Plastic scintillatiedetectoren bewijzen een win-winsituatie in onderzoek en onderwijs in de klinische natuurkunde – Physics World

Disruptieve innovatie, samenwerking met klanten, klinische vertaling: dit zijn de strategische referentiepunten die ten grondslag liggen aan de roadmap voor productontwikkeling bij Medicijnen, een in Québec gevestigd technologiebedrijf dat expertise op het gebied van fotonica, scintillatiedosimetrie en medische fysica combineert. Het eindspel: niets minder dan een paradigmaverschuiving in de beste praktijken voor radiotherapie-dosimetrie, mogelijk gemaakt door een nieuwe generatie plastic scintillatoren die bijna-water-equivalentie en realtime respons combineren met een hoge ruimtelijke resolutie en MR-Linac-compatibiliteit. De optische detectoren van Medscint – commercieel bekend als de HYPERSCINT-onderzoeksplatform – bieden ook multipoint-mogelijkheden met een compacte footprint (0.5 mm lang, 0.5 mm diameter), waardoor ze ideaal zijn voor dosimetrie in kleine velden en geavanceerde fantoomontwikkeling.

“Onze gepatenteerde kennis op het gebied van optische wetenschap en plastic scintillatoren komt goed tot zijn recht naarmate de velden voor radiotherapiebehandeling kleiner en geometrisch complexer worden”, zegt Jonathan Turcotte, medeoprichter en hoofd marketing bij Medscint. Omdat er geen correctiefactoren met een klein veld nodig zijn om het gedrag van het apparaat te karakteriseren, bieden de dosismeters van Medscint een real-time meetinstrument dat een hoge lineariteit combineert met betrekking tot dosis en dosistempo. Dat brede lineaire dynamische bereik is relevant aan beide uiteinden van het behandelingsspectrum, of het nu gaat om nieuwe bestralingsschema’s met een lage dosissnelheid of – met op maat gemaakte functionaliteit voor het tellen van de linac-pulsen en het meten van dosis-per-puls – als aanvulling op ultrahoge dosis- beoordeel FLASH-radiotherapietoepassingen (die het potentieel hebben om bijkomende schade en toxiciteit in normaal gezond weefsel drastisch te verminderen, terwijl de antitumoractiviteit behouden blijft).

Het lab uit, de kliniek in

Hoewel klinische vertaling de commerciële prioriteit is op de korte en middellange termijn, hebben Turcotte en zijn collega's het HYPERSCINT Research Platform tot nu toe gepositioneerd met een cohort van innovatieve, interdisciplinaire R&D-teams die werken aan de realisatie van radiotherapiesystemen van de volgende generatie. “Als technologiebedrijf in een vroeg stadium”, legt hij uit, “hebben we een samenwerkingsrelatie met onze klanten en onderzoekspartners – in totaal 25 groepen in Noord-Amerika, Europa en Azië die onze productontwikkeling helpen vormgeven en uiteindelijk het pad naar klinische vertaling op grote schaal.”

Een case study in dit verband is Mark Foley en zijn team in het onderzoekscluster medische fysica aan de Universiteit van Galway in het westen van Ierland. Foley's brede onderzoeksinteresses concentreren zich rond verbeterde radiotherapieprogramma's, met baanbrekend werk op het gebied van Monte Carlo-modellering en -simulatie, evenals scintillatiedosimetriesystemen van de volgende generatie. Zijn onderzoeksprogramma sluit aan bij een drukke onderwijstaak, die niet alleen bachelorcursussen in de biomedische en stralingsfysica omvat, maar ook die van Galway. MSc in medische natuurkunde, het eerste masterprogramma in Europa dat formele accreditatie ontving van de Noord-Amerikaan Commissie voor accreditatie van medische fysica-onderwijsprogramma's (CAMPEP).

“We werden de eerste Europese klant van Medscint toen we in de zomer van 2021 het HYPERSCINT Research Platform kochten”, legt Foley uit. Het systeem is sindsdien op de proef gesteld in een reeks van vijf proefprojecten waarbij MSc- en PhD-studenten betrokken zijn binnen het cluster medische natuurkunde in Galway – hoewel de daarmee samenhangende onderzoeksactiviteiten vroeg of laat zullen worden opgeschaald. "We hebben een speciale onderzoeksstroom opgezet om de plastic scintillatiedetectoren van Medscint te evalueren en te benchmarken", zegt Foley. “Deze R&D-inspanning sluit aan bij een bestaand werkprogramma waarbij we een nieuwe klasse anorganische scintillatiedetectoren ontwikkelen voor geavanceerde dosimetrietoepassingen.”

Nadat zijn medische natuurkundestudenten op de hoogte zijn van het HYPERSCINT Research Platform, moedigt Foley hen aan om verdere specialistische kennis en knowhow op het gebied van scintillatiedosimetrie na te streven – voornamelijk via kortetermijnonderzoeksplaatsen bij partnerlaboratoria binnen het internationale netwerk van Galway. “We geven onze MSc- en PhD-studenten de vaardigheden en technische domeinkennis die ze nodig hebben om van start te kunnen gaan”, legt Foley uit. "We willen ervoor zorgen dat er geen onbetaalbaar steile leercurve is wanneer ze aan hun onderzoeksprojecten beginnen."

Een gevestigde samenwerking op dit gebied is die van Magdalena Bazalova-Carter XCITE-laboratorium aan de Universiteit van Victoria in British Columbia, Canada. Het XCITE-team is een early adopter van Medscint's real-time dosimetrieoplossing voor kleine velden voor onderzoek naar FLASH-bestralingsschema's in experimenten met zeer kleine dieren - waarbij bijvoorbeeld fruitvlieglarven worden blootgesteld aan ultrahoge dosissnelheden en de vergelijkende overleving wordt gevolgd versus conventionele bestralingsschema's. Het laboratorium evalueert ook het FLASH-effect op gezond weefsel bij muizen.

Dergelijke samenwerkingen lijken een win-winsituatie te vertegenwoordigen. Een voorbeeld hiervan is Kevin Byrne, een voormalige MSc-student in de groep van Foley die, na een onderzoeksstage bij XCITE, nu werkt als medisch fysicus binnen de afdeling translationele stralingswetenschappen aan de Universiteit van Maryland School of Medicine (Baltimore, MD). Onder toezicht van Kai Jiang, assistent-professor stralingsoncologie, blijft Byrne werken aan plastic en anorganische scintillatiedetectoren binnen een breder onderzoeksprogramma dat de FLASH-effecten van elektronen- en protonenbundels met ultrahoge dosissnelheid op preklinische modellen onderzoekt. “Er is hier sprake van een soort ‘virtueuze cirkel’,” legt Foley uit, “waarbij Kevin doorgaat met het begeleiden van andere bezoekende MSc- en PhD-studenten uit Galway met hun projecten op het gebied van scintillatiedosimetrie.”

Creatief onderwijs

Niettegenstaande Galway's exploitatie van Medscint-technologie in een onderzoekscontext van de medische natuurkunde, plaatst Foley ook het HYPERSCINT Research Platform centraal in zijn bacheloronderwijs. “De taak is om een ​​meer dynamische, door onderzoek geleide leeromgeving te creëren door gebruik te maken van draagbare demonstratieapparatuur zoals het Medscint-systeem”, legt hij uit. “Op deze manier gebruiken we de plastic scintillatiedetectoren van Medscint om de grondbeginselen van stralingsdosimetrie te introduceren bij eerstejaarsstudenten, terwijl we deze concepten versterken met een gestructureerd leertraject helemaal door de syllabus naar het vierdejaars bachelor- en masterstudies. .”

Tegelijkertijd, zo betoogt Foley, wordt de status van Galway's MSc in Medische Fysica verder versterkt door CAMPEP-accreditatie, wat betekent dat masterstudenten afstuderen met “inherente overdraagbaarheid en mobiliteit” als onderdeel van het academische pakket. “Onze MSc-studenten komen terecht in onderzoeks- en klinische natuurkundefuncties bij toonaangevende radiotherapie-oncologische centra in Groot-Brittannië en Ierland, maar ook in Noord-Amerika, Australië en Nieuw-Zeeland”, besluit hij. “Een ander groot pluspunt van de naleving van CAMPEP is dat het de weg vergemakkelijkt bij het aangaan van nieuwe samenwerkingen met andere door CAMPEP geaccrediteerde onderzoeksprogramma’s in de VS en Canada.”

Disruptieve innovatie, klinische vertaling

Medscint streeft ernaar “het regelboek over dosimetrie in kleine velden te herschrijven” op basis van zijn gepatenteerde optische kennis op het gebied van plastic scintillatiedetectoren. Dat is de bewering van Jonathan Turcotte, medeoprichter en hoofd marketing van de leverancier, wiens focus, samen met die van zijn collega's, onverbiddelijk verschuift naar de fijne details van klinische vertalingen en de kwaliteitseisen van klinische eindgebruikers voor de volgende generatie. radiotherapie modaliteiten.

"We hebben het bedrijf tot nu toe opgebouwd door grip te krijgen op een reeks innovatieve, door onderzoek geleide medische natuurkundeprogramma's - die allemaal werken aan het definiëren van de beste praktijken van morgen op het gebied van radiotherapie-dosimetrie", legt hij uit. “De volgende stap in de evolutie van Medscint zal meer een tweesporenstrategie zijn: we blijven ons richten op de meest vooraanstaande onderzoeksklanten, terwijl we ons op de korte termijn richten op de klinische QA-markt.”

Later dit jaar verwachten Turcotte en zijn team bijvoorbeeld de 510(k)-goedkeuring van de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) te verkrijgen voor een klinisch systeem dat wordt voorbereid voor kleine velddosimetrietoepassingen in machine-QA. De daaropvolgende CE-markering is gepland voor 2024 als voorloper van installaties met klinische klanten in de Europese Economische Ruimte (EER).

“Hoewel plastic scintillatoren een ontwrichtende technologie vertegenwoordigen op het gebied van radiotherapie, QA en dosimetrie”, merkt Turcotte op, “is het veelbetekenend dat ongeveer één op de zes klinische natuurkundeprogramma’s met CAMPEP-accreditatie al met onze producten werkt in een onderzoeksomgeving.”

Verdere lezing

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/plastic-scintillation-detectors-prove-a-win-win-in-clinical-physics-research-and-education/