60 lecie IFJ PAN

Centrum Cyklotronowe Bronowice

60 lecie Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk

60 lecie IFJ PAN

Centrum Cyklotronowe Bronowice to dział IFJ PAN

Zakład Fizyki

Medycznej

prof. M.

Waligórski

Samodzielna

Pracownia

Radioterapii

Protonowej

Dr J. Swakoń

Zakład Fizyki

Radiacyjnej i

Dozymetrii

Dr hab. P. Bilski

Dział Cyklotronu

AIC-144

J. Sulikowski

Dział Cyklotronu

Proteus

K. Guguła

5 prof. i dr. hab., 9 dr, 11 doktorantów, 41 mgr, inż. i techników

60 lecie IFJ PAN

Dyrektorzy IFJ PAN wspierali radioterapię protonową

prof. A. Budzanowski

dyrektor IFJ PAN 1990 -2004 prof. M. Jeżabek

dyrektor IFJ PAN od 2004

60 lecie IFJ PAN

Cyklotron AIC-144 - AD 2005

- Uzyskana energia 56

MeV niewystarczająca

do terapii oka

- Brak stabilnego

wyprowadzenia wiązki

- System chłodzenia

niewydolny podczas

upałów

- Pompy próżniowe

zanieczyszczające

olejem komorę

cyklotronu

- Brak systemu

sterowania i kontroli

60 lecie IFJ PAN

Droga do pierwszej terapii protonowej oka

• 2005 – wizyta w IFJ min. nauki prof. M. Kleibera

• 2006 - 2007 – przyznanie środków z

- „Narodowego Funduszu Zwalczania Chorób Nowotworowych”

- Technical Cooperation IAEA POL/6/009

- przetargi i instalacja – zespół IFJ PAN

• 2007 - 2010

- Modernizacja AIC-144

- Wyprowadzenie wiązki protonów 60 MeV (współpraca z JINR Dubna)

• 2006 -2010 budowa stanowiska terapii

Podpisanie umowy ze Szpitalem Uniwersyteckim

12.02.2013

60 lecie IFJ PAN

Radioterapia protonowa oka na cyklotronie AIC-144

Budowa pokoju terapii 2006 -2010

J. Swakoń

D. Adamczyk

T. Cywicka-Jakiel

J. Dąbrowska

B. Dulny

L. Grzanka

T. Horwacik

T. Kajdrowicz

L. Malinowski

B. Michalec

T. Nowak

M. Ptaszkiewicz

U. Sowa

L. Stolarczyk

I inni

Dr. Marek Stodulski

Dr. Jerzy Michałowski

Piotr Topolski

Jerzy KotułaJulian Chorążak

60 lecie IFJ PAN

Pierwszy pacjent zakończył radioterapię 18 lutego 2011 r.

Od kwietnia 2013 roku zabiegi są finansowane przez NFZ

Do dnia dzisiejszego poddano terapii protonowej oka 120

pacjentów

Radioterapia protonowa oka na cyklotronie AIC-144

Partnerzy:

Kontrakt NFZ: Szpital Uniwersytecki UJ

Instytut Fizyki Jądrowej w Krakowie

Centrum Onkologii Oddział Kraków

(radioterapeuci)

60 lecie IFJ PAN

System dozymetrii alaninowej dla kontroli jakości

stanowiska terapii oka

Mierzwińska G., Michalec B., Ogłodek I., i in., Alanine/EPR dosimetry

as a potential tool for quality assurance in proton beam radiotherapy,

Rom Rep Phys 66, 2014;

Mierzwińska G., Kłodowska M., Michalec B., i in., Application of

alanine dosimetry in dose assessment for ocular melanoma patients

undergoing proton radiotherapy – preliminary results, Nukleonika 60,

2015;

Dawka rejestrowana przez detektory alaninowe w zależności

od efektywnej grubości elementów formowania wiązki dla

49-ciu ustawień układu formowania wiązki

G. Mierzwińska, B. Michalec, M.P.R. Waligórski

60 lecie IFJ PAN

Scyntylacyjny system do kontroli jakości stanowiska

radioterapii protonowej oka

Rydygier M., Mierzwińska G., Czaderna A., Swakoń J., Waligórski M.

P. R., Studies of scintillator response to 60 MeV protons in a proton

beam imaging system, Nukleonika, DOI: 10.1515/nuka-2015-0106, vol

60, 2015

Stosowana w praktyce do kontroli parametrów wiązki na

stanowisku terapii oka przed napromienianiem pacjentów

M. Rydygier, J. Swakoń, M.P.R. Waligórski

60 lecie IFJ PAN

Pierwszy wniosek IFJ PAN o finansowanie z Funduszy

Strukturalnych 2007-2013

Kwestionariusz nowego ośrodka

INFRASTRUKTURY BADAWCZEJ (IB) z planowanym dofinansowaniem z Funduszy Strukturalnych Program Operacyjny „Innowacyjna Gospodarka 2007 – 2013”

Priorytet 2

CZĘŚĆ PIERWSZA: Dane Wnioskodawcy (ostateczna data przesłania części 1 do Zespołu ds. IB: 20.09.2006 r.)

1. Nazwa IB Nazwa (max. 7 słów) winna odzwierciedlać dziedzinę i charakter działalności ośrodka. W nazwie proszę unikać polskich liter, bowiem funkcjonować ona powinna również w tłumaczeniu angielskim.

NARODOWE CENTRUM RADIOTERAPII HADRONOWEJ

2. Akronim IB Max. 8 znaków

NCRH

3. Streszczenie projektu inwestycyjnego Max. 1200 znaków ze spacjami

. Projekt dotyczy budowy ośrodka, w którym prowadzone będą badania nad

wykorzystaniem wiązek szybkich protonów i ciężkich jonów w radioterapii nowotworów. Wiązki 12C oraz protonów o energiach do kilkuset MeV/amu, produkowane w cyklotronach i kierowane do stanowisk typu gantry, pozwolą na prowadzenie badań z dziedziny fizyki medycznej oraz leczenie około 1000-2000 pacjentów rocznie z Polski i krajów ościennych. Zastosowanie wiązek hadronowych, dzięki niezwykle precyzyjnej lokalizacji podawanej dawki promieniowania oraz własnościom radiobiologicznym 12C, umożliwi skuteczną terapię nowotworów, w tym nowotworów radioopornych, których leczenie innymi metodami jest niemożliwe lub nieskuteczne. Nowy ośrodek powstanie w oparciu o konsorcjum instytucji naukowych posiadających przygotowaną kadrę naukową, niezbędne doświadczenie w radioterapii nowotworów, technikach akceleratorowych oraz w zastosowaniach metod fizyki jądrowej w medycynie. Umożliwi to, oprócz leczenia pacjentów na najwyższym osiągalnym współcześnie poziomie, prowadzenie prac rozwojowych dotyczących technik akceleracji, fizyki medycznej, dozymetrii oraz hadronoterapii.

4. Typ i charakter IB a) Jednostkowa (jeden ośrodek) czy rozproszona (kilka ośrodków o tym samym profilu) (single sited or distributed)

JEDEN OŚRODEK b) Liczba niezależnych inwestycji budowlanych w ramach jednego ośrodka (kryterium „niezależności” powinno być zlokalizowanie powstających budynków i struktur na różnych działkach budowlanych, bądź w rozumieniu oddalenia przestrzennego, bądź należących do różnych właścicieli)

JEDNA INWESTYCJA

5. Lokalizacja(e) IB Miejscowość, dzielnica, kampus (w przypadku charakteru rozproszonego podać wszystkie lokalizacje)

Lokalizacja IB będzie ustalona po przygotowaniu wersji wstępnej projektu i uzyskaniu akceptacji jego realizacji. Rozpatrywane są następujące lokalizacje:

12.09.2006 Komunikat MNiSW w sprawie listy

dużych inwestycji infrastruktury badawczej.

Minimalna kwota projektu 50 mln €

Termin złożenia wniosku: 20.09.2006

60 lecie IFJ PAN

Indykatywne wykazy indywidualnych projektów kluczowych

w ramach NSRO 2007-2013w zakresie PO IiŚ i PO IG

Konferencja prasowa27 sierpnia 2007 r.

Ministerstwo Rozwoju Regionalnego

60 lecie IFJ PAN

czerwiec 2009 Podpisanie umowy IFJ PAN z MNiSW na realizację

projektu NCRH – Centrum Cyklotronowe Bronowice

(NCRH CCB) na kwotę 117 mln zł (budynek,

cyklotron) termin realizacji: 12.2013

grudzień 2010 Podpisanie umowy IFJ PAN z MNiSW na realizację

projektu POIG 2.01 .00-12-072 (79 mln zł)

Centrum Cyklotronowe Bronowice- stanowisko Gantry-1

termin realizacji: 06.2014

lipiec 2013 Rozszerzenie projektu o budowę Gantry-2 (65 mln zł)

termin realizacji 09.2015

Projekt NCRH-CCBFinansowanie - Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka

Dział Współpracy Europejskiej: M. Zawora, M.Lewandowska – Mączka, M. Borek

Dział Organizacyjno – Prawny: I. Zielińska, M. Markowicz

60 lecie IFJ PAN

Eksperci:

J. Choiński, K.Guguła, A. Knera, T. Kajdrowicz,

A. Maj, M. Markowicz, W. Męczyński, A. Panek,

J.Sulikowski, J. Swakoń, K. Zbroja, I. Zielińska

i inni

Komisja przetargowa:M. Zydek - przewodnicząca

A. Knera, A. Maj , B. Stachniak, M. Zawora

Przygotowanie:

- Decyzja ULICP i decyzja środowiskowa

- Specyf. Istotnych Warunków Zamówienia

- Dokumentacja geotechniczna

- Umowa

- Program Funkcjonalno – Użytkowy

Ok. 500 stron dokumentów Ogłoszenie lipiec 2009

Projekt NCRH-CCBPrzygotowanie przetargu

60 lecie IFJ PAN

Projekt NCRH-CCBUdział działów IFJ PAN w przygotowaniu i realizacji projektu

60 lecie IFJ PAN

Podpisanie umowy na dostawę instalacji cyklotronowej

2 sierpnia 2010 roku

Instalacja cyklotronowa

Ion Beam Applications,

Roboty budowlane:

Architektura:

60 lecie IFJ PAN

Wmurowanie aktu erekcyjnego

17 marca 2011 roku

60 lecie IFJ PAN

Narodowe Centrum Radioterapii HadronowejCyklotron C-235 – testy akceptacyjne zakończone 27 11 2012

K. Guguła, T. Kajdrowicz, W. Męczyński, L.Stolarczyk, J. Swakoń

60 lecie IFJ PAN

Ion Beam Applications S.A. (IBA), Louvain-la-Neuve, Belgia

Cyklotron C-235

- oddany do użytku 28 listopada 2012

- w pełni nowoczesny

- energia protonów od 70 MeV do 230 MeV

- prąd wiązki 0.1 nA do 500 nA

- obsługa i serwis całkowicie przez ekipę IFJ PAN (K. Guguła, DCP)

60 lecie IFJ PAN

Hala eksperymentalna dla badań podstawowych i

stosowanych

Wiązka z C-235 wykorzystywana

do badań z - fizyki jądrowej

- radiobiologii

- prom. kosmicznego

- odporności radiacyjnej detektorów

Detektor BINA na hali eksperymentalnej

B. Fornal, A. Kozela, P. Bednarczyk, M. Kmiecik

60 lecie IFJ PAN

Fundamental Physics Research Programme at CCB

RADA UŻYTKOWNIKÓW

Faical Azaiez (IPN, Orsay, France)

Angela Bracco (University of Milano and INFN, Italy)

Bogdan Fornal (IFJ PAN, Kraków, Poland)

Zsolt Fulop (ATOMKI, Debrecen, Hungary)

Mushin Harakeh (KVI, Groningen, Netherlands)

Robert Janssens (Argonne National Laboratory, USA)

Stanisław Kistryn (Jagiellonian University, Kraków, Poland)

Marek Lewitowicz (GANIL, Caen, France)

Adam Maj (IFJ PAN, Kraków, Poland)

Krzysztof Rusek (Warsaw University, Poland)

Hideyuki Sakai (RIKEN, Japan)

Nicolae Victor Zamfir (IFIN-HH, Bucharest, Romania)

Wiktor Zipper (University of Silesia, Katowice, Poland)

2nd CCB User Meeting 2-3 Sept. 2012

http://experimentsccb.ifj.edu.pl/

Program koordynowany przez

A. Maja, B. Fornala i M. Kmiecik

60 lecie IFJ PAN

Nowe stanowisko do radioterapii oka

Ulepszone pozycjonowanie pacjenta:

- fotel tzw. izocentryczny,

- automatyczne panele do zdjęć rtg,

- kabina rtg przy pacjencie

Brak ograniczeń zasięgu - umożliwi leczenie guzów na dowolnej

głębokości

J. Swakoń,

Ł. Góra,

L. Malinowski,

A. Rogóż- Duda,

T. Horwacik,

Jerzy Kotuła,

Jerzy Michałowski,

Julian Chorążak,

Piotr Topolski

60 lecie IFJ PAN

Trening na nowym stanowisko do radioterapii oka

60 lecie IFJ PAN

Radiobiologia w CCB

K. Urbanska, 2013

Przeprowadzone eksperymenty:

- D. Słonina (COI Kraków)

- K. Urbańska (UJ)

- J. Miszczyk (IFJ PAN)

- M. Kowalska (CLOR, Warszawa)

- B. Soerensen (Aarhus Univ, Dania)

Koordynacja, planowanie: J. Swakon

L. Grzanka, M. Waligórski

60 lecie IFJ PAN

0.1 1 10 100 1000

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

Re

lative

eff

icie

ncy

LET in water [keV/m]

Protons IFJ

H

HIMAC data:

He

C

O

Ne

Si

Fe

Ar

Kr

Xe

protons He

other

Wyznaczenie wydajności detektorów TL na

promieniowanie kosmiczne

Sądel, Bilski, Swakoń, Rydygier, Horwacik, Weber. Radiat. Meas. (2015)

Bilski, Matthiä, Berger. Radiat. Meas. (2015)

60 lecie IFJ PAN

Narażenie astronautów na promieniowanie kosmiczne

Puchalska, M., Bilski, P., Berger, T., Hajek, M., Horwacik, T., Körner, C., Olko, P., Shurshakov, V., Reitz, G. NUNDO - a numericalmodel of a human torso phantom and its application to effective dose calculations for astronauts at the ISS. RadiationEnvironmental Biophysics (2014), 53(4), 719-727

Po raz pierwszy określono eksperymentalnie

narażenie astronautów na promieniowanie

kosmiczne

Nagroda im. Prof. Stefana Pieńkowskiego dla M. Puchalskiej w 2008 r.

60 lecie IFJ PAN

100 200 300 400 500 600

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

500 kGy

50 kGy

5.0 kGy

TL

sig

nal

(j.u

.)

Temperature (oC)

0.5 kGy

Bilski, Obryk et al., 2008 Radiat. Measur.

doktorat B. Obryk, 2010

Odkrycie i zastosowanie pików wysokotemperaturowych w

detektorach MCP-N do pomiarów bardzo wysokich dawek

LHC, CERN

Tokamak JET

60 lecie IFJ PAN

Centrum Cyklotronowe Bronowice – Stanowisko gantry

60 lecie IFJ PAN

Część medyczna

Hala

eksper.

Laboratoria

Terapia

oka

Gantry1

C235

Linie wiązki

Obsługa

Gantry2

Projekt gantry

60 lecie IFJ PAN

Gantry-1 gotowe do użycia

Testy akceptacyjne zakończone w maju 2014 (T. Kajdrowicz)

Przygotowanie na przyjęcie pacjentów („commissioning”) L. Stolarczyk

60 lecie IFJ PAN

Gantry-2 gotowe do użycia

Testy akceptacyjne zakończone we wrześniu 2015

T. Kajdrowicz

Natalia Adamek

Jan Gajewski

Tomasz Horwacik

Dominika Kędzierska

Magdalena Kłodowska

Robert Kos

Anna Kozera

Aleksander Krempa

Artur Krempa

Dawid Krzempek

Małgorzata Liszka

Tomasz Nowak

Anna Pędracka

Katarzyna Skowrońska

Liliana Stolarczyk

Jan Swakoń

Katarzyna Zbroja

60 lecie IFJ PAN

J. Gajewski, 2D-TLD

60 lecie IFJ PAN

Saveta Miljanic, et al., RBI, Marie Davidkowa, et al.,

NPI, Liliana Stolarczyk, et al., IFJ, Carles Domingo, et

al., UAB, Angela Di Fulvio, et al., UP

0 100 200 300 400 500 6001E-3

0,01

0,1

1

10

100

1000

Rów

no

ważn

ik d

aw

ki [m

Sv/m

Gy]

Odległośc od powierzchni fantomu [mm]

skanująca wiązka protonowa

radioterapia konwencjonalna (20 MV)

PROMIENIOWANIE γ

Dawki poza obszarem leczonym w radioterapii protonowej wiązka skanującą są

porównywalne lub niższe niż w radioterapii fotonowej

Badanie dawek od promieniowania rozproszonego w gantry

60 lecie IFJ PAN

F. Schirru, K. Kisielewicz, T. Nowak, B.

Marczewska, Single Crystal Diamond Detector for

Radiotherapy, J. of Phys. D: Appl. Phys. 43 (2010)

265101

Detektor diamentowy własnej konstrukcji na bazie

monokryształu diamentu CVD, wym. 4.7x4.7x0.5mm

(DDL)

Aktywne detektory diamentowe dla radioterapii

B. Marczewska, F. Schirru, T. Nowak

60 lecie IFJ PAN

Uroczyste otwarcie Narodowego Centrum Radioterapii

Hadronowej – Centrum Cyklotronowe Bronowice

15 października 2015!!!!

60 lecie IFJ PAN

Radioterapia protonowa

IFJ PAN – NCRH CCB

Oczy

Szpital Uniwersytecki

7 km od IFJ PAN

Wszystkie przypadki za wyjątkiem oczu i

dzieci

Centrum Onkologii Krakow

5.5 km od IFJ PAN

Dzieci

Uniwersytecki Szpital

Dziecięcy

30 km - autostrada

Przewidywana działalność kliniczna NCRH-CCB

60 lecie IFJ PAN

Co dalej?

CCB znajduje się na

Polskiej Mapie Drogowej

Infrastruktury Badawczej

(PMDIB)

Planowana rozbudowa CCB:

- druga hala eksperymentalna

- Centrum Obliczeniowe

- PET, MRI

- laboratoria badawcze

60 lecie IFJ PAN

Podsumowanie

1. Zespół fizyków, techników, inżynierów, informatyków z IFJ PAN

zmodernizował w latach 2005-2010 cyklotron AIC-144 i zbudował

stanowisko radioterapii oka na którym od 2011 roku przeprowadzone

zostały napromieniania 120 pacjentów Szpitala Uniwersyteckiego z

czerniakiem gałki ocznej.

2. 28.11.2012 oddano do użytku Narodowe Centrum Radioterapii

Hadronowej – Centrum Cyklotronowe Bronowice. Od 2013 NCRH-

CCB pracuje na rzecz eksperymentów z fizyki jądrowej, radiobiologii,

badań kosmicznych.

3. 15.10.2015 został otwarte Centrum Cyklotronowe Bronowice

wyposażone w dwa stanowiska gantry z wiązką skanującą. Centrum

jest gotowe do przyjęcie pacjentów.

4. Równolegle z pracą inwestycyjną prowadzone są badania i prace

rozwojowe w zakresie dozymetrii, radiobiologii i fizyki medycznej

60 lecie IFJ PAN

60 lecie IFJ PAN

60 lecie IFJ PAN

60 lecie IFJ PAN

Podziękowania

Panu prof. Markowi Jeżabkowi za nieustanne, skuteczne wspieranie

radioterapii protonowej na wszelkich etapach tych projektów

Działom Administracji IFJ PAN, Działowi Aparatury i Infrastruktury ,

Laboratorium Dawek Indywidualnych i Środowiskowych - bez nich te

projekty byłyby niemożliwe do przeprowadzenia.

Wszystkim Koleżankom i Kolegom – wielkie podziękowania i prośba

o jeszcze.