Συσκευές φυσικής υψηλής ενέργειας προσαρμοσμένες για δοσιμετρία ηλεκτρονίων FLASH

Η παρακολούθηση και ο έλεγχος της ακτινοβολίας που χορηγείται σε κάθε ασθενή είναι υψίστης σημασίας στην ακτινοθεραπεία. Αυτή είναι μια τρέχουσα πρόκληση σε αναδυόμενες μεθόδους με ρυθμό εξαιρετικά υψηλών δόσεων, όπως η ακτινοθεραπεία με ηλεκτρονικά FLASH (eFLASH).

Η ακτινοθεραπεία FLASH παρέχει ακτινοβολία σε εξαιρετικά υψηλούς ρυθμούς δόσης, συντομεύοντας τη θεραπεία και βελτιώνοντας την εξοικονόμηση ιστών σε σχέση με τη συμβατική ακτινοθεραπεία.

«Ένα από τα πράγματα που πρέπει να διευκρινίσουμε [με το FLASH] είναι ποιος είναι ο βιολογικός μηχανισμός πίσω από το φαινόμενο της φειδωλής και πώς εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο παρέχουμε αυτούς τους εξαιρετικά υψηλούς ρυθμούς δόσης. Για να προσδιορίσουμε ότι πρέπει να γνωρίζουμε ακριβώς τι προσφέρουμε», εξηγεί Emil Schüler από το Πανεπιστήμιο του Τέξας MD Anderson Cancer Center. «Η καλή κατανόηση των ακριβών παραμέτρων για κάθε παλμό που παρέχεται φαίνεται να είναι σημαντικό. Μέχρι να μάθουμε περισσότερα, πρέπει να έχουμε αυτό το είδος λεπτομερούς κατανόησης των παραδόσεων μας και εκεί ο συμβατικός εξοπλισμός έχει αποδειχθεί ότι δεν είναι βέλτιστος».

Στη συμβατική ακτινοθεραπεία, η παροχή ακτινοβολίας παρακολουθείται χρησιμοποιώντας θαλάμους ιόντων μετάδοσης. Ενώ τα ζεύγη ιόντων περιστασιακά ανασυνδυάζονται σε αυτά τα δοσίμετρα, ο ανασυνδυασμός ιόντων αντιπροσωπεύει μόνο ένα μικρό ποσοστό μετρήσεων (λιγότερο από 5%) και αυτά τα συμβάντα μπορούν να ληφθούν υπόψη χρησιμοποιώντας μοντέλα και παράγοντες διόρθωσης. Ωστόσο, σε δέσμες eFLASH υψηλής δόσης, πάνω από το 90% των ζευγών ιόντων μπορεί να ανασυνδυαστούν, τα συμβατικά μοντέλα που διορθώνουν τον ανασυνδυασμό ζευγών ιόντων καταρρέουν και η ακριβής παρακολούθηση και έλεγχος της δέσμης καθίσταται δύσκολη - αν όχι αδύνατη.

Με επικεφαλής τον Schüler και Σαμ Μπεντάρ, μια ομάδα ερευνητών του MD Anderson περιέγραψε πρόσφατα έναν τρόπο για να ξεπεραστούν οι προκλήσεις που είναι εγγενείς στην παρακολούθηση δέσμης eFLASH. Η λύση τους έχει τις ρίζες της σε πειράματα φυσικής υψηλής ενέργειας.

Μετασχηματιστές ρεύματος δέσμης για FLASH

Στη μελέτη τους, που αναφέρεται στο Journal of Applied Clinical Medical Physics, οι ερευνητές εισάγουν ένα ολοκληρωμένο σύστημα μετασχηματιστών ρεύματος δέσμης (BCTs) για την παρακολούθηση των δεσμών ακτινοβολίας που παράγονται από Mobetron σύστημα, ένας εμπορικός γραμμικός επιταχυντής θεραπείας ηλεκτρονίων που κατασκευάζεται από την IntraOp.

Τα BCT, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν αρχικά στις γραμμές δέσμης πειραμάτων φυσικής υψηλής ενέργειας, μετρούν το επαγόμενο ρεύμα των ηλεκτρονίων που διέρχονται από αυτά. Με βάση τις εργασίες που εκτελούνται σε Πανεπιστήμιο της Λωζάνης, οι μηχανικοί της IntraOp επανασχεδίασαν την κεφαλή Mobetron για να φιλοξενήσει δύο BCT: το ένα βρίσκεται μετά το πρωτεύον φύλλο διασποράς. το άλλο, κατάντη του δευτερεύοντος φύλλου διασποράς.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές του MD Anderson χαρακτήρισαν εκτενώς την απόκριση BCT σε δέσμες ηλεκτρονίων ρυθμού υπερυψηλής δόσης στα 6 και 9 MeV. Παρακολούθησαν την έξοδο δέσμης σε διαφορετικές δοσιμετρικές ρυθμίσεις και με διαφορετική ευθυγράμμιση ως συνάρτηση της δόσης, των συνθηκών σκέδασης και των φυσικών παραμέτρων της δέσμης, συμπεριλαμβανομένων του πλάτους παλμού, της συχνότητας επανάληψης παλμού και της δόσης ανά παλμό. Οι δοσιμετρικές αξιολογήσεις πραγματοποιήθηκαν με το φιλμ GafChromic EBT3, ένα τυπικό δοσίμετρο που δίνει μετρήσεις συνολικής δόσης ανεξάρτητα από το ρυθμό δόσης. Πειραματικές μελέτες πραγματοποιήθηκαν τρεις φορές για να εξασφαλιστεί η επαναληψιμότητα και η αναπαραγωγιμότητα.

Η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι BCT μπορούν να παρακολουθούν με ακρίβεια τις δέσμες eFLASH, να ποσοτικοποιούν την απόδοση του επιταχυντή και να καταγράφουν βασικές φυσικές παραμέτρους δέσμης σε βάση παλμού προς παλμό.

Τώρα, ερευνούν την πηγή και τους τρόπους διόρθωσης των υψηλότερων διαφορικών επιπέδων οπισθοσκέδασης που μετρώνται στο ανώτερο BCT σε σχέση με το χαμηλότερο BCT. Αυτές οι αποκλίσεις μετρήθηκαν εκτός του εύρους των πιθανών κλινικών παραμέτρων δέσμης eFLASH. Η ομάδα του Schüler και του Beddar αναπτύσσει επίσης μεθόδους για τη μέτρηση της επιπεδότητας και της συμμετρίας της δέσμης, οι οποίες μέχρι σήμερα δεν μπορούν να μετρηθούν με BCT.

Φωτόνια, πρωτόνια ή ηλεκτρόνια: ποια θα φέρει την ακτινοθεραπεία FLASH στην κλινική;

Ο πρωταρχικός στόχος αυτής της έρευνας, λέει ο Schüler, είναι να διασφαλίσει ότι οι φυσικοί της ακτινοβολίας μπορούν να παρέχουν θεραπείες ακτινοβολίας eFLASH με ακρίβεια και ακρίβεια.

«Πραγματικά εξαρτάται από το να διασφαλίσουμε ότι μπορούμε να εγγυηθούμε μια ασφαλή και ισχυρή κλινική μετάφραση αυτής της τεχνολογίας», λέει ο Schüler. «Για τους ιατρικούς φυσικούς, αυτό είναι λίγο έξω από τη ζώνη άνεσής μας… βγαίνοντας έξω από τον τυπικό εξοπλισμό που χρησιμοποιούμε τώρα, όταν η ακτινοθεραπεία FLASH γίνεται πραγματικότητα. Προσπαθούμε επίσης να αναπτύξουμε την τεχνολογία θαλάμου ιόντων για αυτούς τους εξαιρετικά υψηλούς ρυθμούς δόσης, αλλά για την παρακολούθηση [δέσμης], ειδικά όταν πρόκειται για γραμμές δέσμης ηλεκτρονίων, είναι απίθανο να μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε θαλάμους μετάδοσης με τον ίδιο τρόπο όπως εμείς είχαν προηγουμένως με συμβατική ακτινοθεραπεία με ρυθμό δόσης».

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/high-energy-physics-devices-adapted-for-electron-flash-dosimetry/