UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIŞOARA

INSTITUTUL DE STUDII DOCTORALE

Școala Doctorală - Fizică

TEZĂ DE DOCTORAT (REZUMAT)

Coordonator științific:

Prof.univ.dr. NICOLAE AVRAM

Doctorand:

IOANA SCĂRLĂTESCU

Timișoara

2018

2

UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIŞOARA

INSTITUTUL DE STUDII DOCTORALE

Școala Doctorală - Fizică

INTERACȚIUNEA RADIAȚIEI X ȘI A

FASCICULELOR DE ELECTRONI CU

ȚESUTURI VII. APLICAȚII ÎN

RADIOTERAPIA EXTERNĂ

Coordonator științific:

Prof.univ.dr. NICOLAE AVRAM

Doctorand:

IOANA SCĂRLĂTESCU

Timișoara

2018

3

CUPRINS

LISTA DE ACRONIME

INTRODUCERE

1.TEHNICI DE TRATAMENT UTILIZATE ÎN RADIOTERAPIE

1.1.Dispozitive de producere a radiațiilor

1.1.1.Instalații pe bază de kilovoltaj

1.1.2.Terapie cu raze Grez

1.1.3.Terapia de contact

1.1.4.Terapia superficială

1.1.5. Terapia de ortovoltaj sau de profunzime

1.1.6.Terapia de supervoltaj

1.1.7.Terapia de megavoltaj

1.2.LINAC

1.2.1.Magnetronul

1.2.2.Klystronul

1.2.3.Fasciculul de Raze X utilizat în terapia medicală

1.2.4.Fasciculul de electroni

1.2.5.Capul de tratament

1.2.6.Ținta și filtrul de aplatizare

1.2.7.Colimarea și monitorizarea fasciculului

1.2.8.Brațul articulat

1.3.Elemente de radiobiologie

1.3.1.Acțiunea radiațiilor asupra organismului

1.3.2.Acțiunea radiațiilor asupra tumorilor

1.4.Tehnici de tratament utilizate în RTE

1.4.1.Tehnica 3D-CRT

1.4.2.Tehnica IMRT

1.4.3.Impactul tranziției de la RT 3D-CRT la IMRT

2.ALGORITMI DE CALCUL UTILIZAȚI ÎN RADIOTERAPIA EXTERNĂ

2.1.Fizica radiației în modelul de calcul al dozei absorbite

2.1.1.Fasciculul de raze X

4

2.2.Algoritmi de calcul ai dozei absorbite în RTE cu fascicule de raze X

2.2.1.Algoritmi de modelare ai dozei

2.2.2.Metoda convoluției

2.3.Algoritmi de calcul ai dozei absorbite în RTE cu fascicule de electroni

2.3.1.Modelul PB

2.3.2.Avantaje și limitării ale algoritmului PB

2.3.3.Algoritmul computațional PB

3.COMISIONAREA UNUI LINAC ȘI PROCESUL DE QA ÎN RADIOTERAPIE –

CONTRIBUȚII PROPRII

3.1.Mărimi fizice utilizate în dozimetria radiațiilor

3.2.Procesul de QA în terapia cu radiații ionizante

3.3.Sistemul de determinare al dozei în mediul iradiat

3.4.Calculul dozei la LINAC

3.5.Contribuții proprii în comisionarea unui LINAC

4.TEHNICI DE IRADIERE CRANIOSPINALĂ – TRANZIȚIA LA TEHNICI IMRT

4.1.Iradierea cranio-spinală utilizând tehnica 3D-CRT

4.2.Avantajele utilizării tehnicilor IMRT în iradierea cranio-spinală

5.VERIFICAREA EXPERIMENTALĂ INFLUENȚEI ERORILOR DE POZIȚIONARE

ASUPRA DISTRIBUȚIEI DE DOZĂ

5.1.Scopul cercetării

5.2.Introducere

5.3.Materiale și metode

5.4.Rezultate

5.5.Discuții

5.6.Concluzii

6.STUDIU RETROSPECTIV ÎN IRADIEREA NEOPLASMULUI MAMAR

6.2.Rezultate

6.3.Discuții

6.4.Concluzii

7.METODE DE ÎMBUNĂTĂȚIRE A LIVRĂRII TRATAMENTULUI ÎN NEOPLASMUL

MAMAR-STÂNGA ÎN LIPSA SISTEMULUI DE CONTROL AL RESPIRAȚIEI

7.1.Scopul cercetării

5

7.2.Materiale și metode

7.3.Concluzii preliminarii

CONCLUZII GENERALE ȘI CONTRIBUȚII ORIGINALE

CERCETĂRI VIITOARE

BIBLIOGRAFIE

LUCRĂRI PREZENTATE LA CONFERINȚE INTERNAȚIONALE

PARTICIPĂRI LA CONFERINȚE

LISTA DE LUCRĂRI

CUVINTE CHEIE

Radioterapie externă

IMRT

VMAT

3D conformațional

6

LISTA DE ACRONIME

RTE – Radioterapie Externă

RT – Radioterapie

OAR – Organs At Risk (organe la risc)

IMRT – Intensity Modulated Radiation Therapy (radioterapie cu intensitate modulată)

QA – Quality Assurance (asigurarea calității)

3D-CRT – 3D Conformal Radiation Technique (tehnica 3D conformațională)

VMAT – Volumetric Modulated Arc Therapy (radioterapie cu intensitate modulată volumetric)

LINAC – Linear Accelerator (accelerator liniar medical)

SSD – Source Skin Distance (distanta sursă – suprafață)

HVL – Half Value Layer (strat de înjumătățire)

PDD – Percentage Deep Dose (distribuția procentuală în profunzime)

CT – Computed Tomography (computer tomograf)

HU – Hounsfield Units (unități Hounsfield)

CT-SIM – computer tomograf dedicat pentru simulare in radioterapie

PTV – Planning Target Volume (volum de interes pentru planul de tratament)

MLC – Multi Leaf Collimator (colimator multilamelar)

GTV – Gross Tumor Volume (volum tumoral primar)

PET – Positron Emission Tomography (tomografie cu emisie de pozitroni)

RMN – Rezonanță Magnetică Nucleară

SPECT – Single Photon Emission Computed Tomography (emisie fotonică unică prin

tomografie computerizată)

CTV – Clinical Target Volume (volum clinic de iradiat)

SRS –Stereotactic Radiosurgery (radioterapie stereotactică)

TPS – Treatment Planning System (sistem de plan de tratament)

MU – Monitor Unit (unitate monitor)

MCS – Monte Carlo Simulation (Simulări Monte Carlo)

KERMA – Kinetic Energy Released per Mass of Air (energia cinetică eliberată pe masa de aer)

PB – Pencil Beam (model de calcul)

QC – Quality Control (controlul calității)

7

TPR – Tissue-Phantom Ratio (raport fantom-țesut)

TBI – Total Body Irradiation (iradiere corporală totală)

TAR – Tissue-Air Ratio (raport țesut – aer)

SAR – Scattering Air Ratio (împrăștierea în aer)

TMR – Tissue-Maxim Ratio (raport țesut – maxim)

SPR – Scattering Phantom Ratio (raport împrăștiere fantom)

SMR – Scattering Maxim Ratio (raport împrăștiere-maxim)

SAD – Source Axis Distance (distanța sursă – izocentru)

SCD – Source Calibration Distance (distanța sursă – calibrare)

IEC – Comisia Internațională de Electrotehnică

ICRP – Comisia Internațională de Radioprotecție

IAEA – Agenția Internațională de Energie Atomică

8

REZUMAT

Interacțiunea radiației X și a electronilor cu țesuturile vii atât în terapie cât și în

tratament este un domeniu cu un spectru foarte larg de aplicabilitate si de aceea cercetarea pe

care am făcut-o în acești 3 ani de activitate doctorală s-a restrâns în domeniul radioterapiei

externe (RTE).

Radioterapia (RT) este una din cele 3 metode de tratament pentru pacienții oncologici.

Scopul RT este livrarea unei doze de radiație într-un volum bine determinat concomitent cu

protejarea OAR din imediata vecinătate.

Datorită avansului tehnologic galopant din ultimii ani, tehnicile de tratament utilizate

în RT tind să devină din ce în ce mai precise și mai țintite către volumul de interes.

În RTE, la nivel internațional, tehnicile IMRT sunt folosite în mod frecvent de mai bine

de un deceniu datorită superiorității dovedite în majoritatea localizărilor față de tehnicile

conformaționale. La nivel național, în ultimii 5 ani centrele noi de RT au aderat în proporție de

100% la implementarea tehnicilor IMRT iar centrele deja existente sunt pe o pantă ascendentă

în procesul de aderare la aceste tehnici.

Una din problemele majore în RT ține de reproductibilitatea poziționării pacientului

astfel încât de-a lungul tuturor ședințelor de tratament să fie îndeplinite toate condițiile din

timpul simulării. Pe lângă problematica de poziționare fizică a pacientului, trebuie ținut cont

de structura atomică și moleculară a organismului care suferă mici modificări de la o zi la alta

și anticiparea influenței pe care aceste modificări le pot avea asupra distribuției de doză

calculată inițial în simularea tratamentului radioterapeutic. Odată cu perfecționarea tehnicilor

de iradiere, prin modularea intensității fasciculului crește și probabilitatea de eroare. Astfel a

apărut necesitatea de QA în RT, o ramură cu scopul bine determinat de a asigura corelația între

planul calculat și tratamentul administrat atât din punct de vedere tehnic cât și din punct de

vedere dozimetric. Această sarcină îi revine fizicianului medical, care pe lângă efectuarea

calculului dozei absorbite trebuie să anticipeze impactul pe care îl poate avea modificarea

oricărei variabile din plan asupra tratamentului.

La nivel național există un deficit major în RT. Pe lângă efectul clinic resimțit de

pacienții oncologici, acest deficit limitează accesul la aparatura utilizată în domeniu și astfel

apare o lipsă acută de cercetare la nivel național comparativ cu cercetarea la nivel internațional

în același domeniu de interes.

9

Interogând baza de date SCOPUS se poate observa diferența ca număr de lucrări în

domeniul fizică care conțin în titlu, rezumat sau cuvinte cheie termenul “radiotherapy”. În

Figura 1 este urmărită evoluția ca număr de lucrări între lucrările de cercetare la nivel național

și numărul de lucrări la nivel internațional între anii 2010-2017.

Figura 1 – Număr de lucrări publicate care conțin termenul “radiotherapy” în titlu, în

rezumat sau cuvinte cheie în domeniul fizică

În Figura 2 am extras tot din baza de date SCOPUS situația României în raport cu țările

de top în cercetare în anul 2017 după același model de căutare al termenului “radiotherapy”.

832955

1153

847 862 799

971

781

1 4 3 7 11 8 4 5

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

TITLE-ABS-

KEY ( radiotherapy ) PUBYEAR > 2009 AND ( LI

MIT-TO ( SUBJAREA , "PHYS" ) )

International Romania

10

Figura 2 – Numărul publicațiilor în România după cuvântul cheie “radiotherapy” în 2017

Din punct de vedere al modalității de livrare a radiației, RT poate fi clasificată în 3

categorii: RTE, brahiterapia și RT metabolică.

Obiectivul acestei teze îl constituie cercetarea care vizează creșterea calității actului

medical în RT externă, precum și implementarea tehnicilor IMRT. Am realizat această

cercetare în cadrul Asociației OncoHelp, care mi-a pus la dispoziție toată infrastructura

laboratorului de RT, în cadrul căruia am realizat toate măsurătorile experimentale.

În primul capitol am prezentat tipurile de RT externă din punct de vedere al tipurilor de

radiație utilizate și al aparaturii existente, cu accent pe RT externă de energii înalte cu fascicule

de raze X sau fascicule de electroni. Tot aici am prezentat problematica tranziției de la tehnicile

de tratament 3D-CRT la tehnicile de tratament IMRT.

Cel de-al doilea capitol cuprinde o prezentare a algoritmilor matematici utilizați în

calculul planurilor de tratament cu diferite tehnici și importanța înțelegerii acestora pentru

reducerea erorilor în practica clinică, în special în utilizarea tehnicilor de tratament în care

intensitatea este modulată cu scopul de a omogeniza doza în volumul iradiat.

În capitolul 3 am prezentat procesul de comisionare al acceleratorului liniar, proces bine

definit, prin care se determină parametrii de funcționare ai aparatului, se implementează

11

algoritmii astfel încât toate tehnicile de iradiere să poată fi utilizate în deplină siguranță. Tot

aici am prezentat procesul de QA în practica clinică, proces prin care fizicianul medical are

rolul de a se asigura că livrarea dozei se face în conformitate cu simularea tratamentului

ținându-se cont în același timp de limitările și incertitudinile care intră în calculul dozei

absorbite. Toate datele achiziționate în acest capitol sunt utilizate în prezent în modul clinic și

stau la baza tuturor planurilor calculate în această lucrare de cercetare.

În capitolul 4 am prezentat o tehnică specială de RT (tehnica cranio-spinală) cu accent

pe tranziția de la tehnica 3D-CRT la iradierea cu tehnicile IMRT sau VMAT și avantajele

acestei tranziții.

Capitolul 5 conține cuprinde cercetarea influenței erorilor de poziționare asupra

distribuției de doză prin simulări efectuate în fantoma 4D. Am studiat erori de rotație și de

translație aplicate simulărilor de tratament utilizând tehnica VMAT.

Capitolul 6 cuprinde un studiu retrospectiv. În acest studiu am inclus pacienții tratați în

Clinica OncoHelp în anul 2016. În acest studiu am urmărit doza de radiație încasată de

plămânul ipsilateral și de inimă în iradierea neoplasmului mamar. Scopul acestui studiu a fost

de a determina un tipar prin care, în funcție de dimensiunea și localizarea volumului de iradiat

să se poată determina cea mai bună tehnică care poate fi folosită în calculul dozei absorbite.

În ultimul capitol am prezentat o cercetare în curs care are ca scop îmbunătățirea

iradierii în cancerul mamar în spitalele cu buget redus și care nu beneficiază de sistem de

control al respirației. Această cercetare derivă din studiul retrospectiv pe care l-am prezentat în

capitolul 6 și se referă la pacientele cu neoplasm mamar în partea stângă.

12

CONCLUZII GENERALE ȘI CONTRIBUȚII ORIGINALE

În primul capitol am prezentat dispozitivele utilizate în practica curentă în RTE cu

accent pe LINAC-ul utilizat în această lucrare. Tot aici am prezentat tehnicile terapeutice

utilizate în prezent, precum și importanța tranziției de la radioterapia convențională la

radioterapia IMRT, alături de riscurile și avantajele care vin odată cu aceasta.

În cel de-al doilea capitol am prezentat modele de calcul și algoritmii care stau la baza

calculului dozimetric pentru realizarea planului de tratament. Importanța acestora în practica

clinică, limitările si avantajele lor.

În capitolul 3 am prezentat procesul de comisionare al LINAC-ului „Clinac iX” de la

Varian, cu energie duală de raze X și 4 energii diferite de electroni. În această etapă am

determinat parametrii de funcționare ai aparatului, am implementat algoritmii astfel încât toate

tehnicile de iradiere să poată fi utilizate în deplină siguranță. Tot aici am prezentat procesul de

QA în practica clinică, proces prin care fizicianul medical are rolul de a se asigura că livrarea

dozei se face în conformitate cu simularea tratamentului, ținându-se cont în același timp de

limitările și incertitudinile care intră în calculul dozei absorbite. Toate datele achiziționate în

acest capitol sunt utilizate în prezent în modul clinic și stau la baza tuturor planurilor calculate

în această lucrare de cercetare. Am efectuat aceste măsurători în conformitate cu recomandările

internaționale și respectând legislația națională în vigoare.

În capitolul 4 am prezentat tehnica specială de iradiere cranio-spinală. Aici am pornit

de la tehnicile 3D-CRT de realizare a planului de tratament, unde provocarea este de a elimina

suprapunerea joncțiunii câmpurilor ortogonale și avantajele implementării cu succes a

tehnicilor IMRT/VMAT cu multiple izocentre în practica clinică. Tranziția de la tehnica 3D-

CRT la tehnica IMRT s-a concretizat în Timișoara, prin tratarea cu succes a unui pacient în

vârstă de 12 ani în anul 2016 în departamentul de radioterapie al Asociației OncoHelp. Am

prezentat această lucrare la conferința internațională TIM 14, cu titlul “Craniospinal

irradiation techniques” și publicată în AIP Conference Proceedings.

În capitolul 5 am prezentat rezultatele cercetării influenței erorilor de poziționare asupra

distribuției de doză, simulând în fantomul 4D erori de rotație și de translație aplicate diferitelor

13

planuri de tratament utilizând tehnica VMAT. În urma rezultatelor analizei conform criteriului

𝛾 am concluzionat că:

Pentru erori de poziționare de până la 1 cm sau 5 grade, (care de altfel pot fi frecvente

dacă nu se folosesc sisteme de contenție sau metode imagistice de verificare la fiecare ședință

de tratament) sub 50% din punctele măsurate trec criteriul 𝛾 (3% sau 3 mm).

Pentru obținerea unei corespondențe reale între planul de tratament calculat în TPS și

tratamentul efectuat pacientului, este necesară o analiză reala a tuturor factorilor perturbatori

care pot interveni în timpul tratamentului.

La efectuarea planului de tratament 3DCRT acești factori au o influență mai redusă în

eficacitatea tratamentului decât planurile IMRT.

La planurile IMRT, datorită variației fluenței fasciculului, orice eroare de poziționare

are o influență crescută în eficacitatea tratamentului.

Este de asemenea necesar un sistem de QA din care să nu lipsească dispozitive de

contenții, verificări imagistice periodice și sisteme dozimetrice de verificare.

Am prezentat rezultatele preliminarii la conferința internațională SRROM 2015 cu

titlul: “Verificare dozimetrică asupra distribuției de doză în Radioterapia modernă” ca

prezentare orală.

Rezultatele finale le-am prezentat în cadrul conferinței RAD 23-27 mai 2016 având

titlul “Experimental dosimetric checkup of dose distribution under positioning errors”.

Această lucrare a fost acceptata pentru publicare în revista “Scientific Bulletin, Series

A, Applied Mathematics and Physics” 2018.

Pe lângă problemele legate de reproductibilitatea poziției pacientului la fiecare ședință

de tratament și influența erorilor asupra tratamentului radioterapeutic, o altă problemă de

actualitate este tehnica utilizată pentru administrarea tratatamentului pacientelor cu neoplasm

mamar. Aici intră în discuție utilizarea tehnicilor 3D-CRT în detrimentul tehnicilor moderne

IMRT. Există argumente pro și contra pentru fiecare tehnică în parte în ceea ce privește

tratamentul mamar, în principal din cauza mișcării pacienților, mișcări datorate respirației.

În simularea tratamentelor care utilizează tehnici IMRT rezultatele sunt promițătoare,

dar la o analiză detaliată intervine modificarea distribuției de doză odată cu mișcarea dată de

14

respirație, modificare inexistentă la câmpurile statice care au aceeași intensitate a radiației în

toată aria secțiunii fasciculului.

Limitele de doză pentru OAR din imediata vecinătate a sânului, recomandate de

standardele internaționale diferă între cele două tehnici, tocmai datorită riscului semnificativ

crescut de a administra tratamentul în mod eronat în cazul fasciculelor utilizate în tehnicile

IMRT. Acesta se utilizează în principal doar în cazurile excepționale în care există o diferență

semnificativă între rezultatul obținut cu tehnica 3D-CRT vs tehnica IMRT.

Pentru planurile de tratament fără utilizarea IMRT, ci doar prin tehnica 3D-CRT am

efectuat un studiu retrospectiv pe toți pacienții cu neoplasm mamar în clinica OncoHelp în

cursul anului 2016. În studiu am urmărit doza încasată de plămânul ipsilateral, de plămânul

contralateral, inimă, sânul contralateral, precum și indicele de conformitate și de omogenitate

pentru analiza distribuției izodozei de 95% în volumul țintă. Am analizat planuri atât pentru

partea dreaptă, cât și pentru partea stângă, paciente cu sân sau mastectomie, PTV-uri care

includ ganglioni spraclaviculari sau fără.

După analiza datelor colectate am concluzionat:

Tehnica de tratament 3D conformațională rămâne în continuare standardul utilizat în

iradierea cancerului mamar, tehnicile IMRT fiind utilizate doar când riscul asociat mișcărilor

cauzate de respirația pacientului sunt semnificativ mai mici decât avantajul unei doze mult mai

conformate în PTV.

În această categorie a cazurilor în care tehnicile IMRT sunt superioare tehnicilor

standard 3D-CRT intră cazurile excepționale a pacienților reiradiați local, sau în general

pacienți pentru care medicul radioterapeut responsabil urmărește limite de doză mult mai mici

pentru țesuturile sănătoase din diverse considerente.

Rezultatele preliminarii ale acestui studiu le-am prezentat în cadrul conferinței

internaționale SRROM 3-6 noiembrie 2016, in lucrarea prezentată oral, având ca titlu “IMRT

sau 3D conformațional în iradierea cancerului mamar?”.

Rezultatele finale le-am prezentat în cadrul conferinței internaționale TIM 17 “IMRT

vs 3D conformațional în iradierea cancerului mamar” ca prezentare orală.

Importanța acestor rezultate a fost confirmată prin publicarea lor în revista

interdisciplinară indexată BDI “Oncolog-Hematolog.ro” în octombrie 2017.

15

Cu ajutorul rezultatelor pe care le-am obținut în acest studiu retrospectiv se pot tria

cazurile care nu se pretează tehnicilor 3D-CRT, astfel economisind timp și resurse (atât umane

cât și financiare) în cadrul unei secții de RT.

Lanțul RT poate întâmpina o serie de erori umane, precum și modificări la nivel

molecular în pacient între faza de simulare și faza de tratament (modificări întâlnite în mod

frecvent, precum conținutul sistemului digestiv sau cantitatea de aer în plămâni), iar calculul

dozei absorbite ține cont în primul rând de structura materialului iradiat, în înregistrarea datelor

de input.

În orice verificări privind caracterizarea fasciculului radioterapeutic nu există loc de

erori.

16

CERCETĂRI VIITOARE

Odată cu încheierea acestei teze, voi continua să abordez activități de cercetare legate

de perfecționarea activităților ca fizician medical în radioterapia externă. În acest scop am

dedicat ultimul capitol al acestei teze pentru a prezenta pe scurt o cercetare în curs, care are ca

scop îmbunătățirea iradierii în cancerul mamar în spitalele cu buget redus, spitale care nu

beneficiază de sistem de control al respirației. Această cercetare derivă din studiul retrospectiv

pe care l-am prezentat în capitolul 6 și se referă la pacientele cu neoplasm mamar în partea

stângă.

După ce am analizat rezultatele preliminarii am concluzionat că: din punct de vedere al

dozei de radiație încasată de inima, tratamentul în modul inspir profund este mult superior celui

în modul respir normal. Problematica în practica clinică rămâne în continuare deficitul

financiar și lipsa sistemelor de control al respirației. În lipsa acestor sisteme există două soluții

posibile, și anume: Tratamentul efectuat în respir normal cu supradozarea arterei coronare, sau

efectuarea tratamentului în inspir profund fără a beneficia de un sistem de control al respirației.

Pentru siguranța unui conturaj corect și eliminarea posibilelor erori datorate mișcării

respirației, în simularea CT, pacienții cu neoplasm mamar sunt scanați atât în inspir profund

cat și în inspir normal, conturajul PTV-ului se efectuează de către medic cu marja de eroare

care poate fi dată de respirația pacientului. Am efectuat planuri de tratament 3D pentru fiecare

caz în parte, atât în respir normal cât și în inspir profund și am analizat beneficiile vs riscurile

între tratamentul în respir normal vs tratamentul în inspir profund, fără un sistem de control al

respirației.

După ce am comparat cazurile analizate se poate certifica (teoretic) că eroarea dată de

diferența de amplitudine a respirației de la o ședință de tratament la alta poate fi compensată

prin aplicarea penelor de aer în câmpurile de iradiere. Condiția principală este ca tratamentul

să fie unul convențional 3D-CRT fără tehnica (câmp în câmp). Astfel, se poate trata pacientul

în inspir normal în deplină siguranță, atâta timp cât sunt respectate condițiile de mai sus. Pentru

a testa aceasta teorie este necesară o verificare imagistică pe masa de tratament și de analizat

daca erorile date de incertitudinea volumului de aer din plămâni pot fi anticipate din diferența

de amplitudine dintre poziția “respir normal” si poziția “inspir profund.”

17

Din punct de vedere al dozei absorbite în plămânul ipsilateral, tratamentul în modul

inspir profund (fără sistem de control al respirației) poate fi recomandat doar pentru cazurile

excepționale, decizia aparținându-i medicului curant și doar utilizând zilnic metode imagistice

de verificare.

Fiind o metodă acceptată doar în cazurile excepționale nu am colectat încă suficiente

date pentru a concluziona raportul beneficiul/risc în iradierea neoplasmului mamar în modul

inspir-profund fără sistem de control al respirației, dar rezultatele actuale sunt promițătoare.

Pe lângă aceste cercetări cu caracter experimental voi întreprinde și unele cercetări cu

caracter teoretic. Acestea vizează cercetări privind spectrele de absorbție și cele de emisie ale

radiației X, investigând în special materialele care conțin ioni ai metalelor de tranziție. Acești

ioni joacă un rol important în spectroscopia radiației X care permite obținerea unor informații

precise despre structura și comportarea electronică a ionilor metalelor de tranziție. Voi folosi

două metode de investigare, și anume: prima dintre acestea este o metodă clasică și se bazează

pe aproximația multielectronică a teoriei multipleților câmpului cristalin. Cea de a doua este o

metodă cuantică și se bazează pe teoria densității de funcțională (DFT). Rezultatele obținute în

ambele metode vor fi comparate cu date experimentale și rezultate similare din literatura de

specialitate, pentru validarea și folosirea lor ulterioară.

18

BIBLIOGRAFIE

1. F. H. Attix – Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry, Wiley,

New York (1986);

2. F. M. Khan – Physics of Radiation Therapy, the 3rd Edition, Departament of

Therapeutic Radiology University of Minesota Medical School, Mineapolis Minesota (2003);

3. M. R. Sontag – Photon beam dose calculations in regions of tissue heterogeneity using

computed tomography, Dissertation. Toronto: Univeristy of Toronto (1979);

4. E. Bild – Introducere în radioterapie și radiooncologie, Editura Speranta, Bucuresti

(2006);

5. E. B. Podgorsak – Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and

Students, Biological and Medical Physics, IAEA, Viena (2005);

6. N. Ghilezan – Cobaltoterapia, Editura Medicală (1983);

7. J. V. Dyk – Modern Technology of Radiaton Oncology - A compendium for Medical

Physicist and Radiation Oncologists, Medical Physics Publishing, Madison Wi (1999);

8. O. G. Duliu – Dozimetrie si radioprotectie, Editura Universitatii din Bucuresti (2012);

9. I. Chiricuta – Cancerologie clinica, vol II, editura Medicala (1978);

10. International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) Report 50.

Prescribing, recording, and reporting photon beam therapy. Bethesda, MD: ICRU (1993);

11. J. T. Bushberg, J. A. Seibert, E. M. Leidholdt, et al. – The essential physics of medical

imaging, Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins (2003);

12. T. Pan, T. Y. Lee, E. Rietzel, et al. –4D-CT imaging of a volume influenced by

respiratory motion on multi-slice CT, Med Phys 2004;31:333–340;

13. P. J. Keall, G. Starkschall, H. Shukla, et al. – Acquiring 4D thoracic CT scans using a

multislice helical method, Phys Med Biol 2004;49:2053–2067;

14. International Commission on Radiation Units and Measurements. – Determination of

absorbed dose in a patient by beams of X or gamma rays in radiotherapy procedures, Report

24. Bethesda: ICRU (1976);

15. J. V. Dyk, R. Barnett, J. Cygler, et al. – Commissioning and quality assurance of

treatment planning computers, Int J Radiat Oncol Biol Phys 1993;26:261–273;

16. K. A. Gifford, D. S. Followill, H. H. Liu, et al. – Verifcation of the accuracy of a photon

dose-calculation algorithm, J Appl Clin Med Phys 2002;3:26–45;

19

17. A. L. Boyer, S. Li, D. Tate, et al – Potential advantages of modulated therapy in

treatment of prostate cancer, Int J Rad Oncol Biol Phys 1996;36:388;

18. J. R. Cunningham – Tissue inhomogeneity corrections in photon-beam treatment

planning, Progress in medical physics Vol 1, Plenum Publishing, New York (1983);

19. H. E. Johns, J. R. Cunningham – The physics of radiology, Springfield: Charlea C

Thomas Publisher (1983);

20. J. W. Wong, J. A. Purdy – On methods of inhomogeneity corrections for photon

transport, Medical Physics 1990;17:807-814;

21. S. Webb – The physics of three-dimensional radiation therapy, Institute of Physics

Publishing, Bristol UK (1993);

22. F. M. Khan – Treatment planning in Radiation Oncology, Lippinet Williams & Wilkins,

USA (2012);

23. M. R. Sontag, J. J. Battista, M. J. Bronskill, et al. – Implications of computed

tomography for inhomogeneity corrections in photon beam dose calculations, Physics in

medicine & Biology 1997;124(1):143-9;

24. D. A. Jaffray, J. J. Battista – X ray sources of medical linear accelerators: focal and

extra focal radiation, Medical Physics 1993;20(5):1417-27;

25. P. A. Jursinic, M. B. Podgorsak, B. R. Paliwal – Implementation of a three-dimensional

compensation system based on computed tomography generated surface contours and tissue

inhomogeneities, Med Phys 1994;21:357–365;

26. W. H. Beyer – Standard mathematical tables, 25th edn. FL: CRC Press (1981);

27. G. Starkschall, A. S. Shiu, S. W. Bujnowski, et al. – Effect of dimensionality of

heterogeneity corrections on the implementation of a three-dimensional electron pencil beam

algorithms, Phys Med Biol 1991;36:207;

28. American association of Physicist in medicine RTS Task Group 21 – A protocol for the

determination of absorbed dose from high energy photon and electron beams, Medical Physics

(1983);

29. L. D. Simpson, R. Mohan, R. Henderson, – Computer-compatible patient contur

plotter, Medical Phyics (1977), DOI:10.1118/1.594368;

30. W. Schlegel, T. Bortfeld – The use of computers in radiation therapy, Heidelberg,

Springer Verlag (2000);

31. B. A. Fraas, J. R. Palta, T. R. Mackie – Quality assurance from 3D treatment planning,

Teletherapy: present and future, Madison, WI: Advanced Medical Publishing (1996);

20

32. M. Sayan, W. E. Hopkins and R. Heimann – Deep Inspiration Breath-hold (DIBH)

Technique to Reduce Cardiac Radiation Dose in the Management of Breast Cancer, Current

Cancer Therapy Reviews 2016;12:2-14;

33. I. Scarlatescu, V. Virag, C. N. Avram – Craniospinal irradiation techniques, AIP

Conference Proceedings 1694, 040012 (2015);

34. S. X. Chang, T. J. Cullip, K. M. Deschesne, E. P. Miller, J. G. Rosenman –

Compensators: An alternative IMRT delivery technique, Journal of applied Clinical Medical

Physics, DOI: 10.1120/jacmp.v5i3.1965;

35. V. Feygelman, G. Zhang, C. Stevens, B. E. Nelms – Evaluation of a new VMAT QA

device, or the “X” and “O” array geometries, Journal of Applied Medical Physics

2001;12(2):146–168;

36. L. Coleman, C. Skourou – Sensitivity of volumetric modulated arc therapy patient

specific QA results to multileaf collimator errors and correlation to dose volume histogram

based metrics, Medical Physics DOI:10.1118/1.4824433;

37. J. I. Kim, C. H. Choi, H. G. Wu, J. H. Kim, K. Kim, J. M. Park, Correlation analysis

between 2D and quasi-3D gamma evaluations for both intensity-modulated radiation therapy

and volumetric modulated arc therapy, Oncotarget 2017;8(3):5449–5459;

38. D. A. Low, W. B. Harms, S. Mutic, J. A. Purdy – A technique for the quantitative

evaluation of dose distribution, Medical Physics, 1998;25(5):656-61;

39. W. P. M. Mayles, R. Lake, A. McKenzie, E. M. Macaulay, H. M. Morgan, T. J. Jordan,

S. K. Poweley – Physics Aspects of Quality Control in Medicine, The Institute of Physics and

Engineering in Medicine (1999);

40. C. W. Hurkmans – Reduction of cardiac and lung complication probabilities after

breast irradiation using conformal radiotherapy with or without intensity modulation,

Radiotherapy and Oncology 2002;62(2):163-171;

41. T. Bortfeld – Effects of intra-fraction motion on IMRT dose delivery: statistical analysis

and simulation, Physics in Medicine and Biology 2002;47(13):2203-20;

42. I. Scarlatescu, M. Spunei, A. Chis, S. Negru, M. Bunoiu, N. Avram – Experimental

dosimetric checkup under positioning errors according to gamma criterion, U.P.B Scientific

Bulletin Series A, Applied Mathematics and Physics (ACCEPTAT PENTRU

PUBLICARE);

43. Y. H. Lee – Dosimetric Comparison of Four Different External Beams for Breast

Irradiation, Journal of the Korean Physical Society 2017;70(3):300–307;

21

44. G. Galigardi – Radiation Dose-Volume effects in the heart, Int. J. Radiation Oncology

Biol. Phys. 2010;76(3 Suppl):S77-85;

45. M. Ashraf – Dosimetric comparison of 3DCRT versus IMRT in whole breast irradiation

of early stage breast cancer, International Journal of Cancer Therapy and Oncology

2014;2(3):020318;

46. J. H. Borger – Cardiotoxic effects of tangentioal breast irradiation in early breast

cancer patients: The role of irradiated heart volume, International Journal of Radiation

Oncology Biol. Phys. 2007;69(4):1131-8;

47. L. Feuvret – Conformity index: a review, Int J Radiation Oncology Biol. Phys.

2006;64(2):333-42;

48. I. Scarlatescu, S. Negru, N. Avram – A dosimetrical study in breast irradiation,

Oncolog-Hematolog.ro DOI:10.26416/OnHe.40.3.2017.115;

49. Early Breast Cancer Trialists' Collaborative Group – Favorable and unfavorable effects

on long-term survival of radiotherapy for early breast cancer: an overview of the randomised

trials, Lancet 2000;355(9217):1757-70;

50. G. Gasparini, G. A. Panizzoni, S. Dal Fior, et al. – Conservative surgery and irradiation

(QUART) in the treatment of 243 stage I-II breast cancer patients. Anticancer Res.

1991;11(4):1635-40;

51. M. A. Rose, I. Olivotto, B. Cady, et al. – Conservative surgery and radiation therapy

for early breast cancer. Long-term cosmetic results. Arch. Surg. 1989;124(2):153-7;

52. M. Barton, S. Jacob, J. Shafiq, et al. – Review of Optimal Radiotherapy Utilisation

Rates, Ingham Institute for Applied Medical Research; Sydney – Australia (2013);

53. Early Breast Cancer Trialists’ Collaborative Group – Effects of radiotherapy and of

differences in the extent of surgery for early breast cancer on local recurrence and 15-year

survival: an overview of the randomised trials, Lancet 2005;366:2087–106;

54. L. E. Rutqvist, H. Johansson – Mortality by laterality of the primary tumour among

55,000 breast cancer patients from the Swedish Cancer Registry, Br. J. Cancer

1990;61:866–8;

55. K. Bouillon, N. Haddy, S. Delaloge, et al. – Long-term cardiovascular mortality after

radiotherapy for breast cancer, J. Am. Coll. Cardiol. 2011;57:445–52;

56. D. Latty, K. E. Stuart, W. Wang, & V. Ahern – Review of deep inspiration breath-hold

techniques for the treatment of breast cancer, J. Med. Radiat. Sci. 2015;62:74–81;

57. S. C. Darby, M. Ewertz, P. Mc Gale, et al. – Risk of ischemic heart disease in women

after radiotherapy for breast cancer, N. Engl. J. Med. 2013;368:987–98;

22

58. C. Taylor – Radiation-related heart disease following treatment for breast cancer,

Radiother. Oncol. 2011;99(Suppl 1):S76;

59. M. Krengli, M. Sacco, G. Loi, et al. – Pulmonary changes after radiotherapy for

conservative treatment of breast cancer: a prospective study, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys.

2008;70:1460–7;

60. P. A. Lind, B. Wennberg, G. Gagliardi, T. Fornander – Pulmonary complications

following different radiotherapy techniques for breast cancer, and the association of irradiated

lung volume and dose, Breast Cancer Res. Treat. 2001;68:199–210;

61. B. Zurl, H. Stranzl, P. Winkler, K. S. Kapp – Quantitative Assessment of Irradiated

Lung Volume and Lung Mass in Breast Cancer Patients Treated with Tangential Fields in

Combination with Deep Inspiration Breath Hold (DIBH), Strahlentherapie und Onkologie

2010;186(3):157–162;

62. H. Y. Lee, J. S. Chang, I. J. Lee, K. Park, Y. B. Kim, C. O. Suh, J. W. Kim, K. C. Keum

– The deep inspiration breath hold technique using Abches reduces cardiac dose in patients

undergoing left-sided breast irradiation, Radiat. Oncol. J. 2013;31(4):239-246;

63. T. I. Lingos, A. Recht, F. Vicini, et al. – Radiation pneumonitis in breast cancer patients

treated with conservative surgery and radiation therapy, Int J Radiat Oncol. Biol. Phys.

1991;21:355– 360;

mailto:brigitte.zurl@klinikum-graz.athttps://link.springer.com/journal/66https://link.springer.com/journal/66/186/3/page/1

23

LUCRĂRI PREZENTATE LA CONFERINȚE INTERNAȚIONALE

1. TIM 14, 20-22nd Nov 2014, Timișoara, “Craniospinal irradiation techniques” – I

Scarlatescu, V Virag, C Avram, prezentare poster;

2. The 25-th Annual Congress of. Romanian Society of Radiotherapy and Medical

Oncology, 15-17 Oct 2015, Sibiu, “Verificare dozimetrică asupra distribuției de doză în

Radioterapia modernă” – I. Scărlătescu, M. Spunei, A. Chiș prezentare orală;

3. RAD 2016, 23-27 Mai 2016, Nis - Serbia - “Experimental dosimetric checkup of dose

distribution under positioning errors” – I. Scarlatescu, A. Chis, M. Spunei, C. N. Avram

prezentare poster;

4. Simpozionul Tehnici moderne de radioterapie, 23-24 Sept 2016, Iasi – “Realizarea unui

plan de tratament pentru glomangiopericitom folosind tehnica IMRT necoplanară sau VMAT”

– B. Ile, I. Scărlătescu, M. Spunei, A. Chiș – prezentare orală;

5. The 26-th Annual Congress of. Romanian Society of Radiotherapy and Medical

Oncology 3-6 Noi 2016, București “IMRT sau 3D conformațional în iradierea cancerului

mamar?” – I. Scarlatescu, B. Ile, A. Chis, M. Spunei, A. Tanase, I. Lupse, N. Besenyodi, A.

Croitoru, prezentare orală;

6. TIM 17, 25-27 Mai, Timișoara – “IMRT vs 3D conformațional în iradierea cancerului

mamar” – I. Scarlatescu, B. Ile, M. Spunei, N. Avram - prezentare orală;

PARTICIPĂRI LA CONFERINȚE

1. Conferința Societății Române de Radioterapie și Zilele Medicale ale Institutului

Oncologic „Prof. Dr. Alexandru Trestioreanu”, 5-7 Noi 2015, București;

2. CONFER 2015, Conferințele Institutului de Oncologie Iași, 26-29 Noi 2015, Iași;

3. Best of ASCO Best of ASTRO 24-25 Iun 2016, Cluj-Napoca;

4. Annual Meeting of American Society for Radiation Oncology, 25-28 sept 2016, Boston

- USA;

5. ESTRO Congress 4-9 mai 2017, Viena - Austria;

6. Al 27-lea Congres Anual al Societății Române de Radioterapie și Oncologie

Medicală, 19-21 Oct 2017, Cluj Napoca;

24

LISTA DE LUCRĂRI

1. I. Scarlatescu, V. Virag, C.N. Avram – Craniospinal irradiation techniques , AIP

Conference Proceedings 1694,040012(2015);

2. I Scarlatescu, M Spunei, A Chis, S Negru, M Bunoiu, N Avram – Experimental

dosimetric checkup under positioning errors according to gamma criterion, U.P.B Scientific

Bulletin Series A, Applied Mathematics and Physics (ACCEPTAT PENTRU

PUBLICARE);

3. I. Scarlatescu, S. Negru, N. Avram – A dosimetrical study in breast irradiation,

revista Oncolog-Hematolog.ro, DOI:10.26416/OnHe.40.3.2017.115;