یک قدم نزدیک‌تر به تصویربرداری MR بلادرنگ در پروتون درمانی

پروتون درمانی یک تکنیک پیشرفته درمان سرطان است که دوز بسیار هدفمند را به تومور می رساند و در عین حال از بافت طبیعی اطراف صرفه جویی می کند، که با محدوده محدود پرتو پروتون امکان پذیر است. با این حال، این هدف گیری دقیق با حرکت تومور یا تغییرات آناتومیکی در طول دوره درمان به خطر می افتد. عدم وجود ابزارهای تصویربرداری سریع برای بومی سازی اهداف متحرک در حین تحویل دوز، مانعی اساسی برای بهره برداری از پتانسیل کامل پروتون درمانی است.

تصویربرداری بلادرنگ در طول تحویل درمان می تواند تومور را تجسم کند و پرتو پروتون را با حرکت آن هماهنگ کند. MRI که اخیراً در سیستم‌های رادیوتراپی مبتنی بر فوتون مرسوم ادغام شده است، می‌تواند تصویربرداری بافت نرم با وضوح بالا و کنتراست بالا را بدون واریز دوز یونیزان اضافی به بیمار ارائه دهد. اما کارکردن یک اسکنر MRI در ارتباط با پرتو پروتون یک چالش بزرگ تکنولوژیکی است که برای مدت طولانی، بسیاری آن را غیرممکن می‌دانستند.

آسوین هافمن از HZDR موسسه رادیوآنکولوژی - OncoRay در درسدن چیز دیگری فکر می کرد. هافمن و همکارانش چندین سال است که کار می کنند ادغام ام آر آی با پروتون درمانی. اکنون، این تیم در حال برنامه‌ریزی برای ساخت اولین سیستم پروتون درمانی نمونه کل بدن است که می‌تواند تومورهای متحرک را با MRI، در زمان واقعی، در حین تحویل دوز از یک پرتو مداد پروتون اسکن شده فعال، ردیابی کند.

چالش اصلی هنگام ادغام MRI در یک سیستم پروتون درمانی این است که اسکنرهای MRI برای ایجاد تصاویر دقیق هندسی به میدان های مغناطیسی دقیقاً تعریف شده نیاز دارند، در حالی که سیستم های پروتون درمانی از میدان های الکترومغناطیسی برای تولید، انتقال و ارسال پرتو پروتون استفاده می کنند. تداخل بین این میدان ها می تواند تصویر MR را تحریف کند و بر توزیع دوز پروتون تحویلی تأثیر بگذارد. هافمن و تیمش نشان دادند که ترکیب هر دو سیستم از نظر فنی امکان پذیر است و این اثرات تداخلی را می توان پیش بینی کرد و در نتیجه آن را جبران کرد. آنها همچنین اخیراً نشان دادند که محدوده پرتو پروتون را می توان با MRI آنلاین مشاهده کرد.

سیستم نمونه اولیه دارای یک اسکنر MRI باز چرخشی 0.5 T تولید شده توسط ابررساناهای ASG، که از آهنربای دیبورید منیزیم بدون هلیوم و ابررسانا استفاده می کند. اسکنر MRI برای پاسخگویی به الزامات درمان با هدایت MRI در زمان واقعی اقتباس شده است راه حل های انکولوژی MagnetTx، فرعی از خدمات بهداشتی آلبرتا گروه LINAC-MR که توسعه یافته است آرورا RT سیستم رادیوتراپی با هدایت MR. مهندسان MagnetTx همچنین در حال توسعه یک دروازه‌ای برای چرخش اسکنر و همچنین روش‌های پردازش تصویر برای ردیابی خودکار تومور در زمان واقعی هستند.

در تابستان 2022، این تیم قصد دارد سیستم MRI را در یک خط پرتو پروتون اسکن شده با درجه بالینی در OncoRay بگنجاند.

طراحی سیستم پروتون درمانی جدید بر اساس پیشرفته ترین Aurora RT است. هافمن می گوید: «از آنجایی که Aurora RT برای درمان پرتوهای هدایت شده با تصویر بهینه شده است، سیستم نمونه اولیه ما از ویژگی های منحصر به فرد خود برای ارائه راهنمایی تصویر در زمان واقعی برای درمان با پرتوهای پروتونی با دقت بالا استفاده می کند. دنیای فیزیک. چشم انداز ما این است که نه تنها از آن به صورت بالینی برای درمان های سرطان با دقت بالا استفاده کنیم، بلکه برای سایر آسیب شناسی هایی که می توانند به صورت غیرتهاجمی با بالاترین دقت قابل مقایسه با روش های جراحی مورد هدف قرار گیرند، استفاده کنیم.

اسکنر MRI امکان تصویربرداری در زمان واقعی و با کنتراست بالا از اندام های قفسه سینه، شکم و لگن را فراهم می کند. مزیت دیگر این است که اسکنر می تواند در اطراف بیمار نسبت به پرتو پروتون بچرخد. این تیم را قادر می سازد تا اثرات پرتوهای دزیمتریک و بیولوژیکی میدان های مغناطیسی MRI را هم عمود و هم موازی با پرتو پروتون بررسی کند.

پروتون درمانی با هدایت MR: به روز رسانی وضعیت

هافمن توضیح می دهد: پروتون درمانی ادغام شده با MR این قابلیت را دارد که تغییرات آناتومیکی را در طول درمان ثبت کند و به سازگاری های درمانی برای افزایش دقت هدف گیری و کاهش عوارض جانبی بافت طبیعی اجازه دهد. سود اصلی برای درمان تومورهایی که در طول تابش حرکت نشان می دهند، مانند سرطان های کبد، پانکراس، مری، کلیه، غدد فوق کلیوی و دهانه رحم انتظار می رود.

او می‌افزاید: «به لطف همکاری با شرکای صنعتی بین‌المللی، تیم من و من یک گام بزرگ به هدف خود برای آوردن نوآوری قابل توجه در این زمینه، به‌ویژه در درمان پروتون‌درمانی هدایت‌شده با تصویر در زمان واقعی، نزدیک‌تر شده‌ایم».