Projekt badawczy NCN SONATA 2021/43/D/ST5/03042, kier. M. Sądel
Cel projektu:
Głównym celem projektu jest zainicjowanie kompleksowego programu badawczego dotyczącego, po pierwsze, zbadania własności dozymetrycznych prototypowych folii na bazie połączenia luminofo-matryca silikonu, a po drugie, optymalizacja układu optycznego 3D, pod kątem wykorzystania w warunkach klinicznych dla radioterapii protonowej.
Około 40% wszystkich polskich pacjentów onkologicznych otrzymuje radioterapię (RT) w ramach leczenia. Celem RT jest dostarczenie niezbędnej dawki promieniowania do leczonej zmiany nowotworowej, przy minimalnym uszkodzeniu zdrowej tkanki i otaczających organów, a wszystko to w celu optymalizacji efektów leczniczych i zmniejszenia skutków ubocznych. Aby spełnić kryteria skutecznej i bezpiecznej RT, wykorzystuje się coraz nowocześniejsze techniki radioterapeutyczne. W Instytucie Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) od 2011 roku prowadzona jest pierwsza w Polsce radioterapia protonowa, jedna z najbardziej zaawansowanych i precyzyjnych technik RT, wykorzystujących promieniowanie jonizujące, w tym przypadku cząstki protonów. Unikalny charakter oddziaływania protonów z materią, które przekazują swą energię/dawkę głównie pod koniec drogi w ciele pacjenta, w obszarze tzw. piku Bragga, pozwala na precyzyjne dostarczenie wysokich dawek promieniowania do leczonej zmiany nowotworowej z wykorzystaniem złożonych trój-wymiarowych (3D) planów leczenia, tak aby jak najlepiej odzwierciedlić kształt leczonej zmiany nowotworowej. Dlatego w procesie przygotowania terapii, konieczne jest stosowanie odpowiednich technik pomiarowych tzw. systemów dozymetrycznych, ułatwiających przygotowanie i weryfikacje terapeutycznych planów leczenia. Jakkolwiek, obecnie brak jest dedykowanych rozwiązań dla dozymetrii 3D stosowanych klinicznie, a podstawowym narzędziem dozymetrycznym jest komora jonizacyjna. W pomiarach wykorzystuje się również inne narzędzia dozymetryczne np. detektory luminescencyjne, niemniej jednak w obu przypadkach uzyskiwana informacja o dawce ma charakter punktowy tzn. jedno-wymiarowy. Dlatego istnieje potrzeba rozwoju nowatorskich technik pomiarowych umożliwiających pomiar dawki w 3D. Jedna z nowych i obiecujących technik opracowana w IFJ PAN, wykorzystuje prototypowe dozymetry w formie płaskich i elastycznych folii silikonowych, z osadzonym wewnątrz luminoforem, czyli materiałem, który pod wpływem promieniowania jonizującego kumuluje energię, a następnie w wyniku stymulacji światłem, a odpowiedniej długości fali tzw. optycznie stymulowana luminescencja (OSL), możliwy jest pomiar dawki pochłoniętej. Przy pomocy odpowiednio skonstruowanego układu do obrazowania optycznego oraz wysoko czułej kamery CCD, technologia ta umożliwia odwzorowanie rzeczywistego rozkładu dawki w 3D. Nowo opracowany system został jak dotąd przetestowany podczas weryfikacji przestrzennego rozkładu dawki dla guza gałki ocznej w Pracowni Radioterapii Oka IFJ PAN. Uzyskane rezultaty pokazały duży potencjał systemu. Niemniej jednak aby technologia mogła być w pełni wykorzystana w trakcie weryfikacji złożonych planów leczenia, konieczny jest jej dalszy rozwój.
Publikacje:
Sądel, M.; Grzanka, L.; Swakoń, J.; Baran, J.; Gajewski, J.; Bilski, P. Optically Stimulated Luminescent Response of the LiMgPO4 Silicone Foils to Protons and Its Dependence on Proton Energy. Materials 2023, 16, 1978. https://www.mdpi.com/1996-1944/16/5/1978
M. Sądel, L. Grzanka, J. Swakoń, D. Wróbel, S. Kusyk, L. Bossin, P. Bilski. Optically Stimulated Luminescence Silicone Foils for 2D Dose Mapping in Proton Radiotherapy Materials 18 (2025) 1928;
https://doi.org/10.3390/ma18091928