Plastscintillationsdetektorer viser sig at være en win-win inden for klinisk fysikforskning og uddannelse – Physics World

Disruptiv innovation, kundesamarbejde, klinisk oversættelse: disse er de strategiske referencepunkter, der understøtter produktudviklingens køreplan på Medscint, en Québec City-baseret teknologivirksomhed, der kombinerer ekspertise inden for fotonik, scintillationsdosimetri og medicinsk fysik. Slutspillet: intet mindre end et paradigmeskift i best practice for stråleterapidosimetri muliggjort af en ny generation af plastscintillatorer, der kombinerer nær-vand-ækvivalens og realtidsrespons med høj rumlig opløsning og MR-Linac-kompatibilitet. Medscints optiske detektorer - kendt kommercielt som HYPERSCINT forskningsplatform – tilbyder også multipoint-kapacitet med et kompakt fodaftryk (0.5 mm langt, 0.5 mm i diameter), hvilket gør dem ideelle til small-field dosimetri og avanceret fantomudvikling.

"Vores proprietære knowhow inden for optisk videnskab og plastscintillatorer kommer til sin ret, efterhånden som strålebehandlingsfelter bliver mindre og geometrisk mere komplekse," hævder Jonathan Turcotte, medstifter og chief marketing officer hos Medscint. Uden behov for småfelt-korrektionsfaktorer til at karakterisere enhedens opførsel, giver Medscint-dosimetre et måleværktøj i realtid, der kombinerer høj linearitet med hensyn til dosis og dosishastighed. Det brede lineære dynamikområde er relevant i begge ender af behandlingsspektret, hvad enten det drejer sig om nye bestrålingsskemaer med lav dosishastighed eller – med skræddersyet funktionalitet til linac pulstælling og dosis-per-puls-måling – som et supplement til ultrahøjdosis- rate FLASH-strålebehandlingsapplikationer (som har potentialet til drastisk at reducere sideskader og toksicitet i normalt sundt væv og samtidig bevare antitumoraktiviteten).

Ud af laboratoriet, ind i klinikken

Mens klinisk oversættelse er den kommercielle prioritet på kort og mellemlang sigt, har Turcotte og hans kolleger til dato placeret HYPERSCINT Research Platform med en kohorte af innovative, tværfaglige R&D-teams, der arbejder på at realisere næste generations strålebehandlingssystemer. "Som en teknologivirksomhed i en tidlig fase," forklarer han, "har vi et samarbejdsforhold med vores kunder og forskningspartnere - i alt 25 grupper på tværs af Nordamerika, Europa og Asien, som er med til at forme vores produktudvikling og i sidste ende informerer vejen til klinisk oversættelse i stor skala."

Et casestudie i denne forbindelse er Mark Foley og hans team i forskningsklyngen for medicinsk fysik ved Universitetet i Galway i det vestlige Irland. Foleys brede forskningsinteresser centrerer sig omkring forbedrede stråleterapiordninger med banebrydende arbejde med Monte Carlo-modellering og -simulering samt næste generations scintillationsdosimetrisystemer. Hans forskningsprogram hænger sammen med en travl undervisningsmængde, der spænder over bachelorkurser i biomedicinsk og strålingsfysik samt Galways MSc i medicinsk fysik, den første kandidatuddannelse i Europa, der modtog formel akkreditering fra Nordamerika Kommission for akkreditering af uddannelsesprogrammer for medicinsk fysik (CAMPEP).

"Vi blev Medscints første europæiske kunde, da vi købte HYPERSCINT Research Platform tilbage i sommeren 2021," forklarer Foley. Systemet er siden blevet gennemgået i en række af fem pilotprojekter, der involverer cand.scient.- og ph.d.-studerende inden for Galways medicinske fysik-klynge – selvom den relaterede forskningsaktivitet er sat til at skalere hurtigere end senere. "Vi har oprettet en dedikeret forskningsstrøm til at evaluere og benchmarke Medscints plastiske scintillationsdetektorer," siger Foley. "Denne R&D-indsats ligger sammen med et etableret arbejdsprogram, hvor vi udvikler en ny klasse af uorganiske scintillationsdetektorer til avancerede dosimetriapplikationer."

Efter at hans studerende i medicinsk fysik er i gang med HYPERSCINT Research Platform, opfordrer Foley dem til at forfølge yderligere specialistuddannelse og knowhow inden for scintillationsdosimetri – primært gennem kortvarige forskningsplaceringer på partnerlaboratorier inden for Galways internationale netværk. "Vi sætter vores kandidat- og ph.d.-studerende i stand med de færdigheder og den tekniske domæneviden, de har brug for for at komme i gang," forklarer Foley. "Vi vil sikre os, at der ikke er en uoverkommelig stejl indlæringskurve, når de begynder deres forskningsprojekter."

Et etableret samarbejde i denne henseende er med Magdalena Bazalova-Carter's XCITE Lab ved University of Victoria i British Columbia, Canada. XCITE-teamet er en tidlig adopter af Medscints real-time, small-field dosimetri-løsning til forskningsundersøgelser af FLASH-bestrålingsskemaer i eksperimenter med meget små dyr - udsætter for eksempel frugtfluelarver for ultrahøje dosishastigheder og sporing af sammenlignende overlevelse kontra konventionelle bestrålingsskemaer. Laboratoriet evaluerer også FLASH-effekten på sundt væv hos mus.

Sådanne samarbejder, ser det ud til, repræsenterer en win-win. Et eksempel er Kevin Byrne, en tidligere cand.scient.-studerende i Foleys gruppe, som efter en forskerplacering ved XCITE nu arbejder som forskningsmedicinsk fysiker inden for afdelingen for translationel strålingsvidenskab ved University of Maryland School of Medicine (Baltimore, MD). Under opsyn af Kai Jiang, assisterende professor i strålingsonkologi, fortsætter Byrne med at arbejde på plastiske og uorganiske scintillationsdetektorer inden for et bredere forskningsprogram, der undersøger FLASH-effekterne af elektron- og protonstråler med ultrahøj dosis på prækliniske modeller. "Der er noget af en 'dydig cirkel' i spil her," forklarer Foley, "hvor Kevin går videre med at vejlede andre besøgende MSc- og PhD-studerende fra Galway med deres projekter inden for scintillationsdosimetri."

Kreativ uddannelse

På trods af Galways udnyttelse af Medscint-teknologien i en medicinsk fysikforskningskontekst, sætter Foley også HYPERSCINT Research Platform i centrum i sin bachelorundervisning. "Opgaven er at skabe et mere dynamisk forskningsstyret læringsmiljø ved at udnytte bærbare demonstrationsenheder som Medscint-systemet," forklarer han. "På denne måde bruger vi Medscints plastiske scintillationsdetektorer til at introducere det grundlæggende i strålingsdosimetri til førsteårsstuderende, samtidig med at vi forstærker disse koncepter med en struktureret læringsvej hele vejen gennem pensum til fjerde års bachelor- og masterstudier. ."

Samtidig, hævder Foley, bliver status for Galways MSc i medicinsk fysik yderligere forbedret af CAMPEP-akkreditering, hvilket betyder, at masterstuderende dimitterer med "iboende overførbarhed og mobilitet" som en del af den akademiske pakke. "Du vil finde vores kandidatstuderende, der går ind i forsknings- og klinisk fysikroller på førende stråleonkologiske centre i Storbritannien og Irland samt Nordamerika, Australien og New Zealand," afslutter han. "Et andet stort plus ved CAMPEP-overholdelse er, at det letter vejen, når vi etablerer nye samarbejder med andre CAMPEP-akkrediterede forskningsprogrammer i USA og Canada."

Disruptiv innovation, klinisk oversættelse

Medscint sigter mod at "omskrive regelbogen om small-field dosimetri" baseret på dets proprietære optiske knowhow inden for plastscintillationsdetektorer. Det er påstanden fra Jonathan Turcotte, leverandørens medstifter og chief marketing officer, hvis fokus, sammen med hans kollegers, ubønhørligt skifter til de fine detaljer i klinisk oversættelse og kvalitetskravene fra kliniske slutbrugere til næste generation. stråleterapi modaliteter.

"Vi har opbygget forretningen indtil videre ved at vinde indpas med en kohorte af innovative, forskningsledede medicinsk fysik-programmer - alle arbejder for at definere morgendagens bedste praksis inden for stråleterapi dosimetri," forklarer han. "Det næste trin i Medscints udvikling vil mere være en dobbeltsporet strategi - fortsat at målrette mod de førende forskningskunder, mens du på kort sigt pivoterer til det kliniske QA-marked."

Senere på året forventer Turcotte og hans team for eksempel at sikre 510(k) regulatorisk godkendelse fra US Food and Drug Administration (FDA) for et klinisk system, der er ved at blive opstillet til small-field dosimetri-applikationer i maskine QA. Det efterfølgende CE-mærke er beregnet til 2024 som en forløber for installationer med kliniske kunder i Det Europæiske Økonomiske Samarbejdsområde (EØS).

"Mens plastscintillatorer repræsenterer en forstyrrende teknologi inden for strålebehandling QA og dosimetri," bemærker Turcotte, "er det væsentligt, at omkring et ud af seks kliniske fysikprogrammer med CAMPEP-akkreditering allerede arbejder med vores produkter i forskningsmiljøer."

Yderligere læsning

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
• PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
• PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
• PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
• BlockOffsets. Modernisering af miljømæssig offset-ejerskab. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/plastic-scintillation-detectors-prove-a-win-win-in-clinical-physics-research-and-education/