Radiotherapy with protons and carbon ions enables to deliver dose distributions of high conformation to the target. Treatment with helium ions has been suggested due to their physical and biological advantages. A reliable benchmarking of the employed physics models with experimental data is required for treatment planning. However, experimental data for helium interactions is limited, in part due to the complexity and large size of conventional experimental setups. We present a novel method for the investigation of helium interactions with matter using miniaturized instrumentation based on highly integrated pixel detectors. The versatile setup consisted of a monitoring detector in front of the PMMA phantom of varying thickness and a detector stack for investigation of outgoing particles. The ion type downstream from the phantom was determined by high-resolution pattern recognition analysis of the single particle signals in the pixelated detectors. The fractions of helium and hydrogen ions behind the used targets were determined. As expected for the stable helium nucleus, only a minor decrease of the primary ion fluence along the target depth was found. E.g. the detected fraction of hydrogen ions on axis of a 220MeV/u 4He beam was below 6% behind 24.5cm of PMMA. Monte-Carlo simulations using Geant4 reproduce the experimental data on helium attenuation and yield of helium fragments qualitatively, but significant deviations were found for some combinations of target thickness and beam energy. The presented method is promising to contribute to the reduction of the uncertainty of treatment planning for helium ion radiotherapy.

• MeSH
• design vybavení MeSH
• fantomy radiodiagnostické MeSH
• helium terapeutické užití   MeSH
• ionty terapeutické užití   MeSH
• metoda Monte Carlo MeSH
• miniaturizace * přístrojové vybavení   MeSH
• plánování radioterapie pomocí počítače přístrojové vybavení   metody   MeSH
• počítačová simulace MeSH
• polymethylmethakrylát MeSH
• radiometrie přístrojové vybavení   MeSH
• radioterapie těžkými ionty přístrojové vybavení   metody   MeSH
• vodík MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

Úvod: Hypertrofické jizvy jsou nechtěným a mutilujícím následkem hlubokých popálenin, dále vystupňovány jsou u rozsáhlých popáleninových úrazů. Frakční CO2 laserová terapie je jednou z metod komplexní léčby hypertrofických jizev a používá se od roku 2007. Přestože její účinnost byla v klinické praxi objektivně prokázána, nebyly stanoveny optimální parametry nastavení. Pro hodnocení účinku laserové terapie se používají dříve navržené hodnotící nástroje, které dobře postihují kvalitu jizev, ale nedokáží postihnout specifické změny pro provedené laserové terapii. Materiál a metody: Frakční CO2 laserová terapie hypertrofických jizev je na Oddělení plastické a estetické chirurgie FN Olomouc prováděna od roku 2017; systematická studie účinků probíhala v letech 2019–2020. Celkem bylo léčeno 25 hypertrofických jizev u 13 pacientů, každá z jizev byla frakční CO2 laser terapií ošetřena více než jednou. Výsledky: Statistickou analýzou dat bylo detekováno statisticky významné zlepšení textury jizev a zlepšení celkového funkčního a estetického výsledku. U jizev, jejichž výška byla před zahájením laserové terapie vyšší než 2 mm, došlo k signifikantní redukci výšky pod 2 mm (62,5 % jizev). Korelační analýzou byla detekována statisticky signifikantní pozitivní korelace mezi energií laserového paprsku a redukcí rozsahu jizev prominujících nad nivó zdravého okolí. Frakční CO2 laserová terapie ukázala statisticky významnou účinnost při redukci rizik spojených s plnoformátovou CO2 laserovou terapií. Frakční ošetření bylo pacienty velmi dobře tolerováno, topická anestezie 5% gelem lidokainu byla dostatečná u 24 z 25 pacientů. Následné hojení probíhalo u všech pacientů bez komplikací. Závěr: Frakční CO2 laserovou terapií bylo dosaženo statisticky významného zlepšení textury a redukce výšky hypertrofických jizev a zlepšení celkového funkčního i estetického výsledku.

Introduction: Hypertrophic scars are an unwanted and mutilating consequence of deep burns, and are further exacerbated by extensive burn injuries. Fractional CO2 laser therapy is one of the methods for complex treatment of hypertrophic scars, it has been used since 2007 [1]. Although its effectiveness has been objectively proven in clinical practice, the optimal settings parameters have not been determined. To evaluate the effect of laser therapy, previously designed evaluation tools are used, which evaluate the quality of scars well, but fail to capture specific changes for the performed laser therapy. Material and methods: Fractional CO2 laser therapy of hypertrophic scars is performed at the Department of Plastic and Esthetic Surgery, University Hospital Olomouc, since 2017 and the systematic study took place in 2019–2020. In common, 25 hypertrophic scars were treated in 13 patients; each scar was treated by fractional CO2 laser therapy more than once. Results: Statistical analysis detected statistically significant improvement of the texture of the scars and the improvement of overall functional and esthetic result. We found significant reduction of the height under 2 mm (62,5% of scars) in scars with the height > 2 mm before the initiation of laser therapy. Correlation analysis detected a statistically significant positive correlation between the energy of laser beam and the reduction volume of the scar protruding above the niveau of healthy surrounding tissue. Fractional CO2 laser therapy showed statistically significant efficacy in the reduction of the risks associated with full-format CO2 laser-therapy. Fractional treatment was very well tolerated by the patients. Topical 5% lidocaine gel was effective in 24 out of 25 patients. Further healing was without complications in all patients. Conclusion: Fractional CO2 laser therapy has achieved statistically significant improvement of the texture and reduction of hypertrophic scars and overall improvement of functional and esthetic result in our study.

• MeSH
• jizva hypertrofická * chirurgie   etiologie   patologie   MeSH
• jizva MeSH
• klinické protokoly MeSH
• laserová terapie * MeSH
• lasery plynové terapeutické užití   MeSH
• lidé MeSH
• oxid uhličitý MeSH
• popálení chirurgie   komplikace   MeSH
• výsledek terapie MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH

Cieľ práce: Porovnanie dvoch metód, spôsobov ožiarenia pacientov s malígnym melanómom choroidey – stereotaktickej rádiochirurgie uskutočňovanej zväzkom fotónov a protónovej liečby. Externá (bezkontaktná) aplikácia ionizujúceho žiarenia využíva ako zdroj urýchlené protóny, resp. ióny (hélia, uhlíka). Tento spôsob aplikácie umožňuje využívať ionizujúce žiarenie i pri nízkej rádiosenzitivite buniek malígneho melanómu uvey (MMU). Zdrojom externého ionizujúceho žiarenia sú zväzky elektrónov, protónov alebo iónov, urýchlených v lineárnych (respektíve cyklických) urýchľovačoch. Pritom z externých vysokonapäťových (4–16 MeV) zdrojov sa na diaľku ožarujú cieľové štruktúry dávkou 5–24 Gy. Zväzok protónov prestupuje štruktúrami oka do určitej hĺbky podľa ich energie, približne priamočiare. Pri využití protónového žiarenia hustota ionizácie sa zvyšuje v blízkosti miesta dobehu protónov, následkom straty energie pre interakciu s elektrónmi v prostredí. Na konci ich dráhy dôjde k značnému zvýšeniu dávky („Braggov hrot“). Preto sú okolité štruktúry oka pri mieste vstupu protónov málo postihnuté a zvyšovanie dávky na konci dobehu protónového zväzku je ideálne pre žiadaný liečebný efekt. Pritom je možné aj frakcionované aplikovanie. Materiál a metodika: V decembri 2011 sme indikovali na liečbu stereotaktickou rádiochirurgiou pacientku narodenú v r. 1939 s diagnózou malígneho melanómu choroidey v štádiu T1 N0 M0. Vypracovaný bol plán ožiarenia pre stereotaxiu pre model lineárneho urýchľovača Clinac, plánovací systém Corvus ver. 6.2, verifikácia IMRT OmniPro a plánovací systém Liebinger ver. 4.3. Parametre pacientky sme porovnali s virtuálnym plánom pre liečbu protónovým žiarením, pričom sme použili schému podľa parametrov Fyzikálno-technického centra FIAN, Protvino, Ruská federácia. Porovnali sme obidva plánovacie protokoly a zhodnotili najmä rozsah ožiarenia okolitého nenádorového tkaniva. Výsledky: Pri porovnaní oboch plánovacích schém boli hladiny ožiarenia štruktúr okolitých tka- nív (šošovky, zrakové nervy, chiazma) v oboch prípadoch zodpovedajúce požadovanej norme. Záver: Liečba uveálnych melanómov protónovým žiarením na Slovensku ešte nie je dostupná, aj keď má niekoľko výhod, ako možnosť frakcionácie a tým dosiahnutia vyššej dávky žiarenia do ložiska (aj viac ako 50,0 Gy). Zásadný rozdiel medzi týmito dvoma metodikami (stereotaxia a protónové žiarenie) pre oftalmológa spočíva najmä v možnosti ožiarenia protónovým žiarením nádorov dúhovky a corpus ciliare, ktoré nie je možné riešiť stereotaktickou rádiochirurgiou. Dávku do nádoru možno v priebehu ožarovania optimalizovať. Zariadenie umožňuje uskutočňovať tzv. OPTMI – terapiu (Optimalizovaná Protónová Terapia s Modulovanou Intenzitou). Kľúčové slová: malígny melanóm choroidey, stereotaktická rádiochirurgia uveálneho melanómu, protónové žiarenie Práca bola prednesená na Vedeckých pracovných dňoch Slovenskej oftalmologickej spoločnosti a sekcie ambulantných lekárov, Košice, 18.–19. máj 2012

Objective: Comparison of two methods of irradiation of patients with malignant choroidal melanoma – stereotactic radiosurgery and proton beam irradiation. External (non-contact) applied irradiation is used as a source of accelerated protons, respectively helium ions. This method allows applications of ionizing irradiation also despite the low radiosensitivity of cells of malignant melanoma of the uvea (MMU). External source of ionizing radiation is modulated current energy electrons, protons or neutrons, accelerated in linear accelerators. From the external medium voltages resources (4-16 MeV) are irradiated tissues with target dose of 5.0–24.0 Gy. Volume protons permeate straight the structures of the eye to a certain distance. The use of proton radiation density of ionized protons increases in the vicinity of the impact due to energy losses for electrons interacting with the environment. At the end of the track there is a huge increase in the ionization dose (“Bragg spike”). Therefore, the structures surrounding the eye at the point of entry and little affected and increasing the dose at the end of the proton beam is ideal for the desired therapeutic effect. Fractionated application is also possible. Case report: In December 2011 we performed stereotactic radiosurgery to treat female patient (born 1939) with malignant melanoma of the choroid stage T1 N0 M0. Plan has been drawn up for stereotactic irradiation – model for linear accelerator Clinac, Corvus planning system ver. 6.2, verification and OmniPro IMRT planning system Liebinger ver. 4.3. Patient characteristics were compared with the virtual plan for proton radiation therapy, and we used the scheme in Physical parameters FIAN-technical center in the Russian Federation. We compared both planning protocols and assess in particular the extent of radiation surrounding non-tumor tissue. Results: When comparing the two planning schemes irradiation levels of surrounding tissues and risk structures (lens, optic nerve, chiasm) in both methods were corresponding to the required standard. Conclusion: Treatment of uveal melanoma through proton beam irradiation in Slovakia is not available yet, although it has several advantages, such as fractionation and the possibility of achieving a higher dose of irradiation to deposit (more than 50.0 Gy). The fundamental difference between the two methods for an eye is particularly the possibility of proton beam irradiation exposure of tumor of iris and ciliary body, which can not be solved through stereotactic radiosurgery. The dose to the tumor during irradiation can be optimized. The model device allowed us to make OPTMI – Therapy (Proton Treatment with Optimized Modulated Intensity).

• Klíčová slova
• uveálny melanóm, protónové žiarenie, Intensity Modulated Proton Therapy, IMRT, Intensity Modulated Proton Therapy, IMPT,
• MeSH
• dávka záření * MeSH
• lidé MeSH
• nádory choroidey * radioterapie   MeSH
• nádory uvey radioterapie   MeSH
• protonová terapie MeSH
• protony MeSH
• radiochirurgie * metody   MeSH
• radioterapie * metody   trendy   využití   MeSH
• senioři MeSH
• výsledek terapie MeSH
• vysokoenergetická radioterapie * metody   trendy   využití   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• senioři MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• kazuistiky MeSH
• srovnávací studie MeSH

Objective.There is an increasing interest in calculating and measuring linear energy transfer (LET) spectra in particle therapy in order to assess their impact in biological terms. As such, the accuracy of the particle fluence energy spectra becomes paramount. This study focuses on quantifying energy depositions of distinct proton, helium, carbon, and oxygen ion beams using a silicon pixel detector developed at CERN to determine LET spectra in silicon.Approach.While detection systems have been investigated in this pursuit, the scarcity of detectors capable of providing per-ion data with high spatial and temporal resolution remains an issue. This gap is where silicon pixel detector technology steps in, enabling online tracking of single-ion energy deposition. The used detector consisted of a 300μm thick silicon sensor operated in partial depletion.Main results.During post-processing, artifacts in the acquired signals were identified and methods for their corrections were developed. Subsequently, a correlation between measured and Monte Carlo-based simulated energy deposition distributions was performed, relying on a two-step recalibration approach based on linear and saturating exponential models. Despite the observed saturation effects, deviations were confined below 7% across the entire investigated range of track-averaged LET values in silicon from 0.77 keVμm-1to 93.16 keVμm-1.Significance.Simulated and measured mean energy depositions were found to be aligned within 7%, after applying artifact corrections. This extends the range of accessible LET spectra in silicon to clinically relevant values and validates the accuracy and reliability of the measurements. These findings pave the way towards LET-based dosimetry through an approach to translate these measurements to LET spectra in water. This will be addressed in a future study, extending functionality of treatment planning systems into clinical routine, with the potential of providing ion-beam therapy of utmost precision to cancer patients.

• MeSH
• křemík MeSH
• lineární přenos energie * MeSH
• metoda Monte Carlo MeSH
• radiometrie přístrojové vybavení   MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

• MeSH
• lasery MeSH
• Publikační typ
• abstrakt z konference MeSH
• sborníky MeSH

• Konspekt
• Optika
• NLK Obory
• fyzika, biofyzika
• technika