Les détecteurs à scintillation plastique s’avèrent gagnant-gagnant dans la recherche et l’enseignement en physique clinique – Physics World

Innovation de rupture, collaboration client, traduction clinique : tels sont les points de référence stratégiques qui sous-tendent la feuille de route de développement de produits chez Médicament, une entreprise technologique de Québec qui combine des expertises en photonique, en dosimétrie par scintillation et en physique médicale. Le résultat final : rien de moins qu'un changement de paradigme dans les meilleures pratiques de dosimétrie en radiothérapie, rendu possible par une nouvelle génération de scintillateurs plastiques qui combinent une équivalence proche de l'eau et une réponse en temps réel avec une résolution spatiale élevée et une compatibilité MR-Linac. Les détecteurs optiques de Medscint – connus commercialement sous le nom de Plateforme de recherche HYPERSCINT – offrent également une capacité multipoint avec un encombrement compact (0.5 mm de long, 0.5 mm de diamètre), ce qui les rend idéaux pour la dosimétrie sur petit champ et le développement avancé de fantômes.

« Notre savoir-faire exclusif en science optique et en scintillateurs plastiques prend tout son sens à mesure que les domaines de traitement par radiothérapie deviennent plus petits et géométriquement plus complexes », affirme Jonathan Turcotte, cofondateur et directeur du marketing chez Medscint. Ne nécessitant pas de facteurs de correction de petit champ pour caractériser le comportement de l'appareil, les dosimètres Medscint fournissent un outil de mesure en temps réel qui combine une linéarité élevée en ce qui concerne la dose et le débit de dose. Cette large plage dynamique linéaire est pertinente aux deux extrémités du spectre de traitement, que ce soit pour de nouveaux schémas d'irradiation à faible débit de dose ou – avec une fonctionnalité sur mesure pour le comptage d'impulsions du linac et la mesure de dose par impulsion – en complément d'une irradiation à très haute dose. évaluer les applications de radiothérapie FLASH (qui ont le potentiel de réduire considérablement les dommages collatéraux et la toxicité dans les tissus sains normaux tout en préservant l’activité anti-tumorale).

Hors du laboratoire, à la clinique

Alors que la traduction clinique constitue la priorité commerciale à court et moyen termes, Turcotte et ses collègues ont jusqu'à présent positionné la plateforme de recherche HYPERSCINT auprès d'une cohorte d'équipes de R&D innovantes et interdisciplinaires travaillant à la réalisation de systèmes de radiothérapie de nouvelle génération. « En tant qu'entreprise technologique en démarrage », explique-t-il, « nous entretenons une relation de collaboration avec nos clients et partenaires de recherche – un total de 25 groupes en Amérique du Nord, en Europe et en Asie qui nous aident à façonner le développement de nos produits et, en fin de compte, à informer la voie vers une traduction clinique à grande échelle.

Une étude de cas à cet égard est Marc Foley et son équipe du pôle de recherche en physique médicale du Université de Galway à l'ouest de l'Irlande. Les intérêts de recherche de grande envergure de Foley se concentrent sur les programmes de radiothérapie améliorés, avec des travaux pionniers sur la modélisation et la simulation de Monte Carlo ainsi que sur les systèmes de dosimétrie à scintillation de nouvelle génération. Son programme de recherche s'articule avec une charge d'enseignement chargée, couvrant des cours de premier cycle en physique biomédicale et des rayonnements ainsi que celui de Galway. MSc en physique médicale, le premier programme de maîtrise en Europe à recevoir une accréditation formelle de l'organisme nord-américain Commission d'agrément des programmes d'enseignement de la physique médicale (CAMPEP).

« Nous sommes devenus le premier client européen de Medscint lorsque nous avons acheté la plateforme de recherche HYPERSCINT à l'été 2021 », explique Foley. Le système a depuis été mis à l’épreuve dans une série de cinq projets pilotes impliquant des étudiants en maîtrise et en doctorat au sein du pôle de physique médicale de Galway – bien que les activités de recherche associées soient appelées à se développer le plus tôt possible. « Nous avons mis en place un volet de recherche dédié pour évaluer et comparer les détecteurs à scintillation plastique de Medscint », explique Foley. «Cet effort de R&D s'inscrit dans le cadre d'un programme de travail établi dans lequel nous développons une nouvelle classe de détecteurs à scintillation inorganique pour des applications de dosimétrie avancées.»

Une fois que ses étudiants en physique médicale se sont familiarisés avec la plateforme de recherche HYPERSCINT, Foley les encourage à poursuivre leur apprentissage et leur savoir-faire spécialisés en dosimétrie par scintillation – principalement par le biais de stages de recherche à court terme dans des laboratoires partenaires du réseau international de Galway. «Nous donnons à nos étudiants en maîtrise et en doctorat les compétences et les connaissances techniques dont ils ont besoin pour démarrer», explique Foley. « Nous voulons nous assurer qu'il n'y a pas de courbe d'apprentissage trop abrupte lorsqu'ils commencent leurs projets de recherche. »

Une collaboration établie à cet égard est celle avec le cabinet de Magdalena Bazalova-Carter. Laboratoire XCITE à l'Université de Victoria en Colombie-Britannique, Canada. L'équipe XCITE est l'un des premiers à avoir adopté la solution de dosimétrie en temps réel sur petit champ de Medscint pour les études de recherche sur les programmes d'irradiation FLASH dans le cadre d'expériences sur de très petits animaux – exposant les larves de mouches des fruits, par exemple, à des débits de dose ultra élevés et suivant une survie comparative. par rapport aux systèmes d'irradiation conventionnels. Le laboratoire évalue également l’effet FLASH sur les tissus sains chez la souris.

De telles collaborations semblent être gagnant-gagnant. Un bon exemple est Kevin Byrne, un ancien étudiant à la maîtrise dans le groupe de Foley qui, après un stage de recherche au XCITE, travaille maintenant comme chercheur en physique médicale au sein de la division des sciences translationnelles des radiations au Université de Maryland School of Medicine (Baltimore, Maryland). Sous la supervision de Kai Jiang, professeur adjoint de radio-oncologie, Byrne continue de travailler sur des détecteurs à scintillation plastique et inorganique dans le cadre d'un programme de recherche plus vaste étudiant les effets FLASH des faisceaux d'électrons et de protons à très haut débit de dose sur des modèles précliniques. "Il y a une sorte de 'cercle vertueux' en jeu ici", explique Foley, "avec Kevin progressant pour superviser d'autres étudiants invités en maîtrise et en doctorat de Galway avec leurs projets en dosimétrie par scintillation."

Éducation créative

Nonobstant l'exploitation par Galway de la technologie Medscint dans un contexte de recherche en physique médicale, Foley place également la plateforme de recherche HYPERSCINT au premier plan dans son enseignement de premier cycle. « La tâche consiste à créer un environnement d'apprentissage axé sur la recherche plus dynamique en exploitant des appareils de démonstration portables comme le système Medscint », explique-t-il. « De cette façon, nous utilisons les détecteurs à scintillation plastique de Medscint pour présenter les principes fondamentaux de la dosimétrie des rayonnements aux étudiants de première année, tout en renforçant ces concepts avec un parcours d'apprentissage structuré tout au long du programme jusqu'au niveau de quatrième année du premier cycle et des études de maîtrise. .»

Dans le même temps, affirme Foley, le statut de la maîtrise en physique médicale de Galway est encore renforcé par l'accréditation CAMPEP, ce qui signifie que les étudiants en maîtrise obtiennent leur diplôme avec « une transférabilité et une mobilité inhérentes » dans le cadre du programme académique. « Vous verrez nos étudiants en maîtrise entrer dans des postes de recherche et de physique clinique dans les principaux centres de radio-oncologie au Royaume-Uni et en Irlande ainsi qu'en Amérique du Nord, en Australie et en Nouvelle-Zélande », conclut-il. « Un autre grand avantage de la conformité CAMPEP est qu'elle facilite la mise en place de nouvelles collaborations avec d'autres programmes de recherche accrédités CAMPEP aux États-Unis et au Canada.

Innovation disruptive, traduction clinique

Medscint vise à « réécrire les règles de la dosimétrie à petit champ » en s'appuyant sur son savoir-faire optique exclusif dans le domaine des détecteurs à scintillation plastique. C'est ce qu'affirme Jonathan Turcotte, cofondateur et directeur du marketing du fournisseur, dont l'attention, avec celle de ses collègues, se déplace inexorablement vers les moindres détails de la traduction clinique et les exigences d'assurance qualité des utilisateurs finaux cliniques pour la prochaine génération. modalités de radiothérapie.

« Jusqu'à présent, nous avons développé notre activité en gagnant du terrain grâce à une cohorte de programmes de physique médicale innovants et axés sur la recherche, tous travaillant à définir les meilleures pratiques de demain en matière de dosimétrie en radiothérapie », explique-t-il. « La prochaine étape dans l'évolution de Medscint consistera davantage en une stratégie à deux volets : continuer à cibler les clients de recherche de pointe tout en pivotant à court terme vers le marché de l'assurance qualité clinique.

Par exemple, plus tard cette année, Turcotte et son équipe espèrent obtenir l'approbation réglementaire 510(k) de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour un système clinique en cours de préparation pour les applications de dosimétrie sur petits champs dans le domaine de l'assurance qualité des machines. Le marquage CE ultérieur est prévu pour 2024 en tant que précurseur des installations chez des clients cliniques dans l'Espace économique européen (EEE).

« Bien que les scintillateurs plastiques représentent une technologie révolutionnaire en matière d'assurance qualité et de dosimétrie en radiothérapie », note Turcotte, « il est significatif qu'environ un programme de physique clinique sur six accrédité par le CAMPEP travaille déjà avec nos produits dans un contexte de recherche.

Lectures complémentaires

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• PlatoAiStream. Intelligence Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• PlatonESG. Carbone, Technologie propre, Énergie, Environnement, Solaire, La gestion des déchets. Accéder ici.
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• Décalages de bloc. Modernisation de la propriété des compensations environnementales. Accéder ici.
• La source: https://physicsworld.com/a/plastic-scintillation-detectors-prove-a-win-win-in-clinical-physics-research-and-education/