Дослідники з Канади охарактеризували платформу рентгенівського опромінення для радіобіологічних досліджень променевої терапії FLASH – нової методики лікування раку, яка використовує опромінення надвисокої потужності дози (UHDR). Платформа, названа FLASH Irradiation Research Station в TRIUMF, або «FIRST», може доставляти рентгенівські пучки потужністю 10 МВ з потужністю дози, що перевищує 100 Гр/с.
Розташований на лінії ARIEL за адресою ТРІУМФ, канадський центр прискорювачів частинок, FIRST наразі є єдиною платформою опромінення такого роду в Північній Америці. У всьому світі існує дві експериментальні лінії рентгенівського випромінювання мегавольтної потужності UHDR: одна в TRIUMF у Ванкувері та інша в Ченду, в Китайській академії інженерної фізики терагерцевий лазер на вільних електронах.
Мегавольтне рентгенівське випромінювання потребує скромних специфікацій прискорювача в порівнянні з іншими способами, що використовуються для лікування глибоко розташованих пухлин, кажуть дослідники, і FIRST може запропонувати як UHDR, так і звичайне опромінення мегавольтним на загальному пучку.
«Існує прогалина в доступності джерел рентгенівського випромінювання з надвисокою потужністю дози; це начебто незадоволена потреба в галузі, і немає комерційної платформи, яка б регулярно доставляла цей тип випромінювання», – пояснює Нолан Есплен, докторант в онкологічному центрі MD Anderson. «Цей багаторічний спільний проект [з TRIUMF] … був можливістю використовувати цю унікальну лабораторію з доступом до високоенергетичного надпровідного електронного лінакового ускорювача для отримання типу випромінювання, яке ми хочемо розглядати для радіобіологічних досліджень FLASH».
Есплен провів ПЕРШІ експерименти з визначення характеристик, коли був аспірантом Університет Вікторії працюючи в Лабораторія XCITE. Останнє дослідження дослідницької групи, опубліковане в Природа Наукові доповіді, представляє комплексну характеристику ПЕРШОГО та початкових доклінічних експериментів. Робота з моделювання була опублікована в 2022 році в Фізика в медицині та біології.
«Ми вже досить давно займаємось опроміненням із надвисокою потужністю дози», — каже директор лабораторії XCITE Магдалена Базалова-Картер. «Ми почали говорити з людьми в TRIUMF про лінію променя ARIEL і про те, якби ми побудували мішень для цієї лінії променя, яку потужність дози рентгенівського випромінювання ми б отримали. Так все почалося».
Перші речі FIRST
Дослідники вивчили підмножину доступних і клінічно значущих параметрів променя, щоб охарактеризувати FIRST за допомогою UHDR і звичайної роботи з потужністю дози. Вони зафіксували енергію електронного пучка на рівні 10 МеВ, щоб максимізувати потужність дози та цільову довговічність, і встановили струм пучка (піковий струм) між 95 і 105 мкА. Потужність доз розраховували за допомогою плівкової дозиметрії.
Потужність дози понад 40 Гр/с була досягнута на глибині до 4.1 см для розміру поля 1 см. У порівнянні з клінічним пучком 10 МВ, FIRST запропонував зменшене накопичення поверхневої дози. Порівняно з джерелами електронів з низькою енергією, FIRST запропонував більш поступове падіння дози понад dМакс (глибина максимальної дози). Команда зазначає, що наявність крутих поверхневих градієнтів глибини дози призвела до проблем неоднорідності доз, які наразі обмежують застосування доклінічною роботою. Обмеження стабільності джерела призвели до коливань струму та дози.
Отримавши інформацію про дослідження характеристик, дослідники потім використали FIRST для доставки UHDR (вище 80 Гр/с) і низької потужності звичайного рентгенівського опромінення в легені здорових мишей. Вони успішно ввели дози 15 і 30 Гр з точністю до 10% від призначеної на глибині 1 см. Вплив неоднорідності легеневої тканини не було скориговано (планове дослідження групи вказало на незначні збурення при енергіях пучка мегавольтності). Вихід джерела електронів і дисперсія дозиметрії плівки домінували серед невизначеностей у вимірюваннях дози перед обробкою.
Уроки, витягнуті
Фізичний простір, у якому знаходиться FIRST, спочатку був призначений – і досі служить – звалищем променів (де пучок заряджених частинок може безпечно поглинатися). Це призвело до деяких унікальних проблем з дизайном для FIRST.
«Не було підстав робити те, що ми робили, і це також була можливість розвитку для TRIUMF. Багато людей дізналися про систему, а також про нюанси цього типу доставки та те, що ми зробили добре, і що ми могли б зробити краще в майбутньому», — каже Есплен. «З огляду на те, що це об’єкт, який розбудовується, ми були першою науковою можливістю – це дуже динамічне середовище. У нас є надзвичайно талановиті співробітники та фізики пучка, які працювали над встановленням усіх оптичних параметрів ліній променів, щоб ми могли доставити до цілі мінімально дисперсійний промінь правильного розміру».
Під час експериментів дослідників лише одна фантомна пара або одна миша могли бути опромінені кожні 45 хвилин після врахування налаштування платформи, доставки та вимкнення. І після кожного коригування лінії променя та самого променя дослідники повинні були переналаштувати промінь, щоб підтвердити його вихід і дозиметрію.
Чи можуть звичайні рентгенівські трубки забезпечити потужність дози FLASH?
«Це інша історія, ніж клінічна медична фізика. Коли ви проводите експерименти на лінійному ускорювачі в лікарні, одна людина може впоратися з усім експериментом… Це зовсім інша ситуація», — каже Базалова-Картер. «П’ятьом людям довелося запустити лінію променів [для цих експериментів], щоб контролювати всі екрани – і хоча далеко не всі вони були використані для наших експериментів, я думаю, що я нарахував 113 екранів у кімнаті керування… Було дуже цікаво, що ми може отримати дуже пристойну узгодженість доз між симуляціями та експериментами Монте-Карло, враховуючи, наскільки складними є ці експерименти».
Незважаючи на такі перешкоди, переваги платформи FIRST включають контроль над ключовими параметрами джерела, включаючи частоту повторення імпульсів, піковий струм, енергію променя та середню потужність.
«Ми були першими користувачами ARIEL beamline, — згадує Базалова-Картер. «Після багатьох років роботи над цим проектом було надзвичайно приємно мати можливість проводити експерименти з опроміненням мишей».
Попереднє радіобіологічне дослідження.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://physicsworld.com/a/ultrahigh-dose-rate-x-ray-platform-lines-up-for-flash-radiobiological-research/
- :є
- : ні
- :де
- $UP
- 1
- 10
- 100
- 15%
- 2022
- 30
- 40
- 7
- 80
- a
- Здатний
- МЕНЮ
- вище
- поглинається
- Академія
- прискорювач
- доступ
- бухгалтерський облік
- досягнутий
- насправді
- Регулювання
- Переваги
- після
- Угода
- ВСІ
- Також
- Америка
- an
- та
- андерсон
- Інший
- застосування
- ЕСТЬ
- AS
- At
- автор
- наявність
- доступний
- середній
- основа
- BE
- Промінь
- було
- буття
- Краще
- між
- За
- обидва
- побудований
- by
- розрахований
- CAN
- Канада
- рак
- Лікування раку
- Центр
- центр
- проблеми
- складні
- охарактеризувати
- характеризується
- стягується
- Китай
- клацання
- Клінічний
- спільний
- співробітники
- комерційний
- загальний
- порівняний
- всеосяжний
- проводиться
- підтвердити
- контроль
- звичайний
- виправити
- виправлений
- може
- Поточний
- В даний час
- доставляти
- поставляється
- доставка
- глибина
- дизайн
- розвиненою
- розробка
- DID
- різний
- Директор
- do
- справи
- домінують
- доза
- дози
- охрестили
- дамп
- динамічний
- ефекти
- з'являються
- енергія
- Машинобудування
- Весь
- Навколишнє середовище
- Кожен
- перевищує
- експериментальний
- Експерименти
- Пояснює
- Розвіданий
- надзвичайно
- Об'єкт
- факт
- далеко
- поле
- Фільм
- Перший
- фіксованою
- спалах
- для
- майбутній
- Безкоштовна
- частота
- від
- майбутнє
- розрив
- отримати
- отримання
- даний
- Глобально
- градієнти
- поступовий
- випускник
- Групи
- було
- обробляти
- Мати
- he
- здоровий
- Високий
- лікарня
- Як
- HTTP
- HTTPS
- Перешкоди
- i
- if
- зображення
- in
- включати
- У тому числі
- інформація
- початковий
- цікавий
- залучений
- питання
- питання
- IT
- ЙОГО
- сам
- JPG
- ключ
- Дитина
- lab
- лабораторія
- лазер
- останній
- вчений
- Led
- використання
- недоліки
- ліній
- розташований
- довговічність
- подивитися
- серія
- made
- багато
- макс-ширина
- Максимізувати
- максимальний
- вимірювання
- медичний
- Медична фізика
- медицина
- MEV
- хвилин
- скромний
- монітор
- більше
- Багаторічна
- природа
- Необхідність
- немає
- На північ
- Північна Америка
- примітки
- незважаючи на це
- зараз
- нюанси
- of
- пропонувати
- запропонований
- on
- ONE
- тільки
- відкрити
- операція
- Можливість
- оптика
- or
- спочатку
- Інше
- наші
- вихід
- над
- пара
- параметри
- Peak
- Люди
- людина
- фантом
- фізичний
- Фізика
- Світ фізики
- платформа
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- влада
- рецепт
- наявність
- подарунки
- виробляти
- проект
- опублікований
- пульс
- досить
- Променева терапія
- ставка
- ставки
- Знижений
- Відображає
- відносний
- доречний
- вимагати
- дослідження
- дослідник
- Дослідники
- обмежити
- звичайно
- прогін
- безпечно
- say
- говорить
- наука
- науковий
- Екрани
- служить
- комплект
- установка
- вимикання
- моделювання
- моделювання
- один
- ситуація
- Розмір
- So
- деякі
- Source
- Джерела
- Простір
- специфікації
- Стабільність
- почалася
- станція
- Як і раніше
- Історія
- студент
- Дослідження
- Вивчення
- Успішно
- надпровідний
- система
- талановитий
- говорити
- Мета
- команда
- техніка
- Що
- Команда
- Майбутнє
- Їх
- потім
- Там.
- Ці
- вони
- речі
- думати
- це
- слайдами
- час
- до
- лікувати
- лікування
- правда
- два
- тип
- невизначеності
- при
- створеного
- використовуваний
- користувач
- використовує
- використання
- Ванкувер
- варіації
- дуже
- хотіти
- було
- we
- ДОБРЕ
- були
- Що
- коли
- який
- в той час як
- ВООЗ
- з
- в
- Work
- працював
- робочий
- світ
- б
- рентгенівський
- років
- Ти
- зефірнет