Yksi askel lähempänä reaaliaikaista MR-kuvantamista protoniterapiassa

Protonihoito on edistyksellinen syöpähoitotekniikka, joka antaa kohdennetun annoksen kasvaimeen säästäen ympäröivää normaalia kudosta protonisuihkun rajallisen alueen ansiosta. Tätä tarkkaa kohdistamista vaarantavat kuitenkin kasvaimen liikkeet tai anatomiset muutokset koko hoitojakson ajan. Nopeiden kuvantamistyökalujen puuttuminen liikkuvien kohteiden paikantamiseksi annoksen antamisen aikana on perustava este protonihoidon koko potentiaalin hyödyntämiselle.

Reaaliaikainen kuvantaminen hoidon aikana saattoi visualisoida kasvaimen ja synkronoida protonisuihkun sen liikkeeseen. MRI, joka on äskettäin integroitu tavanomaisiin fotonipohjaisiin sädehoitojärjestelmiin, voisi tarjota korkean resoluution, korkean kontrastin pehmytkudoskuvantamisen tallettamatta ylimääräistä ionisoivaa annosta potilaaseen. Mutta MRI-skannerin käyttö yhdessä protonisuihkun kanssa on merkittävä tekninen haaste, jota monet pitivät pitkään mahdottomana.

Aswin Hoffmann mistä HZDR Radioonkologian instituutti - OncoRay Dresdenissä ajatteli toisin. Hoffmann ja hänen kollegansa ovat työskennelleet useita vuosia integroida MRI protonihoitoon. Tiimi aikoo nyt rakentaa maailman ensimmäisen koko kehon prototyyppisen protonihoitojärjestelmän, joka pystyy seuraamaan liikkuvia kasvaimia MRI: llä reaaliajassa annostuksen aikana aktiivisesti skannatusta protonikynäsäteestä.

Suurin haaste integroitaessa MRI protoniterapiajärjestelmään on, että MRI-skannerit tarvitsevat tarkasti määriteltyjä magneettikenttiä luomaan geometrisesti tarkkoja kuvia, kun taas protoniterapiajärjestelmät käyttävät sähkömagneettisia kenttiä protonisuihkun tuottamiseksi, siirtämiseksi ja toimittamiseksi. Näiden kenttien välinen häiriö voi vääristää MR-kuvaa ja vaikuttaa toimitetun protonin annosjakaumaan. Hoffmann ja hänen tiiminsä osoittivat, että molempien järjestelmien yhdistäminen on teknisesti mahdollista ja että nämä häiriövaikutukset voidaan ennakoida ja siten kompensoida. He myös osoittivat äskettäin, että protonisäteen alue voidaan visualisoida online-magneettikuvalla.

Prototyyppijärjestelmä sisältää 0.5 T pyörivän avoimen MRI-skannerin ASG-suprajohteet, joka käyttää heliumitonta, suprajohtavaa magnesiumdiboridimagneettia. MRI-skanneri on mukautettu vastaamaan reaaliaikaisen MRI-ohjatun hoidon vaatimuksia MagnetTx-onkologiset ratkaisut, Alberta Health Servicesin spin-off LINAC-MR-ryhmä joka kehitti Aurora RT MR-ohjattu sädehoitojärjestelmä. MagnetTx: n insinöörit kehittävät myös lastauslaitetta skannerin kääntämiseksi sekä kuvankäsittelymenetelmiä kasvaimen automaattiseen seuraamiseen reaaliajassa.

Kesällä 2022 joukkue aikoo sisällyttää MRI-järjestelmän kliiniseen, aktiivisesti skannattuun protonipalkkiin OncoRayssa.

Uuden protonihoitojärjestelmän suunnittelu perustuu huipputason Aurora RT: hen. "Koska Aurora RT on optimoitu kuvaohjattuun säteilykäsittelyyn, prototyyppijärjestelmämme hyödyntää ainutlaatuisia ominaisuuksiaan tarjoamaan reaaliaikaista kuvanopastusta korkean tarkkuuden protonisäteillä tapahtuvaa hoitoa varten", Hoffmann kertoo Fysiikan maailma. "Visiomme on käyttää sitä kliinisesti paitsi tarkkaan syöpähoitoihin myös muihin patologioihin, jotka voidaan kohdistaa ei-invasiivisesti suurimmalla tarkkuudella, joka on verrattavissa kirurgisiin toimenpiteisiin."

MRI-skanneri mahdollistaa reaaliaikaisen, suurikontrastisen kuvantamisen rintakehän, vatsan ja lantion elimistä. Toinen etu on, että skanneria voidaan kiertää potilaan ympärillä protonisäteeseen nähden. Tämä antaa tiimille mahdollisuuden tutkia magneettikentän magneettikenttien dosimetrisiä ja biologisia säteilyvaikutuksia sekä kohtisuorassa että yhdensuuntaisesti protonisuihkun kanssa.

MR-ohjattu protonihoito: tilapäivitys

"MR-integroitu protonihoito kykenee sieppaamaan anatomiset muutokset hoidon aikana ja mahdollistamaan hoidon mukauttamisen kohdentamisen tarkkuuden lisäämiseksi ja normaalikudoksen haittavaikutusten vähentämiseksi", Hoffmann selittää. "Suurimman hyödyn odotetaan olevan sellaisten kasvainten hoidossa, jotka osoittavat liikettä säteilytyksen aikana, kuten maksan, haiman, ruokatorven, munuaisten, lisämunuaisen ja kohdunkaulan syövät."

"Kansainvälisen teollisuuskumppanin kanssa tehdyn yhteistyön ansiosta tiimini ja minä olemme iso askel lähemmäs tavoitettamme tuoda merkittäviä innovaatioita kentälle, erityisesti reaaliaikaiseen kuvaohjattuun protoniterapiaan", hän lisää.