per Page
Sort Options
Item Dozymetria referencyjna skanującej wiązki protonowej z zastosowaniem komór jonizacyjnych.(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2019) Liszka, Małgorzata; Olko, Paweł; Stolarczyk, Liliana; Golnik, Natalia; Kukołowicz, PawełRadioterapia protonowa z użyciem ołówkowych wiązek skanujących (ang. Pencil Beam Scanning, PBS) jest nową techniką, umożliwiającą zastosowanie Radioterapii Protonowej o Modulowanej Intensywności (ang. Intensity Modulated Proton Therapy, IMPT) w leczeniu skomplikowanych przypadków nowotworów. Technika ta umożliwia modyfikację rozkładu przestrzennego dawki terapeutycznej podawanej do objętości leczonej w taki sposób, aby przy zachowaniu konformalnej depozycji energii w obszarze tarczowym zminimalizować dawkę dostarczoną do zdrowych tkanek, w szczególności do obszarów krytycznych. Istotnym elementem radioterapii wykorzystującej technikę PBS jest odpowiednia konfiguracja komputerowego systemu planowania leczenia (ang. Treatment Planning System, TPS). Od dokładności zmierzonych i wprowadzonych do systemu TPS danych (m.in. rozkładów integralnej dawki głębokiej (ang. Integral Depth Dose, IDD)) zależy zgodność obliczonego z rzeczywistym rozkładem dawki dostarczonym przez system radioterapii Proteus-235. Protokół dozymetryczny TRS - 398, aktualnie rekomendowany przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej (IAEA), nie definiuje metody dozymetrii referencyjnej dla wiązek skanujących. Stąd, w ramach niniejszej pracy opracowano protokół dozymetrii referencyjnej dedykowany pomiarom dawki pochłoniętej w wodzie, w warunkach referencyjnych, na stanowisku gantry wyposażonym w głowicę IBA dedykowaną protonowej wiązce skanującej. Wyznaczenie dawki pochłoniętej w wodzie przy użyciu komór jonizacyjnych wymaga przeprowadzenia ich wzorcowania oraz zastosowania różnego rodzaju współczynników korekcji, co wynika wprost z odstępstw rzeczywistych warunków pomiaru dawki w wiązce protonowej od warunków referencyjnych, w których wyznaczono współczynnik kalibracyjny dawkomierza terapeutycznego. W ramach pracy wykazano, że dawkomierz wzorcowy oraz dawkomierze terapeutyczne złożone z elektrometru UnidosWebline 10021 (PTW) oraz z odpowiedniej komory jonizacyjnej, typu Markus (TM 23343, PTW), Farmer (TM 30010 i 30013, PTW) lub Semiflex (TM 31010, PTW), dysponują wymaganą stabilnością odpowiedzi i mogą być stosowane w dozymetrii klinicznej ołówkowej wiązki protonowej w Centrum Cyklotronowym Bronowice (CCB). Stabilność współczynników kalibracyjnych badanych dawkomierzy terapeutycznych wyznaczona w wiązce promieniowania referencyjnego (60Co) mieści się w granicy ±0,3%, przy całkowitej niepewności współczynników kalibracji wynoszącej 1,1%. Z kolei, długookresowa stabilność ich odpowiedzi, zdefiniowana jako względna różnica procentowa pomiędzy wielkością kp [Gy/min] a wartością referencyjną, w przypadku cylindrycznych komór jonizacyjnych (Farmer i Semiflex) jest na poziomie 0,1%, a w przypadku płasko-równoległej komory jonizacyjnej typu Markus mieści się w granicy ±0,3%. Wykazano, że struktura czasowa ołówkowej wiązki skanującej w systemie Proteus-235 w odniesieniu do zjawiska rekombinacji jonów występującego w badanych komorach jonizacyjnych ma charakter ciągły. Stwierdzono, że w warunkach przeprowadzonych eksperymentów, tj. w monoenergetycznym polu PBS oraz w warunkach klinicznych, zjawisko rekombinacji jonów w badanych komorach jonizacyjnych jest zdominowane przez rekombinację objętościową. Wielkość współczynnika objętościowej rekombinacji jonów (ks) w badanych komorach jonizacyjnych zależy od napięcia polaryzującego, stosunku napięć U1/U2 - w przypadku metody dwóch napięć (TVM), oraz mocy dawki skanującej wiązki protonowej. Uzyskane charakterystyki zależności energetycznej współczynników ks dla systemu radioterapii Proteus-235 odzwierciedlają wzrost zjawiska objętościowej rekombinacji jonów w badanych komorach jonizacyjnych wraz z rosnącą mocą dawki przy rosnącej energii wiązki protonowej. Dla komór jonizacyjnych typu Markus i metody TVM współczynnik ks w monoenergetycznym polu PBS o energii 225 MeV i mocy dawki 13,4 Gy/s wynosi 1,005 (0.1%), a dla komory cylindrycznej typu Farmer - 1,0134 (0,0%). W przypadku planów klinicznych odpowiednio z użyciem dyskryminatora zasięgu i bez niego uśredniona poprawka na występujące w badanych komorach jonizacyjnych zjawisko objętościowej rekombinacji jonów w skanującej wiązce protonowej wynosi: 0.1% i 0.2% dla płasko-równoległej komory jonizacyjnej typu Markus oraz od 0.1% do 0.5% dla cylindrycznych komór jonizacyjnych typu Semiflex i typu Farmer. Wyznaczone współczynniki ks dla komory jonizacyjnej typu Markus zastosowano podczas pomiarów dawki pochłoniętej w wodzie w warunkach referencyjnych, na potrzeby kalibracji monitora dawki na stanowisku gantry w CCB. W radioterapii protonowej PBS kalibracja monitora dawki w funkcji jej energii nominalnej jest wykorzystywana do normalizacji krzywych IDD ołówkowej wiązki protonowej, które stanowią jeden z podstawowych elementów konfiguracji modelu analitycznego w systemie TPS Eclipse v. 13.6 (Varian Medical System). Biorąc pod uwagę typowy zakres energii potrzeby do konfiguracji systemu TPS obejmujący przedział 70 MeV– 230 MeV wykazano, że dla PBS dawka pochłonięta w wodzie zmierzona komorą jonizacyjną typu Markus w ustalonych warunkach referencyjnych, tj. na głębokości 2 cm w wodzie, na środku jednorodnego, monoenergetycznego pola o wymiarach 10 cm x 10 cm, z dokładnością mieszczącą się w zakresie od 0,1% do 0,5% odzwierciedla całkowitą depozycję energii ołówkowej wiązki protonowej.Item Real time radiation dose assessment at civil flight altitudes due to galactic cosmic rays and spontaneous solar particle events(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2018) Latocha, Marcin; Budzanowski, Maciej; Beck, Peter; Golnik, Natalia; Wasilewska-Radwańska, MartaGłównym celem mojej pracy jest przedstawienie badań naukowych, opracowanie oraz wdrożenie semi-empirycznego modelu do oszacowania w czasie rzeczywistym dawek promieniowania kosmicznego na wysokościach cywilnego ruchu lotniczego na skutek galaktycznego promieniowania kosmicznego (galactic cosmic radiation - GCR) oraz spontanicznych wybuchów słonecznych (solar energetic particles - SEP), które dokonałem jako pracownik naukowy w Seibersdorf Labor GmbH (dawniej Austrian Research Center Seibersdorf) w Austrii. Wszystkie zaprezentowane wyniki zostały opublikowane w czasopismach, na konferencjach i warsztatach naukowych. W rozdziale pierwszym mojej pracy zamieszczam krótki wstęp do podstaw mikrodozymetrii jako jednej z metod stosowanych, również przeze mnie, w pomiarach promieniowania kosmicznego. W rodziale drugim zamieszczam zarys tematyki promieniowania kosmicznego starając się zaznaczyć podstawowe aspekty zagadnienia promieniowania kosmicznego ważne z punktu widzenia ninejszej pracy. W rozdziale następnym, trzecim, opisuję podsumowanie zastosowania tkankopodobnego licznika proporcjonalnego (TEPC) do pomiarów różnych pól promieniowania. Dokonałem kalibracji tego instrumentu oraz użyłem go w pomiarach laboratoryjnych pól promieniowania (np. CERF w CERN). W rozdziale czwartym opisuję kilka pomiarów promieniowania kosmicznego jakie dokonałem na pokładzie samolotu. W międzynarodowej kampanii pomiarowej CAATER (Co-ordinated Access to Aircraft for Transnational Environmental Research) do pomiarów użyłem licznika TEPC. Uczestniczyłem w przygotowaniach i projektowaniu kampanii, wykonałem i zanalizowałem własne pomiary. Wyniki podsumowałem, jako pierwszy autor, we wspólnej publikacji. Korzystając ze swojego doświadczenia informatycznego zaprojektowałem i opiekowałem się bazą danych dla wyników pomiarów promieniowania kosmicznego dokonanych na pokładach samolotów przez różne instytuty dla grupy roboczej EURADOS zajmującej się zagadnieniem ekspozycji personelu lotniczego na promieniowanie kosmiczne. Zebrane dane zostały opublikowane jako raport EURADOS oraz jako raport Komisji Europejskiej nt. ekspozycji personelu lotniczego na promieniowanie kosmiczne. Jako członek grupy zajmującej się ekspozycją personelu lotniczego na promieniowanie kosmiczne w Seibersdorf Laboratories, analizowałem niezwykle ciekawe pomiary dokonane przy użyciu TEPC podczas spontanicznych wybuchów na Słońcu w październiku i listopadzie 2003 roku – tak zwanych Halloween Storms. Pomiary te i analiza danych zostały opisane w publikacji, której byłem współautorem. W rozdziale piątym prezentuję badania nad dawkami promieniowania w atmosferze na skutek promieniowania kosmicznego, przy użyciu numerycznych symulacji komputerowych. Najpierw wykonałem symulacje galaktycznego promieniowania kosmicznego (GCR) w atmosferze. Następnie wykonałem i analizowałem symulacje komputerowe trzech różnych spontanicznych wybuchów słonecznych, które spowodowały tymczasowy wzrost poziomów promieniowania nie tylko w atmosferze, lecz także na Ziemi – tak zwane ground level enhancements (GLE). Wyniki tych badań zostały opublikowane w raporcie Seibersdorf Laboratories dla austriackiego rządowego Urzędu Ochrony Radiologicznej. Na podstawie doświadczenia zdobytego podczas wykonywania praktycznych pomiarów jak i symulacjach komputerowych, w rodziale szóstym, opisuję projekt semi-empirycznego modelu do oszacowania dawek promieniowania kosmicznego na pokładach samolotów. Model, który proponuję składa się z dwóch cześci. Pierwsza oszacowuje dawki tylko dla galaktycznej częsci promieniowania kosmicznego (GCR). Druga, oszacowuje dawki również dla spontanicznych wybuchów słonecznych (SEP). Pierwsza część modelu ma nazwę AVIDOS-FDS (AVIDOS Flight Dosimetry Service) i jest zintegrowana z akredytowanym serwisem dozymetrycznym prowadzonym przez Seibersdorf Laboratories dla personelu lotniczego. Serwis ten jest w pełni zgodny ze standardem EN ISO/IEC 17025 i jest oferowany przez Seibersdorf Laboratories dla swoich klientów. Druga część modelu ma nazwę AVIDOS 2.0 i jest internetowym serwisem Seibersdorf Laboratories zintegrowanym z portalem internetowym Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) – Space Weather Service Network (http://swe.ssa.esa.int/swe). Użytkownicy zarejestrowani na portalu pogody kosmicznej ESA mają dostęp do czterech różnych modułów AVIDOS 2.0. Program AVIDOS 2.0 na portalu ESA jest pierwszym w Europie darmowym i ogólnodostępnym programem komputerowym działąjącym w czasie rzeczywistym służącym do oszacowania dawek promieniowania pochodzących od galaktycznego promieniowania kosmicznego (GCR) i spontanicznych wybuchów słonecznych (SEP). W rozdziale siódmym podsumowuję zaprezentowaną pracę. W rozdziale ósmym przedstawiam perspektywy planowanych dalszych działań dotyczących zagadnienia ekspozycji personelu lotniczego na promieniowanie kosmiczne.