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OMOGENEITA IN UN FASCIO DI PROTONI TERAPEUTICO STUDIO E REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI DIFFUSIONE PER IL FASCIO DI PROTONI DA 62 AMeV DELLA FACILITY CATANA.

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Presentazione sul tema: "OMOGENEITA IN UN FASCIO DI PROTONI TERAPEUTICO STUDIO E REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI DIFFUSIONE PER IL FASCIO DI PROTONI DA 62 AMeV DELLA FACILITY CATANA."— Transcript della presentazione:

1 OMOGENEITA IN UN FASCIO DI PROTONI TERAPEUTICO STUDIO E REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI DIFFUSIONE PER IL FASCIO DI PROTONI DA 62 AMeV DELLA FACILITY CATANA Cirrone G.A.P. °, Cuttone G., Lo Nigro S.°, Raffaele L., Sabini M.G. °, Romeo N., Salamone V. ° INFN-Laboratori Nazionali del Sud, Via S. Sofia, 44, Catania (Italia) ° Dipartimento di Fisica ed Astronomia Università di Catania, Corso Italia 57, Catania (Italia)

2 PROGETTO CATANA Trattamento dei tumori oculari con fasci di protoni da 62 AMeV dal Ciclotrone Superconduttore dei Laboratori Nazionali del Sud di Catania Laboratori Nazionali del Sud - INFN Dipartimento di Fisica Università di Catania Istituto di Radiologia Università di Catania Istituto di Oftalmologia Università di Catania II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001

3 Irraggiamento uniforme della zona tumorale con massimo risparmio dei tessuti sani e delle strutture critiche circostanti Proprietà favorevoli dei fasci di protoni rispetto alle radiazioni convenzionali: Alta localizzazione della dose Minimi valori della penombra laterale Minimi valori del distal fall-off II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001

4 Trasporto e formazione di un fascio terapeutico di protoni Ottimizzazione delle proprieta dosimetriche del fascio in funzione degli elementi della linea con tecniche Montecarlo Valutazione dei risultati sperimentali, relativamente ai profili trasversali di dose, in termini di omogeneità, penombra, simmetria II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001

5 TRASPORTO E FORMAZIONE DI UN FASCIO TERAPEUTICO Requisiti fondamentali nello sviluppo di una linea di protonterapia: OMOGENEITA In termini di distribuzione laterale della dose che deve essere tale da permettere lirraggiamento uniforme e selettivo del volume da trattare Lobiettivo è ottenere un campo capace di irraggiare lintera zona tumorale con una dose uniforme entro il 2.5% e valori di penombra compresi tra 1mm e 1.5 mm II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 ENERGIA Sufficiente a raggiungere la profondità del tumore (~ 30 mm di eye tissue) N.ro pazienti

6 TRASPORTO E FORMAZIONE DI UN FASCIO TERAPEUTICO Elementi principali di una facility di protonterapia: Elementi magnetici che indirizzano e focalizzano il fascio dallacceleratore alla sala di trattamento: 80 metri nel nostro caso (Linea di Fascio) II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 Laboratori Nazionali del Sud di Catania

7 TRASPORTO E FORMAZIONE DI UN FASCIO TERAPEUTICO Elementi posti in aria nel tratto finale della linea di fascio che ne determinano le caratteristiche terapeutiche e ne assicurano il monitoraggio (Linea di Trattamento) II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno ° Diffusore 3000 mm 2° Diffusore + stopper Collimatore, = 35 mm ModulatoreRange shifterCamere Monitor + camera 4 settori Collimatore finaleIsocentro 300 mm 85 mm

8 II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 Asse del fascio Sedia per il posizionamento del paziente

9 SISTEMI DI DIFFUSIONE Il fascio di protoni giunge allinterno della sala di trattamento con un diametro relativamente piccolo: Deve essere allargato lateralmente, nella direzione perpendicolare al suo asse centrale Metodi di diffusione: Passivi Attivi Singolo diffusore Doppio diffusore Doppio diffusore con stopper centrale Doppio diffusore con annulus Diffusori a doppio materiale II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001

10 SISTEMI DI DIFFUSIONE: FORMULA MOLIERE PER UN DIFFUSORE DI TIPO PASSIVO Tutti i sistemi passivi sono basati sui processi di diffusione multipla coulombiana che le particelle cariche subiscono quando incidono su un materiale: esse si distribuiscono gaussianamente con deviazione standard 0 II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 Formula di Molìere (Z. Naturforsch. A ) Fascio incidente Parametrizzazione di Higland (NIM )

11 II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI DIFFUSIONE CON METODI MONTE CARLO CONFIGURAZIONI STUDIATE SINGOLO DIFFUSORE 300 m Tantalio DOPPIO DIFFUSORE 80 m + 20 m Tantalio DOPPIO DIFFUSORE CON STOPPER CENTRALE 15 m + 25 m + stopper di rame

12 II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno ° Diffusore2° Diffusore RISULTATO SIMULAZIONI

13 II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 CONFRONTO SIMULAZIONE RISULTATI SPERIMENTALI Profilo sperimentale di un fascio di protoni da 62 AMeV non modulato ottenuto con un rivelatore al silicio per protoni ad alta risoluzione posto in aria e allisocentro Diodi al silicio Film Radiografici Film Radiocromici TLD

14 II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 Fascio non modulato allisocentro COLLIMATORE: Φ = 25 mm RIVELATORE: diodo al silicio VALUTAZIONE DELLOMOGENEITA NELLE CONDIZIONI TERAPEUTICHE Per una valutazione dosimetrica della omogeneità va considerato che ogni elemento della linea con cui il fascio interagisce può modificare la distribuzione dei profili trasversali di dose

15 II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 Per una valutazione dosimetrica della omogeneità va considerato che ogni elemento della linea con cui il fascio interagisce può modificare la distribuzione dei profili trasversali di dose VALUTAZIONE DELLOMOGENEITA NELLE CONDIZIONI TERAPEUTICHE Fascio non modulato allisocentro Fascio modulato allisocentro COLLIMATORE: Φ = 25 mm RIVELATORE: diodo al silicio

16 II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 Per una valutazione dosimetrica della omogeneità va considerato che ogni elemento della linea con cui il fascio interagisce può modificare la distribuzione dei profili trasversali di dose VALUTAZIONE DELLOMOGENEITA NELLE CONDIZIONI TERAPEUTICHE Fascio non modulato allisocentro Fascio modulato allisocentro Fascio modulato al centro del SOBP COLLIMATORE: Φ = 25 mm RIVELATORE: diodo al silicio

17 II Congresso nazionale AIFM, Brescia Giugno 2001 CONCLUSIONI FASCIO NON MODULATO FULL ENERGY, 62 AMeV, = 25mm FASCIO MODULATO AL CENTRO DELLO SOBP, = 25mm

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