Detectores de cintilação de plástico provam ser vantajosos para todos na pesquisa e educação em física clínica – Physics World

Inovação disruptiva, colaboração com o cliente, tradução clínica: estes são os pontos de referência estratégicos que sustentam o roteiro de desenvolvimento de produtos na Medscint, uma empresa de tecnologia sediada na cidade de Quebec que combina experiência em fotônica, dosimetria de cintilação e física médica. O resultado final: nada menos do que uma mudança de paradigma nas melhores práticas de dosimetria de radioterapia, possibilitada por uma nova geração de cintiladores plásticos que combinam equivalência próxima à água e resposta em tempo real com alta resolução espacial e compatibilidade com MR-Linac. Os detectores ópticos da Medscint – conhecidos comercialmente como Plataforma de pesquisa HYPERSCINT – também oferecem capacidade multiponto com um tamanho compacto (0.5 mm de comprimento, 0.5 mm de diâmetro), o que os torna ideais para dosimetria de campo pequeno e desenvolvimento avançado de fantasmas.

“Nosso know-how exclusivo em ciência óptica e cintiladores plásticos ganha destaque à medida que os campos de tratamento de radioterapia se tornam menores e geometricamente mais complexos”, afirma Jonathan Turcotte, cofundador e diretor de marketing da Medscint. Sem a necessidade de fatores de correção de campo pequeno para caracterizar o comportamento do dispositivo, os dosímetros Medscint fornecem uma ferramenta de medição em tempo real que combina alta linearidade em relação à dose e à taxa de dose. Essa ampla faixa dinâmica linear é relevante em ambos os extremos do espectro de tratamento, seja para novos esquemas de irradiação de baixa taxa de dose ou – com funcionalidade personalizada para contagem de pulsos linac e medição de dose por pulso – como um complemento para doses ultra-altas. avaliar aplicações de radioterapia FLASH (que têm o potencial de reduzir drasticamente os danos colaterais e a toxicidade em tecidos saudáveis ​​normais, preservando ao mesmo tempo a atividade antitumoral).

Fora do laboratório, na clínica

Embora a tradução clínica seja a prioridade comercial no curto e médio prazo, Turcotte e seus colegas posicionaram até o momento a Plataforma de Pesquisa HYPERSCINT com um grupo de equipes de P&D inovadoras e interdisciplinares trabalhando para realizar sistemas de radioterapia de próxima geração. “Como uma empresa de tecnologia em estágio inicial”, explica ele, “temos um relacionamento colaborativo com nossos clientes e parceiros de pesquisa – um total de 25 grupos na América do Norte, Europa e Ásia que ajudam a moldar o desenvolvimento de nossos produtos e, em última análise, informar o caminho para a tradução clínica em escala.”

Um estudo de caso nesse sentido é Mark Foley e sua equipe no cluster de pesquisa em física médica do Universidade de Galway no oeste da Irlanda. Os interesses de pesquisa de amplo escopo de Foley giram em torno de esquemas aprimorados de radioterapia, com trabalho pioneiro em modelagem e simulação de Monte Carlo, bem como sistemas de dosimetria de cintilação de próxima geração. Seu programa de pesquisa se encaixa com uma intensa carga de ensino, abrangendo cursos de graduação em biomédica e física da radiação, bem como o curso de Galway. Mestrado em Física Médica, o primeiro programa de mestrado na Europa a receber acreditação formal da North American Comissão de Credenciamento de Programas de Educação em Física Médica (CAMPEP).

“Tornamo-nos o primeiro cliente europeu da Medscint quando adquirimos a plataforma de pesquisa HYPERSCINT no verão de 2021”, explica Foley. Desde então, o sistema foi testado numa série de cinco projetos-piloto envolvendo estudantes de mestrado e doutoramento no cluster de física médica de Galway – embora a atividade de investigação relacionada esteja definida para escalar mais cedo ou mais tarde. “Criamos um fluxo de pesquisa dedicado para avaliar e comparar os detectores de cintilação plástica da Medscint”, diz Foley. “Este esforço de P&D acompanha um programa de trabalho estabelecido onde estamos desenvolvendo uma nova classe de detectores de cintilação inorgânica para aplicações de dosimetria avançada.”

Depois que seus alunos de física médica estiverem familiarizados com a plataforma de pesquisa HYPERSCINT, Foley os incentiva a buscar mais aprendizado especializado e conhecimento em dosimetria de cintilação - principalmente por meio de estágios de pesquisa de curto prazo em laboratórios parceiros da rede internacional de Galway. “Estamos capacitando nossos alunos de mestrado e doutorado com as habilidades e o conhecimento técnico de que precisam para começar a trabalhar”, explica Foley. “Queremos ter certeza de que não haverá uma curva de aprendizado proibitivamente acentuada quando eles iniciarem seus projetos de pesquisa.”

Uma colaboração estabelecida neste sentido é com Magdalena Bazalova-Carter, Laboratório XCITE na Universidade de Victoria, na Colúmbia Britânica, Canadá. A equipe XCITE é uma das primeiras a adotar a solução de dosimetria de pequenos campos em tempo real da Medscint para estudos de pesquisa sobre esquemas de irradiação FLASH em experimentos com animais muito pequenos – expondo larvas de mosca-das-frutas, por exemplo, a taxas de dose ultra-altas e rastreando a sobrevivência comparativa versus esquemas de irradiação convencionais. O laboratório também está avaliando o efeito FLASH em tecidos saudáveis ​​de camundongos.

Essas colaborações, ao que parece, representam uma situação em que todos ganham. Um exemplo disso é Kevin Byrne, um ex-aluno de mestrado do grupo de Foley que, após um estágio de pesquisa na XCITE, está agora trabalhando como físico médico pesquisador na divisão de ciências da radiação translacional no Faculdade de Medicina da Universidade de Maryland (Baltimore, MD). Sob a supervisão de Kai Jiang, professor assistente de oncologia de radiação, Byrne continua a trabalhar em detectores de cintilação plásticos e inorgânicos dentro de um programa de pesquisa mais amplo que investiga os efeitos FLASH de feixes de elétrons e prótons com taxa de dose ultra-alta em modelos pré-clínicos. “Há uma espécie de 'círculo virtuoso' em jogo aqui”, explica Foley, “com Kevin progredindo para supervisionar outros estudantes visitantes de mestrado e doutorado de Galway com seus projetos em dosimetria de cintilação”.

Educação criativa

Apesar da exploração da tecnologia Medscint por Galway em um contexto de pesquisa em física médica, Foley também está colocando a Plataforma de Pesquisa HYPERSCINT em primeiro plano em seu ensino de graduação. “A tarefa é criar um ambiente de aprendizagem mais dinâmico, orientado para a investigação, explorando dispositivos portáteis de demonstração como o sistema Medscint”, explica ele. “Dessa forma, estamos usando os detectores de cintilação plástica da Medscint para apresentar os fundamentos da dosimetria de radiação aos alunos do primeiro ano, ao mesmo tempo que reforçamos esses conceitos com um caminho de aprendizagem estruturado ao longo do plano de estudos até o nível de graduação do quarto ano e estudos de mestrado. .”

Ao mesmo tempo, argumenta Foley, o estatuto do Mestrado em Física Médica de Galway é ainda mais reforçado pela acreditação CAMPEP, o que significa que os alunos de mestrado se formam com “transferibilidade e mobilidade inerentes” como parte do pacote académico. “Você encontrará nossos alunos de mestrado ingressando em funções de pesquisa e física clínica nos principais centros de radioterapia oncológica no Reino Unido e Irlanda, bem como na América do Norte, Austrália e Nova Zelândia”, conclui ele. “Outra grande vantagem da conformidade com o CAMPEP é que ela facilita o caminho quando estabelecemos novas colaborações com outros programas de pesquisa credenciados pelo CAMPEP nos EUA e no Canadá.”

Inovação disruptiva, tradução clínica

A Medscint pretende “reescrever o livro de regras sobre dosimetria de pequenos campos” com base em seu conhecimento óptico proprietário na área de detectores de cintilação plástica. Essa é a afirmação de Jonathan Turcotte, cofundador e diretor de marketing do fornecedor, cujo foco, juntamente com o de seus colegas, está mudando inexoravelmente para os detalhes da tradução clínica e os requisitos de controle de qualidade dos usuários finais clínicos para a próxima geração. modalidades de radioterapia.

“Até agora, construímos o negócio ganhando força com um grupo de programas de física médica inovadores e liderados por pesquisas – todos eles trabalhando para definir as melhores práticas de amanhã em dosimetria de radioterapia”, explica ele. “O próximo passo na evolução da Medscint será mais uma estratégia dupla – continuando a visar os clientes de pesquisa de ponta e, ao mesmo tempo, orientando-se, no curto prazo, para o mercado de controle de qualidade clínico.”

Ainda este ano, por exemplo, Turcotte e sua equipe esperam garantir a aprovação regulatória 510(k) da Food and Drug Administration (FDA) dos EUA para um sistema clínico que está sendo alinhado para aplicações de dosimetria de pequenos campos em controle de qualidade de máquinas. A subsequente marca CE está prevista para 2024 como precursora de instalações com clientes clínicos no Espaço Económico Europeu (EEE).

“Embora os cintiladores de plástico representem uma tecnologia disruptiva em controle de qualidade e dosimetria de radioterapia”, observa Turcotte, “é significativo que aproximadamente um em cada seis programas de física clínica com acreditação CAMPEP já esteja trabalhando com nossos produtos em um ambiente de pesquisa”.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/plastic-scintillation-detectors-prove-a-win-win-in-clinical-physics-research-and-education/