Un pas de plus vers l'imagerie RM en temps réel en protonthérapie

La protonthérapie est une technique avancée de traitement du cancer qui délivre une dose hautement ciblée à la tumeur tout en épargnant les tissus normaux environnants, grâce à la portée finie du faisceau de protons. Ce ciblage précis est toutefois compromis par le mouvement de la tumeur ou les modifications anatomiques au cours du traitement. L’absence d’outils d’imagerie rapides permettant de localiser des cibles en mouvement lors de l’administration de la dose constitue un obstacle fondamental à l’exploitation du plein potentiel de la protonthérapie.

L'imagerie en temps réel pendant l'administration du traitement pourrait visualiser la tumeur et synchroniser le faisceau de protons sur son mouvement. L'IRM, qui a récemment été intégrée aux systèmes de radiothérapie conventionnels à base de photons, pourrait fournir une imagerie des tissus mous à haute résolution et à contraste élevé, sans déposer de dose ionisante supplémentaire sur le patient. Mais faire fonctionner un scanner IRM en conjonction avec un faisceau de protons constitue un défi technologique majeur que beaucoup ont longtemps considéré comme impossible.

Aswin Hoffmann du Hzdr Institut de Radiooncologie – OncoRay à Dresde, je pensais autrement. Hoffmann et ses collègues travaillent depuis plusieurs années pour intégrer l'IRM à la protonthérapie. L'équipe envisage désormais de construire le premier prototype de système de protonthérapie pour le corps entier au monde, capable de suivre les tumeurs en mouvement par IRM, en temps réel, pendant l'administration de la dose à partir d'un faisceau de crayons de protons scanné activement.

Le défi majeur lors de l’intégration de l’IRM dans un système de protonthérapie est que les scanners IRM ont besoin de champs magnétiques définis avec précision pour créer des images géométriquement précises, tandis que les systèmes de protonthérapie utilisent des champs électromagnétiques pour générer, transporter et délivrer le faisceau de protons. Les interférences entre ces champs pourraient déformer l’image IRM et avoir un impact sur la distribution de la dose de protons délivrée. Hoffmann et son équipe ont montré qu'il est techniquement possible de combiner les deux systèmes et que ces effets d'interférence peuvent être anticipés et ainsi compensés. Ils ont également récemment démontré que le La portée du faisceau de protons peut être visualisée grâce à l'IRM en ligne.

Le système prototype intégrera un scanner IRM ouvert rotatif de 0.5 T produit par ASG Supraconducteurs, qui utilise un aimant supraconducteur au diborure de magnésium sans hélium. Le scanner IRM a été adapté pour répondre aux exigences de la thérapie guidée par IRM en temps réel en Solutions d'oncologie MagnetTx, une spin-off des services de santé de l'Alberta Groupe LINAC-MR qui a développé le Aurore RT Système de radiothérapie guidée par IRM. Les ingénieurs de MagnetTx développent également un portique pour faire tourner le scanner, ainsi que des méthodes de traitement d'image pour suivre automatiquement la tumeur en temps réel.

Au cours de l’été 2022, l’équipe prévoit d’intégrer le système IRM dans une ligne de lumière de protons de qualité clinique à balayage actif chez OncoRay.

La conception du nouveau système de protonthérapie est basée sur l'Aurora RT de pointe. "Comme l'Aurora RT a été optimisé pour la radiothérapie guidée par l'image, notre système prototype exploitera ses fonctionnalités uniques pour fournir un guidage par image en temps réel pour le traitement avec des faisceaux de protons de haute précision", explique Hoffmann. Monde de la physique. « Notre vision est non seulement de l’utiliser en clinique pour des traitements du cancer de haute précision, mais également pour d’autres pathologies qui peuvent être ciblées de manière non invasive avec une précision comparable à celle des procédures chirurgicales. »

Le scanner IRM permettra une imagerie en temps réel et à contraste élevé des organes du thorax, de l'abdomen et du bassin. Un autre avantage est que le scanner peut pivoter autour du patient par rapport au faisceau de protons. Cela permettra à l’équipe d’étudier les effets dosimétriques et biologiques des champs magnétiques IRM perpendiculaires et parallèles au faisceau de protons.

Protonthérapie guidée par IRM : le point sur la situation

«La protonthérapie intégrée à l'IRM aura la capacité de capturer les changements anatomiques au cours du traitement et de permettre des adaptations du traitement pour augmenter la précision du ciblage et réduire les effets secondaires sur les tissus normaux», explique Hoffmann. « Le principal bénéfice est attendu pour le traitement des tumeurs qui bougent lors de l’irradiation, comme les cancers du foie, du pancréas, de l’œsophage, des reins, des surrénales et du col de l’utérus. »

«Grâce à la collaboration avec des partenaires industriels internationaux, mon équipe et moi-même faisons un grand pas de plus vers notre objectif d'apporter une innovation significative dans le domaine, en particulier dans le domaine de la protonthérapie guidée par l'image en temps réel», ajoute-t-il.