Radtört09 sugárterápia

A sugárterápia története

Nature Rev Cancer. 4:737-747, 2004

A sugárterápia „iskolái”

• 1900-1920 – „német iskola” (Freund)– „néhány nagy dózis”

• 1920-1940 – „francia iskola”– „kis napi frakciók – frakcionált kezelés”

• 1940-1960 – „angol iskola”– Dozimetria, tervezés, UK: elválik a radiológiától

• 1970-napjainkig – „amerikai-európai iskola” – US: elkülönül, klinikai kutatás, számítógépes tervezés

Emil Herman Grubbe

1875-1960

Első radiotherápiás rendelő, Chicago, South Cottage Grove Avenue, 1896.

Emil Herman Grubbe1875-1960

• 1896. január 26.(!)– Első postoperatív emlőrák sugárterápia

• 1896. január 30.– Első lupus vulgáris sugárterápia

„Probléma”:•37 évvel később jelentette meg•Nem dokumentálta•Mindkét páciens 1 hónapon belül meghalt

Lupus vulgaris (bőr tbc)

Bőrdaganatok

• Thor Stenbeck, Tage Sjögren 1899– Epithelioma

gyógyítása rtg. sugárzással

Belszervi daganatok

• (Emile Grubbé 1896. január – emlőtu.)

• V. Despeignes 1896. augusztus,– gyomortumor

• Clarence Skinner 1898. – hasi fibrosarcoma

William Allen Pusey, 1904 tankönyv

• 52 radiologiai úton kezelhető betegséget említ

• (Tinea capitis, Favus, Pyogén fertőzések sicosis barbae, Krónikus ekcéma, Lupus vulgaris, Lymphadenitis tuberculosa, ....cataracta(?) ...)

A.R. Robinson 1906

• „Öngyilkos szerkezetek”– Mérhetetlen dózisok– Kezdetleges berendezések– Egyszeri, nagy dózisú kezelések– Biológiai hatásmechanizmus tisztázatlansága

~1918 – Orthovoltos terápia

1913: William Coolidge – izzókatódos Rtg. cső: magasabb csőfeszültség, keményebb, jobban penetráló rtg. sugárzás Orthovoltos terápia (150-300 kV, felező szöveti rétegvastagság: 4-7 cm)

Leopold Freund 1868-1943

Leopold Freund 1868-1943

Frakcionált kezelés: 3 frakció

Radioterápia

• Utolsó póbálkozásként inoperábilis tumorok kezelésére – 1896. augusztus, V. Despeignes – gyomortumor

• Mellékhatások megfigyelése – 1896. április, John Daniel: epilatios hatás hypertrichosis

kezelése– William Allen Pusey : Röntgensugárral epilált területen acne

javult benignus bőrbetegségek kezelése

• Ultraibolya kezelésként– 1900 Niels Finsen – UV kezelés bőrbetegségekre - hasonló

bőrreakció Röntgensugár alkalmazása

Ludwig Seitz (1872-1961)Erlangen

A teljes dózist a lehetőLegrövidebb idő alatt…

Hermann Wintz (1887-1947) Erlangen

Louis Benoist1856-?

1901. – Radiochromometer (penetrometer)– Al (1-12 mm)

Robert Kienböck1871-1953

Ezüst-bromid impregnált papír, mintdoziméter

Guido Holzknecht1872-1931

„Chromoradiometer – 1902.Na-karbonát és KCl fotokémiai hatáson alapuló színváltozása„3H” egység: közepes bőrreakció

Paul Villard1860 -1934

Francia kémikus-fizikusAz uranium tanulmányozása közben fedezte fel a gamma sugárzást – 1900-ban.

Ő javasolta 1908-ban, hogy a röntgensugárzás mérésére a sugárzás levegőt ionizáló képességét alkalmazzák.Ezt 1928-ban el is fogadták:

röntgen (r) unit

Gottwald Schwarz1880-1959

Elsőnek írta le, hogy a hypoxia befolyásolja a besugárzásra a választ

Henri Coutard1876-1950

A felsőlégúti tumorok radiotherápiájaMaximum 10 napos napi frakcionált kezelés

Hans R. Schinz

Naponta kétszer - protrakció6 vagy több hétig - frakcionáció

1926- „Supervoltos” terápia

• Végső soron elvetélt kísérlet

• E>300 keV energiájú rtg. sugárzás előállítása rtg. csövekkel

Brachytherápia

• Különböző források és izotópok• Különböző alkalmazások

– Fél életidő

– Méret (specifikus aktivitás)

– Sugárzási energia

• Mindig figyelembe kell venni a sugárzás árnyékolást is!!!

Brachytherápia források

Radionuclide Half-life Photon Energy (MeV) Half-value Layer (mm lead)

226Ra 1600 years 0.047 - 2.45 (0.83 ave) 8.0222Rn 3.83 days 0.047 - 2.45 (0.83 ave) 8.060Co 5.26 years 1.17, 1.33 11.0137Cs 30.0 years 0.662 5.5192Ir 74.2 days 0.136 - 1.06 (0.38 ave) 2.5

198Au 2.7 days 0.412 2.5125I 60.2 days 0.028 ave 0.025

103Pd 17.0 days 0.021 ave 0.008

Brachytherapy source types (ICRU report

58)

Brachytherapy sources

• The first isotope used clinically was radium around 1903

Brachytherapy sources

• Rádium, radon: történelmi jelentőség, ma már nem használják, mert:– Széles energiaspektrum magas dózishoz vezet a

sugárforrásban és a páciens közvetlen közelében is – nehéz az árnyékolás

– A radon a rádium bomlása során keletkező nemesgáz, nehéz „befogni”

– Hosszú féléletidő – ártalmatlanítás nehézsége

Amit használunk: 125-I

• Alacsony energia – egyszerű árnyékolás, implantált sugárforrásból származó sugárzás a páciensben abszorbeálódik (permanens implantátumok is)

• Apró „szemek” (seeds)formájában

125-I seeds

125-I seeds

• Design aims and features:– sealed source– non-toxic tissue compatible

encapsulation– isotropic dose distribution

– radio-opaque for localization

Mentor

X Ray visibility of 125-I seeds

125-I seeds

• A different design:– radio-opaque for X Ray

visualization– MRI compatibility

desirable– No contamination

A source example

Cobalt („kobold”, 5927Co)

• George Brandt (1694-1768) 1730-39(?)

Kobaltit(CoAsS)

60Co terápia

59Co (n) 60Co

60Co (β-) 60Ni ΔE= 2,824 MeV

<= 0,32 MeV β-

1,17 MeV + 1,33 MeV γT1/2:5,271 év

Szent György Kórház kertje - Hamburg

Betatron

• Circular accelerator for electrons

• Change of magnetic field with increasing electron energy

• Allows flexibility in energy selection up to 50MeV

• Beam currents and therefore output is typically low

HAROLD ELFORDJOHNS

“From 1945 to 1946, when he was here aProfessor of Physics and Physicist to theSaskatchewan Cancer Commission, he wassometimes a stimulant, sometimes an irritant tohis colleagues and students alike, but always aforce causing them to rise to higher levels ofachievement. Possessed of exceptional talentsfor devising scientific experiments andequipment, blessed with a confidence thatfinancial support can always be found forworthwhile projects; demonstrating that everyaction, be it a curling game or a complicatedphysics experiment, should be pursued withvigour and enthusiasm, he sparked many anenterprise that might never have got beyond theplanning stage. One of the first was ourbetatron laboratory for nuclear research andcancer treatment; another was the developmentof the first unit for the treatment of cancer caseswith radioactive cobalt. Undoubtedly, hissuccesses and those of his colleagues wereresponsible for the Saskatchewan CancerSociety building a Cancer Research Laboratoryon our Campus – the first of its kind inCanada.”

An Allis Chalmers betatron at Toronto

Medical Linear Accelerators

• Short: “linac”• Most radiotherapy

patients are treated using linacs

• Several manufacturers

Courtesy Siemens

Different designs

Hand controlCouch withcontrols

Touch guard

Wall panel tohide stand

The problem: require >4MeV electrons

• Not possible to achieve this conventionally using a potential difference

• Electrons are accelerate using microwaves

Schematic drawing of a linac

Electron Accelerators

• 6 MV short waveguideNo bending

magnet


• 18 MV long waveguide


• Waveguides for acceleration of electrons using microwaves

Short standingwave guide

Buncher for initial acceleration of electrons

After loading terápia

Sugárterápiás tervezés

Prostata MR és 3D sugárterápiás tervezés

• Előny:– Szöveti kontraszt– Felbontás

• Hátrány– Torzítás

lehetősége

3 D Terv 46-70 Gy-ig prostata tu.

MR vezérelt fókuszált UH

EJR 2007; 63: 317-327.

Lars Leksell1907-1986

1951: Presentation of Concept of Radiosurgery

1967: First Gammaknife treatment(Thalamotomy, 180 Gy)

1969: First treatment of acoustic neuroma

1970: First treatment of AVM by Leksell and Steiner

Protons

• Positively charged particles - directly ionizing radiation

• About 2000 times heavier than electrons– less angular struggling– more difficult to steer

• The lightest of heavy charged particles (such as C, Ne, Si, Ar) used for radiotherapy

Comparison to other radiation types

Rotating Gantry at Loma Linda Proton Radiotherapy Centre

Protons

• Potentially better dose distribution• More expensive• Often combined with basic research (e.g.

nuclear physics) or other applications (e.g. radiation testing for space applications) to be more cost efficient

• Large facility required

Where things may go:Robotic Pencil Beam Delivery

Future conceptof radiotherapywith ultimateflexibility...

Associated radiation equipment required for radiotherapy

• CT scanners

• Radiotherapy simulators

• For treatment planning systems refer to part 10 of the course

Simulator

Radio-therapy

Simulator

Sugárvédelem!

Radtört09 sugárterápia

Documents

Transcript of Radtört09 sugárterápia