Wiązka Protonowa w Medycynie: Od Teorii do Zastosowań

10 lip 2025, 09:00 → 11 lip 2025, 15:30 Europe/Warsaw

Sala Seminaryjna (Centrum Cyklotronow Bronowice IFJ PAN)

Marzena Rydygier

Współczesna radioterapia to dynamicznie rozwijająca się dziedzina, która łączy osiągnięcia fizyki, biologii i medycyny w celu skutecznego leczenia nowotworów. W szczególności radioterapia protonowa stanowi przełom w precyzyjnym dostarczaniu dawki, umożliwiając maksymalne oszczędzanie zdrowych tkanek przy jednoczesnym skutecznym niszczeniu komórek nowotworowych. Jej rozwój przyczynił się do powstania nowych technologii, takich jak terapia FLASH, oferująca możliwość leczenia nowotworów przy ultra-wysokiej mocy dawki i minimalnych efektach ubocznych.

Celem niniejszego kursu jest nie tylko przedstawienie podstaw teoretycznych radioterapii protonowej, ale także dogłębne omówienie fizyki interakcji protonów z materią, metod dozymetrycznych oraz nowych strategii terapeutycznych. Program opiera się na wynikach najnowszych badań, w tym na zagadnieniach związanych z projektem „Optymalizacja metod napromieniania i charakterystyka dozymetryczna wiązki protonowej FLASH” (NdS-II/SP/0292/2024/01), co pozwoli uczestnikom na zapoznanie się z aktualnym stanem wiedzy i przyszłymi kierunkami rozwoju tej technologii.

Szkoła skierowana jest do lekarzy, fizyków medycznych, inżynierów, studentów oraz wszystkich osób zainteresowanych nowoczesnymi metodami leczenia nowotworów. 

_{Projekt dofinansowany ze środków budżetu państwa, przyznanych przez Ministra Edukacji i Nauki w ramach Programu „Nauka dla Społeczeństwa II”}

Szkoła fizyki medycznej z wykorzystaniem wiązki protonowej.pdf

Szkoła fizyki medycznej z wykorzystaniem wiązki protonowej.png

czw., 10 lipca

10:00 → 11:45 Moduł 1: ODDZIAŁYWANIE PROTONÓW Z MATERIĄ

10:00 Podstawy fizyczne

• Zjawiska zachodzące podczas przechodzenia protonów przez materię:
- Jonizacja i ekscytacja atomów.
- Rozpraszanie Coulombowskie (elastyczne i nieelastyczne).
- Reakcje jądrowe – generowanie wtórnych neutronów.
• Krzywa Bragga – lokalizacja maksymalnej dawki w guzie.
• Pojęcie LET i jego rola w radioterapii protonowej.

10:45 Przerwa

11:00 Dozymetria protonowa i porównanie systemów terapeutycznych

• Jak mierzymy energie i dawkę protonów?
• Metody określania zasięgu wiązki
• Akceleratory cyklotronowe i synchrotronowe – ich wpływ na energię wiązki.
• Różnice w konstrukcji systemów protonowych dostępnych na rynku.

11:45 → 12:00 Przerwa

12:00 → 13:00 Moduł 2: WPROWADZENIE DO RADIOTERAPII cz. I

12:00 Podstawowe pojęcia i zasady radioterapii

• Historia i rozwój radioterapii.
• Różnice między radioterapią fotonową a protonową.
• Techniki napromieniania w radioterapii konwencjonalnej (IMRT, VMAT)

12:25 Przerwa

12:35 Precyzja leczenia w radioterapii protonowej

• Technologie dostarczania wiązki protonowej (PBS, formowanie wiązki pasywnej)
• Standardy kliniczne w radioterapii.
• Wpływ techniki dostarczania dawki protonowej na precyzje leczenia
• Porównanie stopnia oszczędzania zdrowych tkanek w radioterapii fotonowej i protonowej.

13:00 → 14:00 Przerwa obiadowa

14:00 → 15:00 Moduł 2: WPROWADZENIE DO RADIOTERAPII cz. II

14:00 Biologiczne skutki promieniowania jonizującego

• Mechanizmy uszkodzeń DNA
• Wskaźnik LET (Linear Energy Transfer) - różnice między fotonami a protonami
• Efekt Bragga i jego znaczenie kliniczne

14:25 Przerwa

14:35 Interakcje promieniowania z komórkami

• Pojęcie radiooporności i radiosensytywności
• Frakcjonowanie dawek - jak działa w klasycznej radioterapii

15:00 → 15:15 Przerwa

15:15 → 17:00 Moduł 3: PLANOWANIE LECZENIA W RADIOTERAPII PROTONOWEJ

15:15 Jak wygląda proces planowania terapii

• Skany CT/MRI i fuzja obrazów
• Wyznaczanie objętości tarczowych (CTV, GTV, PTV)
• Modele transportu promieniowania w ciele pacjenta
• Optymalizacja planów leczenia - algorytmy i strategie
• Weryfikacja dozymetryczna planów leczenia

16:00 Przerwa

16:15 Wpływ różnych czynników na terapię protonową

• Niepewności związane z ruchem pacjenta i gęstością tkanek
• Efekt końca zasięgu (range straggling)
• Interakcje protonów z metalicznymi implantami - artefakty w obrazowaniu

pt., 11 lipca

09:00 → 10:45 Moduł 4: DOZYMETRIA I POMIARY W RADIOTERAPII PROTONOWEJ

09:00 RODZAJE DETEKTORÓW DO POMIARÓW WIĄZEK PROTONOWYCH

• Komory jonizacyjne
• Detektory diamentowe i półprzewodnikowe
• Metody pasywnej rejestracji torów cząstek
• Zastosowanie fantomów wodnych do oceny rozkładu dawki

09:45 Przerwa

10:00 OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW WIĄZKI I EKSPERYMENTY W RAMACH PROJEKTU

OPTYMALIZACJA PRARMETÓW WIĄZKI
• Jak kalibrować i weryfikować dawkę?
• System kontroli jakości terapii protonowej

EKSPERYMENTY W RAMACH PROJEKTU
• Charakterystyka dozymetryczna wiązki FLASH
• Metody badawcze i pomiary stosowane w projekcie
• Wyniki symulacji Monte Carlo w modelowaniu wiązek FLASH

10:45 → 11:00 Przerwa

11:00 → 12:00 Moduł 5: TERAPIA ROTONOWA FLASH - NOWA TECHNOLOGIA

11:00 Radioterapia FLASH: mechanizmy i potencjał kliniczny

• Ultra-wysoka moc dawki (>40 Gy/s)
• Wpływ szybkości dostarczania dawki na efekt biologiczny
• Mechanizmy ochrony zdrowych tkanek
• Zastosowania kliniczne - jakie nowotwory można leczyć techniką FLASH?

11:25 Przerwa

11:35 Protonowa terapia FLASH – pomiar, kontrola, przyszłość

WYZWANIA DOZYMETRYCZNE W FLASH
• Jak mierzyć i weryfikować ultra-krótkie impulsy protonowe?
• Rola odpowiednich systemów pomiarowych w precyzyjnym dawkowaniu

PERSPEKTYWY PRZYSZŁOŚCI TERAPII FLASH
• Czy FLASH stanie się standardem leczenia?
• Potencjalne wdrożenie w klinikach protonoterapii

12:00 → 13:00 Przerwa obiadowa

13:00 → 15:30 Moduł 6: WARSZTATY PRAKTYCZNE I ANALIZA PRZYPADKÓW

13:00 WARSZTATY PLANOWANIA TERAPII

• Symulacja planowania radioterapii protonowej w oprogramowaniu TPS
• Analiza rzeczywistych przypadków pacjentów

13:45 Przerwa

14:00 ĆWICZENIA Z DOZYMETRII

• Pomiary charakterystyki wiązek protonowych
• Analiza profili dawki rozkładu energii

14:45 Przerwa

15:00 DYSKUSJA I WNIOSKI

• Jakie są główne wyzwania w radioterapii protonowej?
• Jakie zmiany są potrzebne, aby FLASH mógł być szeroko stosowany?