Perangkat fisika energi tinggi diadaptasi untuk dosimetri FLASH elektron

Pemantauan dan pengendalian radiasi yang diberikan kepada setiap pasien merupakan hal yang sangat penting dalam terapi radiasi. Ini adalah tantangan saat ini dalam modalitas laju dosis sangat tinggi yang baru muncul seperti terapi radiasi elektron FLASH (eFLASH).

Radioterapi FLASH memberikan radiasi dengan tingkat dosis sangat tinggi, memperpendek masa pengobatan dan meningkatkan hemat jaringan relatif terhadap radioterapi konvensional.

“Salah satu hal yang perlu kami jelaskan [dengan FLASH] adalah apa mekanisme biologis di balik efek penghematan dan bagaimana hal itu bergantung pada cara kami memberikan tingkat dosis yang sangat tinggi ini. Untuk menentukan bahwa kami perlu tahu persis apa yang kami berikan,” jelas Emil Schüler dari Pusat Kanker MD Anderson Universitas Texas. “Memiliki pemahaman yang baik tentang parameter yang tepat untuk setiap pulsa yang dikirimkan tampaknya penting. Sampai kami tahu lebih banyak, kami perlu memiliki pemahaman mendetail seperti itu tentang pengiriman kami, dan di situlah peralatan konvensional terbukti kurang optimal.”

Dalam radioterapi konvensional, pengiriman radiasi dipantau menggunakan ruang ion transmisi. Sementara pasangan ion kadang-kadang bergabung kembali dalam dosimeter ini, rekombinasi ion hanya mewakili sebagian kecil pengukuran (kurang dari 5%) dan peristiwa ini dapat dipertanggungjawabkan dengan menggunakan model dan faktor koreksi. Namun, dalam sinar eFLASH dosis tinggi, lebih dari 90% pasangan ion dapat bergabung kembali, model konvensional yang mengoreksi rekombinasi pasangan ion rusak, dan pemantauan dan kontrol sinar yang akurat menjadi menantang – jika bukan tidak mungkin.

Dipimpin oleh Schüler dan Sam Beddar, tim peneliti MD Anderson baru-baru ini menjelaskan cara untuk mengatasi tantangan yang melekat pada pemantauan sinar eFLASH. Solusi mereka berakar pada eksperimen fisika energi tinggi.

Transformator arus balok untuk FLASH

Dalam studi mereka, dilaporkan dalam Jurnal Fisika Medis Klinis Terapan, para peneliti memperkenalkan sistem integrated beam current transformers (BCTs) untuk memantau pancaran radiasi yang dihasilkan oleh Mobetron sistem, akselerator linier terapi elektron komersial yang diproduksi oleh IntraOp.

BCT, yang awalnya digunakan dalam berkas percobaan fisika energi tinggi, mengukur arus induksi elektron yang melewatinya. Membangun pekerjaan yang dilakukan di Universitas Lausanne, Insinyur IntraOp mendesain ulang kepala Mobetron untuk mengakomodasi dua BCT: satu terletak setelah foil hamburan utama; yang lain, hilir foil hamburan sekunder.

Para peneliti MD Anderson kemudian secara ekstensif menandai respons BCT terhadap berkas elektron dengan laju dosis sangat tinggi pada 6 dan 9 MeV. Mereka memantau keluaran sinar dalam pengaturan dosimetri yang berbeda dan dengan kolimasi yang berbeda sebagai fungsi dosis, kondisi hamburan, dan parameter sinar fisik termasuk lebar pulsa, frekuensi pengulangan pulsa, dan dosis per pulsa. Evaluasi dosimetri dilakukan dengan film GafChromic EBT3, sebuah dosimeter standar yang memberikan pembacaan dosis total terlepas dari laju dosis. Studi eksperimental dilakukan tiga kali untuk memastikan pengulangan dan reproduktifitas.

Tim menyimpulkan bahwa BCT dapat memantau pancaran eFLASH secara akurat, mengukur kinerja akselerator, dan menangkap parameter pancaran fisik penting berdasarkan pulsa demi pulsa.

Sekarang, mereka sedang menyelidiki sumber, dan cara untuk mengoreksi, tingkat hamburan balik diferensial yang lebih tinggi yang diukur dalam BCT atas relatif terhadap BCT bawah. Perbedaan ini diukur di luar kisaran kemungkinan parameter berkas eFLASH klinis. Tim Schüler dan Beddar juga mengembangkan metode untuk mengukur kerataan dan simetri balok, yang sampai saat ini tidak dapat diukur dengan BCT.

Foton, proton atau elektron: apa yang akan membawa radioterapi FLASH ke klinik?

Tujuan menyeluruh dari penelitian ini, kata Schüler, adalah untuk memastikan bahwa fisikawan radiasi dapat memberikan perawatan radiasi eFLASH secara akurat dan tepat.

“Ini benar-benar untuk memastikan bahwa kami dapat menjamin terjemahan klinis yang aman dan kuat dari teknologi ini,” kata Schüler. “Untuk fisikawan medis, ini sedikit keluar dari zona nyaman kita… keluar dari peralatan standar yang kita gunakan sekarang, ketika radioterapi FLASH menjadi kenyataan. Kami juga mencoba mengembangkan teknologi ruang ion untuk laju dosis sangat tinggi ini, tetapi untuk pemantauan [pancaran], terutama jika berkaitan dengan garis berkas elektron, kecil kemungkinannya kami dapat menggunakan ruang transmisi dengan cara yang sama seperti yang kami lakukan. sebelumnya dengan radioterapi laju dosis konvensional.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/high-energy-physics-devices-adapted-for-electron-flash-dosimetry/