Particle_Therapy_Pak_Diana

1.

Particle Therapy
Пак Диана

2.

Цель работы
Сагиттальная проекция
Задача работы: подобрать
подходящее лечение для
опухоли лёгких, сравнив
распределение дозы и нагрузку
на органы риска для разных
видов излучения.
Корональная проекция

3.

Пик Брэгга для различных видов излучения
Источник: CERN Courier, “Very high-energy electrons for cancer therapy”, 2020.
Источник: M. Sapinski, “Helium beam particle therapy facility”, arXiv:2008.08674, Fig. 1.
Пик Брэгга показывает, что заряженные частицы могут отдавать максимум энергии в конце пробега, уменьшая
дозу за опухолью.

4.

Объёмы и дозы в лучевой терапии
GTV — видимый/измеримый объём опухоли.
CTV — GTV + возможное микроскопическое распространение.
PTV — CTV + запас на движение пациента и ошибки укладки.
OAR — organ at risk: критический орган, который нужно
защищать.
Источник изображения: Radiation Therapy Review, “Treatment Volume”.
Доза — энергия излучения, поглощённая единицей массы
ткани.
1 Гр = 1 Дж/кг.
Эффективная доза учитывает тип излучения и
чувствительность тканей.
1 Зв = 1 Дж/кг с весовыми коэффициентами риска.

5.

Фотоны
Фото облучения
DVH-график
X: Dose [Gy]
Y: Volume, %
Таблица: mean и std
Название
mean
std
Herz_P
0.2359
0.4025
Z_A_PTV_54_P
0.9797
0.1116
Myelon<40Gy_P
0.2147
0.2885
Z_Myelon_P
0.2112
0.2891
GTV-C-BCA-R-60_P
0.9941
0.0459
PTV-C-BCA-R-60_P
0.9934
0.0607
CTV-C-BCA-R-54_P
0.9883
0.0553
PTV-C-BCA-R-54_P
0.9899
0.0867

6.

Протоны
Фото облучения
DVH-график
X: RBE × Dose [Gy(RBE)]
Y: Volume, %
Таблица: mean и std
Название
mean
std
Herz_P
0.1373
0.2763
Z_A_PTV_54_P
0.8928
0.0487
Myelon<40Gy_P
0.0000
0.0001
Z_Myelon_P
0.0003
0.0043
GTV-C-BCA-R-60_P
0.9191
0.0247
PTV-C-BCA-R-60_P
0.9111
0.0275
CTV-C-BCA-R-54_P
0.9121
0.0248
PTV-C-BCA-R-54_P
0.9020
0.0404

7.

VHEE
Фото облучения
DVH-график
X: Dose [Gy]
Y: Volume, %
Таблица: mean и std
Название
mean
std
Herz_P
0.2313
0.3443
Z_A_PTV_54_P
0.9872
0.0239
Myelon<40Gy_P
0.3310
0.4217
Z_Myelon_P
0.3231
0.4204
GTV-C-BCA-R-60_P
1.0050
0.0085
PTV-C-BCA-R-60_P
1.0022
0.0123
CTV-C-BCA-R-54_P
1.0012
0.0114
PTV-C-BCA-R-54_P
0.9962
0.0197

8.

Углерод
Фото облучения
DVH-график
X: RBE × Dose [Gy(RBE)]
Y: Volume, %
Таблица: mean и std
Название
mean
std
Herz_P
0.1101
0.2524
Z_A_PTV_54_P
0.9799
0.0548
Myelon<40Gy_P
0.0112
0.0191
GTV-C-BCA-R-60_P
1.0034
0.0176
PTV-C-BCA-R-60_P
0.9999
0.0197
CTV-C-BCA-R-54_P
1.0010
0.0174
PTV-C-BCA-R-54_P
0.9901
0.0445

9.

Гелий
Фото облучения
DVH-график
X: RBE × Dose [Gy(RBE)]
Y: Volume, %
Таблица: mean и std
Название
mean
std
Herz_P
0.1147
0.2642
Z_A_PTV_54_P
0.9729
0.0646
Myelon<40Gy_P
0.0018
0.0033
GTV-C-BCA-R-60_P
1.0036
0.0123
PTV-C-BCA-R-60_P
1.0005
0.0138
CTV-C-BCA-R-54_P
1.0013
0.0116
PTV-C-BCA-R-54_P
0.9878
0.0472

10.

Сравнительная характеристика
Показатель
Фотоны
Протоны
VHEE
Углерод
Гелий
OAR: Herz + Myelon
0.4506
0.1373
0.5623
0.1213
0.1165
PTV54 + PTV60
1.9833
1.8131
1.9984
1.9900
1.9883
ratio = OAR / PTV
0.2272
0.0757
0.2814
0.0610
0.0586
Меньшее значение ratio означает меньшую суммарную дозу на OAR относительно покрытия
PTV.

11.

Протоны
Фото облучения
DVH-график
X: RBE × Dose [Gy(RBE)]
Y: Volume, %
Таблица: mean и std
Название
mean
std
Herz_P
0.0785
0.2290
Z_A_PTV_54_P
0.9796
0.0565
Myelon<40Gy_P
0.0029
0.0135
GTV-C-BCA-R-60_P
1.0098
0.0251
PTV-C-BCA-R-60_P
1.0023
0.0254
CTV-C-BCA-R-54_P
1.0049
0.0232
PTV-C-BCA-R-54_P
0.9909
0.0430

12.

Углерод
Фото облучения
DVH-график
X: RBE × Dose [Gy(RBE)]
Y: Volume, %
Таблица: mean и std
Название
mean
std
Herz_P
0.0644
0.2128
Z_A_PTV_54_P
0.9828
0.0517
Myelon<40Gy_P
0.0117
0.0174
GTV-C-BCA-R-60_P
1.0021
0.0165
PTV-C-BCA-R-60_P
1.0002
0.0175
CTV-C-BCA-R-54_P
1.0008
0.0160
PTV-C-BCA-R-54_P
0.9918
0.0385

13.

Гелий
Фото облучения
DVH-график
X: RBE × Dose [Gy(RBE)]
Y: Volume, %
Таблица: mean и std
Название
mean
std
Herz_P
0.0558
0.2007
Z_A_PTV_54_P
0.9731
0.0695
Myelon<40Gy_P
0.0013
0.0024
GTV-C-BCA-R-60_P
1.0045
0.0142
PTV-C-BCA-R-60_P
1.0005
0.0175
CTV-C-BCA-R-54_P
1.0019
0.0134
PTV-C-BCA-R-54_P
0.9869
0.0507

14.

Сравнительная характеристика
Показатель
Протоны
Углерод
Гелий
Итог
OAR: Herz + Myelon
0.0814
0.0761
0.0571
Минимальный ratio: гелий
PTV54 + PTV60
1.9932
1.9920
1.9874
Gantry angle = 40°
ratio = OAR / PTV
0.0408
0.0382
0.0287
Couch angle = −90° — лучшее положение для
облучения опухоли
Вывод: при положении gantry angle 40° и couch angle −90° наименьшее
соотношение OAR/PTV получилось у гелия.