Theo dõi liều lượng trong quá trình xạ trị có thể cho phép điều trị ung thư an toàn hơn

Xạ trị các tổn thương di chuyển là một thách thức. Việc truyền bức xạ trị liệu đến một thể tích mục tiêu theo kế hoạch có thể bị ảnh hưởng bởi chuyển động của cơ quan, trong khi các biến dạng giải phẫu và sự không chắc chắn trong thiết lập có thể gây ra lỗi nhắm mục tiêu. Nếu các bác sĩ ung thư bức xạ có bản đồ phân bố liều bức xạ 3D thời gian thực, chính xác, họ sẽ có thể thay đổi mức độ hoặc quỹ đạo của bức xạ trực tuyến để đạt được các phương pháp điều trị hiệu quả hơn và an toàn hơn.

Hình ảnh âm thanh bức xạ ion hóa (iRAI) là một công nghệ không xâm lấn có thể cung cấp khả năng này. Bằng cách tái tạo lại liều bức xạ bằng sóng âm, iRAI có thể lập bản đồ sự lắng đọng liều trong khối u và các mô khỏe mạnh lân cận, đồng thời theo dõi sự tích lũy liều trong thời gian thực trong quá trình xạ trị mà không cần sử dụng thêm nguồn bức xạ.

Một nhóm nghiên cứu đa chuyên ngành tại Đại học Michigan và Trung tâm Ung thư Moffitt hiện đã phát triển một hệ thống hình ảnh thể tích iRAI cấp độ lâm sàng. Hệ thống, được mô tả trong Công nghệ sinh học tự nhiên, đã đạt được bản đồ bán định lượng 3D của việc truyền chùm tia X vào sâu trong cơ thể trong quá trình xạ trị cho một bệnh nhân bị di căn gan.

Kỹ thuật iRAI hoạt động thông qua hiệu ứng nhiệt âm. Khi một chùm photon xung năng lượng cao được tạo ra bởi một máy gia tốc tuyến tính đập vào mô cơ thể, nó sẽ bị hấp thụ. Năng lượng được hấp thụ này chuyển thành nhiệt, gây ra sự giãn nở nhiệt cục bộ và tạo ra sóng âm. Tuy nhiên, những sóng này yếu và thường không thể phát hiện được bằng công nghệ siêu âm lâm sàng.

Hệ thống iRAI mới phát hiện tín hiệu âm thanh bằng bộ chuyển đổi mảng ma trận 2D được thiết kế tùy chỉnh và bảng tiền khuếch đại đa kênh phù hợp, được điều khiển bởi hệ thống siêu âm nghiên cứu thương mại. Tín hiệu được khuếch đại sau đó được chuyển vào một thiết bị siêu âm để tạo ra các hình ảnh liên quan đến liều lượng trong thời gian thực.

Các nhà nghiên cứu giải thích rằng hệ thống hai phương thức của họ, kết hợp iRAI với hình ảnh siêu âm, cung cấp “một giải pháp đầy hứa hẹn để giải quyết nhu cầu theo dõi vị trí chùm tia theo thời gian thực và đánh giá trực tuyến liều lượng cung cấp trong quá trình xạ trị”. Hình ảnh siêu âm thể hiện cấu trúc mô hình thái và chuyển động trong cơ thể, cũng như thông tin chức năng như lưu lượng máu và mật độ mạch máu, trong khi hình ảnh iRAI có thể lập bản đồ và định lượng sự lắng đọng liều phân bố theo không gian trong các mô sinh học khác nhau.

“Thử nghiệm lâm sàng này là một nghiên cứu thí điểm để đánh giá tính khả thi của việc sử dụng iRAI ở những bệnh nhân được xạ trị cơ thể định vị vùng bụng (SBRT)”, điều tra viên chính lâm sàng giải thích. Kyle Cuneo từ Trung tâm Ung thư Rogel của Michigan. “Những phát hiện của nó cho phép chúng tôi tối ưu hóa hệ thống iRAI.”

Đối với nghiên cứu chứng minh khái niệm của họ, các nhà nghiên cứu đã xác nhận hệ thống trong một bóng ma mỡ hình trụ, một con thỏ và sau đó là một bệnh nhân trải qua SBRT bụng. Để nâng cao tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) khi phát hiện tín hiệu âm thanh bức xạ, họ đã chọn tần số trung tâm là 0.35 MHz để phù hợp với phổ công suất của tín hiệu âm thanh do xung tia X 4 µs tạo ra. SNR được tăng cường hơn nữa nhờ bộ tiền khuếch đại 1024 kênh với mức tăng 46 dB được tích hợp với mảng ma trận 2D và bằng cách hiển thị hình ảnh iRAI với mức trung bình 25 lần.

Sau khi xác minh hiệu suất của hệ thống bằng bóng ma, nhóm đã tạo và thử nghiệm một kế hoạch điều trị lâm sàng để chiếu xạ gan của thỏ. Các phép đo iRAI cho thấy tính nhất quán cao giữa sự phân bố liều đo được và sự phân bố do hệ thống lập kế hoạch điều trị tạo ra.

Sau đó, nhóm nghiên cứu chuẩn bị các kế hoạch xạ trị cho người tham gia nghiên cứu, với kế hoạch điều trị cho mỗi phần được chia thành hai phần. Phần đầu tiên dành cho chụp ảnh iRAI và bao gồm các chùm tia Gy 2.087 và 0.877 được phân phối theo các hướng phía trên và phía dưới tương ứng. Tiếp theo là kế hoạch trị liệu hồ quang điều biến thể tích (không có hình ảnh iRAI) để đảm bảo rằng tổng liều bức xạ được phân phối đáp ứng các yêu cầu lâm sàng.

Cả vị trí liều lượng và sự phân bố tổng thể của các phép đo iRAI đều phù hợp tốt với kế hoạch điều trị. Hình ảnh thể tích iRAI có thể lập bản đồ khu vực liều cao với độ chính xác cao. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng họ cần tối ưu hóa độ chính xác của ánh xạ cho các khu vực có cường độ liều thấp hơn, cải thiện độ phân giải không gian và phát triển một giao thức hiệu chuẩn toàn diện để cung cấp phép đo liều tuyệt đối, sử dụng các kỹ thuật tái tạo tiên tiến khai thác trí tuệ nhân tạo.

Cấp điều tra viên chính Issam El Naqa từ Trung tâm Ung thư Moffitt khuyên rằng hệ thống hiện tại sẽ được tăng cường bằng hình ảnh siêu âm thời gian thực và cũng sẽ được đánh giá trong bối cảnh các tình huống sinh nở có rủi ro cao như xạ trị FLASH.

Hình ảnh âm thanh hứa hẹn đo liều thời gian thực cho xạ trị FLASH

“Một ứng dụng tiềm năng của công nghệ này trong tương lai là cung cấp phương pháp điều trị thích ứng theo thời gian thực. Cuneo giải thích: Các kỹ thuật điều trị thích ứng hiện tại chủ yếu dựa trên những thay đổi về mặt giải phẫu của khối u và các cơ quan có nguy cơ (OARs). “Với iRAI, chúng tôi có thể sử dụng cả thông tin giải phẫu và quan trọng hơn là thông tin đo liều lượng để điều chỉnh kế hoạch bức xạ. Điều này có thể cho phép tăng liều trong mục tiêu, đặc biệt là trong các tình huống có OAR liền kề và cung cấp các phương pháp điều trị an toàn hơn bằng cách định lượng chính xác liều lượng thực được phân phối cho mục tiêu và OAR trong mỗi phần.”

El Naqa cho biết thêm: “Hệ thống này có khả năng duy nhất là hình dung sự lắng đọng bức xạ trong khi theo dõi chuyển động của cơ quan, cho phép xác định chính xác hơn bức xạ tới các khối u mục tiêu trong khi loại bỏ các mô không được điều trị theo cách tiết kiệm chi phí. “Điều này có thể được áp dụng như nhau ở cả các nước phát triển và đang phát triển, nơi khan hiếm nguồn tài chính, giúp cải thiện việc chăm sóc bệnh nhân và mang lại kết quả tốt hơn ở những nơi này.”

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/dose-tracking-during-radiotherapy-could-enable-safer-cancer-treatments/