En el último año la terapia con protones ha comenzado a ser utilizada clínicamente en España. En la presente charla se va a presentar la instalación de protonterapia ubicada en la Clínica Universidad de Navarra en Madrid. En la primera parte de la charla se hará una introducción histórica, describiendo brevemente el proceso de selección de tecnología así como la configuración de...
The therapeutic use of ionizing radiation has been largely guided by the goal of directly eliminating all cancer cells while minimizing the toxicity to adjacent tissues. Nowadays, technological advances in radiation delivery, including image guidance and particle therapy (i.e. proton therapy), have notably improved tumor dose conformation, thus reducing the dose to the organs-at-risk. Despite...
La protonterapia ofrece potencialmente una mejor conformación del tratamiento que la radioterapia convencional. Sin embargo, existen una serie de incertidumbres en la deposición de la dosis en el paciente que impiden aprovechar al máximo el potencial de la técnica. En el marco del proyecto PRONTO se están desarrollando metodologías novedosas que pretenden solventar las carencias de las...
Ion radiotherapy as a treatment for cancer is increasingly used worldwide, particularly with protons. Heavy ions have high linear energy transfer (LET) compared to x-ray, which means that ionizations tend to be locally concentrated around the particle track. This, in turn, corresponds to a greater capability of producing lethal damage to the DNA, eventually leading to chromosome aberrations...
A new detection system for microdosimetry has been developed and successfully tested at the Orsay Proton Therapy Center (CPO, France). It is based on novel silicon 3D-cylindrical microdetectors designed and manufactured at the Centro Nacional de Microelectrónica (IMB-CNM, CSIC) in Barcelona, Spain. The microdetectors have a cylindrical shape with a size comparable to that of the nuclei of...
Proton therapy is a modality of external radiotherapy that has the potential to provide state-of-the-art dose conformality in the tumor area, since protons have a limited range and deposit most of their energy at the end of their path, in the so-called Bragg peak region. Therefore, it can reduce possible adverse effects on surrounding organs at risk. However, uncertainties in the exact...
Recent preclinical studies in mice and other animal models have demonstrated a protective effect of FLASH (very high dose-rate) radiotherapy in healthy tissues, while apparently not compromising its curative ability. Since clinical proton accelerators still require of hardware adaptation to produce FLASH rates, biological experiments on FLASH proton therapy (FLASH-PT) can be conducted on...
During the last years, ultrahigh dose irradiation (>=40 Gy/s), also known as FLASH-RT, has emerged as a revolutionary technique with the potential to change the current radiotherapy paradigm. Compared to conventional dose rate radiotherapy (CONV-RT), it spares normal tissue while keeping an equivalent or superior tumoricidal effect. In vitro and in vivo studies have shown that oxygen plays a...
In proton therapy, PET range verification requires a comparison of the measured and expected $\beta^{+}$ activity distributions produced by the beam in the body of the patient by means of nuclear reactions. The accuracy of the expected activity distributions depends on that of the Monte Carlo simulations, and hence by that of the underlying cross sections data [1]. These are not available in...
The cancer treatment technique of proton therapy has more than 60 years history and recently arrived to Spain. It allows for a more selective treatment of tumors since higher dose is concentrated in the region where the protons stop, whereas far less dose is deposited in the surrounding tissue as compared to radiotherapy with X- or -rays. In this context, a system of imaging and dose...
Although the use of ion beams in cancer therapy has experienced a significant progress in the last decades, it is still needed to gain further basic knowledge on the physical processes underlying hadrontherapy in order to better understand and improve it [1]. These involve different space, time and energy scales, spanning from the macroscopic propagation of the ion beam (with the subsequent...
La terapia con hadrones es una modalidad de tratamiento de cáncer con haces externos compuestos por núcleos ligeros. Presenta ciertas ventajas respecto a la más común radioterapia con fotones, en particular una menor irradiación a tejidos sanos, como consecuencia del rango finito de los componentes del haz dentro del paciente. No obstante, su implementación se ve limitada por la falta de un...
Cancer is one of the leading causes of mortality world-wide, killing more than one million people per year just in Europe. Nowadays, proton therapy is one of the most promising techniques in the fight against cancer, being two the main bases of its success: (1) the physical advantages of protons with respect to conventional radiotherapy with photons, resulting in a more selective energy...
The IRIS group of IFIC (Valencia) has recently developed and characterized a new version of a three-layer Compton camera (CC) for hadron therapy monitoring, known as MACACO (Medical Applications CompAct COmpton camera). With the main purpose of improving the timing response of 25 ns of the current MACACO II, a new system, MACACO$_p$, has been assembled employing the novel TOFPET2 ASIC (PETsys,...
Flash radiotherapy (FLASH-RT) is a new delivery mode for radiation therapy using very high instantaneous dose rate with pulsed radiation beams. Even from around 1960 there were indications that the delivery of the ionizing radiation dose in ultra-short pulses could improve the therapeutic window respect to standard radiotherapy. During last years there is a growing interest in the clinical...
The Monte Carlo codes PENH, TOPAS and FLUKA have been used in this work to simulate proton dose distributions in materials of medical interest such as water, bone or titanium. It has been possible to verify the almost total agreement on crucial magnitudes such as the depth dose.
However, discrepancies have appeared in the multiple Coulomb scattering (MCS), that comes from the large number of...
En terapia hadrónica, la detección de partículas secundarias emitidas durante la irradiación puede ser utilizada para la verificación del tratamiento. En particular, la detección de prompt gamma -fotones de alta energía emitidos por los núcleos excitados por el haz- mediante cámaras Compton es una técnica con creciente interés. Con estos sistemas se pueden reconstruir imágenes de la...
La terapia hadrónica es una técnica de tratamiento del cáncer consistente en la irradiación de tumores con protones u otros iones ligeros. El uso de esta técnica se ha incrementado por su ventaja de maximización de la dosis depositada sobre un tumor y de reducción de toxicidad del tratamiento comparado con la radioterapia convencional. Sin embargo, una de sus desventajas es la dificultad en la...
Authors: A. Villa-Abaunza, P. Ibáñez, A. Espinosa and JM Udías
Introduction. As radiation research and cancer biology reach new horizons, the need for improved pre-clinical methodology has become paramount. In this work, we are interested in designing an x-ray based irradiator for small animals and cells, which is able to deliver a dose rate of 1 Gy/min. To do this, some measurements and...
We present a RayStation script to aid medical dosimetrists in preventing collisions between gantry head and patient or couch during treatment planning. The script, developed at Massachusetts General Hospital, imports 3D models of the treatment machine elements in STL format. These are visualized in the Patient Modelling tab together with the contoured patient surface. A graphical dialogue with...
La estimulación magnética transcraneal (TMS) es una técnica neurofisiológica que permite la inducción, de forma segura y no invasiva, de una corriente en el cerebro capaz de modular la actividad neuronal [1]. La TMS ocupa una posición privilegiada para la selección de las funciones cerebrales, gracias a la combinación de su resolución espacial y temporal [2].
Entre los protocolos clínicos...
Accurate Monte Carlo simulations play a major role in PET corrections and scanner design. We present the Ultra-fast Monte Carlo PET simulator (UMC-PET) developed for multiple purposes, an accurate, fast and flexible PET simulator. The UMC-PET includes all the relevant physics related to the emission, transport and detection of the radiation in a PET acquisition, such as positron range, scatter...
El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) está actualmente liderando el proyecto europeo “EUROBENCH: European Robotic framework for bipedal locomotion benchmarking”. Con más de 8 millones de financiación, el proyecto tiene como objetivo principal crear un marco metodológico y experimental para la evaluación de las habilidades de los sistemas robóticos de rehabilitación de...
En esta charla explicaré dos aplicaciones de Inteligencia Artificial al apoyo al diagnostico que he desarrollado, o estoy desarrollando, con colaboradores. La primera, se basa en el uso de Redes Neuronales para el análisis de radiografías y su implementación en dispositivos mobiles. La segunda se centra en el desarrollo de un sistema de recomendación de medicación.
La actual crisis sanitaria global ha impulsado la investigación y desarrollo de numerosos proyectos de salud basados en inteligencia artificial (IA). El proyecto X-COV está desarrollando una herramienta de análisis de radiografías de tórax basado en IA para la detección y evaluación del progreso de pacientes de COVID-19. El modelo ha sido entrenado con miles de radiografías en formato DICOM y...
Positron Emission Tomography (PET) systems have significantly evolved in the last decade with the access to new photosensor technology such as Silicon Photomultipliers (SiPM) and novel readout electronics enabling the possibility to accurately determine the Coincidence Timing Resolution (CTR) of the two annihilation photons.
There has been a large effort into the so-called Total-Body PET...
En los últimos años se ha demostrado la utilidad de la aplicación de los ultrasonidos focalizados en el interior del cerebro con finalidades terapéuticas. Mediante la ablación térmica se han desarrollado tratamientos para el temblor esencial y el Parkinson, mientras que a intensidades moderadas se emplean para neuromodulación y apertura de la barrera hematoencefálica, permitiendo administrar...
INTRODUCTION
Here we present “DentMRI – Gen I” (Fig. 1(a)), a home-made special-purpose MRI scanner designed with the goal of demonstrating dental imaging at low field (260 mT). We use two variations of zero echo time (ZTE) pulse sequences (Fig. 1(b)): standard PETRA [1,2], and Double Radial Non Stop Spin Echo (DRaNSSE), which we have devised to address limitations we encounter with PETRA....
Ultra-short and ultra-intense pulsed lasers allow for accelerating short bunches of protons and ions to MeV-range energies. Our aim is to design and build an experimental setup for the L2A2 laboratory, at the University of Santiago de Compostela, for the study of radiobiological effects caused by laser-accelerated protons on human cancer cell cultures. The Ti:Sapphire laser at L2A2 delivers...
Laser-driven ion accelerators may represent a competitive technology for the future production of medical radioisotopes. First experiments on laser-driven proton acceleration in the Target Normal Sheath Acceleration (TNSA) regime were performed at the Laser Laboratory for Acceleration and Applications (L2A2) by focusing a 45 TW, 10 Hz repetition rate femtosecond laser on Al foils of a few...
Introducción y objetivo
La Termografía Infrarroja, permite registrar el mapa de temperaturas de la piel, de manera inocua, rápida y sin contacto con el paciente. Detecta las asimetrías que se producen en la microcirculación cutánea cuando existen procesos inflamatorios, infecciosos, vasculares...que alteran su distribución. Por estas razones, su uso resultaría especialmente útil en...
Si bien es cierto que existen varios tratamientos para el cancer de próstata, la inmensa mayoría de los pacientes con metastasis no sobreviven mas de 2-3 años. Esto es debido a la emergencia de clones resistentes a los tratamientos del standard of care, un proceso que se puede describir utilizando los principios de evolucion Darwiniana. En esta charla hablare sobre modelos matemáticos para...
Radiotherapy treatment verification requires the use of robust dosimeters. Radiochromic film response to radiation [1] makes it a good candidate as a bidimensional dosimeter together with the use of a flatbed scanner. Film digital image is processed into the three colour (RGB) channel independently. Dose to water calibration curve for each channel is made using the mean response of different...
El cáncer de próstata es uno de los más comunes en los países desarrollados y en vías de desarrollo. La braquiterapia de próstata (BT) constituye una de las terapias más efectivas contra este tipo de tumores. Este tratamiento consiste en introducir una fuente radiactiva en distintas posiciones del tumor mediante el uso de catéteres. Uno de los principales problemas de este tipo de tratamiento...
Positron Emission Tomography (PET) is a biomedical imaging technique based on the detection of the two collinear 511-keV photons originated from the annihilation of the positrons emitted by administered radiotracers. Before the annihilation occurs, positrons travel some distance, known as positron range (PR). PR depends both on the initial energy of the positrons, which follows a different...
Liquid xenon has several attractive features, which make it suitable for applications to nuclear medicine, such as high scintillation yield and fast scintillation decay time. Moreover, being a continuous medium, liquid xenon improves the homogeneity of the detector response.
In this talk, I will describe the PETALO concept (Positron Emission ToF Apparatus with Liquid xenOn), a recent idea for...
Up today, hybrid nuclear medicine image systems basically integrate two techniques: X-ray based or MRI for anatomic images and PET for the functional ones [1]. These systems need instrumentation susceptible to interfere with the MRI signal during the photon-charges conversion process in the photomultiplier or other similar detector techniques.
We propose a hybrid system whose main...
Objetivo: Se presenta la experiencia llevada a cabo en un quirófano para evaluar, mediante un sistema de dosimetría personal electrónica de lectura directa, las dosis recibidas por el personal durante un procedimiento urológico guiado por imagen de rayos X.
Material y método: Se han evaluado las dosis recibidas por los diferentes profesionales implicados en el procedimiento mediante...
Objetivo: Se muestra el seguimiento realizado en nuestro hospital a los pacientes que han sido sometidos a procedimientos de radiología intervencionista, de manera que, en caso de que se supere alguno de los umbrales recomendados por las sociedades científicas españolas, se realice un registro del mismo y se notifique al responsable de la intervención.
Material y Métodos: Se dispone...
Introducción
A pesar de los avances de la radioterapia, la planificación del tratamiento, realizada fundamentalmente por los radiofísicos, sigue siendo actualmente un desafío. Con objeto de lograr planes clínicamente aceptables dicho proceso resulta en gran medida manual y requiere de varias secuencias iterativas mediante ensayos de prueba y error en los que se ajustan continua y manualmente...
Introducción: Los servicios de medicina nuclear no solo disponen de gammacámaras o PET, sino que disponen además de otra serie de instrumental relacionado con la radiación al cual el radiofísico debe dedicar su atención.
En nuestro servicio disponemos de una minigammacámara portátil, la cual permite hacer una imagen del radiotrazador dentro del propio quirófano en procedimientos...
Introducción: Una de las aplicaciones médicas con más historia en la medicina nuclear es el tratamiento ablativo de restos tiroideos con I-131 de pacientes con cáncer diferenciado de tiroides (CDT).
El pequeño tamaño de los restos de la glándula tiroidea hace que sea difícil la cuantificación de su volumen y la correspondiente dosis absorbida. Numerosos artículos muestran cómo es posible...
Introducción: Una de las opciones terapéuticas para combatir los tumores hepáticos es la radioterapia interna selectiva (SIRT). Esta consiste en radioembolización con microesferas de 90Y, ya sean de resina o vidrio, por vía intraarterial (TARE) que circularán hasta la vasculatura hepática quedando alojadas en el lecho tumoral.
Es una intervención compleja y debido a la implicación del...
Diffusion (D), perfusion fraction (PF), and pseudo-diffusion (D*) can be obtained by IntraVoxel Incoherent Movement (IVIM) fitting. Segmented fitting is the standard procedure to fit this bi-exponential decay model [1]. It is based on 2 steps; 1st only intra- and extracellular diffusion is assumed for high b-values (larger than 180 mm2/s), thus the D and PF are obtained by linear regression of...
La dosimetría en gel ha sido una alternativa para medir las distribuciones tridimensionales de la dosis absorbida en radioterapia \cite{Back}- tanto en la verificación de tratamiento, como en control de calidad- gracias a la posibilidad de evidenciar cambios en la polimerización a través de la variación en el tiempo de relajación spin-spin (T2). Hasta el momento, la respuesta del gel se ha...
El cáncer de mama en es el cáncer con mayor incidencia en las mujeres colombianas \cite{CancerMama2018}, esto obliga a no escatimar esfuerzos en su diagnóstico y tratamiento, dentro de las estrategias de detección temprana se encuentra la mamografía como prueba de tamizaje en la mujeres mayores de 50 años. Debido a la necesidad de calidad de imagen en mamografía digital, fueron creados los...
Los geles poliméricos han sido desarrollados desde los años 50s y actualmente se usan en la verificación de tratamientos complejos en radioterapia . Su principio de funcionamiento es la polimerización, que sucede en el gel cuando los monómeros radio-sensibles que la componen interactúan con la radiación ionizante. Los polímeros resultantes alteran la estructura molecular del compuesto,...
