प्रोटॉन थेरेपी में वास्तविक समय एमआर इमेजिंग के करीब एक कदम

प्रोटॉन थेरेपी एक उन्नत कैंसर उपचार तकनीक है जो प्रोटॉन बीम की सीमित सीमा द्वारा सक्षम आसपास के सामान्य ऊतकों को बचाते हुए ट्यूमर को अत्यधिक लक्षित खुराक प्रदान करती है। हालाँकि, उपचार के दौरान ट्यूमर की गति या शारीरिक परिवर्तनों के कारण इस सटीक लक्ष्यीकरण से समझौता किया जाता है। खुराक वितरण के दौरान गतिशील लक्ष्यों को स्थानीयकृत करने के लिए तेज़ इमेजिंग टूल की अनुपस्थिति प्रोटॉन थेरेपी की पूरी क्षमता का दोहन करने में एक बुनियादी बाधा है।

उपचार वितरण के दौरान वास्तविक समय की इमेजिंग ट्यूमर की कल्पना कर सकती है और प्रोटॉन बीम को उसकी गति के साथ सिंक्रनाइज़ कर सकती है। एमआरआई, जिसे हाल ही में पारंपरिक फोटॉन-आधारित रेडियोथेरेपी प्रणालियों में एकीकृत किया गया है, रोगी में कोई अतिरिक्त आयनीकरण खुराक जमा किए बिना, उच्च-रिज़ॉल्यूशन, उच्च-विपरीत नरम-ऊतक इमेजिंग प्रदान कर सकता है। लेकिन प्रोटॉन बीम के साथ एमआरआई स्कैनर को संचालित करना एक बड़ी तकनीकी चुनौती है, जिसे लंबे समय तक कई लोग असंभव मानते थे।

अश्विन हॉफमैन से HZDR रेडियोऑनकोलॉजी संस्थान - ओंकोरे ड्रेसडेन में अन्यथा सोचा गया। हॉफमैन और उनके सहयोगी कई वर्षों से काम कर रहे हैं एमआरआई को प्रोटॉन थेरेपी के साथ एकीकृत करें. अब, टीम दुनिया की पहली संपूर्ण-शरीर प्रोटोटाइप प्रोटॉन थेरेपी प्रणाली बनाने की योजना बना रही है जो सक्रिय रूप से स्कैन किए गए प्रोटॉन पेंसिल बीम से खुराक वितरण के दौरान वास्तविक समय में एमआरआई के साथ बढ़ते ट्यूमर को ट्रैक कर सकती है।

प्रोटॉन थेरेपी प्रणाली में एमआरआई को एकीकृत करते समय प्रमुख चुनौती यह है कि एमआरआई स्कैनर को ज्यामितीय रूप से सटीक छवियां बनाने के लिए सटीक रूप से परिभाषित चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता होती है, जबकि प्रोटॉन थेरेपी सिस्टम प्रोटॉन बीम को उत्पन्न करने, परिवहन और वितरित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करते हैं। इन क्षेत्रों के बीच हस्तक्षेप एमआर छवि को विकृत कर सकता है और वितरित प्रोटॉन खुराक वितरण को प्रभावित कर सकता है। हॉफमैन और उनकी टीम ने दिखाया कि तकनीकी रूप से दोनों प्रणालियों को संयोजित करना संभव है, और इन हस्तक्षेप प्रभावों का अनुमान लगाया जा सकता है और इस प्रकार उनकी भरपाई की जा सकती है। उन्होंने हाल ही में यह भी प्रदर्शित किया कि प्रोटॉन बीम रेंज को ऑनलाइन एमआरआई से देखा जा सकता है.

प्रोटोटाइप प्रणाली में 0.5 टी घूमने वाला खुला एमआरआई स्कैनर शामिल होगा एएसजी सुपरकंडक्टर्स, जो हीलियम मुक्त, अतिचालक मैग्नीशियम डाइबोराइड चुंबक का उपयोग करता है। एमआरआई स्कैनर को वास्तविक समय एमआरआई-निर्देशित थेरेपी की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अनुकूलित किया गया है मैग्नेटटेक्स ऑन्कोलॉजी सॉल्यूशंस, अलबर्टा स्वास्थ्य सेवाओं का एक स्पिन-ऑफ LINAC-एमआर समूह जिसने विकसित किया अरोरा आरटी एमआर-निर्देशित रेडियोथेरेपी प्रणाली। MagnetTx के इंजीनियर स्कैनर को घुमाने के लिए एक गैन्ट्री भी विकसित कर रहे हैं, साथ ही वास्तविक समय में ट्यूमर को स्वचालित रूप से ट्रैक करने के लिए छवि प्रसंस्करण विधियां भी विकसित कर रहे हैं।

2022 की गर्मियों में, टीम ने ओन्कोरे में एमआरआई प्रणाली को क्लिनिकल-ग्रेड, सक्रिय रूप से स्कैन किए गए प्रोटॉन बीमलाइन में शामिल करने की योजना बनाई है।

नई प्रोटॉन थेरेपी प्रणाली का डिज़ाइन अत्याधुनिक ऑरोरा आरटी पर आधारित है। हॉफमैन बताते हैं, "जैसा कि ऑरोरा आरटी को छवि-निर्देशित विकिरण उपचार के लिए अनुकूलित किया गया है, हमारा प्रोटोटाइप सिस्टम उच्च परिशुद्धता प्रोटॉन बीम के साथ उपचार के लिए वास्तविक समय छवि मार्गदर्शन प्रदान करने के लिए अपनी अनूठी विशेषताओं का लाभ उठाएगा।" भौतिकी की दुनिया. "हमारा दृष्टिकोण इसे न केवल उच्च परिशुद्धता वाले कैंसर उपचारों के लिए चिकित्सकीय रूप से उपयोग करना है, बल्कि अन्य विकृति विज्ञानों के लिए भी है जिन्हें सर्जिकल प्रक्रियाओं की तुलना में उच्चतम परिशुद्धता के साथ गैर-आक्रामक तरीके से लक्षित किया जा सकता है।"

एमआरआई स्कैनर वक्ष, पेट और श्रोणि में अंगों की वास्तविक समय, उच्च-विपरीत इमेजिंग सक्षम करेगा। एक अन्य लाभ यह है कि स्कैनर को प्रोटॉन किरण के सापेक्ष रोगी के चारों ओर घुमाया जा सकता है। यह टीम को प्रोटॉन बीम के लंबवत और समानांतर दोनों एमआरआई चुंबकीय क्षेत्रों के डोसिमेट्रिक और जैविक बीम प्रभावों का अध्ययन करने में सक्षम करेगा।

एमआर-निर्देशित प्रोटॉन थेरेपी: एक स्थिति अद्यतन

हॉफमैन बताते हैं, "एमआर-एकीकृत प्रोटॉन थेरेपी में थेरेपी के दौरान शारीरिक परिवर्तनों को पकड़ने और लक्ष्यीकरण सटीकता को बढ़ाने और सामान्य-ऊतक दुष्प्रभावों को कम करने के लिए उपचार अनुकूलन की अनुमति देने की क्षमता होगी।" "मुख्य लाभ उन ट्यूमर के उपचार के लिए अपेक्षित है जो विकिरण के दौरान गति दिखाते हैं, जैसे कि यकृत, अग्न्याशय, अन्नप्रणाली, गुर्दे, अधिवृक्क और गर्भाशय ग्रीवा के कैंसर।"

उन्होंने आगे कहा, "अंतर्राष्ट्रीय औद्योगिक भागीदारों के साथ सहयोग के लिए धन्यवाद, मैं और मेरी टीम क्षेत्र में महत्वपूर्ण नवाचार लाने के अपने लक्ष्य के करीब एक बड़ा कदम हैं, खासकर वास्तविक समय छवि-निर्देशित प्रोटॉन थेरेपी।"