रेडियोथेरेपी के दौरान खुराक पर नज़र रखने से कैंसर का सुरक्षित उपचार संभव हो सकता है

चलते-फिरते घावों की रेडियोथेरेपी चुनौतीपूर्ण है। नियोजित लक्ष्य मात्रा के लिए चिकित्सीय विकिरण का वितरण अंग गति से प्रभावित हो सकता है, जबकि शारीरिक विकृति और सेट-अप अनिश्चितताएं लक्ष्यीकरण त्रुटियों का कारण बन सकती हैं। यदि विकिरण ऑन्कोलॉजिस्ट के पास सटीक, रीयल-टाइम 3डी विकिरण खुराक वितरण नक्शा होता, तो वे अधिक प्रभावी और सुरक्षित उपचार प्राप्त करने के लिए ऑनलाइन विकिरण के स्तर या प्रक्षेपवक्र को बदलने में सक्षम होते।

आयनकारी विकिरण ध्वनिक इमेजिंग (आईआरएआई) एक गैर-इनवेसिव तकनीक है जो यह क्षमता प्रदान कर सकती है। ध्वनिक तरंगों का उपयोग करके विकिरण खुराक का पुनर्निर्माण करके, आईआरएआई अतिरिक्त विकिरण स्रोतों का उपयोग किए बिना, रेडियोथेरेपी के दौरान वास्तविक समय में ट्यूमर और आसन्न स्वस्थ ऊतकों में खुराक जमाव को मैप कर सकता है और खुराक संचय की निगरानी कर सकता है।

में एक बहु-विशेषज्ञता अनुसंधान दल यूनिवर्सिटी ऑफ मिशिगन और मोफिट कैंसर सेंटर ने अब एक क्लिनिकल ग्रेड iRAI वॉल्यूमेट्रिक इमेजिंग सिस्टम विकसित किया है। सिस्टम, में वर्णित है प्रकृति जैव प्रौद्योगिकी, लिवर मेटास्टेस वाले रोगी की रेडियोथेरेपी के दौरान शरीर में गहराई तक एक्स-रे बीम डिलीवरी की 3डी अर्धमात्रात्मक मैपिंग हासिल की।

IRAI तकनीक थर्मोअकॉस्टिक प्रभाव के माध्यम से काम करती है। जब एक रैखिक त्वरक द्वारा उत्पन्न एक उच्च-ऊर्जा स्पंदित फोटॉन बीम शरीर के ऊतकों से टकराता है, तो यह अवशोषित हो जाता है। यह अवशोषित ऊर्जा गर्मी में स्थानांतरित होती है, जो स्थानीय थर्मल विस्तार का कारण बनती है और ध्वनिक तरंगें उत्पन्न करती है। हालाँकि, ये तरंगें कमज़ोर हैं, और आमतौर पर नैदानिक ​​​​अल्ट्रासाउंड तकनीक द्वारा पता नहीं लगाई जा सकती हैं।

नई आईआरएआई प्रणाली एक वाणिज्यिक अनुसंधान अल्ट्रासाउंड प्रणाली द्वारा संचालित एक कस्टम-डिज़ाइन किए गए 2डी मैट्रिक्स सरणी ट्रांसड्यूसर और एक मेल खाने वाले मल्टी-चैनल प्रीएम्प्लीफायर बोर्ड के साथ ध्वनिक संकेतों का पता लगाती है। वास्तविक समय में खुराक से संबंधित छवियों का निर्माण करने के लिए एम्पलीफाइड सिग्नल को अल्ट्रासाउंड डिवाइस में स्थानांतरित किया जाता है।

शोधकर्ता बताते हैं कि उनकी दोहरी-मोडैलिटी प्रणाली, जो अल्ट्रासाउंड इमेजिंग के साथ आईआरएआई को जोड़ती है, "बीम स्थिति की वास्तविक समय की निगरानी और रेडियोथेरेपी के दौरान खुराक देने के ऑनलाइन मूल्यांकन की आवश्यकता को हल करने के लिए एक आशाजनक समाधान" प्रदान करती है। अल्ट्रासाउंड छवि शरीर में रूपात्मक ऊतक संरचनाओं और गति के साथ-साथ रक्त प्रवाह और संवहनी घनत्व जैसी कार्यात्मक जानकारी प्रस्तुत करती है, जबकि iRAI छवि विभिन्न जैविक ऊतकों में स्थानिक रूप से वितरित खुराक जमाव को मैप और माप सकती है।

नैदानिक ​​​​मुख्य अन्वेषक बताते हैं, "यह नैदानिक ​​​​परीक्षण एब्डॉमिनल स्टीरियोटैक्टिक बॉडी रेडिएशन थेरेपी (SBRT) प्राप्त करने वाले रोगियों में iRAI का उपयोग करने की व्यवहार्यता का आकलन करने के लिए एक पायलट अध्ययन था।" काइल कुनेओ मिशिगन के रोजेल कैंसर सेंटर से। "इसके निष्कर्ष हमें आईआरएआई प्रणाली का अनुकूलन करने में सक्षम बना रहे हैं।"

अपने प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने एक बेलनाकार लार्ड फैंटम, एक खरगोश और फिर पेट के एसबीआरटी से गुजरने वाले रोगी में प्रणाली को मान्य किया। विकिरण ध्वनिक संकेतों का पता लगाने पर सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर) को बढ़ाने के लिए, उन्होंने 0.35 μs एक्स-रे पल्स द्वारा उत्पन्न ध्वनिक संकेतों के पावर स्पेक्ट्रम से मिलान करने के लिए 4 मेगाहट्र्ज की केंद्रीय आवृत्ति का चयन किया। SNR को 1024-चैनल preamplifier द्वारा 46 dB लाभ के साथ 2D मैट्रिक्स सरणी के साथ एकीकृत किया गया था, और iRAI छवियों को 25 गुना औसत के साथ प्रदर्शित करके बढ़ाया गया था।

प्रेत का उपयोग करके सिस्टम के प्रदर्शन की पुष्टि करने के बाद, टीम ने एक खरगोश के जिगर को विकिरणित करने के लिए एक नैदानिक ​​​​उपचार योजना बनाई और उसका परीक्षण किया। IRAI मापों ने मापा खुराक वितरण और उपचार योजना प्रणाली द्वारा उत्पन्न के बीच उच्च स्थिरता दिखाई।

टीम ने फिर अध्ययन प्रतिभागी के लिए रेडियोथेरेपी योजना तैयार की, जिसमें प्रत्येक अंश के लिए उपचार योजना को दो भागों में विभाजित किया गया। पहला भाग iRAI इमेजिंग के लिए था और इसमें क्रमशः बेहतर और निम्न पूर्वकाल दिशाओं में वितरित 2.087 और 0.877 Gy बीम शामिल थे। इसके बाद वॉल्यूमेट्रिक-मॉड्युलेटेड आर्क थेरेपी प्लान (आईआरएआई इमेजिंग के बिना) किया गया ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि कुल वितरित विकिरण खुराक नैदानिक ​​​​आवश्यकताओं को पूरा करती है।

दोनों खुराक स्थानों और आईआरएआई माप के समग्र वितरण उपचार योजना के साथ अच्छी तरह से मेल खाते हैं। IRAI वॉल्यूमेट्रिक इमेजिंग उच्च सटीकता के साथ उच्च खुराक वाले क्षेत्र को मैप करने में सक्षम थी। शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया कि उन्हें कम खुराक तीव्रता वाले क्षेत्रों के लिए मैपिंग सटीकता को अनुकूलित करने, स्थानिक संकल्प में सुधार करने और कृत्रिम बुद्धि का शोषण करने वाली उन्नत पुनर्निर्माण तकनीकों का उपयोग करके पूर्ण खुराक माप प्रदान करने के लिए एक व्यापक अंशांकन प्रोटोकॉल विकसित करने की आवश्यकता है।

अनुदान प्रधान अन्वेषक इस्साम अल नका मोफिट कैंसर सेंटर की सलाह है कि वर्तमान प्रणाली को रीयल-टाइम अल्ट्रासाउंड इमेजिंग के साथ संवर्धित किया जाएगा और फ्लैश रेडियोथेरेपी जैसे उच्च जोखिम वाले वितरण परिदृश्यों के संदर्भ में भी इसका मूल्यांकन किया जाएगा।

ध्वनिक इमेजिंग फ्लैश रेडियोथेरेपी के लिए वास्तविक समय खुराक माप का वादा करती है

"भविष्य में इस तकनीक का एक संभावित अनुप्रयोग रीयल-टाइम अनुकूली उपचार वितरण है। वर्तमान अनुकूली उपचार तकनीकें मुख्य रूप से ट्यूमर और अंगों के जोखिम (ओएआर) में संरचनात्मक परिवर्तनों पर आधारित हैं," कुनेओ बताते हैं। "आईआरएआई के साथ, हम विकिरण योजना को अनुकूलित करने के लिए रचनात्मक जानकारी, और अधिक महत्वपूर्ण रूप से, डॉसिमेट्रिक जानकारी दोनों का उपयोग कर सकते हैं। यह लक्ष्य में खुराक वृद्धि की अनुमति दे सकता है, विशेष रूप से उन स्थितियों में जहां एक आसन्न OAR है, और प्रत्येक अंश के दौरान लक्ष्य और OARs को दी गई सही खुराक की सटीक मात्रा निर्धारित करके सुरक्षित उपचार प्रदान करता है।

एल नाका कहते हैं, "प्रणाली में अंग गति की निगरानी करते समय विकिरण जमाव को देखने की अनूठी क्षमता है, जिससे लक्षित ट्यूमर को विकिरण की बेहतर पहचान करने की अनुमति मिलती है, जबकि लागत बचत के तरीके में असमान ऊतक को छोड़ दिया जाता है।" "यह विकसित और विकासशील दोनों देशों में समान रूप से लागू किया जा सकता है जहां वित्तीय संसाधन दुर्लभ हैं, जिससे इन जगहों पर बेहतर रोगी देखभाल और बेहतर परिणाम मिलते हैं।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/dose-tracking-during-radiotherapy-could-enable-safer-cancer-treatments/