Medische Toepassingen van pixel detectors. Jan Visser

Vergelijkbare documenten
The Color of X-rays. Spectral Computed Tomography Using Energy Sensitive Pixel Detectors E.J. Schioppa

Week-end van de wetenschap, Groningen, 6 oktober 2013 Ivo van Vulpen

De Large Hadron Collider 2.0. Wouter Verkerke (NIKHEF)

PositronEmissieTomografie (PET) Een medische toepassing van deeltjesfysica

Large Hadron Collider. Werkbladen. HiSPARC. 1 Inleiding. 2 Voorkennis. 3 Opgaven atoombouw. C.G.N. van Veen

Zoektocht naar het Higgs deeltje. De Large Hadron Collider in actie. Stan Bentvelsen

Nieuwe resultaten van de zoektocht naar het Higgs deeltje in ATLAS

De magische wereld van het allerkleinste - gedeelde dromen & innovatie -

Zoektocht naar de elementaire bouwstenen van de natuur

Wisselwerking. van ioniserende straling met materie

Large Hadron Collider. Uitwerkingen. HiSPARC. 1 Inleiding. 2 Voorkennis. 3 Opgaven atoombouw. C.G.N. van Veen

Atoomfysica uitwerkingen opgaven

natuurkunde havo 2017-I

28 augustus 2012, Introductiecollege 1e jaars studenten UvA. Het Higgs boson. Ivo van Vulpen (UvA/Nikhef)

Zoektocht naar de elementaire bouwstenen van de natuur. Resultaten uit 1 e jaar van de LHC. Ivo van Vulpen

Theory DutchBE (Belgium) De grote hadronen botsingsmachine (LHC) (10 punten)

De large hadron collider: Hoe zien de eerste botsingen eruit? Ivo van Vulpen

samenvatting interactie ioniserende straling materie

Versnellers en Detectoren

De ontdekking van het Higgs boson. Ivo van Vulpen

H3: Deeltjesversneller: LHC in CERN

Kijk eens naar de de volgende figuren:

Higgs en de Kosmos Niels Tuning (Nikhef) 31 oktober 2013

Eindexamen vwo natuurkunde I

Massahysterie over het massamysterie. dr. Frank Filthaut Radboud Universiteit Nijmegen & Nikhef

Samenvatting H5 straling Natuurkunde

1 Leerlingproject: Kosmische straling 28 februari 2002

Materie bouwstenen van het heelal FEW 2009

Onder constituenten verstaat men de fundamentele fermionen: de quarks in het versnelde proton of anti-proton, t of de versnelde elektronen of

De deeltjes die bestudeerd worden hebben relativistische snelheden, vaak zeer dicht bij de lichtsnelheid c. De interacties tussen deeltjes grijpen

Opleiding Stralingsdeskundigheid niveau 3 / 4B. Dosimetrie, deel 1. introductie dosisbegrip. W.P. Moerman

Inleiding stralingsfysica

Fysische grondslagen radioprotectie deel 1. dhr. Rik Leyssen Fysicus Radiotherapie Limburgs Oncologisch Centrum

Higgs en de Kosmos Niels Tuning (Nikhef) Hoorn, 15 april 2014

1 Een lichtbron zendt licht uit met een golflengte van 589 nm in vacuüm.

Examen VWO. natuurkunde. tijdvak 1 maandag 21 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage. Gebruik het tabellenboekje.

Welkom op de afdeling Nucleaire Geneeskunde Stage studenten eerste master arts Academisch jaar

Nieuwe ontwikkelingen

Hfdst 3: Radiotherapie Prof. Van den Bogaert

Scanmethoden bij neuro-endocriene tumoren en behandeling met PRRT

In de figuur hieronder zie je een Elektromagnetische golf: een golf die bestaat uit elektrische en magnetische trillingen.(zie figuur).

2.1 Wat is licht? 2.2 Fotonen

Tentamen Beeldvormende Technieken 1 8A820 Dinsdag 13 augustus uur

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Exact Periode 5. Dictaat Licht

Examen VWO. natuurkunde (pilot) tijdvak 1 maandag 21 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage. Gebruik het tabellenboekje.

Biologische effecten van ioniserende en niet-ioniserende straling

Hoofdstuk 5 Straling. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Werkblad 2.2: Doppelspalt Simulatie voor Fysische Optica en voor Quantum Verschijnselen 1

Functionalized Upconversion Nanoparticles for Cancer Imaging and Therapy K. Liu

Samenvatting. I-125 zaadimplantaten voor brachytherapie van de prostaat; Fysische eigenschappen en relaties met kwaliteit van leven na implantatie.

Vragen tentamen Medische Technologie (3 juli 2003)

Tentamen 8NB00 Medische Beeldvorming 19 januari 2016, 9-12h

Rontgenfoto s Mammografie

Oefententamen Diagnose en Interventie (8NB00)

Eindexamen vwo natuurkunde pilot 2013-I

Complementariteit van Micro-XRF en SEM-EDX in materiaalonderzoek. Jens Lenaerts

1. 1 Wat is een trilling?

Eindexamen vwo natuurkunde pilot I

1 Uitgewerkte opgaven: relativistische kinematica

Protonentherapie: geladen deeltjes sparen gezond weefsel

Aard en herkomst van zeer hoogenergetische kosmische deeltjes

Nikhef Workshop. 3de-jaars bachelor NIKHEF/UvA. docenten: Dr. Ivo van Vulpen Dr. Auke-Pieter Colijn

Deeltjes in Airshowers. N.G. Schultheiss

1 f T De eenheid van trillingstijd is (s). De eenheid van frequentie is (Hz).

1 Wisselwerking en afscherming TS VRS-D/MR vj Mieke Blaauw

Schoolexamen Moderne Natuurkunde

Exact Periode 5 Niveau 3. Dictaat Licht

Hoofdstuk 9: Radioactiviteit

Meesterklas Deeltjesfysica. Universiteit Antwerpen

Bezoek aan CERN met Vendelinus februari Vendelinus 10/03/18

Protonenbestraling: altijd beter? Ruud Wiggenraad Radiotherapeut Haaglanden MC, Leidschendam, Holland PTC (Particle Therapy Center), Delft

Probus Aalsmeer 20 mei Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Kosmische straling: airshowers. J.W. van Holten NIKHEF, Amsterdam

In Pursuit of Lepton Flavour Violation. A search for the τ -> μγγ decay with ATLAS at s = 8 TeV. I. Angelozzi

Evolutie van 10 jaar oncologie:

Probus 23 apr Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Hoofdstuk 5 Straling. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Fysische grondslagen radioprotectie deel 1. dhr. Rik Leyssen Fysicus Radiotherapie Limburgs Oncologisch Centrum

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 16 november 2004 van 14:00 17:00 uur

Samenvatting Natuurkunde Domein B2

wisselwerking ioniserende straling met materie

Dosisbegrippen stralingsbescherming. /stralingsbeschermingsdienst SBD-TU/e

Wetenschappelijke Nascholing Deel 1: Van de alchemisten tot het Higgs-deeltje

Alfastraling bestaat uit positieve heliumkernen (2 protonen en 2 neutronen) met veel energie. Wordt gestopt door een blad papier.

natuurkunde (pilot) Bij dit examen is een herziene versie van de uitwerkbijlage verstrekt.

2 Van 1 liter vloeistof wordt door koken 1000 liter damp gemaakt.

De unieke Maastro-behandeling van niet uitgezaaide longkanker

Eindexamen vwo natuurkunde pilot I

Tentamen Diagnose en Interventie (8NB00)

Samenvatting SAMENVATTING

σ = 1 λ 3,00 μm is: 3,00 x 10-4 cm σ = 1 cm / 3,00 x 10-4 cm= 3, cm -1

De Broglie. N.G. Schultheiss

Fysische grondslagen radioprotectie deel 2. dhr. Rik Leyssen Fysicus Radiotherapie Limburgs Oncologisch Centrum

Op zoek naar nieuwe deeltjes met de LHC deeltjesversneller

Interstellair Medium. Wat en Waar? - Gas (neutraal en geioniseerd) - Stof - Magneetvelden - Kosmische stralingsdeeltjes

wisselwerking ioniserende straling met materie

Deeltjes en velden donderdag 3 oktober 2013 OPGAVEN WEEK 2

Tentamen Beeldvormende Technieken 1 8A820 Uitwerkingen

HOVO: Gravitatie en kosmologie OPGAVEN WEEK 1

Transcriptie:

Medische Toepassingen van pixel detectors Courtesy ATLAS collaboration Jan Visser Viva Fysica, Amsterdam January 2015 Courtesy Linda B. Glaser

Foto s maken in Hoge Energie Fysica Vertex resolutie ~ 15 µm Tweede vertex ~100 s µm 2

Subatomaire Fysica Molecuul C44H30N4 2 nm Atoom Carbon 100 pm Atoomkern Carbon 10 fm Proton uud 1 fm Biomolecuul gedraagt zich als een golf: Physicsweb, (5 september 2003)

Energie en golflengte λ (m) E (ev) radar 10-3 10 3 licht 10-6 10 röntgen 10-11 10 5 LHC 10 18 10 12

Large Hadron Collider Proton snelheid = 0.999999998 procent van lichtsnelheid vliegende mug Proton energie = 7 TeV De energie van alle protonen in een bundel is te vergelijken met de kinetische energie van een rijdende hoge snelheidstrein Omtrek ~ A10 ring Amsterdam

Medische Beeldvormings Technieken Zichtbaar Licht 100% Reflectie X-ray Foto 1 % Transmissie X-ray Angiogram 1 % Transmissie 6

Digitale Camera s Groo-e van chip: tot 36 x 24 mm 2 Intelligen=e per pixel: 3-7 transistoren Pixel groo-e: 5-10 μm 2 Aantal pixels: tot ~20 Miljoen Beelden per seconde: 30 60 fps 7

8

9

Flat panel detectors Detector groo-e: 43 x 43 cm 2 Intelligen=e per pixel 1 transistor Pixel groo-e: 70-200 μm 2 Aantal pixels: 2000 x 3000 Beelden per seconde: 30 fps Well, yes, we could fix it in Photoshop, but your leg would still be broken. 10

Medipix X-ray Foto Bekken van een muis en het omliggende weefsel - Foto s met extreem hoog contrast gemaakt met Medipix - De vacht is zelfs zichtbaar 11

Medipix hybride detectoren Groo-e van chip: 14 x 14 mm 2 Intelligen=e per pixel ~1000 transistoren Pixel groo-e 55 x 55 μm 2 Aantal pixels: ~65000 Beelden per seconde: 1000 fps 1M fps 12

X-ray CT reconstructie van pillen in een doosje Courtesy of PANalytical 13

X-ray Computed Tomography Groo-e van chip: paar cm 2 Intelligen=e per pixel: stroom integreren Pixel groo-e: 1 x 1 mm 2 Aantal pixels: 64k 256k Beelden per seconde: 3-10 kfps Photonen per seconde: tot 10 9 per s mm 2 X- ray CT Systeem X- ray CT Principe 14

X-ray Computed Tomography 15

X-ray CT met meerdere energieën Bestraal met twee verschillende energieën Detecteer X- rays met twee detectoren Filter X-rays Lage energie Detector Hoge energie Detector Meer straling of complexe oplossing 16

K-edge X-ray Beeldvorming Bepaal het verschil tussen twee beelden bij twee drempelwaardes om een element naar voren te halen Hart (Jodium in bloed) Absorption cross-section T1 T2 Energy [kev] 17

Kleuren X-ray CT Sample Kleuren ruimte = Materiaal Decomposi=e Echte kleuren 18

Plaatje van een sprotje door Enrico Schioppa Nikhef PhD student Geen echte kleuren 19

Microscope mode imaging MS 20

Combineren van technieken X-ray CT met massa spectrometrie X-ray CT DNA, eiwitten, suikers Elementen en moleculen MALDI 21

Gebruik van X-rays 22

Energy Depositie & Indringdiepte X-ray behandeling Meest voorkomend Grotendeels effectief Fysisch niet optimaal Proton therapie In opkomst Fysisch beter Vereist precieze informatie over patient 23

Behandeling: fotonen vs protonen Foton bundel De dosisverdeling verloopt net als de verzwakking van de fotonbundel exponentieel en dus veel dosis buiten tumor Proton bundel Wordt afgeremd en geeft meeste energie af bij het tot stilstand komen van de protonen foton proton Taheri-Kadkhoda et al. Radiation Oncology 2008 24

Patientenaantallen 250 1000 5000 1000 standaard indicaties (geen alternatief) betere behandeling van de tumor minder bijwerkingen minder kans op secundaire tumoren Ongeveer 10% van alle patienten die worden bestraald 25

Addertjes onder het gras. Niet alleen de dosis telt Normale cellen hebben ook mechanisme: vernietigen na schade Energieoverdracht op microscopische schaal: DNA breuken of zuurstofradicalen, maar tumorcel is vaak zuurstof arm Wat is de grens van een tumor? Klinische gegevens zijn allemaal van bestralingen met fotonen Behandelplannen op basis van X-ray absorptie; Heel ander mechanisme dan het stoppen van protonen! 26

Medische Beeldvormings Technieken Zichtbaar Licht 100% Reflectie X-ray Foto 1 % Transmissie Proton Transmissie 99 % 27

Van deeltjes fysica naar medische toepassingen LHC detector X-ray CT 28