Dispozitive de fizică de înaltă energie adaptate pentru dozimetrie FLASH cu electroni

Monitorizarea și controlul radiațiilor livrate fiecărui pacient este de cea mai mare importanță în terapia cu radiații. Aceasta este o provocare actuală în modalitățile emergente cu doze ultra-înalte, cum ar fi terapia cu radiații electron FLASH (eFLASH).

Radioterapia FLASH furnizează radiații la doze ultra-înalte, scurtând cursul tratamentului și îmbunătățind economisirea țesuturilor în comparație cu radioterapia convențională.

„Unul dintre lucrurile pe care trebuie să le elucidăm [cu FLASH] este care este mecanismul biologic din spatele efectului de economisire și cum depinde acesta de modul în care livrăm aceste doze ultra-înalte. Pentru a determina că trebuie să știm exact ce livrăm”, explică Emil Schüler de la Universitatea din Texas MD Anderson Cancer Center. „A avea o bună înțelegere a parametrilor exacti pentru fiecare impuls care este livrat pare a fi important. Până când vom ști mai multe, trebuie să avem acest tip de înțelegere detaliată a livrărilor noastre și aici echipamentele convenționale s-au dovedit a fi suboptime.”

În radioterapia convențională, livrarea radiațiilor este monitorizată folosind camere ionice de transmisie. În timp ce perechile de ioni se recombină ocazional în aceste dozimetre, recombinarea ionilor reprezintă doar un mic procent din măsurători (mai puțin de 5%) și aceste evenimente pot fi luate în considerare folosind modele și factori de corecție. Cu toate acestea, în fasciculele eFLASH cu rată mare de doză, peste 90% din perechile de ioni se pot recombina, modelele convenționale care corectează recombinarea perechilor de ioni se defectează, iar monitorizarea și controlul precis al fasciculului devin dificile - dacă nu imposibile.

Conduși de Schüler și Sam Beddar, o echipă de cercetători MD Anderson a descris recent o modalitate de a depăși provocările inerente monitorizării fasciculului eFLASH. Soluția lor își are rădăcinile în experimente de fizică de înaltă energie.

Transformatoare de curent fascicul pentru FLASH

În studiul lor, raportat în Jurnalul de fizică medicală clinică aplicată, cercetătorii introduc un sistem integrat de transformatoare de curent fascicul (BCT) pentru a monitoriza fasciculele de radiații produse de Mobetron sistem, un accelerator liniar comercial pentru terapie cu electroni produs de IntraOp.

BCT-urile, care au fost utilizate inițial în liniile de lumină ale experimentelor de fizică de înaltă energie, măsoară curentul indus al electronilor care trec prin ele. Pe baza lucrărilor efectuate la Universitatea Lausanne, inginerii IntraOp au reproiectat capul Mobetron pentru a găzdui două BCT-uri: unul situat după folia de împrăștiere primară; celălalt, în aval de folia de împrăștiere secundară.

Cercetătorii MD Anderson au caracterizat apoi pe larg răspunsul BCT la fasciculele de electroni cu rată ultraînaltă de doze la 6 și 9 MeV. Ei au monitorizat ieșirea fasciculului în diferite configurații dozimetrice și cu colimare diferită în funcție de doză, condiții de împrăștiere și parametri fizici ai fasciculului, inclusiv lățimea impulsului, frecvența de repetare a impulsului și doza pe impuls. Evaluările dozimetrice au fost efectuate cu film GafChromic EBT3, un dozimetru standard care oferă citiri ale dozei totale independente de rata dozei. Au fost efectuate studii experimentale de trei ori pentru a asigura repetabilitate și reproductibilitate.

Echipa a ajuns la concluzia că BCT-urile pot monitoriza cu precizie fasciculele eFLASH, pot cuantifica performanța acceleratorului și pot captura parametrii esențiali ai fasciculului fizic, impuls cu puls.

Acum, ei investighează sursa și modalitățile de a corecta pentru, niveluri diferențiale mai mari de backscatter măsurate în BCT superior în raport cu BCT inferioară. Aceste discrepanțe au fost măsurate în afara intervalului de parametri clinici probabili ai fasciculului eFLASH. Echipa lui Schüler și Beddar dezvoltă, de asemenea, metode de măsurare a planeității și simetriei fasciculului, care până în prezent nu pot fi măsurate cu BCT.

Fotoni, protoni sau electroni: care va aduce radioterapia FLASH în clinică?

Scopul general al acestei cercetări, spune Schüler, este de a se asigura că fizicienii în radiații pot furniza tratamente cu radiații eFLASH cu acuratețe și precizie.

„Se reduce cu adevărat să ne asigurăm că putem garanta o traducere clinică sigură și robustă a acestei tehnologii”, spune Schüler. „Pentru fizicienii medicali, acest lucru iese puțin în afara zonei noastre de confort... în afara echipamentului standard pe care îl folosim acum, când radioterapia FLASH devine o realitate. Încercăm, de asemenea, să dezvoltăm tehnologia camerei ionice pentru aceste rate de doză ultraînaltă, dar pentru monitorizarea [fazului], mai ales când vine vorba de liniile de fascicul de electroni, este puțin probabil să putem folosi camerele de transmisie în același mod ca și noi. au avut anterior cu radioterapie convențională cu rata dozei.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/high-energy-physics-devices-adapted-for-electron-flash-dosimetry/