A műanyag szcintillációs detektorok mindenki számára előnyösnek bizonyulnak a klinikai fizika kutatásában és oktatásában – Physics World

A műanyag szcintillációs detektorok mindenki számára előnyösnek bizonyulnak a klinikai fizika kutatásában és oktatásában – Physics World

Időbélyeg: 18. szeptember 2023. 5:26

Pályakezdő ír orvosi fizikusok a műanyag szcintillációs detektorokon alapuló valós idejű, kismezős dozimetriai megoldások új generációjával kezdenek foglalkozni

Tanítás a Galwayi Egyetemen
Gyakorlati tanulás A galwayi orvosfizikai klaszter a Medscint HYPERSCINT Kutatási Platformját az egyetemi és posztgraduális oktatási programjain belül helyezi munkába. (Jóvolt: Galwayi Egyetem)

Bomlasztó innováció, ügyfél-együttműködés, klinikai fordítás: ezek azok a stratégiai referenciapontok, amelyek alátámasztják a termékfejlesztési ütemtervet Medscint, egy Québec Cityben működő technológiai vállalat, amely egyesíti a fotonika, a szcintillációs dozimetria és az orvosi fizika terén szerzett szakértelmet. A végjáték: nem kevesebb, mint paradigmaváltás a sugárterápiás dozimetria legjobb gyakorlatában, amelyet a műanyag szcintillátorok új generációja tesz lehetővé, amelyek a vízhez közeli egyenértékűséget és a valós idejű választ a nagy térbeli felbontással és az MR-Linac kompatibilitással kombinálják. A Medscint optikai detektorai – kereskedelmi nevén a HYPERSCINT kutatási platform – többpontos képességet is kínálnak kompakt alapterülettel (0.5 mm hosszú, 0.5 mm átmérő), ami ideálissá teszi őket kismezős dozimetriához és fejlett fantomfejlesztéshez.

„Az optikai tudományok és a műanyag szcintillátorok területén szerzett szabadalmaztatott know-how-nk a sugárterápiás kezelési területek egyre kisebbé és geometriailag összetettebbé válásával válik sajátossá” – állítja Jonathan Turcotte, a Medscint társalapítója és marketing igazgatója. Mivel nincs szükség kismezős korrekciós tényezőkre az eszközök viselkedésének jellemzésére, a Medscint doziméterek valós idejű mérőeszközt biztosítanak, amely egyesíti a nagy linearitást a dózis és a dózisteljesítmény tekintetében. Ez a széles lineáris dinamikus tartomány a kezelési spektrum mindkét végén releváns, akár új, alacsony dózisú besugárzási sémák esetén, akár – egyedi funkciókkal a linac impulzusszámláláshoz és az impulzusonkénti dózis méréshez – az ultramagas dózisú besugárzás kiegészítéseként. ráta FLASH sugárterápiás alkalmazások (amelyek képesek drasztikusan csökkenteni a mellékkárosodást és a toxicitást a normál egészséges szövetekben, miközben megőrzik a daganatellenes aktivitást).

Ki a laborból, be a klinikára

Míg a klinikai fordítás a kereskedelmi prioritás rövid és középtávon, Turcotte és kollégái a mai napig a HYPERSCINT Kutatási Platformot innovatív, több tudományágat átfogó K+F csoporttal helyezték el, amelyek a következő generációs sugárterápiás rendszerek megvalósításán dolgoznak. „Korai technológiai vállalatként” – magyarázza –, „együttműködési kapcsolatot ápolunk ügyfeleinkkel és kutatópartnereinkkel – összesen 25 csoporttal Észak-Amerikában, Európában és Ázsiában, akik segítik termékfejlesztésünket, és végső soron tájékoztatják a nagyszabású klinikai fordításhoz vezető út.”

Mark Foley
Mark Foley „Létrehoztunk egy speciális kutatási folyamatot a Medscint műanyag szcintillációs detektorainak értékelésére és összehasonlítására.” (Jóvolt: Galwayi Egyetem)

Egy esettanulmány ezzel kapcsolatban az Mark Foley és csapata az orvosi fizikai kutatási klaszterben Galwayi Egyetem Írország nyugati részén. Foley széles körű kutatási területei a továbbfejlesztett sugárterápiás sémák köré összpontosulnak, úttörő munkával a Monte Carlo-i modellezés és szimuláció, valamint a következő generációs szcintillációs dozimetriai rendszerek terén. Kutatási programja szorosan illeszkedik az elfoglalt tanítási terheléshez, amely kiterjed az orvosbiológiai és sugárfizikai egyetemi kurzusokra, valamint a Galway-féle kutatásra. Orvosi fizika MSc, az első mesterképzés Európában, amely hivatalos akkreditációt kapott az észak-amerikaiaktól Orvosi fizikaoktatási programok akkreditációs bizottsága (CAMPEP).

„Mi lettünk a Medscint első európai ügyfelei, amikor még 2021 nyarán megvásároltuk a HYPERSCINT Research Platformot” – magyarázza Foley. A rendszert azóta a galwayi orvosfizikai klaszter MSc- és PhD-hallgatóinak bevonásával öt kísérleti projektben hajtották végre – bár a kapcsolódó kutatási tevékenység előbb-utóbb kiterjedt lesz. „Létrehoztunk egy külön kutatási folyamatot a Medscint műanyag szcintillációs detektorainak értékelésére és összehasonlítására” – mondja Foley. „Ez a kutatás-fejlesztési erőfeszítés egy bevált munkaprogram mellett zajlik, amelynek során a szervetlen szcintillációs detektorok új osztályát fejlesztjük fejlett dozimetriai alkalmazásokhoz.”

Miután orvosi fizikus hallgatói a HYPERSCINT kutatási platformon dolgoznak, Foley arra bátorítja őket, hogy folytassanak további speciális tanulást és know-how-t a szcintillációs dozimetria területén – főként a Galway nemzetközi hálózatán belüli partnerlaboratóriumokban való rövid távú kutatói gyakorlatok révén. „Az MSc és PhD hallgatóinkat felkészítjük azokkal a készségekkel és műszaki ismeretekkel, amelyekre szükségük van ahhoz, hogy elinduljanak” – magyarázza Foley. "Győződjön meg arról, hogy kutatási projektjeik megkezdésekor ne legyen túl meredek tanulási görbe."

E tekintetben az egyik kialakult együttműködés Magdalena Bazalova-Carterrel valósul meg XCITE Lab a Victoria Egyetemen, British Columbiában, Kanadában. Az XCITE csapat a Medscint valós idejű, kismezős dozimetriai megoldásának korai alkalmazója a FLASH besugárzási sémákkal kapcsolatos kutatásokhoz nagyon kis állatokon végzett kísérletekben – például a gyümölcslégylárvák ultramagas dózisának kitéve és az összehasonlító túlélés nyomon követésére. a hagyományos besugárzási sémákkal szemben. A laboratórium az egészséges szövetekre gyakorolt ​​FLASH hatást is értékeli egerekben.

Úgy tűnik, hogy az ilyen együttműködések mindenki számára előnyösek. Jó példa erre Kevin Byrne, a Foley csoport egykori MSc-hallgatója, aki az XCITE kutatói gyakorlatát követően jelenleg kutató orvosfizikusként dolgozik a transzlációs sugárzástudományok részlegében. A Marylandi Egyetemi Orvostudományi Iskola (Baltimore, MD). Felügyelete alatt Kai Jiang, a sugárzás onkológiai adjunktusa, Byrne továbbra is műanyag és szervetlen szcintillációs detektorokon dolgozik egy szélesebb kutatási program keretében, amely az ultranagy dózissebességű elektron- és protonnyalábok FLASH hatásait vizsgálja preklinikai modelleken. „Van itt valami „erényes kör” – magyarázza Foley –, hogy Kevin más galwayi MSc és PhD hallgatók szcintillációs dozimetriai projektjeik felügyelete felé halad.

Kreatív oktatás

Annak ellenére, hogy Galway kiaknázza a Medscint technológiát az orvosi fizika kutatási kontextusában, Foley a HYPERSCINT Research Platformot is a középpontba helyezi egyetemi oktatása során. „A feladat egy dinamikusabb, kutatás által irányított tanulási környezet létrehozása olyan hordozható demonstrációs eszközök felhasználásával, mint a Medscint rendszer” – magyarázza. „Ily módon a Medscint műanyag szcintillációs detektorait használjuk, hogy megismertessük a sugárzási dozimetria alapjait az elsőéves hallgatókkal, miközben ezeket a fogalmakat strukturált tanulási útvonallal erősítjük meg a tananyagon keresztül egészen a negyedik éves alapképzésig és mesterképzésig. .”

Ugyanakkor – állítja Foley – a Galway MSc in Medical Physics státuszát tovább erősíti a CAMPEP akkreditációja, ami azt jelenti, hogy a mesterképzésben részt vevő hallgatók az akadémiai csomag részeként „eredendő átruházhatósággal és mobilitással” szereznek diplomát. „Az MSc hallgatóink kutatói és klinikai fizikusi szerepkörbe lépnek be az Egyesült Királyság és Írország, valamint Észak-Amerika, Ausztrália és Új-Zéland vezető sugáronkológiai központjaiban” – összegzi. "A CAMPEP megfelelőség másik nagy előnye, hogy megkönnyíti az utat, amikor új együttműködéseket alakítunk ki más, a CAMPEP által akkreditált kutatási programokkal az Egyesült Államokban és Kanadában."

Bomlasztó innováció, klinikai fordítás

Jonathan Turcotte
Jonathan Turcotte "A műanyag szcintillátorok bomlasztó technológiát képviselnek a sugárterápiás minőségbiztosításban és a dozimetriában." (Jóvolt: Medscint)

A Medscint célja, hogy a műanyag szcintillációs detektorok területén szerzett szabadalmaztatott optikai know-how-ja alapján „újraírja a kismezős dozimetria szabálykönyvét”. Ezt állítja Jonathan Turcotte, az eladó társalapítója és marketing igazgatója, akinek a figyelme – kollégáival együtt – menthetetlenül a klinikai fordítás aprólékos részleteire és a klinikai végfelhasználók minőségbiztosítási követelményeire helyeződik a következő generációra vonatkozóan. sugárterápiás módozatok.

„Eddig úgy építettük fel az üzletet, hogy egy sor innovatív, kutatás által irányított orvosfizikai programmal sikerre jutottunk – mindegyik azon dolgozik, hogy meghatározza a holnap legjobb gyakorlatát a sugárterápiás dozimetriában” – magyarázza. „A Medscint evolúciójának következő lépése inkább egy kétpályás stratégia lesz – továbbra is a vezető kutatási ügyfeleket célozza meg, miközben rövid távon a klinikai minőségbiztosítási piac felé fordul.”

Az év végén például Turcotte és csapata arra számít, hogy megkapja az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóságának (FDA) 510(k) hatósági jóváhagyását egy olyan klinikai rendszerhez, amelyet a gépek minőségbiztosításában kismezős dozimetriai alkalmazásokhoz hoznak létre. Az ezt követő CE-jelölést 2024-re tervezik az Európai Gazdasági Térségben (EGT) működő klinikai ügyfelekkel végzett telepítések előfutáraként.

„Míg a műanyag szcintillátorok bomlasztó technológiát képviselnek a sugárterápia minőségbiztosításában és a dozimetriában” – jegyzi meg Turcotte, „jelentős, hogy nagyjából minden hatodik CAMPEP-akkreditációval rendelkező klinikai fizikai program már dolgozik termékeinkkel kutatási környezetben.”

További olvasnivaló

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa