Urządzenia do fizyki wysokich energii przystosowane do dozymetrii elektronowej FLASH

Monitorowanie i kontrolowanie promieniowania dostarczanego każdemu pacjentowi ma ogromne znaczenie w radioterapii. Jest to obecne wyzwanie w pojawiających się modalnościach wykorzystujących ultrawysokie dawki, takich jak radioterapia elektronowa FLASH (eFLASH).

Radioterapia FLASH zapewnia promieniowanie w ultrawysokich dawkach, skracając przebieg leczenia i poprawiając oszczędzanie tkanek w porównaniu z konwencjonalną radioterapią.

„Jedną z rzeczy, które musimy wyjaśnić [z FLASH], jest biologiczny mechanizm stojący za efektem oszczędzania i jak to zależy od sposobu, w jaki dostarczamy te ultrawysokie dawki. Aby to ustalić, musimy dokładnie wiedzieć, co dostarczamy” — wyjaśnia Emila Schülera z Centrum Onkologiczne MD Anderson University of Texas. „Dobre zrozumienie dokładnych parametrów każdego dostarczanego impulsu wydaje się być ważne. Dopóki nie dowiemy się więcej, musimy mieć szczegółowe zrozumienie naszych dostaw, a tutaj konwencjonalny sprzęt okazał się nieoptymalny”.

W konwencjonalnej radioterapii dostarczanie promieniowania jest monitorowane za pomocą transmisyjnych komór jonowych. Podczas gdy pary jonów czasami rekombinują w tych dozymetrach, rekombinacja jonów stanowi tylko niewielki procent pomiarów (mniej niż 5%) i zdarzenia te można wyjaśnić za pomocą modeli i współczynników korekcyjnych. Jednak w wiązkach eFLASH o dużej mocy dawki ponad 90% par jonowych może ulegać rekombinacji, konwencjonalne modele korygujące rekombinację par jonowych zawodzą, a dokładne monitorowanie i sterowanie wiązką staje się trudne, jeśli nie niemożliwe.

Kierowany przez Schülera i Sama Beddara, zespół badaczy MD Anderson opisał niedawno sposób przezwyciężenia wyzwań związanych z monitorowaniem wiązki eFLASH. Ich rozwiązanie ma swoje korzenie w eksperymentach fizyki wysokich energii.

Wiązkowe przekładniki prądowe do FLASH

W swoim badaniu, opublikowanym w Journal of Applied Clinical Medical Physics, naukowcy wprowadzają zintegrowany system transformatorów prądu wiązki (BCT) do monitorowania wiązek promieniowania wytwarzanych przez Mobetron system, komercyjny akcelerator liniowy do terapii elektronowej wyprodukowany przez Intraop.

BCT, które pierwotnie były używane w liniach badawczych eksperymentów fizyki wysokich energii, mierzą indukowany prąd przechodzących przez nie elektronów. Opierając się na pracy wykonanej przy Uniwersytet w Lozannie, inżynierowie IntraOp przeprojektowali głowicę Mobetron, aby pomieścić dwa BCT: jeden umieszczony za główną folią rozpraszającą; druga, poniżej wtórnej folii rozpraszającej.

Następnie naukowcy z MD Anderson szczegółowo scharakteryzowali odpowiedź BCT na wiązki elektronów o ultrawysokiej mocy dawki przy 6 i 9 MeV. Monitorowali moc wyjściową wiązki w różnych konfiguracjach dozymetrycznych i przy różnych kolimacjach w zależności od dawki, warunków rozpraszania i fizycznych parametrów wiązki, w tym szerokości impulsu, częstotliwości powtarzania impulsu i dawki na impuls. Oceny dozymetryczne przeprowadzono za pomocą filmu GafChromic EBT3, standardowego dozymetru, który podaje odczyty dawki całkowitej niezależnie od szybkości dawkowania. Badania eksperymentalne przeprowadzono trzykrotnie, aby zapewnić powtarzalność i odtwarzalność.

Zespół doszedł do wniosku, że BCT mogą dokładnie monitorować wiązki eFLASH, określać ilościowo wydajność akceleratora i rejestrować podstawowe parametry fizyczne wiązki impuls po impulsie.

Teraz badają źródło i sposoby korygowania wyższych różnicowych poziomów rozproszenia wstecznego mierzonych w górnym BCT w stosunku do dolnego BCT. Te rozbieżności zostały zmierzone poza zakresem prawdopodobnych klinicznych parametrów wiązki eFLASH. Zespół Schülera i Beddara opracowuje również metody pomiaru płaskości i symetrii wiązki, których jak dotąd nie można zmierzyć za pomocą BCT.

Fotony, protony czy elektrony: które przyniosą radioterapię FLASH do kliniki?

Nadrzędnym celem tych badań, mówi Schüler, jest upewnienie się, że fizycy promieniowania mogą dokładnie i precyzyjnie przeprowadzać zabiegi promieniowania eFLASH.

„Naprawdę sprowadza się to do upewnienia się, że możemy zagwarantować bezpieczne i solidne kliniczne przełożenie tej technologii” — mówi Schüler. „Dla fizyków medycznych jest to trochę wyjście poza naszą strefę komfortu… wyjście poza standardowy sprzęt, którego używamy teraz, kiedy radioterapia FLASH staje się rzeczywistością. Próbujemy również opracować technologię komory jonowej dla tych ultrawysokich dawek, ale do monitorowania [wiązek], zwłaszcza jeśli chodzi o linie wiązki elektronów, jest mało prawdopodobne, abyśmy mogli używać komór transmisyjnych w taki sam sposób jak my wcześniej z konwencjonalną radioterapią mocą dawki”.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/high-energy-physics-devices-adapted-for-electron-flash-dosimetry/