A részecskefizika orvosi alkalmazásai

Hasonló dokumentumok
A részecskefizika orvosi alkalmazásai

Fizika a gyógyítás szolgálatában

Fizika a gyógyítás szolgálatában

A CERN és a gyógyítás. Ujvári Balázs Gamma Sugársebészeti Központ Debrecen ( )

A CERN és a gyógyítás Dr. Sükösd Csaba BME Nukleáris Technikai Intézet

A fizika egészségünk szolgálatában

A részecskefizika kísérleti eszközei

4. A nukleá ris mediciná fizikái álápjái

Megmérjük a láthatatlant

Részecskefizikai gyorsítók

Gamma-kamera SPECT PET

A Nukleáris Medicina alapjai

Terápiás ablak. Ionizáló sugárzás. Sugárterápia. Röntgen sugárzás. Radioaktív izotópok

Részecskegyorsítók. Barna Dániel. University of Tokyo Wigner Fizikai Kutatóközpont

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by NKTH and OTKA (H07-C 74281) augusztus 17 Hungarian Teacher Program, CERN 1

Dr. Fröhlich Georgina

Speciális teleterápiás technikák

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei. Konzultáció: minden hétfőn 15 órakor. 1. Fizikai történések

-A radioaktivitás a nem stabil (úgynevezett radioaktív) atommagok bomlásának folyamata. -Nagyenergiájú ionizáló sugárzást kelt Az elnevezés: - radio

RÉSZECSKEGYORSÍTÓ CERN. Készítette: Laboda Lilla, Pokorny Orsolya, Vajda Bettina

A CERN, az LHC és a vadászat a Higgs bozon után. Genf

Bevezetés a részecskefizikába

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by OTKA MB augusztus 18. Hungarian Teacher Program, CERN 1

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

Röntgendiagnosztikai alapok

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

FIZIKA. Radioaktív sugárzás

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Milyen eszközökkel figyelhetők meg a világ legkisebb alkotórészei?

Részecskegyorsítók a hétköznapokban: ipari alkalmazások kezdőknek és haladóknak. Simonyi 100 nyitóelőadás

CERN: a szubatomi részecskék kutatásának európai központja

Az atombomba története

Indul az LHC: a kísérletek

Nehézion-ütköztetők, részecskegyorsítók

Gamma sugárzás. Gamma-kamera SPECT PET. Tömeg-energia ekvivalencia. Nukleáris medicína. γ-sugárzás előállítása. γ-sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Nehézion ütközések az európai Szupergyorsítóban

II./3.4. fejezet: Daganatos betegségek sugárkezelésének alapelvei

Korszerû sugárterápia: teleterápia

Gyorsítók. Veszprémi Viktor Wigner Fizikai Kutatóközpont OTKA NK augusztus 12. Hungarian Teacher Program, CERN 1

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Fejezetek a klinikai onkológiából

Gamma-kamera SPECT PET

Biofizika és orvostechnika alapjai

A nukleáris fizika története, a nukleáris energetika születése

Hadronok, atommagok, kvarkok

Környezetgazdálkodás ban gépészmérnöki diplomát szerzett Dr. Horváth Márk ben ő lett az első Fizikai Nobel-díj tulajdonosa.

Szinkrotronspektroszkópiák május 14.

Mikrofizika egy óriási gyorsítón: a Nagy Hadron-ütköztető

Teleterápia Dr. Fröhlich Georgina

Radioaktivitás biológiai hatása

Izotópos méréstechnika, alkalmazási lehetőségek

FIZIKA. Atommag fizika

2. tétel - Gyorsítók és nyalábok (x target, ütköz nyalábok, e, p, nyalábok).

NAGY Elemér Centre de Physique des Particules de Marseille

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by OTKA MB augusztus 16. Hungarian Teacher Program, CERN 1

A nagy hadron-ütköztető (LHC) és kísérletei

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

Orvosi tomográkus képalkotás/ct technika alapja

Eötvös Loránd Fizikai Társulat Európai Nukleáris Kutatás Szervezete 1. ELŐADÁSOK Horváth Dezső professzor úr Sükösd Csaba professzor úr Mick Storr

Dr. Fedorcsák Imre OITI

Innovatív gáztöltésű részecskedetektorok

Deme Sándor MTA EK. 40. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam Hajdúszoboszló, április

Országos Onkológiai Intézet, Sugárterápiás Centrum 2. Országos Onkológiai Intézet, Nukleáris Medicina Osztály 4

A CERN bemutatása. Horváth Dezső MTA KFKI RMKI és ATOMKI Hungarian Teachers Programme, 2011

MATROSHKA kísérletek a Nemzetközi Űrállomáson. Kató Zoltán, Pálfalvi József

Gyorsítók a részecskefizikában

Theory hungarian (Hungary)

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

I. Külső (teleterápiás) besugárzó-készülékek. 5 db lineáris gyorsító:

Detektorfejlesztés a késő neutron kibocsájtás jelenségének szisztematikus vizsgálatához. Kiss Gábor MTA Atomki és RIKEN Nishina Center

STABIL IZOTÓPOK FELHASZNÁLÁSA

Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról

Ionizáló sugárzások dozimetriája

A sötét anyag nyomában. Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen

Radioaktív izotópok a testünkben A prosztata belső sugárkezelése

Radioaktív elemek környezetünkben: természetes és mesterséges háttérsugárzás. Kovács Krisztina, Alkímia ma

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Gamma kamera, SPECT, PET. Készítette: Szatmári Dávid PTE ÁOK, Biofizikai Intézet, március 1.

A GYULLADÁSOS BÉLBETEGEK EURÓPAI NAPJA május 23. szombat Petıfi Sándor Mővelıdési Ház (1103 Budapest, Kada u )

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Bemutatkozik a CERN Fodor Zoltán

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Az ionizáló sugárzások el állítása és alkalmazása

Minőségbiztosítás a sugárterápiában

Képrekonstrukció 5. előadás

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Töltött részecskék elnyelődése. Sugárzások és anyag kölcsönhatása. A sugárzások elnyelődése

Mágneses rezonanciás képalkotás AZ MRI elve, fizikai alapok

rzások a Dr. Fröhlich Georgina ELTE TTK, Budapest Országos Onkológiai Intézet Sugárterápiás Központ Budapest

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

Pozitron emittáló izotópok. [18F]FDG előállítása. Általunk használt izotópok. Magreakció: Dual Beam 18F. Felezési idő (min) 109,7

töltéssel rendelkező vagy semleges részecskék kinetikus energiája és (vagy) impulzusa a kondenzált közegek atomjaival ütközve megváltozhat.

A testek részecskéinek szerkezete

Radioaktivitás és mikrorészecskék felfedezése

Nagy érzékenységű AMS módszerek hosszú felezési idejű könnyű radioizotópok elemzésében

A CERN NA61 kísérlet kisimpulzusú részecskedetektorának építése és fizikai analízise

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

A sztereotaxiás sugárterápia

Modern fizika vegyes tesztek

Átírás:

A részecskefizika orvosi alkalmazásai Horváth Dezső RMKI és ATOMKI Forrás: Saverio Braccini CERN-előadásai Fodor János, Major Tibor, Kásler Miklós: Korszerű sugárterápia: teleterápia MOTESZ Magazin, 2007/2

Vázlat Történeti bevezető Gyorsítós diagnosztika Hagyományos sugárterápia Hadron-terápia Jövőkép CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 2

A kezdet 1895 novembere: Röntgensugárzás Wilhelm Conrad Röntgen 1895 decembere: az első átvilágítás CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 3

A modern fizika és orvosfizika kezdete Henri Becquerel (1852 1852--1908 1908)) 1896: Természetes rádioaktivitás Mme. Curie dolgozata 1904 α, β, γ mágneses térben Mintegy száz éve CERN - 2009. aug. 20. 1898: Rádium Maria Skłodowska Curie Pierre Curie Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások (1867 1934) (1859 1906) 1906) 1934) 4

Első alkalmazás a rákkezelésben Alapelv: A tumor helyi kezelése 1908: az első kísérlet bőrrák sugárzásos kezelésére Franciaországban ( Curiethérapie ) CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 5

Hatalmas előrelépés a fizikában és: Orvosi diagnosztikában Sugárzásos rákkezelésben három alapvető eszköznek köszönhetően: M. S. Livingston éás E. Lawrence a 2525-inches ciklotronnal Részecskegyorsítók Részecskedetektorok Számítógépek Fermi Geiger Geiger--Müller számlálója Rómában CERN - 2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 6

1930: a ciklotron létrehozása Felgyorsított atommag spirális pályája Ernest Lawrence (1901 1958) CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 7 Modern ciklotron Másolat látható a CERN Microcosm kiállításán

A Lawrence-fívérek John Lawrence, Ernest fívére, orvos volt Mindketten Berkeleyben dolgoztak Mesterséges izotóp első alkalmazása orvosi diagnosztikában A nukleáris medicina kezdete Az interdiszciplináris környezet segíti az innovációt! CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 8

A neutron felfedezése 1932 James Chadwick (1891 1974) CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 9 Ernest Rutherford tanítványa Neutronokkal ma izotópokat állítanak elő orvosi diagnosztikára és terápiára Gyógyítanak bizonyos rákfajtákat

A lassú neutronok hatása O. D Agostino E. Segrè E. Amaldi F. Rasetti E. Fermi 1934: Jód Jód--rádioizotóp 50 új mesterséges elem között CERN - 2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 10

A szinkrotron függőleges mágneses tér Körpályán gyorsított részecskék 1944 a fázisstabilitás elve 1 GeV-es es elektron-szinkrotron Frascati - INFN - 1959 CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 11 Vekszler és McMillan 1959 - Berkeley

Rádiofrekvenciás linac protonok és ionok gyorsítására Lineáris gyorsító (linac) λ= 1.5 m 200 MHz 100 MeV-es es linac a CERN Mikrokozmosz-kiállításánkiállításán L. Alvarez CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 12 1946 Driftcsöves linac

A lineáris elektron-gyorsító Sigurd Varian William W. Hansen Russell Varian 1939: A klisztron feltalálása A kórházak hagyományos sugárterápiája ma is elektron-linacot linacot használ ~ 1 m CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 13 1947 első elektron-linaclinac 4.5 MeV and 3 GHz

Kétüreges klisztron: mikrohullám erősítése CERN Elektronnyaláb -2009. aug. 20. sebességét Horváth Dezső: gyenge Orvosi alkalmazások mikrohullám modulálja 14 változó elektronsűrűség rezonátorban intenzív mikrohullám

CERN: linac-ok és erős fókuszálású szinkrotronok Large Hadron Collider (7+7) TeV 8.5 km A PS 1959-ben 1952: BNL (USA) erős fókuszálási módszere a CERN Proton-Szinkrotronában (PS) CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 15

A világ működő gyorsítói GYORSÍTÓTÍPUS Nagyenergiás (E >1GeV) Szinkrotronsugárzó Rádioizotópok készítése orvosi célra Sugárterápiás gyorsító Kutatógyorsítók orvosi kutatásokra Ipari alkalmazású gyorsdítók Ion implanterek, felületkezelésre szolgálók TOTAL HASZNÁLATBAN (*) ~120 >100 ~200 > 7500 ~1000 ~1500 >7000 > 17500 9000 CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 16 (*) W. Maciszewski and W. Scharf: Int. J. of Radiation Oncology, 2004 A fele orvosi alkalmazásokat szolgál

Részecskedetektorok A részecskefizikusok "szeme" Impresszív fejlődés az utóbbi néhány évtizedben Geiger -Müller számláló ATLAS és CMS! Létfontosságú sok orvosi alkalmazásban CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 17

Példa: sokszálas proporcionális számláló. Georges Charpak, CERN-i fizikus 1959 óta, Nobel-díj: 1992 Elkészült 1968-ban, elindította a tisztán elektronikus részecskeészlelést A biológiai kutatások alkalmazzák; nemsokára helyettesítheti a rádiobiológiát A megnövekedett adatrögzítési sebesség gyorsabb képalkotást jelen. CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 18

Orvosdiagnosztikai alkalmazások CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 19

A diagnosztika lényeges! Computer Tomography (CT) Ágyék CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 20 A elektronsűrűség mérése Morfológiai (alaktan) információ

Magmágneses rezonancia (NMR) 1938-1945: 1945: Felix Bloch és Edward Purcell kidolgozza az NMR-t CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 21 1954: Felix Bloch lett a CERN első főigazgatója

MRI = Magnetic Resonance Imaging 1. Main magnet (0.5-1 T) 2. Radio transmitter coil 3. Radio receiver coil 4. Gradient coils A protonok (víz) sűrűsége szövetekben CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 22 Morfológiai információ

Az MRI-szkenner CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 23

SPECT = Single Photon Emission Computer Tomography Reaktor lassú neutronjaival 98 Mo + n = 99 Mo + γ 99 Mo (66 h) = 99m Tc (6 h) + e - + ν 0.14 MeV-es gamma Emilio Segrè 1937: A Technetium elem felfedezése 97 CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 24 97 Tc(2.6 My) 1938: A 99m Tc felfedezése E. McMillan-nalnal

A nukleáris orvosi vizsgálatok 85%-a a reaktorok lassú neutronjaival előállított technéciumot használja máj tüdő csont Ólom kollimátorok a 0.14 MeV-es gammák terelésére SPECT scanner A technéciumot tartalmazó molekulák sűrűségének mérése Morfológia és/vagy metabolizmus Forgó fej detektorokkal 0.14 MeV gammák CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 25

Pozitron-Emissziós Tomográfia (PET) 18 F-al jelzett FDG a leggyakoribb anyag (felezési idő 110 perc) A 18 F megoszlásának mérése 180- fokban szórt fotonokkal Információ: metabolizmus Gamma -detektorok (Pl. BGO kristályok) PET-tomográf PET-kép Protonok ~15 MeV, ~50 µa Ciklotron CT-PET CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 26

Hogyan működik? H 18 2 O vizet bombázunk protonnal 18 F keltésére Fluoro-Deoxy-D-Glucose (FDG) szintézise Glucose FDG FDG-t a kórházban szállítják FDG -t beadják a betegnek FDG csapdába esik a sejtekben, amelyek metabolizálni próbálják. A koncentrációja a glükóz-metabolizmus sebességével arányos CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 27 A tumorok glükóz-metabolizmusa igen aktív, forró foltok a PET-képeken.

Metabolizmus-mérés mérés PET-tel CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 28 A kokainfüggő agya passzívabb

Új diagnosztika: CT/PET morfológia metabolizmus David Townsend CERN: 1970-78 78 és Ronald Nutt (CTS CTI) CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 29

Alkalmazás sugárzásos rákkezelésben CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 30

Módszerek: brachiterápia Teleterápia: Tumor bombázása külső forrású sugárzással Brachiterápia: Sugárforrás elhelyezése a testben Radio-immunoterápia: immunoterápia: Az izotópot szelektív vektor hordozza Magok bevitel előtt 70...150 mag CERN bevitele -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 31

célzott radio-immunoterápiaimmunoterápia α részecskék Bismuth-213-ból Radioaktívitás a rák kezelésében leukémiára β részecskék Yttrium-90-ből glioblastomára gamma Cobalt-60-ból teleterápia (agytumor-fajta) mély tumorra CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 32 Cobalt source 2000 Cobalt-60 (1 MeV-es es gamma) atomreaktorban lassú neutronokkal

Teleterápia röntgensugárral e - + target X Elektron-linac 3 GHz target 6-20 MeV [1000 x Röntgen] CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 33 Elektron-linac linac kelt gamma -sugárzást 20'000 páciens/év/10 millió lakos

Elektron-linac linac orvosi célra CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 34

Computerized Treatment Planning System (TPS) CT szken alapján: tervezik besugárzandó térfogatot megválasztják a sugárzási teret kiszámítják a target és az egészséges szövet dózisát A számolt dózist 30-40 (cca. 2 Gray) adagban adják. CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 35

A röntgenterápia problémája Photons Protons Röntgennyaláb Photons Protons Dózisszint Target Az ép sejteket is roncsolja Nem szelektív CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 36

A röntgenterápia problémája Megoldás: Sok keresztezett nyaláb Intensity Modulation Radiation Therapy (IMRT) 9 különböző fotonnyaláb Az egészséges szövetbe vitt dózis limitál! CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 37 Főleg a közeli szervek veszélyben (OAR: Organs At Risk)

Intenzitás-modulált sugárterápia (IMRT) 3-fields IMRT Prescription Dose OR PTV Többrétegű kollimátor, amely mozog besugárzás alatt CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 38 Konkáv dózistérfogat is elérhető Időigényes (bizonyos esetekben használják)

Prosztatarák kezelése: szimuláció Sokszeletes kollimátor CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 39 Prosztatarák kezelésének előkészítése szimulációval

Konformális dóziseloszlás IMRT-vel Daganat: 70 Gy Terjedési régió: 50 Gy Gerincvelő: < 25 Gy CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 40

Tomoterápia A tumort forgó gyorsítóból, mozgatott beteggel, spirálisan sugározzák be. Az intenzitást többrétegű kollimátorral szabályozzák CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 41 CT-képalkotás az apparátusban

Lineáris gyorsító + röntgen-ct CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 42

A gamma-kés Lars Leksell (idegsebész) és Borje Larsson (fizikus) javasolta 1967-ben (Karolinska Institutet, Stockholm) Bizonyos agytumorok, érsebészeti esetek, agyelváltozások kezelésére Kis térfogatú szövődmények (pl. agyban) egy menetben történő kezelése ( stereo-tactic tactic radio-surgery ) Ma már több, mint 30000 betegre évente CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 43 201 db 60 Co sugárforrás

A kiber-kés kés Könnyű 6 MV-os röntgen-linac robotkarra szerelve Kezelés alatti átvilágítással ellenőrzik a sérülés helyét és a kezelés folyamatát Több részletben végezhető Kis térfogatú tumorok kezelésére ( Agy, fej-nyak, tüdő, hátgerinc, lágyék, ágyék) CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 44

Cyberknife: lineáris gyorsító robotkaron Pontos célzás Sokmezős besugárzás CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 45

Intra Operative Radiation Therapy (IORT) Elektronbesugárzás operáció alatt Elektronenergia: 3 9 MeV Dózisterhelés: 6 30 Gy/min Besugárzási idő (21 Gy): 0.7 3.5 min CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 46

Csinálhatjuk jobban? 2 X ray beams 9 X ray beams (IMRT) A részecskefizíkus kérdése: CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 47 Van-e jobb módszer a beteg szövet besugárzására és az egészséges kímélésére? Válasz : Igen, a töltött hadronnyaláb!

Vissza a fizikához... Fizikai alapkutatás: részecskék azonosítása Leadott energia: Bragg-csúcs L3 at LEP CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 48 Orvosi alkalmazás rákkezelés hadronokkal

A hadronterápia alapelve Protonok 200 MeV 1 na 27 cm Tumor target Szénionok 4800 MeV 0.1 na Hadronnyaláb anyagban lassul Bragg-csúcs: maximális energiavesztés tumorban Jobb igazítás a tumor alakjához ép szövet kímélése Töltött hadronok jól terelhetők Nehéz ionok biológiai hatása nagyobb CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 49 Találós kérdés: miért éppen proton és szénion?

Röntgen- és hadronnyaláb Röntgen Proton vagy szénion CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 50

Dóziseloszlás: aktív söpörtetés Longitudinális sík Transverzális sík patient nyaláb fast slow horizontal scanning vertical scanning beam tumour volume energy variation CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 51 Új technika, jórászt a GSI- ben és PSI-ben fejlesztve

Protonterápiás állvány CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 52

Potenciális betegek száma 10 millió lakosra Study by AIRO, 2003 Italian Association for Oncological Radiotharapy Röntgenterápia: 20'000000 beteg/év 10 M lakosra Protonterápia: Röntgenkezeltek 12%-a = 2400 beteg/év Szénion-kezelés radio-rezisztens rezisztens tumorra: Röntgenkezeltek 3%-a = 600 beteg/év TOTÁL cca. 3000 beteg/év 50 M lakosra CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 53 Protonterápia: 4-5 centrum Szénion-terápia: 1 centrum

The Loma Linda University Medical Center (USA) Az első kórházi proton- terápiás centrum, 1993- ban épült napi ~160 kezelés ~1000 beteg/év CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 54

Japán: 4 proton- és 2 szénion-terápiás centrum WAKASA BAY PROJECT by Wakasa-Bay Energy Research Center Fukui (2002) protons ( 200 MeV) synchrotron (Hitachi) 1 h beam + 1 v beam + 1 gantry HYOGO MED CENTRE Hyogo (2001) protons ( 230 MeV) - He and C ions ( 320 MeV/u) Mitsubishi synchrotron 2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms carbon TSUKUBA CENTRE Ibaraki (2001) protons ( 270 MeV) synchrotron (Hitachi) 2 gantries 2 beams for research KASHIWA CENTER Chiba (1998) protons ( 235 MeV) cyclotron (IBA SHI) 2 Gantries + 1 hor. beam proton linac 29 m CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 55 50 szénionos beteg SHIZUOKA FACILITY Shizuoka (2002) Proton synchrotron 2 gantries + 1 h beam HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR HIMAC of NIRS (1995) He and C ( 430 MeV/u) 2 synchrotrons 2 h beams + 2 v beams 2000 szénionos beteg

PROSCAN (PSI) ACCEL SC ciklotron Kisérlet OPTIS 2. állvány 1. állvány CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 56 SC 250 MeV proton-ciklotron Új protonos állvány

Szénion-terápia Európában 1998: kísérleti projekt (GSI, G. Kraft) 200 beteg kezelése szénionnal CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 57 PET on-beam

PET on-beam Szimuláció A beteggel közölt valódi dózis méráése CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 58 Mérés

Kompakt szupravezető szinkrotron terve 9.5 T SC mágnes ~50 cm átmérőn 250 MeV-es es protonok Innovatív terítési technika: kétszeres szórás könnyű és nehéz folyadékokban Célja: egy állvány - egy szoba Bonyolult, de skálaváltozáshoz vezet MIT és Still River dolgozik rajta CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 59

Hadronterápia gyors neutronokkal Berkeley, 1938 Neutron semleges nincs Bragg-csúcs MeV-es es neutronok ciklotronnal (p + Be reaction) CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 60 MeV-es es neutronokkal magreakció nagy helyi sugárterhelés Radio-rezisztens tumourokra (nyálmirigy, nyelv, agy) 9 központban [pl. Orleans (F), Fermilab (USA)]

Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) G.L. Locher javaslata, 1936 (4 évvel a neutron felfedezése után!) Olyan magot vinni a ráksejtbe, amely neutronbefogásra nehéz fragmentumokra hasad és így sok lokális energiát szabadít fel. 10 B izotóp a legjobb: Van bőven (természetes B 20%-a) Fragmentumai gyorsan lefékeződnek (egy sejten belül) Jól ismert a kémiája CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 61 Nehézség: Nehéz elérni szelektív lokalizációt a tumorban!

Konklúzió A részecskefizika hatékony eszközöket kínál a többi tudománynak, az orvostudománynak is. Betegségek vizsgálata, dianosztikája és gyógyítása. A megfelelő fejlesztéshez fizikusnak és orvosnak együtt kell dolgoznia. A hadronterápia nagyon gyorsan fejlődik: Protonterápia népszerű és sokan csinálják Szénion-terápia: több helyen elkezdték vagy tervezik A részecskefizika nemcsak szép, hasznos is. CERN -2009. aug. 20. Horváth Dezső: Orvosi alkalmazások 62