Technologie en technieken in de radiotherapie (B-KUL-G0F69B)
Doelstellingen
Deze leseenheid bestaat uit het verwerven van de theoretische en praktische principes van de uitvoering van radiotherapie, berekening en dosimetrie.
De cursus is opgebouwd rond 7 hoofdthema’s:
- Inleiding tot radiotherapie en behandelingstechnologieën
- Dosisberekening en behandelingsplanning
- De interacties van deeltjes met materie vanuit het standpunt van de medisch fysicus
- Veld- en dosimetrische grootheden. Concept van evenwicht tussen geladen deeltjes
- Holte theorie
- Stralingsdetectoren vanuit het perspectief van een medisch fysicus
- Inleiding tot referentiedosimetrie voor kV- en MV-bundels
- Dosimetrie in kleine velden
Begintermen
Basiskennis wiskunde en moderne natuurkunde.
Plaats in het onderwijsaanbod
- Master in de medische stralingsfysica (programma voor studenten gestart vóór 2024-2025) (Leuven) 60 sp.
- Master in de fysica (Leuven) (Optie fysica in de maatschappij) 120 sp.
Onderwijsleeractiviteiten
3 sp. Technologie en technieken in de radiotherapie (B-KUL-G0F69a)
Inhoud
1 Algemene inleiding tot radiotherapie, inclusief behandeltechnologieën
2 Directe dosisafzetting
2.1 Stopping power - CSDA-benadering
2.1.1 Zwaar geladen deeltjes
2.1.2 Elektronen en positronen
2.2 Stralingsopbrengst
2.3 Beperkte remkracht - LET
2.4 Bereik
2,5 Doseren in dunne en dikke folie
3 Indirecte dosisafzetting
3.1 Foton-interacties (rep.)
3.1.1 Overgedragen energie
3.1.2 Netto overgedragen energie
3.1.3 Getransporteerde energie
4. Veld- en dosimetrische definities en eenheden
4.1 Stralingsveldgrootheden en -eenheden (deeltjesfluentie, flux…)
4.2 Hoeveelheden stralingsinteractie (dwarsdoorsneden, verzwakkingscoëfficiënten, remvermogens)
4.3 Dosimetrische hoeveelheden (blootstelling, geabsorbeerde dosis, KERMA)
4.4 Relaties tussen veld- en dosimetrische grootheden
4.5 Stralingsevenwicht
5 Cavity theory
6 Overzicht van stralingsdetectoren en metingen
6.1 Algemeenheden
6.2 Detectorrespons en kalibratiecoëfficiënt
6.3 Absolute, referentie- en relatieve dosimetrie
6.4 Algemene kenmerken en wenselijke eigenschappen van detectoren
6.5 Korte beschrijving van verschillende soorten detectoren vanuit het standpunt van de medisch fysicus
7 Primaire stralingsnormen
8 Ionenkamermetingen
8.1 Basisprincipes
8.2 Correctie voor invloedsgrootheden: temperatuur-druk, polariteit, ionenrecombinatie
9 Referentiedosimetrie voor MV-balken
10 Kleine velddosimetrie
11 Dosisberekening
Praktische inhoud
Dosisberekeningslaboratorium (de leerlingen zullen hun eigen code in Python moeten opschrijven voor een convolutie-algoritme met een potloodbundel; en vervolgens hun sterke en zwakke punten bespreken; referentie-Monte Carlo-gegevens zullen worden verstrekt)
Studiemateriaal
De cursus combineert reguliere theoretische hoorcolleges met klassikale oefeningen. Alle theoretische colleges zijn vooraf opgenomen of opgenomen (als vooraf opnemen niet beschikbaar is). Daarom kan het lesgeven in de klas worden aangepast, afhankelijk van de verzoeken van de studenten die in de klas aanwezig zijn. Wanneer er een pre-record beschikbaar is, geven wij de voorkeur aan dynamisch onderwijs met grote ontwikkelingen op het bord op specifieke onderdelen van de cursus. De studenten worden aangemoedigd om de vooraf opgenomen cursussen vóór de klassikale sessie te bekijken, zodat ze specifieke vragen en ontwikkelingen kunnen stellen.
Sommige oefeningen worden klassikaal opgelost, andere thuis. Oplossingen voor de oefeningen worden gedurende het semester aangereikt. Studenten die fysiek niet aanwezig kunnen zijn, worden sterk aangemoedigd om contact op te nemen met de docent in geval van problemen bij het oplossen van een oefening.
De introductie van de cursus (cursusrooster; presentatie van samenvatting en lesmateriaal; evaluatiemethodiek; praktische overwegingen) wordt gestreamd en opgenomen.
Na de introductie is er geen streaming voorzien voor de cursussen als er een pre-record beschikbaar is. Dit is het standaardformaat (geen streaming, maar een vooraf opgenomen cursus). Als er geen pre-record beschikbaar is, volgt de cursus een klassiek format met een powerpointpresentatie. In het laatste geval (geen vooropname), en alleen in dat geval, worden de cursussen ook gestreamd. Voor alle studenten wordt duidelijk gemaakt wanneer er een streamingmogelijkheid beschikbaar komt. Maar de studenten moeten ervan uitgaan dat er geen streamingoptie is. Er zullen veel mogelijkheden zijn voor studenten die moeite hebben om naar de cursus te komen om hun vragen te stellen. Voor het beantwoorden van vragen kunnen specifieke (gestreamde) sessies worden overwogen.
De inhoud die aan evaluatie wordt onderworpen, is de enige inhoud die beschikbaar is in opgenomen materiaal (dia's en uitleg) + de oefeningen.
Lesmateriaal
Verplicht
Opgenomen theoretische lessen
Cursus dia's
Oefeningen met hun oplossingen
Ondersteuning (optioneel)
Papieren
“Fundamentals of Ionizing Radiation Dosimetry”, door Andreo, Burns, Nahum, Seuntjens en Attix (Wiley, 2017)
"Handboek voor radiotherapiefysica" (Mayles, Nahum, Rosenwald)
Toelichting werkvorm
There will one "lab" assignment
Implementation of a pencil beam dose calculation algorithm:
The students will have to solve a dose calculation problem, with a short Python program.
The goal is to show the potential and limitations of pencil beam dose convolution. Monte Carlo data is provided for comparison.
There is no report to provide, but the physical presence of the students is MANDATORY during the lab. Otherwise, they will have to present a report and demonstrate that their code is implemented.
Evaluatieactiviteiten
Evaluatie: Technologie en technieken in de radiotherapie (B-KUL-G2F69b)
Toelichting
Het schriftelijke gedeelte bedraagt 70% van het cijfer. Het mondelinge deel 30% van het cijfer
Al het lesmateriaal is beschikbaar voor het schriftelijke deel en bedraagt 70% van het cijfer (30% theoretische vragen; 40% oefeningen). Het openboekformaat moet door de student worden gezien als een manier om het comfort te vergroten en het onthouden van lange vergelijkingen of definities te vermijden. . Om te slagen voor het examen wordt echter wel verwacht dat de student de lesstof kent. Anders duurt het te lang voordat de student de vragen van het examen beantwoordt. De vragen worden zo gesteld dat het mogelijk is ze te beantwoorden zonder naar de cursus te verwijzen, als deze bekend is.
Het mondelinge deel bedraagt 30% van de score. Er worden korte vragen gesteld en de student moet on-the-fly ontwikkelingen doorvoeren. Voor het mondelinge gedeelte is geen lesmateriaal beschikbaar
Toelichting bij herkansen
In the second session, the exam follows the exact same structure