इलेक्ट्रॉन फ्लैश डोसिमेट्री के लिए अनुकूलित उच्च-ऊर्जा भौतिकी उपकरण

प्रत्येक रोगी को दिए जाने वाले विकिरण की निगरानी और नियंत्रण विकिरण चिकित्सा में अत्यंत महत्वपूर्ण है। इलेक्ट्रॉन फ्लेश (eFLASH) रेडिएशन थेरेपी जैसी उभरती हुई अल्ट्राहाई-डोज़ रेट तौर-तरीकों में यह एक मौजूदा चुनौती है।

फ्लैश रेडियोथेरेपी अल्ट्राहाई खुराक दरों पर विकिरण प्रदान करती है, उपचार के पाठ्यक्रम को छोटा करती है और पारंपरिक रेडियोथेरेपी के सापेक्ष ऊतक को बेहतर बनाती है।

"चीजों में से एक जिसे हमें [फ्लैश के साथ] स्पष्ट करने की आवश्यकता है, वह यह है कि बख्शते प्रभाव के पीछे जैविक तंत्र क्या है और यह इस बात पर कैसे निर्भर करता है कि हम इन अल्ट्राहाई खुराक दरों को वितरित कर रहे हैं। यह निर्धारित करने के लिए कि हमें वास्तव में यह जानने की आवश्यकता है कि हम क्या प्रदान कर रहे हैं," बताते हैं एमिल शूलर से यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्सास के एमडी एंडरसन कैंसर सेंटर. “डिलीवर की जा रही प्रत्येक पल्स के लिए सटीक मापदंडों की अच्छी समझ होना महत्वपूर्ण लगता है। जब तक हम अधिक नहीं जानते, हमें अपने वितरण की उस प्रकार की विस्तृत समझ रखने की आवश्यकता है, और यही वह जगह है जहाँ पारंपरिक उपकरण उप-इष्टतम साबित हुए हैं।

पारंपरिक रेडियोथेरेपी में, ट्रांसमिशन आयन कक्षों का उपयोग करके विकिरण वितरण की निगरानी की जाती है। जबकि आयन जोड़े कभी-कभी इन डोसिमीटर में पुन: संयोजित होते हैं, आयन पुनर्संयोजन केवल माप के एक छोटे प्रतिशत (5% से कम) का प्रतिनिधित्व करता है और इन घटनाओं को मॉडल और सुधार कारकों का उपयोग करने के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। उच्च-खुराक दर ईफ्लैश बीम में, हालांकि, 90% से अधिक आयन जोड़े पुनर्संयोजन कर सकते हैं, आयन जोड़ी पुनर्संयोजन के लिए सही पारंपरिक मॉडल टूट जाते हैं, और सटीक बीम निगरानी और नियंत्रण चुनौतीपूर्ण हो जाता है - यदि असंभव नहीं है।

शूलर के नेतृत्व में और सैम बेडर, एमडी एंडरसन शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में ईफ्लैश बीम मॉनिटरिंग में निहित चुनौतियों को दूर करने का एक तरीका बताया है। उनके समाधान की जड़ें उच्च-ऊर्जा भौतिकी प्रयोगों में हैं।

फ्लैश के लिए बीम करंट ट्रांसफॉर्मर

उनके अध्ययन में, में सूचना दी एप्लाइड क्लिनिकल मेडिकल फिजिक्स के जर्नल, शोधकर्ताओं द्वारा उत्पादित विकिरण बीम की निगरानी के लिए एक एकीकृत बीम करंट ट्रांसफॉर्मर (BCTs) प्रणाली की शुरुआत करते हैं मोबेट्रोन प्रणाली, द्वारा निर्मित एक वाणिज्यिक इलेक्ट्रॉन चिकित्सा रैखिक त्वरक इंट्राऑप.

बीसीटी, जो मूल रूप से उच्च-ऊर्जा भौतिकी प्रयोगों के बीमलाइन्स में उपयोग किए गए थे, उनके माध्यम से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों के प्रेरित प्रवाह को मापते हैं। पर किए गए कार्य पर निर्माण लुसाने विश्वविद्यालयIntraOp के इंजीनियरों ने दो BCTs को समायोजित करने के लिए Mobetron हेड को फिर से डिज़ाइन किया: एक प्राथमिक स्कैटरिंग फ़ॉइल के बाद स्थित; दूसरा, द्वितीयक बिखरने वाली पन्नी के नीचे की ओर।

एमडी एंडरसन के शोधकर्ताओं ने तब 6 और 9 MeV पर अल्ट्राहाई-डोस रेट इलेक्ट्रॉन बीम के लिए बीसीटी प्रतिक्रिया की व्यापक रूप से विशेषता बताई। उन्होंने अलग-अलग डोसिमेट्रिक सेटअप में बीम आउटपुट की निगरानी की और खुराक, बिखरने की स्थिति और पल्स चौड़ाई, पल्स पुनरावृत्ति आवृत्ति और खुराक प्रति पल्स सहित भौतिक बीम मापदंडों के कार्य के रूप में अलग-अलग समतलीकरण के साथ। डोसिमेट्रिक मूल्यांकन GafChromic EBT3 फिल्म के साथ किया गया था, एक मानक डोसीमीटर जो खुराक दर से स्वतंत्र कुल खुराक रीडिंग देता है। दोहराव और पुनरुत्पादन सुनिश्चित करने के लिए तीन बार प्रायोगिक अध्ययन किए गए।

टीम ने निष्कर्ष निकाला कि बीसीटी ईफ्लैश बीम की सटीक निगरानी कर सकते हैं, त्वरक प्रदर्शन को माप सकते हैं और पल्स-बाय-पल्स आधार पर आवश्यक भौतिक बीम पैरामीटर कैप्चर कर सकते हैं।

अब, वे निचले बीसीटी के सापेक्ष ऊपरी बीसीटी में मापे गए उच्च विभेदक बैकस्कैटर स्तरों के स्रोत और इसे सही करने के तरीकों की जांच कर रहे हैं। इन विसंगतियों को संभावित क्लिनिकल ईफ्लैश बीम पैरामीटर की सीमा के बाहर मापा गया था। शूलर और बेडदार की टीम बीम समतलता और समरूपता को मापने के तरीके भी विकसित कर रही है, जिसे आज तक बीसीटी से नहीं मापा जा सकता है।

फोटॉन, प्रोटॉन या इलेक्ट्रॉन: जो क्लिनिक में FLASH रेडियोथेरेपी लाएंगे?

शूलर कहते हैं, इस शोध का व्यापक लक्ष्य यह सुनिश्चित करना है कि विकिरण भौतिक विज्ञानी ईफ्लैश विकिरण उपचार सटीक और सटीक रूप से वितरित कर सकें।

"यह वास्तव में यह सुनिश्चित करने के लिए नीचे आता है कि हम इस तकनीक के एक सुरक्षित और मजबूत नैदानिक ​​अनुवाद की गारंटी दे सकते हैं," शूलर कहते हैं। "चिकित्सा भौतिकविदों के लिए, यह हमारे सुविधा क्षेत्र से थोड़ा बाहर जा रहा है ... उस मानक उपकरण से बाहर जा रहा है जिसका हम अभी उपयोग कर रहे हैं, जब फ्लैश रेडियोथेरेपी एक वास्तविकता बन रही है। हम इन अल्ट्राहाई डोज़ दरों के लिए आयन कक्ष प्रौद्योगिकी विकसित करने की भी कोशिश कर रहे हैं, लेकिन [बीम] निगरानी के लिए, विशेष रूप से जब इलेक्ट्रॉन बीमलाइन की बात आती है, तो यह संभावना नहीं है कि हम उसी तरह से ट्रांसमिशन कक्षों का उपयोग करने में सक्षम होने जा रहे हैं जैसे हम पहले पारंपरिक खुराक दर रेडियोथेरेपी ले चुके हैं।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/high-energy-physics-devices-adapted-for-electron-flash-dosimetry/