Parçacık fiziği FLASH proton terapisine yeni bakış açıları sunuyor – Fizik Dünyası

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/particle-physics-offers-new-views-on-flash-proton-therapy-physics-world-11.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/particle-physics-offers-new-views-on-flash-proton-therapy-physics-world-11.jpg" data-caption="Görüntü kılavuzlu FLASH'a doğru Karol Lang ve meslektaşları tarafından geliştirilen bir PET tarayıcı, ışın iletilirken proton tedavisinin etkilerini görselleştirip ölçebiliyor. (Nezaket: Marek Proga, Austin Texas Üniversitesi)”>

Başlangıçta parçacık fiziğindeki en iddialı deneyler için yaratılan çığır açıcı teknolojiler çoğu zaman tıbbi tedavi ve teşhiste yenilikleri tetikledi. Hızlandırıcılar ve ışın hattı mühendisliğindeki ilerlemeler, kanseri tedavi etmek için son derece etkili stratejilerin geliştirilmesine yardımcı olurken, yakalanması en zor parçacıkları yakalamak için tasarlanan dedektörler, insan vücudunun iç işleyişini görüntülemenin yeni yollarını sundu.

Yakın zamanda gerçekleşen bir gelişmede, Austin'deki Texas Üniversitesi'nden deneysel parçacık fiziği uzmanı Karol Lang liderliğindeki ABD merkezli bir araştırma ekibi, ilk kez bu başarıya ulaştı. FLASH proton tedavisinin etkilerinin gerçek zamanlı görüntülenmesi ışının tesliminden önce, sırasında ve sonrasında. Ortaya çıkan bu FLASH tedavileri, son derece kısa zaman aralıklarında ultra yüksek dozlar uygulayarak kanser hücrelerini etkili bir şekilde yok ederken sağlıklı dokuya daha az zarar verebilir. FLASH tedavileri, daha kısa tedavi döngüleri boyunca daha az ışınlama gerektirir; bu da daha fazla hastanın proton tedavisinden faydalanmasına olanak tanıyacak ve radyasyona bağlı yan etki riskini önemli ölçüde azaltacaktır.

Houston'daki MD Anderson Proton Terapi Merkezi'ndeki tıbbi fizikçilerin de yer aldığı araştırma ekibi, görüntüleri, 1970'lerde CERN'deki öncü deneylerden ortaya çıkan bir teknik olan pozitron emisyon tomografisi (PET) için özel olarak tasarlanmış bir tarayıcı kullanarak üretti. . Bir insan hasta için vekil görevi gören beş farklı fantom kullanan ekip, hem proton ışınının hızlı başlangıcını hem de ışınlamadan sonraki 20 dakikaya kadar olan etkilerini görüntülemek için özelleştirilmiş PET cihazından yararlandı.

Lang, "Protonların ışınlaması vücutta çoğu durumda pozitron yayıcı olan kısa ömürlü izotoplar üretir" diye açıklıyor. "FLASH proton terapisiyle ışın, sinyalin gücünü artıran daha yüksek bir pozitron yoğunluğu üretir. Küçük PET dedektör dizileriyle bile görüntüler üretebildik ve hem izotopların bolluğunu hem de zaman içindeki evrimlerini ölçebildik."

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/detector-web.jpg" data-caption="Küçük ama güçlü PET tarayıcıda kullanılan dedektör dizileri nispeten küçüktür ancak FLASH ışınının yoğunluğu, görüntü üretmeyi ve izotop bolluğunu ölçmeyi mümkün kılar. (Nezaket: Marek Proga, Austin Texas Üniversitesi)” title=”Resmi açılır pencerede açmak için tıklayın” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/detector-web.jpg” >

Bu prensip kanıtı deneyleri sırasında kaydedilen ölçümler, ışın içi PET tarayıcının proton tedavisi tedavileri için gerçek zamanlı görüntüleme ve dozimetri sağlayabileceğini göstermektedir. Ekip, proton ışınının çıkarılması sırasında üretilen, çok kısa zaman aralıklarında çekirdeklerin bozunması tarafından üretildikleri için bu şekilde adlandırılmış olan gamaları tespit ederek proton ışınının yoğunluğunu bile belirleyebildi. Lang, aparatta sadece küçük bir değişiklikle, proton ışınının anlık görüntüsünü elde etmek için anlık gamaların ölçülebileceğine ve PET'in ışın gönderildikten sonra izotopların evrimini takip etmek için kullanılabileceğine inanıyor.

"Bu sonuçlar, klinik ortamda yararlı ölçümler sağlamak için tekniğin deney düzeneğini geliştirmenin yalnızca bir mesele olduğunu gösteriyor" diyor. "Tabii ki hala çok sayıda klinik öncesi test yapılması gerektiğini biliyoruz, ancak bu aşamada teknik için dikkat çekici hiçbir şeyin olmadığı açık."

Lang ve meslektaşları yaklaşımlarını ve sonuçlarını 2007'de yayınlanan iki makalede anlatıyorlar. Tıp ve Biyolojide Fizik (PMB)her ikisine de erişim ücretsizdir. Araştırmacılar ayrıca, her iki makaleyi de olağan makale yayın ücretlerini ödemeye gerek kalmadan açık erişim olarak yayınlamalarına olanak tanıyan, dönüştürücü anlaşma adı verilen yeni ortaya çıkan bir yayınlama modelinden de yararlandı.

IOP Publishing ile University of Texas System arasındaki bu sözde dönüştürücü anlaşmalar kapsamında, akademik grup içindeki herhangi bir kurumdaki araştırmacılar hem araştırma içeriğine erişebilir hem de kendi çalışmalarını ücretsiz olarak yayınlayabilir. Aslında, Tıpta Fizik ve Mühendislik Enstitüsü adına PMB'yi yayınlayan IOP Yayıncılık artık yürürlükte olan dönüştürücü anlaşmalara sahiptir 900 farklı ülkede 33'den fazla kurumuyla bilimsel dergi portföyünün tamamı olmasa da çoğuna ücretsiz erişim ve yayın sağlıyor.

Bu okuma ve yayınlama anlaşmalarının amacı, araştırmacıların yayın ücretleri için kendi fonlarını sağlama ihtiyacını ortadan kaldırdığı için açık erişim yayıncılığa geçişi hızlandırmaktır. Lang'a göre, bilimin önünü açan ve farklı toplulukların işbirliği yapmasına olanak tanıyan herhangi bir hareket, diğer disiplinlerden gelecek yenilikleri yönlendirecek yeni fikirlerin tetiklenmesine yardımcı olacaktır. "Erişemediğim ilginç bir makaleyle karşılaşırsam, özellikle de farklı bir alandaysa, çalışmamda bana yardımcı olabilecek bazı bilgileri kaçırıyorum" diyor. “İlerleme kaydetmemiz için açık ve ücretsiz bilgi şarttır.”

Lang, parçacık fiziğindeki kendi deneyimlerinden, açık ve işbirlikçi bir araştırma kültürünün ortaya çıkarabileceği faydaları gördü. "Parçacık fiziğinde herkes en iyi düşüncelerini ve başarılarını paylaşıyor ve insanlar yeni fikirleri geliştirmenin ve kullanmanın farklı yollarını bulmaya dahil olmak istiyor" diyor. "Bu işbirlikçi zihniyet olmasaydı, CERN'de, Fermilab'da ve başka yerlerde gördüğümüz atılımlar gerçekleşemezdi."

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/particle-physics-offers-new-views-on-flash-proton-therapy-physics-world-9.jpg" data-caption="Özel tasarım Karol Lang (ortada), mühendis Marek Proga (solda) ve doktora sonrası araştırmacı John Cesar ve ekip tarafından geliştirilen amaca yönelik PET tarayıcıyla birlikte. Tarayıcının konfigürasyonu, hasta tedavi edilirken ışın içi ölçümler sağlar. (Nezaket: Michael Gajda, Austin Texas Üniversitesi)” title=”Resmi açılır pencerede açmak için tıklayın” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/particle-physics-offers- flaş-proton-terapisi-fiziği-dünya-9.jpg hakkında yeni-görünümler”>

Ancak Lang'in, tıp camiasındaki bazı kişilerin, özellikle de önceden klinik deneyimi olmayan bir fizikçinin yeni fikirlerine karşı daha az açık fikirli görünmelerinden hayal kırıklığına uğradığı açık. "Tıbbi fizik ve nükleer görüntülemedeki en iyi teknolojilerin çoğunun parçacık ve nükleer fizikteki ilerlemelerden geldiğini biliyoruz, ancak en son yeni fikirleri tıbba getirmek zor" diyor. "Bunun nedenini artık daha iyi anlıyorum; denenmiş ve güvenilir tıbbi prosedürleri ve resmi tedavi protokollerini değiştirmek, daha iyi bir dedektör kullanmaktan çok daha karmaşıktır - ancak yine de sektöre girmenin ve bu sektöre dahil olmanın ne kadar zor olduğu konusunda hayal kırıklığına uğradım. işbirlikçi araştırmalarda.”

Lang daha önce tıbbi dedektörler üretmeye çalışmış olsa da kendisinin ve diğer parçacık fizikçilerinin sıkı kontrol edilen hastane ortamına yeni teknolojilerin getirilmesi konusunda saflık ve hatta kibirden suçlu olabileceklerini kabul ediyor. Ancak bu yeni çalışma için bir grup tıbbi fizikçi ondan parçacık dedektörleri oluşturma konusundaki uzmanlığını gerektiren bir araştırma projesine liderlik etmesini istedi. Lang, "Nötrino fiziği alanındaki araştırmamı hâlâ sürdürüyorum, ancak sunabileceklerimizin o kadar benzersiz ve değerli olduğuna inanıyorum ki ben de dahil olmak istedim" diyor. "Daha fazlasını öğrendikçe ilgim daha da arttı ve FLASH tedavileri fikrine gerçekten bağımlı hale geldim."

Işın içi görüntüleme tekniğini klinik kullanım için optimize etmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulacak olsa da Lang, bunun kısa vadede FLASH etkisinin anlaşılmasına yardımcı olacak değerli bir araştırma aracı sunabileceğine inanıyor. "Kimse FLASH'ın neden çalıştığını veya en iyi sonuçları elde etmek için tam olarak hangi ışın parametrelerinin kullanılması gerektiğini gerçekten bilmiyor" diyor. "Bu bana, radyasyonun sağlıklı veya kanserli dokuyla nasıl etkileşime girdiğini tam olarak anlamadığımızı gösteriyor."

Lang, bu yeni cihazla FLASH tedavisi sırasında etkili olan fiziksel mekanizmaları keşfetmenin mümkün olabileceğini savunuyor. "Bu teknik, insan vücudunun bu kadar yoğun enerji patlamalarıyla ışınlandıktan sonra nasıl tepki verdiğini anlamamıza yardımcı olabilir" diyor. "Bana öyle geliyor ki, daha önce sistematik olarak yapılmamış olan ışınlamanın zamana bağlı etkilerini keşfetmenin bir yolunu sunuyor."

Ancak daha uzun vadede amaç, sonraki tedavileri bilgilendirmek ve güncellemek için her ışınlamanın etkilerini ölçecek, görüntü kılavuzluğunda bir tedavi yöntemi yaratmaktır. Bu tür uyarlanabilir yaklaşımlar, daha küçük dozların yaklaşık 30 günlük seansta verildiği geleneksel tedavi protokolleri için pratik değildir, ancak kanseri yok etmeye yetecek kadar enerji sağlamak için yalnızca birkaç doz gerektirebilen FLASH tedavileri ile daha uygulanabilir olabilir.

Lang, "Her ışınlamanın etkilerinin kontrol edilmesi, tedavinin dinamiklerini, lojistiğini ve sonuçlarını tamamen dönüştürecektir" diyor. "Enerjik protonlar ve insan vücudu arasındaki etkileşimlerin daha iyi anlaşılmasıyla birleştiğinde, bu tür uyarlanabilir FLASH protokolleri hasta sonuçları üzerinde devrim niteliğinde bir etkiye sahip olabilir."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/particle-physics-offers-new-views-on-flash-proton-therapy/