Ultra yüksek doz hızlı X-ışını platformu FLASH radyobiyolojik araştırmaları için sıraya giriyor - Fizik Dünyası

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/ultrahigh-dose-rate-x-ray-platform-lines-up-for-flash-radiobiological-research-physics-world.jpg" data-caption="İlk ışın çizgisi deneyleri İlk yazar Nolan Esplen, TRIUMF'taki FLASH Işınlama Araştırma İstasyonunda. (Nezaket: Luca Egoriti)” title=”Resmi açılır pencerede açmak için tıklayın” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/ultrahigh-dose-rate-x-ray-platform- flaş-radyobiyolojik-araştırma-fizik-dünyası.jpg için-çizgiler”>

Kanada'daki araştırmacılar, ultra yüksek doz hızlı (UHDR) ışınlamayı kullanan yeni ortaya çıkan bir kanser tedavi tekniği olan FLASH radyoterapisinin radyobiyolojik çalışmaları için bir X-ışını ışınlama platformunu tanımladılar. TRIUMF'taki FLASH Işınlama Araştırma İstasyonu veya "FIRST" olarak adlandırılan platform, 10 Gy/s'yi aşan doz hızlarında 100 MV X-ışını ışını sunabiliyor.

ARIEL ışın hattında bulunur ÜÇÜNCÜKanada'nın parçacık hızlandırıcı merkezi olan FIRST, şu anda Kuzey Amerika'da türünün tek ışınlama platformudur. Dünya çapında iki deneysel UHDR megavoltaj X-ışını ışın hattı vardır: biri Vancouver'daki TRIUMF'ta ve diğeri Chengdu'da, Çin Mühendislik Fiziği Akademisi'nde terahertz serbest elektron lazeri.

Araştırmacılar, megavoltajlı X-ışınlarının, derin yerleşimli tümörleri tedavi etmek için kullanılan diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında mütevazı hızlandırıcı spesifikasyonları gerektirdiğini ve FIRST'ün ortak bir ışın hattı üzerinde hem UHDR hem de geleneksel megavoltaj ışınlamaları sunabileceğini söylüyor.

“Ultra yüksek doz hızlı X-ışını kaynaklarının mevcudiyetinde bir boşluk var; Bu, sahada karşılanmamış bir ihtiyaç ve bu tür radyasyonu rutin olarak dağıtacak ticari bir platform mevcut değil” diye açıklıyor. Nolan EsplenMD Anderson Kanser Merkezi'nde doktora sonrası araştırmacı. "[TRIUMF ile birlikte] bu çok yıllı ortak proje ... FLASH radyobiyolojik araştırmaları için incelemek istediğimiz radyasyon türünü üretmek için yüksek enerjili süper iletken elektron lineer erişime sahip bu eşsiz laboratuvardan yararlanmak için bir fırsattı."

Esplen, FIRST karakterizasyon deneylerini yüksek lisans öğrencisiyken gerçekleştirdi. Victoria Üniversitesi çalışan XCITE Laboratuvarı. Araştırma ekibinin en son çalışması şu tarihte yayınlandı: Doğa Bilimsel Raporlar, FIRST'ün ve ilk klinik öncesi deneylerin kapsamlı bir karakterizasyonunu sunar. Simülasyon çalışması 2022 yılında yayınlandı Tıp ve Biyolojide Fizik.

XCITE Laboratuvarı direktörü, "Uzun bir süredir ultra yüksek doz oranlı ışınlamalarla ilgileniyoruz" diyor Magdalena Bazalova-Carter. "TRIUMF'taki insanlarla ARIEL ışın hattı hakkında konuşmaya başladık ve bu ışın hattı için nasıl bir hedef oluşturursak ne tür X-ışını doz oranları elde edeceğimizi konuşmaya başladık. Her şey böyle başladı.”

FIRST'ün ilkleri

Araştırmacılar, UHDR ve geleneksel doz hızı operasyonu altında FIRST'ü karakterize etmek için mevcut ve klinik olarak ilgili ışın parametrelerinin bir alt kümesini araştırdılar. Doz oranlarını maksimuma çıkarmak ve uzun ömürlülüğü hedeflemek için elektron ışın enerjisini 10 MeV'de sabitlediler ve ışın akımını (tepe akımı) 95 ile 105 µA arasına ayarladılar. Doz oranları film dozimetrisi kullanılarak hesaplandı.

40 cm alan boyutu için 4.1 cm derinliğe kadar 1 Gy/s'nin üzerindeki doz hızlarına ulaşıldı. Klinik 10 MV ışınla karşılaştırıldığında FIRST, yüzeysel doz birikimini azalttı. Düşük enerjili elektron kaynaklarına kıyasla FIRST, d'nin ötesinde daha kademeli bir doz düşüşü önerdi_maksimum (maksimum dozun derinliği). Ekip, dik yüzeysel derinlik-doz gradyanlarının varlığının, şu anda uygulamaları klinik öncesi çalışmalarla sınırlayan doz heterojenliği sorunlarına yol açtığını belirtiyor. Kaynak kararlılığı sınırlamaları akım ve dozda değişikliklere yol açtı.

Karakterizasyon çalışmalarından bilgi alan araştırmacılar daha sonra sağlıklı farelerin akciğerlerine UHDR (80 Gy/s'nin üzerinde) ve düşük doz oranlı geleneksel X-ışını ışınlaması sağlamak için FIRST'ü kullandı. Reçetenin %15'u dahilinde 30 cm derinlikte 10 ve 1 Gy'lik dozları başarıyla uyguladılar. Akciğer dokusundaki homojensizliklerin etkileri düzeltilmedi (grubun tasarım çalışması, megavoltaj ışın enerjilerinde ihmal edilebilir bozulmalara işaret etti). Tedavi öncesi doz ölçümlerindeki belirsizliklerde elektron kaynağı çıkışı ve film dozimetri varyansı baskındı.

Öğrenilen Dersler

FIRST'ün yer aldığı fiziksel alan başlangıçta bir ışın dökümü (yüklü parçacık ışınının güvenli bir şekilde absorbe edilebildiği yer) olarak tasarlanmıştı ve hala da bu işlevi görüyor. Bu, FIRST için bazı benzersiz tasarım zorluklarına yol açtı.

“Yaptığımız şeyin hiçbir temeli yoktu ve bu aynı zamanda TRIUMF için bir gelişim fırsatıydı. Birçok kişi sistem hakkında bilgi sahibi olmanın yanı sıra bu tür teslimatlardaki incelikleri, iyi yaptığımız şeyleri ve gelecekte neyi daha iyi yapabileceğimizi öğrendi" diyor Esplen. “Bunun geliştirilmekte olan bir tesis olması nedeniyle biz bir ilk bilim fırsatıydık; çok dinamik bir ortam. Hedefe doğru boyutta minimal dağılımlı bir ışın gönderebilmemiz için ışın çizgilerinin tüm optik parametrelerini ayarlamak için çalışan bazı son derece yetenekli işbirlikçilerimiz ve ışın fizikçilerimiz var."

Araştırmacıların deneyleri sırasında, platformun kurulumu, teslimatı ve kapatılması hesaba katıldıktan sonra her 45 dakikada bir yalnızca bir hayalet çift veya tek bir fare ışınlanabiliyordu. Işın hattında ve ışının kendisinde yapılan her ayarlamadan sonra araştırmacılar, çıkışını ve dozimetrisini doğrulamak için ışının yeniden ayarlanması gerekiyordu.

Geleneksel X-ışını tüpleri FLASH doz hızları sağlayabilir mi?

“Bu klinik tıbbi fizikten farklı bir hikaye. Bir hastanede linac üzerinde deneyler yaptığınızda, tüm deneyi tek bir kişi halledebilir… Bu çok farklı bir durum” diyor Bazalova-Carter. "Tüm ekranları izlemek için [bu deneyler için] ışın hattını beş kişinin çalıştırması gerekiyordu - ve deneylerimizde açık ara hepsi kullanılmamış olsa da, sanırım kontrol odasında 113 ekran saydım... Oldukça ilginçti. Bu deneylerin ne kadar zorlu olduğu göz önüne alındığında, Monte Carlo simülasyonları ve deneyleri arasında çok iyi bir doz uyumu elde edilebilir."

Bu tür engellere rağmen, FIRST platformunun avantajları arasında darbe tekrarlama frekansı, tepe akımı, ışın enerjisi ve ortalama güç dahil olmak üzere temel kaynak parametreleri üzerinde kontrol yer alır.

Bazalova-Carter, "ARIEL ışın hattının ilk kullanıcısı bizdik" diyor. "Bu proje üzerinde uzun yıllar çalıştıktan sonra fare ışınlama deneylerini gerçekten yürütebilmek son derece tatmin ediciydi."

Radyobiyolojik bir takip çalışması yakındadır.

• 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/ultrahigh-dose-rate-x-ray-platform-lines-up-for-flash-radiobiological-research/