A részecskefizika új nézeteket kínál a FLASH protonterápiáról – Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/particle-physics-offers-new-views-on-flash-proton-therapy-physics-world-11.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/particle-physics-offers-new-views-on-flash-proton-therapy-physics-world-11.jpg" data-caption="Képvezérelt FLASH felé A Karol Lang és munkatársai által kifejlesztett PET-szkenner képes megjeleníteni és mérni a protonterápia hatásait a sugár leadása közben. (Jóvolt: Marek Proga, University of Texas, Austin)”>

Az eredetileg a legambiciózusabb részecskefizikai kísérletekhez létrehozott áttörést jelentő technológiák gyakran váltottak ki újításokat az orvosi kezelés és diagnosztika terén. A gyorsítók és a beamline-mérnökség fejlődése elősegítette a rák kezelésére szolgáló rendkívül hatékony stratégiák kidolgozását, míg a legmegfoghatatlanabb részecskék rögzítésére tervezett detektorok új módokat kínáltak az emberi test belső működésének megtekintésére.

Az egyik közelmúltbeli fejlesztés során a Karol Lang, az austini Texasi Egyetem kísérleti részecskefizikusa által vezetett amerikai kutatócsoport először ért el a FLASH protonterápia hatásainak valós idejű képalkotása a gerenda szállítása előtt, közben és után. Ezek a feltörekvő FLASH-kezelések rendkívül nagy dózisokat adnak be rendkívül rövid idő alatt, amelyek hatékonyan kiirthatják a rákos sejteket, miközben kevésbé károsítják az egészséges szöveteket. A FLASH-kezelések kevesebb besugárzást igényelnek rövidebb kezelési ciklusok alatt, ami lehetővé tenné, hogy több beteg részesüljön a protonterápia előnyeiből, és jelentősen csökkentse a sugárzással összefüggő mellékhatások kockázatát.

A kutatócsoport, amelyben a houstoni MD Anderson Protonterápiás Központ orvosfizikusai is részt vesznek, a képeket egy erre a célra tervezett pozitronemissziós tomográfia (PET) szkenner segítségével készítették el. Ez a technika maga a CERN úttörő kísérleteiből alakult ki az 1970-es években. . Öt különböző fantomot használva, amelyek egy emberi páciens helyettesítőjeként működnek, a csapat testre szabott PET-műszerüket felhasználva leképezték a protonsugár gyors fellépését és annak hatásait akár 20 perccel a besugárzás után.

„A protonok besugárzása rövid életű izotópokat termel a szervezetben, amelyek sok esetben pozitron-kibocsátók” – magyarázza Lang. „A FLASH protonterápiával a sugár nagyobb pozitronintenzitást generál, ami növeli a jel erősségét. Még kis PET-detektor tömbökkel is tudtunk képeket készíteni, és megmérni az izotópok mennyiségét és időbeli alakulását.”

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/detector-web.jpg" data-caption="Kicsi, de hatalmas A PET-szkennerben használt detektortömbök viszonylag kicsik, de a FLASH sugár intenzitása lehetővé teszi képek készítését és az izotópok mennyiségének mérését. (Jóvolt: Marek Proga, University of Texas, Austin)” title=”Kattintson a kép megnyitásához felugró ablakban” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/detector-web.jpg” >

Az alapelveket igazoló kísérletek során rögzített mérések arra utalnak, hogy egy besugárzott PET-szkenner valós idejű képalkotást és dozimetriát biztosíthat a protonterápiás kezelésekhez. A csapat még a protonnyaláb intenzitását is meg tudta határozni a protonnyaláb extrakciója során keletkező azonnali gammák észlelésével – azért nevezték el őket, mert az atommagok nagyon rövid időn belüli bomlása során keletkeznek. A berendezés csekély módosításával Lang úgy véli, hogy az azonnali gammákat meg lehet mérni, hogy pillanatfelvételt kapjunk a protonnyalábról, majd PET-et használnak az izotópok evolúciójának követésére a sugár leadása után.

„Ezek az eredmények azt mutatják, hogy csupán a kísérleti beállítások javításáról lenne szó, hogy a technika hasznos méréseket biztosíthasson klinikai környezetben” – mondja. „Természetesen tudjuk, hogy még sok preklinikai vizsgálatra lesz szükség, de ebben a szakaszban egyértelmű, hogy a technikának nincs bizonyítéka.”

Lang és munkatársai két, ben megjelent cikkben ismertetik megközelítésüket és eredményeiket Fizika az orvostudományban és a biológiában (PMB), mindkettő ingyenesen elérhető. A kutatók hasznot húztak az átalakuló megállapodásnak nevezett, kialakulóban lévő publikációs modellből is, amely lehetővé tette számukra, hogy mindkét cikket nyílt hozzáféréssel tegyék közzé anélkül, hogy a szokásos cikk közzétételi díjakat kellett volna fizetniük.

Ezen úgynevezett transzformatív megállapodások értelmében, jelen esetben az IOP Publishing és a University of Texas System között, az akadémiai csoport bármely intézményének kutatói ingyenesen hozzáférhetnek a kutatási tartalmakhoz és publikálhatják saját munkáikat. Az IOP Publishing – amely az Orvostudományi Fizikai és Mérnöki Intézet megbízásából adja ki a PMB-t – most átalakuló megállapodások vannak érvényben több mint 900 intézménnyel 33 különböző országban, ingyenes hozzáférést és publikálást biztosítva a legtöbb, ha nem az összes tudományos folyóirathoz.

Ezeknek az olvasási és közzétételi megállapodásoknak az a célja, hogy felgyorsítsák a nyílt hozzáférésű publikálásra való átállást, mivel így elkerülhető, hogy a kutatók saját forrásból finanszírozzák a publikációs díjakat. Lang számára minden olyan lépés, amely megnyitja a tudományt és lehetővé teszi a különböző közösségek együttműködését, elősegíti, hogy más tudományágakból olyan új ötletek szülessenek, amelyek a jövőbeni innovációt vezérlik. „Ha olyan érdekes papírra bukkanok, amelyhez nem tudok hozzáférni, különösen, ha más területről van szó, hiányzik néhány információ, amely segíthet a munkámban” – mondja. „A nyílt és ingyenes tájékoztatás elengedhetetlen a fejlődéshez.”

Lang saját részecskefizikai tapasztalatai alapján látta, milyen előnyök származhatnak a nyitott és együttműködésen alapuló kutatási kultúrából. „A részecskefizikában mindenki megosztja legjobb gondolatait és eredményeit, és az emberek részt akarnak venni az új ötletek kidolgozásának és kiaknázásának különböző módjaiban” – mondja. „Enélkül az együttműködő gondolkodásmód nélkül nem jöttek volna létre azok az áttörések, amelyeket a CERN-ben, a Fermilabban és máshol láthattunk.”

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/particle-physics-offers-new-views-on-flash-proton-therapy-physics-world-9.jpg" data-caption="Egyedi design Karol Lang (középen) Marek Proga mérnökkel (balra) és John Cesar posztdoktori kutatóval, valamint a csapat által kifejlesztett, erre a célra épített PET-szkennerrel. A szkenner konfigurációja nyalábon belüli méréseket tesz lehetővé a beteg kezelése közben. (Jóvolt: Michael Gajda, University of Texas, Austin)” title=”Kattintson a kép megnyitásához felugró ablakban” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/particle-physics-offers- new-views-on-flash-proton-therapy-physics-world-9.jpg”>

Nyilvánvaló azonban, hogy Lang frusztrált, hogy az orvosi közösség egyes emberei kevésbé nyitottak az új ötletekre, különösen egy olyan fizikustól, akinek nincs előzetes klinikai tapasztalata. „Tudjuk, hogy az orvosi fizika és a magképalkotás legjobb technológiái közül sok a részecske- és magfizika fejlődéséből származik, de nehéz a legújabb új ötleteket az orvostudományba bevinni” – mondja. „Most már jobban megértem, miért van ez – a bevált orvosi eljárások és formális kezelési protokollok megváltoztatása sokkal bonyolultabb, mint pusztán egy jobb detektorra cserélni –, de még mindig csalódott vagyok, hogy milyen nehéz behatolni a szektorba és bevonni. kollaboratív kutatásban.”

Bár Lang már korábban is próbálkozott orvosi detektorok gyártásával, elismeri, hogy ő és más részecskefizikusok naivitásban vagy akár arroganciában is vétkezhetnek, amikor új technológiákat vezetnek be a szigorúan ellenőrzött kórházi környezetbe. Ehhez az új munkához azonban orvosfizikusok egy csoportja felkérte őt, hogy vegye át a vezetést egy olyan kutatási projektben, amelyhez a részecskedetektorok gyártásában szerzett szakértelmére volt szükség. „Még mindig folytatom a neutrínófizikai kutatásomat, de úgy gondolom, hogy amit tudunk kínálni, az annyira egyedi és értékes, hogy szerettem volna részt venni benne” – mondja Lang. „Ahogy egyre többet tanultam, egyre jobban érdekelt, és igazán beleragadt a FLASH kezelések ötlete.”

Bár több munkára lesz szükség a besugárzott képalkotó technikák klinikai felhasználásra való optimalizálásához, Lang úgy véli, hogy rövid távon értékes kutatási eszközt kínálhat a FLASH hatás megértéséhez. "Senki sem tudja igazán, miért működik a FLASH, vagy hogy pontosan mely sugárparamétereket kell használni a legjobb eredmény eléréséhez" - mondja. "Ez számomra mélyen azt sugallja, hogy nem teljesen értjük, hogyan lép kölcsönhatásba a sugárzás akár az egészséges, akár a rákos szövetekkel."

Ezzel az új hangszerrel, érvel Lang, lehetővé válna a FLASH kezelés során fellépő fizikai mechanizmusok feltárása. „Ez a technika segíthet megértenünk, hogyan reagál az emberi test, miután ilyen intenzív energiakitörésekkel sugározták be” – mondja. "Módot kínál a besugárzás időfüggő hatásainak feltárására, amiről úgy tűnik, hogy korábban nem történt szisztematikusan."

Hosszabb távon azonban egy olyan képvezérelt kezelési mód létrehozása a cél, amely mérné az egyes besugárzások hatását a későbbi kezelések tájékoztatása és aktualizálása érdekében. Az ilyen adaptív megközelítések nem praktikusak a hagyományos kezelési protokollokkal, amelyekben a kisebb adagokat körülbelül 30 napi alkalom alatt adják be, de életképesebbek lehetnek a FLASH-kezelésekkel, amelyek csak néhány adagot igényelnek ahhoz, hogy elegendő energiát szállítsanak a rák felszámolásához.

„Az egyes besugárzások hatásainak ellenőrzése teljesen átalakítaná a kezelés dinamikáját, logisztikáját és eredményeit” – mondja Lang. "Az energetikai protonok és az emberi test közötti kölcsönhatások jobb megértésével kombinálva az ilyen adaptív FLASH protokollok forradalmi hatást gyakorolhatnak a betegek kimenetelére."

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/particle-physics-offers-new-views-on-flash-proton-therapy/