Repository logo

Browsing by Author "Tulik, Piotr"

  • Thumbnail Image
    Item
    Zastosowanie druku 3D do modyfikacji wiązki w radioterapii protonowej
    (Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2022) Wochnik, Agnieszka; Olko, Paweł; Warszyński, Piotr; Kozłowska, Beata; Bulski, Wojciech; Tulik, Piotr
    W nowoczesnych ośrodkach radioterapii protonowej dysponujących najnowszą techniką formowania wiązki w ołówkową wiązkę skanującą PBS (ang. Pencil Beam Scanning) najniższa możliwa energia wiązki protonów wynosi zwykle od 60 do 100 MeV, co odpowiada zasięgowi około 3.1-7.5 cm w wodzie. Leczenie zmian powierzchniowych wymaga zastosowania dyskryminatora zasięgu RS (ang. Range Shifter) w celu zmniejszenia zasięgu protonów. RS zmniejsza zasięg wiązki, ale usytuowany w pewnej odległości od pacjenta, rozprasza również wiązkę, pogarszając jej parametry, a w konsekwencji pogarszając rozkład dawki w pacjencie. Jako alternatywne rozwiązanie w Instytucie Fizyki jądrowej w Krakowie zaproponowano zastosowanie kompensatora wiązki protonowej BC (ang. proton Beam Compensator) wykonanego w technologii druku 3D i spersonalizowanego dla pacjenta. Taki BC pozwala na całkowitą redukcję przerwy powietrznej pomiędzy dyskryminatorem, a pacjentem, ograniczając rozproszenie wiązki. Celem niniejszej pracy było przygotowanie i wdrożenie do praktyki klinicznej indywidualizowanych kompensatorów wiązki protonowej BC, pomocnych w leczeniu zmian powierzchniowych u dzieci. Przygotowano i porównano plany leczenia radioterapią protonową o modulowanej intensywności IMPT (ang. Intensity Modulated Proton Therapy) dla sześciorga dzieci z płytko położonymi zmianami nowotworowymi z użyciem dyskryminatorów zasięgu – RS i BC. Porównano rozkłady dawek, w tym pokrycie struktur tarczowych, a także dawki dla organów krytycznych OAR (ang. Organs At Risks). Przy współpracy w grupą EURADOS WG9 przeprowadzono pomiary porównawcze generowanego w dyskryminatorach promieniowania w CCB IFJ PAN. Zastosowano dwa fantomy antropomorficzne wieku dziecięcego (5 i 10 lat). Do pomiarów użyto zarówno detektorów aktywnych umieszczonych wewnątrz pokoju terapeutycznego, jak i detektorów pasywnych umieszczonych wewnątrz fantomów. Pomiary uzupełniono symulacjami Monte Carlo transportu promieniowania. Analiza porównawcza planów leczenia wykazała, że zastosowanie BC zredukowało obszary napromienione niskimi dawkami i poprawiło dopasowanie kształtu izodoz do leczonej struktury. Ponadto, we wszystkich przypadkach uzyskano zmniejszenie ekspozycji narządów krytycznych. Dawki promieniowania rozproszonego mierzone podczas eksperymentu wraz z grupą EURADOS WG9 zarówno od fotonów, jak i od neutronów wtórnych były niższe dla BC, niż dla RS. Najwyższy stosunek dawek RS/BC dla promieniowania rozproszonego fotonowego uzyskano dla piersi - 12.5 i 13.2 odpowiednio dla fantomu 5 i 10 lat. W przypadku narządów znajdujących się bliżej izocentrum, takich jak tarczyca, dawki neutronowe były niższe dla BC, ale dla narządów bardziej odległych, takich jak pęcherz – dla RS. W toku przeprowadzonych badań stwierdzono, że zastosowanie drukowanych kompensatorów BC, umieszczonych jak najbliżej pacjenta w leczeniu powierzchniowych zmian nowotworowych z zastosowaniem skanującej wiązki protonowej prowadzi do uzyskania bardziej konformalnego rozkładu dawki i nie wzmaga dawek od promieniowania wtórnego w porównaniu do RS, umieszczonego na wylocie wiązki w pewnej odległości od pacjenta. Drukowane kompensatory wiązki protonowej BC mogą być bezpiecznie stosowane u pacjentów pediatrycznych, a wprowadzenie ich do praktyki klinicznej przynosi zyski terapeutyczne.