Zastosowanie wiązek z cyklotronów AIC-144 i Proteus C-235 do radioterapii protonowej nowotworów oka w IFJ PAN

Abstract

Radioterapia protonowa nowotworów oka jest wysoce wyspecjalizowaną formą radioterapii onkologicznej – metodą inaktywacji komórek nowotworowych guza wewnątrzgałkowego przez ściśle określoną dawkę promieniowania jonizującego pochodzącą od precyzyjnie uformowanej wiązki protonów. Ze względu na niewielkie rozmiary gałki ocznej i znajdujących się w niej struktur, konieczne jest zachowanie sub-milimetrowej precyzji napromieniania oraz pozycjonowania pacjenta. W procedurze radioterapii protonowej nowotworów oka uczestniczy zespół lekarzy, fizyków i inżynierów. Aby prawidłowo przeprowadzić zabieg napromieniania gałki ocznej należy spełnić szereg warunków dotyczących zarówno przygotowania wiązki protonowej jak i przygotowania pacjenta do radioterapii. Pacjent musi być dostatecznie precyzyjnie i powtarzalnie spozycjonowany na stanowisku radioterapii, zaś gałka oczna pacjenta musi być tak ukierunkowana (przy współpracy pacjenta), aby w sposób zgodny z przygotowanym i zatwierdzonym planem napromieniania precyzyjnie dostarczyć dawkę w obszar guza. Konieczne jest przy tym systematyczne zrealizowanie i udokumentowanie wszystkich elementów procedury napromieniania, poprzedzonych procedurami kontroli jakości ich przygotowania i realizacji. W IFJ PAN zostały zaprojektowane, zbudowane i obecnie pracują dwa stanowiska radioterapii protonowej nowotworów oka. Pierwsze wykorzystuje cyklotron AIC-144, drugie – nowy cyklotron Proteus C-235. Należy podkreślić istotne różnice pomiędzy fizycznymi parametrami wiązek protonowych wytwarzanych przez oba cyklotrony. W przypadku AIC-144 w koncepcji i projekcie stanowiska konieczne było uwzględnienie ograniczeń wynikających z niskiej energii wiązki (ok. 60 MeV), zaś dla cyklotronu Proteus C-235 konieczność redukcji do 70 MeV wiązki o energii 230 MeV skutkowała znacznym ograniczeniem prądu wiązki do ok. 2,5 nA. Różnice te należało uwzględnić projektując stanowiska tak, aby zapewnić możliwie zbliżone warunki prowadzenia radioterapii pacjentów. Oba stanowiska, szczególnie drugie, wykorzystywane są obecnie do rutynowego napromieniania pacjentów okulistycznych. Autor pracy kierował i uczestniczył we wszystkich działaniach i pracach związanych z koncepcją fizyczną, budową i wdrożeniem klinicznym obu stanowisk, w niniejszej pracy systematycznie analizując, opisując i dokumentując założenia i wyniki szeregu badań i pomiarów koniecznych do zapewnienia bezpiecznej, powtarzalnej, ściśle kontrolowanej i udokumentowanej procedury radioterapii protonowej nowotworów gałki ocznej. W rozdziałach 1-4 pracy autor omawia podstawy fizyczne i medyczne radioterapii protonowej nowotworów gałki ocznej, zaś w rozdz. 5 dyskutuje koncepcje, wymagania i założenia projektowe dla obu stanowisk. W kolejnych rozdziałach następuje szczegółowy opis infrastruktury obu cyklotronów (szczególnie AIC-144), elementów stanowiska i ich zadań, opis systemu sterowania i kontroli stanowiska, konfiguracji komputerowego systemu planowania leczenia, układów formowania wiązki oraz licznych metod kontroli jakości wiązki, dozymetrii względnej i referencyjnej. W końcowych rozdziałach autor szczegółowo omawia procedurę radioterapii podając zestaw danych medycznych koniecznych do prawidłowego zaplanowania napromieniania indywidualnego pacjenta. Podsumowanie i wnioski autora zawarte są w ostatnim 14. rozdziale pracy. Wzory formularza danych medycznych, przykładowy wydruk planu leczenia oraz wzór karty napromieniania pacjenta podane są w osobnych załącznikach. Praca ma charakter interdyscyplinarny łącząc zagadnienia fizyki radiacyjnej, dozymetrii, techniki akceleratorowej oraz informatyki z elementami biomedycznymi - radioterapią, diagnostyką obrazową oraz ochroną radiologiczną pacjenta. Jest równocześnie monografią i materiałem referencyjnym dla czytelnika poszukującego ogólnych informacji dotyczących radioterapii protonowej nowotworów gałki ocznej, ale też dla fizyka medycznego lub lekarza bezpośrednio realizującego procedurę tej formy radioterapii.