1 of 24

7th Particle Therapy Masterclass, Prague, 28th Mar 2026

Úvodní slovo a částicová zoo

Moderátoři dne: Martin Sýkora^1,2, Kristýna Olsson Heřmanová¹, Samuel Kurucz¹

¹Proton Therapy Center Czech s.r.o.

²Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova, Praha

2 of 24

Úvodní slovo

Vtipný obrázek :)

3 of 24

Úvodní slovo

Vtipný obrázek :)

4 of 24

Organizace aneb kdo mě to tu chce “poučovat”?

Místní organizátoři

Proton Therapy Center

- jediné centrum svého druhu v ČR

- přes 13000 pacientů za 14 let provozu

- kompletní diagnostické vybavení, 4 ozařovny

MFF UK, Ústav částicové a jaderné fyziky

- široká škála studijních oborů

- spolupráce s předními světovými laboratořemi

- dlouholetá tradice v pořádání popularizačních akcí včetně International Masterclasses

Globální organizátoři

GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research

- Darmstadt, základní výzkum těžkoiontové fyziky

- průkopník ozařování C ionty v Evropě (90s)

- objev prvku ₁₁₀Ds, nový FAIR (0.99c, 1.1km)

- hlavní organizátor videokonference

German Cancer Research Center

- Heidelberg, biomedicínské výzkumné centrum

- 2 Nobelovy ceny v posledních 15 letech

- vývoj ozařovacích metod, spolupráce s H. Uni.

- vývoj open source plánovacího sw matRad

European Organization for Nuclear Research

- Ženeva, největší centrum částicové/jaderné fyziky na světě, hnací motor pokroku

- vývoj urychlovačové techniky, PET,...

- autor projektů International Masterclasses

6 of 24

Hands-On Session

open source plánovací sw matRad (MATLAB-based), dnes GUI verze

Co si dnes vyzkouším:

3 úkoly s pracovními listy: kalibrační fantom, tumor jater, tumor H&N
rozdíl mezi ozařováním fotony/protony/C-ionty, tumor PTV vs. OAR, DVH histogramy, fixace pacienta,...

7 of 24

Kde to dnes žije a s kým se uvidím?

Zoom link

8 of 24

Částicová zoo a jak s ní pracovat

9 of 24

Motivace = Léčba

Biofyzikální metoda

10 of 24

CYKLOTRON PROTEUS 235

FIXED BEAM GANTRY 1 GANTRY 2 GANTRY 3

PENCIL BEAM SCANNING

BEAM LINE

PTC léčebná technologie

Treatment couch

Flat panels

360°Nozzle

X-ray source

Stereoscopic cameras

Magnetic scanner

Patient

Target volume

11 of 24

PTC výsledky

Prostata

Krční mandle

12 of 24

PTC výsledky

PTC, protony: Prostata (5 frakcí/36.25 Gy, 883 pac.)

Krční mandle

Cyberknife (fotony, prostata)

Genitourinární toxicita:

G2 3.9% ; G3+ 0%

Gastrointestinální toxicita:

G2 8.6% ; G3+ 0.45%

13 of 24

Částice základ života

Standardní model definuje svět pomocí 17 elementárních částic a antičástic
veškerá stabilní hmota ve vesmíru tvořená e, u, d
nehmotný foton jako mediátor elektromagnetické interakce (rádiové vlny - záření gamma)
objevování částic a prověrka S. m. (Higgs, Z,...): MFF UK ATLAS Z Masterclasses

Částice

Pion

14 of 24

Fotonová terapie

konvenční a nejrozšířenější způsob terapie, tradice a přijatelný poměr cena/výkon
ozařování pomocí γ(⁶⁰Co) uvnitř/vně těla nebo X-ray brzdným zářením (Linac)

Lineární urychlovač/CyberKnife

Leksellův gama nůž

Teleterapie

Brachyterapie

15 of 24

Interakce s hmotou

hmota, náboj a případná vnitřní struktura částice => odlišné ztráty energie v materiálu

Lehký nabitý elektron

Nehmotný neutrální foton

Těžký nabitý hadron

Ion.:

Brzdné z.:

Pozn.: Dominuje ELMG interakce nad silnou/slabou jadernou interakcí

Ion.:

Absorpce:

Brzdné z.: potlačené

1/X₀

16 of 24

Interakce s hmotou

dalo by se využít interakčních vlastností hadronů s materiálem?
ionizace prostředí “těžkých” nabitých částic - tzv. Braggova křivka

17 of 24

Elektronová a neutronová terapie

neinteraguje elektromagneticky, použití silné interakce -> záchyt epitermálního neutronu (1 eV - 1 keV) na ¹⁰B vpraveného dříve do těla (BPA, BSH)
vzniklé ionty mají doběh do 10 μm
většinou nádory mozku, problém s účinností (BPA molekula nese jen 1 atom ¹⁰B), vychytáváním látky nádorovými tkáněmi,...
¹⁵⁷Gd možná alternativa, vysoký účinný průřez

svazky do 20 MeV (cca 6 cm) v těle než začne převažovat brzdné záření (= charakter fotonového svazku)
původně betatron, dnes lineární urychlovač (větší rentgen bez terčíku)
nádory pokožky, rtů, krku

celokožní ozáření (TSEI), T-lymfom, v ČR: ONO Nemocnice České Budějovice
ozáření během operace (IOERT), nádory prsou, kolimovaný svazek ve sterilním prostředí

18 of 24

Fotony vs. protony

fyzikální vlastnosti protonů (a nabitých hadronů nebo iontů obecně) jim dávají určitou výhodu nad fotony
velká využitelnost v blízkosti citlivých orgánů, nižší radiační zatížení zdravých tkání
podobný biologický efekt na DNA (nepřímo pomocí radikálů)

19 of 24

Iontová terapie

idea: proč místo jádra vodíku (protonu) nepoužít složitější jádro?
přímá interakce s DNA, vyšší LET (energie předaná tkáni na jednotku délky)
relativní biologická efektivita (RBE) dávky je 2-3x vyšší než u fotonů (protony cca 1.1x)
lepší míra citlivosti hypoxických rakovinných buněk na dodanou dávku (OER)
nižší počet nutných ozařovacích frakcí zajistí stejný biologický efekt

¹²C