Poznaj atom

Innowacyjna komora jonizacyjna powstała w NCBJ

Czwartek 07 listopada 2013

Opracowana w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) rekombinacyjna komora jonizacyjna wpłynie na pełną optymalizację rozkładu dawki promieniowana w terapii onkologicznej, pozwalając na maksymalne niszczenie chorych komórek zapewniając jednoczesne minimalne oddziaływanie na zdrowe tkanki. Unikatowa właściwość urządzenia: wysoka czułość przy pomiarach w najbliższym otoczeniu wiązki promieniowania pozwoli na szerokie zastosowanie wynalazku w terapii raka oka czy trzustki.

Wyzwanie, z jakim zmierzyli się naukowcy z NCBJ było ogromne: stworzyć rekombinacyjną komorę jonizacyjną przeznaczoną do określenia mocy i rozkładu dawki promieniowania w otoczeniu terapeutycznych wiązek promieniowania, zwłaszcza hadronowych (rozpędzone protony, neutrony lub jony węgla), w fantomie (imitującym fragment ciała pacjenta) poza wiązką, lecz w odległości możliwie bliskiej położenia nowotworu. Dotychczas stosowane komory rekombinacyjne i inne detektory nie nadawały się do tego typu zastosowań ze względu na zbyt małą objętość czynną (niewystarczająca czułość do pomiarów poza wiązką) lub zbyt duże rozmiary (brak możliwości pomiarów w bezpośredniej bliskości wiązki).

„Aby możliwe było wykorzystanie promieniowania jonizującego do celów medycznych konieczne jest zapewnienie przewidywalnych skutków działania tego promieniowania na organizm ludzki. A różne składowe tego promieniowania mają często bardzo odmienne sposoby przekazywania energii. To wszystko musi być uwzględnione w dawce dostarczonej pacjentowi” – tłumaczy dr inż. Michał Gryziński z Pracowni Dozymetrii Promieniowania Mieszanego NCBJ – „Dzisiejsza dozymetria promieniowania mieszanego wymaga więc od nas nie tylko określenia dawki pochłoniętej w napromienianym fragmencie ciała lub fantomu, ale również wyznaczenia parametrów charakteryzujących jego względną skuteczność biologiczną. Co więcej, naszym celem jest nie tylko określenie rozkładu dawki wzdłuż wiązki terapeutycznej jak i pomiary dawek w fantomach, ale również określenie dawek promieniowania rozproszonego w otaczającym środowisku, w tym we fragmentach ciała czy fantomu w bliskim otoczeniu wiązki”.

Rekombinacyjna komora jonizacyjna to jedyny detektor promieniowania mieszanego (tzn. takiego, w którego składzie znajdują się cząstki o różnej skuteczności biologicznej, a także promieniowanie o nieznanym składzie i energii), za pomocą którego można określić dawkę pochłoniętą przez pacjenta jak i parametry charakteryzujące skuteczność biologiczną (co przekłada się na niszczenie komórek rakowych w miejscu napromieniania). Prosta konstrukcja, wysoka stabilność pracy, krótki czas otrzymywania wyniku pomiaru dla pola o dowolnym składzie i energii to największe zalety tej metody.

Rozwiązanie zaproponowane przez naukowców NCBJ rozszerza jej dotychczasowe zastosowanie. Będzie już możliwe mierzenie dawek promieniowania, jakie otrzymują podczas terapii onkologicznej takie narządy jak trzustka czy nerw oka. Wysoka czułość urządzenia to przede wszystkim efekt zastosowania nowego kształtu komory. Komora zbudowana w postaci pierścienia otaczającego badaną wiązkę promieniowania pozwala spełnić wymagania wysokiej czułości pomiaru dozymetrycznych parametrów promieniowania poza wiązką, lecz w bliskim jej otoczeniu. Naukowcy z instytutu w Świerku wprowadzili także kilka innowacyjnych rozwiązań jak np. nowy sposób uszczelnienia komory. Obudowa komory rekombinacyjnej musi mieć odpowiednią wytrzymałość mechaniczną oraz dobrą hermetyczność, ponieważ urządzenia te pracują przy podwyższonym ciśnieniu gazu. Zastosowanie taśmy politetrafluoroetylenowej uszczelniającej elementy komory okazało się rozwiązaniem znacznie prostszym i wymagającym mniejszej przestrzeni, a dobre wyniki potwierdziła seria testów.

***
Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) to jeden z największych instytutów badawczych w Polsce, zatrudniający ponad tysiąc pracowników. Zajmuje się m.in. wspieraniem budowy polskiej energetyki jądrowej, badaniami podstawowymi z dziedziny fizyki subatomowej (fizyka cząstek elementarnych i jądrowa, fizyka plazmy gorącej itp.) oraz stosowaniem metod fizyki jądrowej i produkcją urządzeń dla rozmaitych gałęzi nauki i gospodarki, w tym medycyny. NCBJ posiada jedyny w Polsce reaktor badawczy „Maria” wykorzystywany do wytwarzania izotopów promieniotwórczych, radiacyjnej modyfikacji materiałów oraz badań na wiązkach neutronów. Ośrodek uczestniczy w międzynarodowych przedsięwzięciach badawczych oraz w pracach nad nowymi technologiami jądrowymi. Urządzenia opracowane w NCBJ będą wdrażane w Parku Naukowo-Technologicznym w Świerku.

Źródło: ncbj.gov.pl
Facebook