Hadronová radioterapie protony, ionty: Braggův pík nulová zátěž za doběhem malá zátěž před píkem minimální boční rozptyl hloubka píku ↔ energie částic modulace svazku www.particle.cz/medicine

Fotony Protony www.particle.cz/medicine

Hadronová radioterapie vs. IMRT cílová oblast: nosohltan + lymfatické uzliny (žlutě) kritické orgány: mozkový kmen, příušní žlázy (červeně) fotony - IMRT protony – IMPT (aktivní scanning, 4 pole) www.particle.cz/medicine E.Pedroni, Europhysics News 31, 2000

Modulace svazku: Pasivní rozptyl www.particle.cz/medicine

Modulace svazku: Aktivní skenování www.particle.cz/medicine

Technické požadavky dosah ve tkáni potřebná maximální energie nádory očí 2-3,5 cm oblast hlavy a krku 2-10 cm uvnitř těla 2-25 cm potřebná maximální energie protony 220-250 MeV ionty až 400 MeV/u posun Braggova maxima (1-3 mm) → kroky změny energie (0,5-1 MeV) velikost ozařovacího pole dávková rychlost → tok částic urychlovače cyklotron (IBA, Accel) synchrotron (PIMMS, PRAMES, Optivus) gantry aktivní skenování www.particle.cz/medicine

Cyklotron kompaktní (průměr 6m) pouze protony IBA NPTC Boston, 2001 230 MeV fixní energie, nutnost brzdit částice zhoršené parametry svazku pasivní modulace www.particle.cz/medicine

Synchrotron větší prostorová náročnost (PIMMS:průměr 23m) variabilní energie lepší kvalita svazku aktivní skenování protony (PRAMES, Optivus) i ionty (PIMMS, HICAT) PIMMS: protony 60-250 MeV uhlík 120-400 MeV/u evropské projekty www.particle.cz/medicine

Hadronová terapie ve světě Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG) téměř 40000 pacientů (protony + ionty) cca 25 center, dalších 20 plánováno (USA, Evropa, Japonsko) fyzikální centra → medicínská střediska Loma Linda (USA) - 1991, HIMAC Chiba (Japonsko) - 1994 www.particle.cz/medicine

ENLIGHT http://www.estro.be/estro/Index.html European Network for LIGht Ion Hadron Therapy (grant EC, 2002-2005) využití iontových svazků v radioterapii – fyzikálně technické aspekty, indikace, výběr pacientů, ekonomické otázky European Society for Therapeutic Radiology and Oncology (ESTRO) European Organization for Nuclear Research (CERN) European Organisation for Research and Treatment of Cancer (EORTC) Gesellschaft für Schwerionenforschung GmbH, Darmstadt (GSI) German Cancer Research Center (DKFZ Heidelberg), German Heavy Ion Project (GHIP) Fondazione per Adroterapia Oncologica (TERA) Karolinska Institutet ETOILE Project, Université Claude Bernard Lyon 1 Med-Austron, Wien FZR - Project Forschungszentrum Rossendorf Linköping University Hospital Virgen de la Macarena Charles University Praha www.particle.cz/medicine

ENLIGHT – Workpackages Epidemiology and patient selection (R.Pötter; L.Petruželka, B.Konopásek, P.Mareš, J.Vaňásek) Design and conduct of clinical trials (J.-J.Mazeron, A.Zurlo; B.Konopásek, P.Mareš, J.Vaňásek) Preparation, delivery and dosimetry of ion beams (A.Brahme) Preparation of Ion Beams (Th.Haberer; Fr.Spurný, J.Štursa, M.Běgusová) Dosimetry of Ion Beams (S.Rossi; K.Prokeš) Treatment Planning (O.Jäkel; Fr.Spurný, J.Štursa, M.Běgusová, T.Čechák, J.Klusoň) Accelerator Technology (H.-F.Hoffmann) Radiation biology (A.Wambersie; M.Lokajíček, L.Judas, P.Kundrát) In-situ monitoring with positron emission tomography (W.Enghardt) Health-Economic Assessment (L.Ä.Levin; J.Vaňásek, L.Petruželka, B.Konopásek, P.Mareš, K.Prokeš) www.particle.cz/medicine

Evropská centra HICAT Heidelberg TERA, Itálie ETOILE Lyon synchrotron, průměr 20m gantry 20m x 13m průměr (120t), aktivní scanning financování zajištěno - 75 mil. € preklinický provoz 2006, klinický od 2007 TERA, Itálie finální design, 50% prostředků zajištěno ETOILE Lyon MedAustron, Rakousko Karolinska, Stockholm www.particle.cz/medicine

Shrnutí využití lehkých iontů technické požadavky Braggův pík, konformace, ostrý dávkový gradient vyšší biologická účinnost (RBE) nepříznivý kyslíkový efekt snížen (OER) nižší počet frakcí on-line monitoring – PET evropský výzkumný program ENLIGHT nádory v blízkosti kritických orgánů, hypoxické radioresistentní nádory úspěšnost léčby 45 → 55% technické požadavky synchrotron PIMMS protony – uhlík gantry systém aktivní skenování www.particle.cz/medicine