Plastikowe detektory scyntylacyjne okazują się korzystne dla obu stron w badaniach i edukacji z zakresu fizyki klinicznej – Świat Fizyki

Plastikowe detektory scyntylacyjne okazują się korzystne dla obu stron w badaniach i edukacji z zakresu fizyki klinicznej – Świat Fizyki

Znacznik czasu: 18 września 2023 5:26

Fizycy medyczni rozpoczynający karierę w Irlandii zapoznają się z nową generacją rozwiązań dozymetrycznych małego pola działających w czasie rzeczywistym, opartych na plastikowych detektorach scyntylacyjnych

Wykłada na Uniwersytecie w Galway
Nauka praktyczna Klaster fizyki medycznej w Galway wykorzystuje platformę badawczą HYPERSCINT firmy Medscint w ramach swoich programów nauczania na poziomie licencjackim i podyplomowym. (Dzięki uprzejmości: Uniwersytet w Galway)

Przełomowe innowacje, współpraca z klientami, tłumaczenie kliniczne: to strategiczne punkty odniesienia leżące u podstaw planu rozwoju produktu w firmie Medycyna, firmą technologiczną z siedzibą w Quebecu, która łączy wiedzę specjalistyczną w zakresie fotoniki, dozymetrii scyntylacyjnej i fizyki medycznej. Wynik końcowy: nic innego jak zmiana paradygmatu w najlepszych praktykach dozymetrii radioterapii możliwa dzięki nowej generacji plastikowych scyntylatorów, które łączą równoważność w pobliżu wody i reakcję w czasie rzeczywistym z wysoką rozdzielczością przestrzenną i kompatybilnością z MR-Linac. Detektory optyczne Medscint – znane w handlu jako Platforma badawcza HYPERSCINT – oferują także możliwość pracy wielopunktowej przy niewielkich rozmiarach (długość 0.5 mm, średnica 0.5 mm), co czyni je idealnymi do dozymetrii małego pola i zaawansowanego opracowywania fantomów.

„Nasza zastrzeżona wiedza specjalistyczna w dziedzinie optyki i scyntylatorów plastikowych przydaje się, gdy pola leczenia radioterapią stają się coraz mniejsze i geometrycznie bardziej złożone” – twierdzi Jonathan Turcotte, współzałożyciel i dyrektor ds. marketingu w Medscint. Nie ma potrzeby stosowania współczynników korekcyjnych małego pola do charakteryzowania zachowania urządzenia, dozymetry Medscint stanowią narzędzie pomiarowe w czasie rzeczywistym, które łączy w sobie wysoką liniowość w odniesieniu do dawki i mocy dawki. Ten szeroki liniowy zakres dynamiki jest istotny na obu krańcach spektrum leczenia, czy to w przypadku nowatorskich schematów napromieniania z niską dawką, czy też – z dostosowaną do indywidualnych potrzeb funkcją zliczania impulsów liniowych i pomiaru dawki na impuls – jako uzupełnienie terapii z bardzo dużą dawką. rozpowszechnić zastosowania radioterapii FLASH (które mogą drastycznie zmniejszyć dodatkowe uszkodzenia i toksyczność w normalnej zdrowej tkance, zachowując jednocześnie działanie przeciwnowotworowe).

Z laboratorium do kliniki

Chociaż tłumaczenie kliniczne jest komercyjnym priorytetem w najbliższej i średniej perspektywie, Turcotte i jego współpracownicy dotychczas stworzyli platformę badawczą HYPERSCINT z grupą innowacyjnych, interdyscyplinarnych zespołów badawczo-rozwojowych pracujących nad opracowaniem systemów radioterapii nowej generacji. „Jako firma technologiczna na wczesnym etapie rozwoju” – wyjaśnia – „współpracujemy z naszymi klientami i partnerami badawczymi – łącznie z 25 grupami w Ameryce Północnej, Europie i Azji, które pomagają kształtować rozwój naszych produktów i ostatecznie informują droga do tłumaczenia klinicznego na dużą skalę”.

Marka Foleya
Marka Foleya „Utworzyliśmy specjalny strumień badawczy w celu oceny i testów porównawczych plastikowych detektorów scyntylacyjnych Medscint”. (Dzięki uprzejmości: Uniwersytet w Galway)

Studium przypadku w tym zakresie Marka Foleya i jego zespół w klastrze badawczym fizyki medycznej na Uniwersytecie im Uniwersytet w Galway na zachodzie Irlandii. Szerokie zainteresowania badawcze Foleya skupiają się wokół ulepszonych schematów radioterapii, z pionierskimi pracami nad modelowaniem i symulacją Monte Carlo, a także systemami dozymetrii scyntylacyjnej nowej generacji. Jego program badawczy łączy się z dużą ilością zajęć dydaktycznych i obejmuje kursy licencjackie z fizyki biomedycznej i radiacyjnej, a także studia w Galway Magister fizyki medycznej, pierwszy program magisterski w Europie, który otrzymał formalną akredytację z Ameryki Północnej Komisja ds. Akredytacji Programów Kształcenia Fizyki Medycznej (CAMPEP).

„Staliśmy się pierwszym europejskim klientem Medscint, kiedy kupiliśmy platformę badawczą HYPERSCINT latem 2021 r.” – wyjaśnia Foley. Od tego czasu system został przetestowany w serii pięciu projektów pilotażowych z udziałem studentów studiów magisterskich i doktoranckich w ramach klastra fizyki medycznej w Galway – choć skala powiązanej działalności badawczej ma nastąpić wcześniej czy później. „Utworzyliśmy specjalny strumień badawczy w celu oceny i testów porównawczych plastikowych detektorów scyntylacyjnych Medscint” – mówi Foley. „Te wysiłki badawczo-rozwojowe wpisują się w ustalony program prac, w ramach którego opracowujemy nową klasę nieorganicznych detektorów scyntylacyjnych do zaawansowanych zastosowań dozymetrycznych”.

Gdy jego studenci fizyki medycznej nabiorą już biegłości w posługiwaniu się platformą badawczą HYPERSCINT, Foley zachęca ich do dalszego zdobywania specjalistycznej wiedzy i zdobywania wiedzy w zakresie dozymetrii scyntylacyjnej – głównie poprzez krótkoterminowe staże badawcze w laboratoriach partnerskich w międzynarodowej sieci Galway. „Wyposażamy naszych studentów studiów magisterskich i doktoranckich w umiejętności i wiedzę techniczną, których potrzebują, aby szybko rozpocząć pracę” – wyjaśnia Foley. „Chcemy mieć pewność, że na początku projektów badawczych nie będzie wymagane zbyt stroma nauka”.

Jedna z nawiązanych współpracy w tym zakresie to Magdalena Bazalova-Carter's Laboratorium XCITE na Uniwersytecie Wiktorii w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie. Zespół XCITE jako pierwszy zastosował rozwiązanie firmy Medscint do dozymetrii działającego w czasie rzeczywistym w małym polu do badań naukowych nad schematami napromieniowania FLASH w eksperymentach na bardzo małych zwierzętach – na przykład poddawania larw muszek owocowych działaniu ultrawysokich dawek i śledzeniu porównawczego przeżycia w porównaniu z konwencjonalnymi schematami napromieniania. Laboratorium ocenia również wpływ FLASH na zdrową tkankę myszy.

Wydaje się, że taka współpraca przynosi korzyści obu stronom. Dobrym przykładem jest Kevin Byrne, były student studiów magisterskich w grupie Foleya, który po stażu badawczym w XCITE pracuje obecnie jako fizyk medyczny w dziale nauk o promieniowaniu translacyjnym na Uniwersytecie Szkoła Medyczna Uniwersytetu Maryland (Baltimore, Maryland). pod nadzorem Kai Jianga, adiunkt w dziedzinie radioonkologii, Byrne kontynuuje prace nad plastikowymi i nieorganicznymi detektorami scyntylacyjnymi w ramach szerszego programu badawczego badającego wpływ FLASH wiązek elektronów i protonów o ultrawysokiej dawce na modele przedkliniczne. „Zachodzi tu coś w rodzaju «koła pozytywnego»” – wyjaśnia Foley, „Kevin zajmuje się nadzorowaniem innych odwiedzających studentów studiów magisterskich i doktoranckich z Galway w celu realizacji ich projektów z zakresu dozymetrii scyntylacyjnej”.

Twórcza edukacja

Niezależnie od wykorzystania przez Galway technologii Medscint w kontekście badań fizyki medycznej, Foley stawia także platformę badawczą HYPERSCINT w centrum swoich studiów licencjackich. „Zadanie polega na stworzeniu bardziej dynamicznego środowiska nauczania opartego na badaniach poprzez wykorzystanie przenośnych urządzeń demonstracyjnych, takich jak system Medscint” – wyjaśnia. „W ten sposób wykorzystujemy plastikowe detektory scyntylacyjne firmy Medscint do wprowadzenia podstaw dozymetrii promieniowania studentom pierwszego roku, jednocześnie wzmacniając te koncepcje ustrukturyzowaną ścieżką nauczania przez cały program nauczania do czwartego roku studiów licencjackich i studiów magisterskich .”

Jednocześnie, argumentuje Foley, status magistra fizyki medycznej w Galway jest dodatkowo wzmacniany dzięki akredytacji CAMPEP, co oznacza, że ​​studenci studiów magisterskich kończą studia z „wrodzoną możliwością przenoszenia i mobilnością” w ramach pakietu akademickiego. „Naszych studentów studiów magisterskich podejmuje się prace badawcze i fizyki klinicznej w wiodących ośrodkach radioterapii onkologicznej w Wielkiej Brytanii i Irlandii, a także Ameryce Północnej, Australii i Nowej Zelandii” – podsumowuje. „Kolejną dużą zaletą zgodności z CAMPEP jest to, że ułatwia ona nawiązywanie nowej współpracy z innymi programami badawczymi akredytowanymi przez CAMPEP w USA i Kanadzie”.

Przełomowa innowacja, tłumaczenie kliniczne

Jonathana Turcotte’a
Jonathana Turcotte’a „Plastikowe scyntylatory stanowią przełomową technologię w zakresie kontroli jakości i dozymetrii radioterapii”. (Dzięki uprzejmości: Medscint)

Celem Medscint jest „napisanie na nowo zbioru zasad dotyczących dozymetrii małego pola” w oparciu o własną wiedzę optyczną w dziedzinie detektorów scyntylacyjnych z tworzyw sztucznych. Tak twierdzi Jonathan Turcotte, współzałożyciel firmy i dyrektor ds. marketingu, którego uwaga, podobnie jak jego koledzy, skupia się nieubłaganie na drobnych szczegółach tłumaczenia klinicznego i wymaganiach jakościowych stawianych klinicznym użytkownikom końcowym w przypadku nowej generacji metody radioterapii.

„Jak dotąd rozwinęliśmy naszą działalność, zyskując popularność dzięki szeregowi innowacyjnych, opartych na badaniach programów z zakresu fizyki medycznej – wszystkie z nich pracowały nad określeniem najlepszych przyszłych praktyk w dozymetrii radioterapii” – wyjaśnia. „Następnym krokiem w ewolucji Medscint będzie strategia raczej dwutorowa – dalsze skupianie się na wiodących klientach badawczych, a jednocześnie w najbliższej przyszłości przejście na rynek klinicznej kontroli jakości”.

Na przykład jeszcze w tym roku Turcotte i jego zespół spodziewają się uzyskać zgodę organów regulacyjnych 510(k) od amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) na system kliniczny, który jest przygotowywany do zastosowań dozymetrycznych w małych obszarach w ramach maszynowej kontroli jakości. Kolejne oznaczenie CE planowane jest na rok 2024 jako wstęp do instalacji u klientów klinicznych w Europejskim Obszarze Gospodarczym (EOG).

„Chociaż plastikowe scyntylatory stanowią przełomową technologię w zakresie kontroli jakości radioterapii i dozymetrii”, zauważa Turcotte, „znaczące jest, że mniej więcej jeden na sześć programów fizyki klinicznej z akredytacją CAMPEP już pracuje z naszymi produktami w warunkach badawczych”.

Dalsze czytanie

Znak czasu:

Więcej z Świat Fizyki