Podstawy metrologiczne terapii z wykorzystaniem promieniowania jonizującego

Opis projektu:

Radioterapia jest metodą leczenia za pomocą promieniowania jonizującego, stosowaną w onkologii do leczenia chorób nowotworowych oraz łagodzenia bólu związanego z rozsianym procesem nowotworowym, np. w przerzutach nowotworowych do kości. Przy użyciu promieniowania jonizującego można również leczyć szereg chorób nienowotworowych, głównie przebiegających z bolesnym procesem zapalnym. Wartości dawek powodujących miejscową kontrolę nowotworu bez zbyt silnej reakcji otaczających tkanek zdrowych mieszczą się na ogół w bardzo wąskim przedziale. W radioterapii nowotworów zmiana względnej wartości zdeponowanej dawki o 5% może spowodować zmianę prawdopodobieństwa wyleczenia nawet o 25%. W praktyce klinicznej dokładność na poziomie mniejszym niż 5% jest trudna do osiągnięcia.

Radioterapię ze względu na sposób napromieniania dzielimy na: teleradioterapię (EBRT, external beam radiation therapy): leczenie z zastosowaniem źródła umieszczonego w pewnej odległości od tkanek oraz brachyterapię (BT, brachytherapy): leczenie przy użyciu źródła promieniowania znajdującego się w bezpośrednim kontakcie z guzem.

Celem proponowanego tematu badawczego w zakresie teleradioterapii (rocznie leczonych około 80 tys. pacjentów), jest opracowanie jonometrycznego wzorca pierwotnego dawki pochłoniętej w wodzie dla wiązek fotonów wytwarzanych w medycznych akceleratorach liniowych z wykorzystaniem cylindrycznej komory jonizacyjnej. W ramach realizacji tego zagadnienia z użyciem metody przemysłowej tomografii rentgenowskiej zostanie wyznaczona objętość komory jonizacyjnej (a w konsekwencji masa powietrza) oraz odpowiednie współczynniki poprawkowe niezbędne do odtworzenia wartości kermy w powietrzu w polach promieniowania radionuklidów Cs-137 i Co-90. Kolejnym krokiem będzie precyzyjne wyznaczenie współczynników poprawkowych niezbędnych do odtworzenia wartości dawki pochłoniętej w wodzie w polu promieniowania radionuklidu Co-60, w celu wewnętrznego porównania z obecnym wzorcem pierwotnym GUM. Otrzymane wyniki pozwolą na weryfikację metodyki wyznaczania współczynników metodami Monte Carlo i opracowanego modelu numerycznego. Przy wykorzystaniu tak opracowanego wzorca pierwotnego zostanie odtworzona i przekazana jednostka dawki pochłoniętej w wodzie bezpośrednio na akcelerator terapeutyczny w procedurze jego kalibracji.

Celem proponowanego tematu badawczego w zakresie brachyterapii (rocznie leczonych ponad 10 tys. pacjentów), jest utworzenie krajowego pierwotnego wzorca dla referencyjnej mocy kermy w powietrzu w polu promieniowania Ir-192, który pozwoliłby przenieść na grunt krajowy etap wzorcowania sprzętu i skrócić łańcuch przekazywania jednostki do podmiotów wykonujących działalność leczniczą w zakresie brachyterapii oraz laboratoriów wzorcujących. Dodatkowo planowane jest utworzenie wzorca dawki pochłoniętej w wodzie dla źródeł stosowanych w brachyterapii HDR. Dawka pochłonięta w wodzie jest bowiem wielkością, na której w brachyterapii bazują wyliczenia dawek w systemach planowania leczenia. Obecnie dawka jest przeliczana wprost ze zmierzonej referencyjnej mocy kermy w powietrzu co wpływa istotnie na końcową niepewność wyniku.

Zaproponowany projekt badawczy opiera się na dotychczasowych pracach prezentowanych przez Główny Urząd Miar w dziedzinie wzorców jonometrycznych, z których wynika, że komory grafitowe mogą być wykorzystane do utworzenia wzorca jonometrycznego referencyjnej mocy kermy w powietrzu i dawki pochłoniętej w wodzie dla źródeł stosowanych w brachyterapii metodą HDR oraz dla dawki pochłoniętej w wodzie dla wiązek promieniowania fotonowego wytwarzanych przy użyciu medycznych akceleratorów liniowych.

 Projekt realizowany przez konsorcjum: 

Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach - LIDER
Politechnika Warszawska - PARTNER I
Świętokrzyskie Centrum Onkologii Samodzielny Publiczny Zakład Opieki Zdrowotnej - PARTNER II
Instytucja finansująca: Ministerstwo Edukacji i Nauki w ramach programu Polska Metrologia
Numer rejestracyjny: PM/SP/0012/2021/1