Los detectores de centelleo de plástico resultan beneficiosos para todos en la investigación y la educación en física clínica – Physics World

Innovación disruptiva, colaboración con el cliente, traducción clínica: estos son los puntos de referencia estratégicos que sustentan la hoja de ruta de desarrollo de productos en medicina, una empresa tecnológica con sede en la ciudad de Quebec que combina experiencia en fotónica, dosimetría de centelleo y física médica. El resultado final: nada menos que un cambio de paradigma en las mejores prácticas de dosimetría de radioterapia posible gracias a una nueva generación de centelleadores plásticos que combinan equivalencia cercana al agua y respuesta en tiempo real con alta resolución espacial y compatibilidad con MR-Linac. Los detectores ópticos de Medscint, conocidos comercialmente como Plataforma de investigación HYPERSCINT – también ofrecen capacidad multipunto con un tamaño compacto (0.5 mm de largo, 0.5 mm de diámetro), lo que los hace ideales para dosimetría de campo pequeño y desarrollo avanzado de fantasmas.

"Nuestros conocimientos patentados en ciencia óptica y centelleadores plásticos cobran importancia a medida que los campos de tratamiento de radioterapia se vuelven más pequeños y geométricamente más complejos", afirma Jonathan Turcotte, cofundador y director de marketing de Medscint. Sin necesidad de factores de corrección de campo pequeño para caracterizar el comportamiento del dispositivo, los dosímetros Medscint proporcionan una herramienta de medición en tiempo real que combina una alta linealidad con respecto a la dosis y la tasa de dosis. Ese amplio rango dinámico lineal es relevante en ambos extremos del espectro de tratamiento, ya sea para nuevos esquemas de irradiación de baja tasa de dosis o (con funcionalidad personalizada para el conteo de pulsos linac y la medición de dosis por pulso) como complemento de dosis ultraaltas. calificar las aplicaciones de radioterapia FLASH (que tienen el potencial de reducir drásticamente el daño colateral y la toxicidad en el tejido sano normal al tiempo que preservan la actividad antitumoral).

Fuera del laboratorio, en la clínica

Si bien la traducción clínica es la prioridad comercial a corto y mediano plazo, Turcotte y sus colegas hasta la fecha han posicionado la Plataforma de Investigación HYPERSCINT con una cohorte de equipos de I+D innovadores e interdisciplinarios que trabajan para realizar sistemas de radioterapia de próxima generación. “Como empresa de tecnología en etapa inicial”, explica, “tenemos una relación de colaboración con nuestros clientes y socios de investigación: un total de 25 grupos en América del Norte, Europa y Asia que ayudan a dar forma al desarrollo de nuestros productos y, en última instancia, informar el camino hacia la traducción clínica a escala”.

Un caso de estudio a este respecto es marca foley y su equipo en el grupo de investigación de física médica en el universidad de galway en el oeste de Irlanda. Los intereses de investigación de amplio alcance de Foley se centran en esquemas de radioterapia mejorados, con trabajos pioneros en modelado y simulación Monte Carlo, así como sistemas de dosimetría de centelleo de próxima generación. Su programa de investigación encaja con una intensa carga docente, que abarca cursos de pregrado en física biomédica y de radiación, así como el de Galway. Maestría en Física Médica, el primer programa de maestría en Europa en recibir la acreditación formal de la universidad norteamericana Comisión de Acreditación de Programas de Educación en Física Médica (CAMPEP).

"Nos convertimos en el primer cliente europeo de Medscint cuando compramos la plataforma de investigación HYPERSCINT en el verano de 2021", explica Foley. Desde entonces, el sistema se ha puesto a prueba en una serie de cinco proyectos piloto en los que participan estudiantes de maestría y doctorado dentro del grupo de física médica de Galway, aunque la actividad de investigación relacionada aumentará a escala más temprano que tarde. "Hemos creado un flujo de investigación dedicado a evaluar y comparar los detectores de centelleo plásticos de Medscint", dice Foley. "Este esfuerzo de I+D se suma a un programa de trabajo establecido en el que estamos desarrollando una nueva clase de detectores de centelleo inorgánicos para aplicaciones de dosimetría avanzadas".

Una vez que sus estudiantes de física médica se familiaricen con la plataforma de investigación HYPERSCINT, Foley los anima a seguir aprendiendo y adquiriendo conocimientos especializados en dosimetría de centelleo, principalmente a través de estancias de investigación de corta duración en laboratorios asociados dentro de la red internacional de Galway. "Estamos preparando a nuestros estudiantes de maestría y doctorado con las habilidades y el conocimiento técnico que necesitan para comenzar a trabajar", explica Foley. "Queremos asegurarnos de que no haya una curva de aprendizaje prohibitivamente pronunciada cuando comiencen sus proyectos de investigación".

Una colaboración establecida a este respecto es con Magdalena Bazalova-Carter. Laboratorio XCITE en la Universidad de Victoria en Columbia Británica, Canadá. El equipo XCITE es uno de los primeros en adoptar la solución de dosimetría de campo pequeño en tiempo real de Medscint para estudios de investigación sobre esquemas de irradiación FLASH en experimentos con animales muy pequeños, exponiendo larvas de mosca de la fruta, por ejemplo, a tasas de dosis ultraaltas y rastreando la supervivencia comparativa. versus esquemas de irradiación convencionales. El laboratorio también está evaluando el efecto FLASH en tejido sano en ratones.

Al parecer, este tipo de colaboraciones son beneficiosas para todos. Un ejemplo de ello es Kevin Byrne, un ex estudiante de maestría en el grupo de Foley que, después de una estancia de investigación en XCITE, ahora trabaja como físico médico investigador dentro de la división de ciencias de la radiación traslacional en el Universidad de Maryland Escuela de Medicina (Baltimore, Maryland). Bajo la supervisión de Kai JiangByrne, profesor asistente de oncología radioterápica, continúa trabajando en detectores de centelleo plásticos e inorgánicos dentro de un programa de investigación más amplio que investiga los efectos FLASH de haces de electrones y protones de tasa de dosis ultraalta en modelos preclínicos. "Aquí está en juego una especie de 'círculo virtuoso'", explica Foley, "con Kevin progresando para supervisar a otros estudiantes visitantes de maestría y doctorado de Galway con sus proyectos en dosimetría de centelleo".

Educación creativa

A pesar de la explotación de la tecnología Medscint por parte de Galway en un contexto de investigación en física médica, Foley también está poniendo la plataforma de investigación HYPERSCINT en un lugar central dentro de su enseñanza de pregrado. "La tarea es crear un entorno de aprendizaje basado en la investigación más dinámico aprovechando dispositivos de demostración portátiles como el sistema Medscint", explica. “De esta manera, estamos utilizando los detectores de centelleo plásticos de Medscint para presentar los fundamentos de la dosimetría de la radiación a los estudiantes de primer año, al tiempo que reforzamos esos conceptos con una ruta de aprendizaje estructurada a lo largo del plan de estudios hasta el nivel universitario de cuarto año y los estudios de maestría. .”

Al mismo tiempo, sostiene Foley, el estatus de la Maestría en Física Médica de Galway se ve reforzado aún más por la acreditación CAMPEP, lo que significa que los estudiantes de maestría se gradúan con “transferibilidad y movilidad inherentes” como parte del paquete académico. "Encontrará a nuestros estudiantes de maestría desempeñando funciones de investigación y física clínica en los principales centros de oncología radioterápica del Reino Unido e Irlanda, así como de América del Norte, Australia y Nueva Zelanda", concluye. "Otra gran ventaja del cumplimiento de CAMPEP es que facilita el camino cuando establecemos nuevas colaboraciones con otros programas de investigación acreditados por CAMPEP en EE. UU. y Canadá".

Innovación disruptiva, traducción clínica

Medscint pretende “reescribir las reglas de la dosimetría de campo pequeño” basándose en sus conocimientos ópticos patentados en el campo de los detectores de centelleo de plástico. Esa es la afirmación de Jonathan Turcotte, cofundador y director de marketing del proveedor, cuyo enfoque, junto con el de sus colegas, está cambiando inexorablemente hacia los detalles finos de la traducción clínica y los requisitos de control de calidad de los usuarios finales clínicos para la próxima generación. modalidades de radioterapia.

"Hasta ahora hemos desarrollado el negocio ganando terreno con una cohorte de programas innovadores de física médica basados ​​en la investigación, todos ellos trabajando para definir las mejores prácticas del mañana en dosimetría de radioterapia", explica. "El próximo paso en la evolución de Medscint será más bien una estrategia de doble vía: continuar apuntando a los clientes de investigación de vanguardia y, al mismo tiempo, girar en el corto plazo hacia el mercado de control de calidad clínico".

A finales de este año, por ejemplo, Turcotte y su equipo esperan obtener la aprobación regulatoria 510(k) de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de EE. UU. para un sistema clínico que se está preparando para aplicaciones de dosimetría de campo pequeño en control de calidad de máquinas. La posterior marca CE está prevista para 2024 como precursora de las instalaciones con clientes clínicos en el Espacio Económico Europeo (EEE).

"Si bien los centelleadores de plástico representan una tecnología disruptiva en el control de calidad y la dosimetría de la radioterapia", señala Turcotte, "es significativo que aproximadamente uno de cada seis programas de física clínica con acreditación CAMPEP ya esté trabajando con nuestros productos en un entorno de investigación".

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/plastic-scintillation-detectors-prove-a-win-win-in-clinical-physics-research-and-education/