Radyoterapi sırasında doz takibi daha güvenli kanser tedavileri sağlayabilir

Hareketli lezyonların radyoterapisi zordur. Terapötik radyasyonun planlanan bir hedef hacme iletilmesi organ hareketinden etkilenebilirken anatomik deformasyonlar ve kurulum belirsizlikleri hedefleme hatalarına neden olabilir. Radyasyon onkologları doğru, gerçek zamanlı bir 3D radyasyon dozu dağılım haritasına sahip olsaydı, daha etkili ve daha güvenli tedaviler elde etmek için radyasyonun seviyesini veya yörüngesini çevrimiçi olarak değiştirebilirlerdi.

İyonlaştırıcı radyasyon akustik görüntüleme (iRAI), bu yeteneği sağlayabilen invazif olmayan bir teknolojidir. Akustik dalgalar kullanarak radyasyon dozunu yeniden yapılandıran iRAI, tümörlerde ve bitişik sağlıklı dokularda doz birikimini haritalayabilir ve ek radyasyon kaynakları kullanmaya gerek kalmadan radyoterapi sırasında doz birikimini gerçek zamanlı olarak izleyebilir.

Çok uzmanlıklı bir araştırma ekibi Michigan Üniversitesi ve Moffitt Kanser Merkezi şimdi klinik dereceli bir iRAI hacimsel görüntüleme sistemi geliştirdi. Açıklanan sistem, Nature Biotechnology, karaciğer metastazı olan bir hastanın radyoterapisi sırasında vücudun derinliklerine X-ışını ışın iletiminin 3D yarı niceliksel haritasını çıkardı.

iRAI tekniği, termoakustik etki yoluyla çalışır. Doğrusal bir hızlandırıcı tarafından üretilen yüksek enerjili darbeli bir foton ışını vücut dokusuna çarptığında emilir. Emilen bu enerji, ısıya dönüşür ve bu da lokal termal genleşmeye neden olur ve akustik dalgalar üretir. Ancak bu dalgalar zayıftır ve genellikle klinik ultrason teknolojisi ile saptanamaz.

Yeni iRAI sistemi, ticari bir araştırma ultrason sistemi tarafından çalıştırılan, özel olarak tasarlanmış bir 2D matris dizisi dönüştürücüsü ve eşleşen bir çok kanallı preamplifikatör kartı ile akustik sinyalleri algılar. Güçlendirilmiş sinyal daha sonra gerçek zamanlı olarak doza bağlı görüntüler oluşturmak için bir ultrason cihazına aktarılır.

Araştırmacılar, iRAI ile ultrason görüntülemeyi birleştiren ikili modalite sistemlerinin "ışın konumunun gerçek zamanlı izlenmesi ve radyoterapi sırasında dozun verilmesinin çevrimiçi değerlendirilmesi ihtiyacını çözmek için umut verici bir çözüm" sunduğunu açıklıyor. Ultrason görüntüsü, vücuttaki morfolojik doku yapıları ve hareketinin yanı sıra kan akışı ve vasküler yoğunluk gibi fonksiyonel bilgileri sunarken, iRAI görüntüsü farklı biyolojik dokularda uzamsal olarak dağılmış doz birikimini haritalandırabilir ve miktarını belirleyebilir.

Klinik baş araştırmacı, "Bu klinik çalışma, abdominal stereotaktik vücut radyasyon tedavisi (SBRT) alan hastalarda iRAI kullanmanın fizibilitesini değerlendirmek için yapılan bir pilot çalışmaydı" diye açıklıyor. Kyle Cuneo Michigan'daki Rogel Kanser Merkezi'nden. "Bulguları, iRAI sistemini optimize etmemizi sağlıyor."

Kavram kanıtı çalışmaları için araştırmacılar, sistemi silindirik bir domuz yağı fantomunda, bir tavşanda ve ardından abdominal SBRT uygulanan bir hastada doğruladılar. Radyasyon akustik sinyallerini tespit ederken sinyal-gürültü oranını (SNR) geliştirmek için, 0.35 µs X-ışını darbesi tarafından üretilen akustik sinyallerin güç spektrumuna uyması için 4 MHz'lik bir merkezi frekans seçtiler. SNR, 1024B matris dizisiyle entegre 46 dB kazançlı 2 kanallı ön yükseltici ve 25 kat ortalamalı iRAI görüntülerini göstererek daha da geliştirildi.

Fantomu kullanarak sistem performansını doğruladıktan sonra ekip, bir tavşanın karaciğerini ışınlamak için bir klinik tedavi planı oluşturdu ve test etti. iRAI ölçümleri, ölçülen doz dağılımı ile tedavi planlama sistemi tarafından üretilenler arasında yüksek tutarlılık gösterdi.

Ekip daha sonra çalışma katılımcısı için radyoterapi planları hazırladı ve her fraksiyon için tedavi planı iki bölüme ayrıldı. İlk bölüm iRAI görüntüleme içindi ve sırasıyla superior ve inferior anterior yönlerde iletilen 2.087 ve 0.877 Gy ışınlarından oluşuyordu. Bunu, iletilen toplam radyasyon dozunun klinik gereklilikleri karşıladığından emin olmak için hacimsel modülasyonlu bir ark tedavisi planı (iRAI görüntüleme olmadan) takip etti.

iRAI ölçümlerinin hem doz konumları hem de genel dağılımları tedavi planıyla iyi bir şekilde eşleşti. iRAI hacimsel görüntüleme, yüksek doz alanını yüksek doğrulukla haritalayabildi. Araştırmacılar, daha düşük doz yoğunluklu alanlar için haritalama doğruluğunu optimize etmeleri, uzamsal çözünürlüğü iyileştirmeleri ve yapay zekadan yararlanan gelişmiş yeniden yapılandırma teknikleri kullanarak mutlak doz ölçümü sağlamak için kapsamlı bir kalibrasyon protokolü geliştirmeleri gerektiğini belirtiyorlar.

Baş araştırmacıyı bağışla Issam El Naqa Moffitt Kanser Merkezi'nden, mevcut sistemin gerçek zamanlı ultrason görüntüleme ile güçlendirileceğini ve ayrıca FLASH radyoterapi gibi yüksek riskli uygulama senaryoları bağlamında değerlendirileceğini tavsiye ediyor.

Akustik görüntüleme, FLASH radyoterapi için gerçek zamanlı doz ölçümü vaat ediyor

"Gelecekte bu teknolojinin potansiyel bir uygulaması, gerçek zamanlı uyarlanabilir tedavi uygulamasıdır. Mevcut uyarlanabilir tedavi teknikleri, esas olarak tümördeki ve risk altındaki organlardaki (OAR'ler) anatomik değişikliklere dayanmaktadır," diye açıklıyor Cuneo. "IRAI ile radyasyon planını uyarlamak için hem anatomik bilgileri hem de daha da önemlisi dozimetrik bilgileri kullanabiliriz. Bu, özellikle bitişik bir OAR'nin olduğu durumlarda hedefte doz artışına izin verebilir ve hedefe verilen gerçek dozu ve her fraksiyon sırasında OAR'leri doğru bir şekilde ölçerek daha güvenli tedaviler sağlayabilir."

El Naqa, "Sistem, organ hareketini izlerken radyasyon birikimini görselleştirme konusunda benzersiz bir yeteneğe sahip, bu da radyasyonun hedeflenen tümörlere daha iyi tespit edilmesini sağlarken, etkilenmemiş dokuyu maliyet tasarrufu sağlayacak şekilde koruyor" diye ekliyor. "Bu, finansal kaynakların kıt olduğu hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde eşit olarak uygulanabilir ve bu yerlerde daha iyi hasta bakımına ve daha iyi sonuçlara yol açabilir."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/dose-tracking-during-radiotherapy-could-enable-safer-cancer-treatments/