Il sistema di distribuzione della dose in uso al CNAO

IL SISTEMA DI DISTRIBUZIONE
DELLA DOSE IN USO AL CNAO
M.Donetti1 , S. Giordanengo2, M.A.Garella1, R.Cirio3, F.Marchetto2,
M. Ciocca1, G. Mazza2, A. Mairani1, A. Mirandola1, S. Molinelli1,
M. A. Hosseini2,3, C.Peroni3, R.Sacchi3, G. Vilches1 and R.Cirio3
1 Fondazione CNAO, Str. Campeggi 53,
Pavia
di Torino, V. Giuria 1, Torino
3 Università degli Studi di Torino, V. Giuria 1, Torino
2 INFN Sezione
Cosa facciamo
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2
Da quando
Protoni:
22 settembre 2011
Ioni carbonio :
13 novembre 2012
~ 120 pazienti
• cranio
• base cranio
• sacro
• prostata
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3
Con cosa
Protoni:
60-250 MeV
Ioni carbonio :
120-400 MeV/u
2×109 p/ciclo
1×108 ioni/ciclo
Sale trattamento
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4
Come
+6
C
Synchrotr
on
P
Tecnica di scansione attiva
Scansione modulata
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Andrea Attili ([email protected])
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6
Marcatura CE
9 Luglio 2013
Marcatura CE primo protocollo clinico
cordomi e condrosarcomi base cranica
con protoni
A settembre dati inviati per sarcomi
base cranio e tronco
con ioni carbonio
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Passato
Catana
INFN Catania
Strip
IC-CPO
Orsay (F)
Pixel
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Ruolo del Dose Delivery
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Indicazioni in tempo reale
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Controllori
3 controllori indipendenti:
• Fast control
• gestore del trattamento
• Slow control
• stato della linea
• controllo sistema di monitor
• Box control
• Parametri dosimetrici
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Gestione trattamento su FPGA
PXI bus
(trig)
5 FPGA:
• Integrale
• Strip
• Pixel
• Scansione
• Timing
6534 FPGA
PXI bus
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BOX 1 – BOX 2
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Produzione
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Rivelatori
Integrale
24x24 cm2
Strip e Pixel
21x21 cm2
128 strip
passo 1.65 mm
128 strip
passo 1.65 mm
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1024 pixel
passo 6.6 mm
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Camere a ionizzazione
Integrale 1 :
• intensità
• 1 MHz
Strip:
• posizione
• dimensione
• intensità
• 20 kHz
Integrale 2:
• intensità
• 1 MHz
BOX1
Pixel:
• posizione
• dimensione
• intensità
• fluenza 2D
• 10 kHz
BOX 2
FASCIO
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Elettronica
Chip TERA 06 - TERA 07
• VLSI
• 64 canali
• conversione i → f
TERA06:
• strip epixel
• correnti negative
• 16 bit
• fmax = 5 MHz
• 100 fC < Qc> 800 fC
TERA07:
• integrale
• correnti bidirezionali
• 32 bit
• fmax = 20 MHz
• 50 fC < Qc> 350 fC
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Sistema di scansione
Rigidità:
• 1.14 Tm protons @ 60 MeV
• 6.38 Tm carbon ions @ 400 MeV/u
Magneti:
• distanza isocentro tra 4.7 m e 6.8 m
• angolo max 21 mrad
• identici per x e y
• Bmax = 0.31 T
• Imax = 600 A
• dB/dT = 62 T/s
Interfaccia DD:
• fibra ottica
• comunicazione bidirezionale
• 40 kHz
Alimentatori:
• Imax = 550 A
• dI/dT = 110kA/s
• ΔI > 2.5 A  ΔI/ Δt > 100 kA/sec
• ΔI < 2.5A  tempo < 200 μs
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Patient Interlock System
(PIS)
PIS
DD-PIS (Schede CIM)
Componenti:
• Box1 e 2 (BC-DD)
• slow control (SC-DD)
• fast control (FC-DD)
• FPGA (DA-DD)
BOX
1
BOX
2
SLOW CONTROL (SC-DD)
RS232
RS232
FAST CONTROL (FC-DD)
DAQ (DA-DD)
BOX1 e 2 (BC-DD)
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Conversioni
• Settaggi (Positione paziente, Elementi sulla beam line)
• Sequenza delle slice (E, DimX, DimY, Ntot)
• Sequenza degli spot (N, Xiso, Yiso)
• Codice elementi sulla beam line
• CycleCode sequenza
• Sequenza degli spot (C, Xd, Yd, Ix, Iy)
NOZZLE
Fascio
ISOCENTRO
Elementi passivi
Magneti di scansione
BOX 1 - 2
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Calibrazioni (I)
N particelle → Conteggi
• dipendenza dall’energia
• dipendenza dalla particella
• misure dosimetriche in posizione di riferimento
• soluzione polinomiale
• verifica quotidiana durante il QA
• kfit = 1.000 ± 0.01 in 2 anni
Relazione isocentro → monitor
• geometrico
• indipendenza particella
• indipendenza energia
• correzione di offset
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Calibrazioni (II)
Posizione → corrente negli scanning (linee H)
• proporzionalità corrente-posizione
• dipendenza dalla rigidità
• indipendenza x-y
• verifica quotidiana durante il QA
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Calibrazioni (III)
Posizione → corrente negli scanning (linee V)
• proporzionalità corrente-posizione
• dipendenza dalla rigidità
• dipendenza x-y → mappa 2D correzione
• verifica quotidiana durante il QA
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Futuro
Costruzione di 4 nuovi Dose Delivery per progetto MedAustron
• marcatura CE
• creazione di medical device
• trasferimento tecnologico (HW e SW)
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