Selangkah lebih dekat dengan pencitraan MR real-time dalam terapi proton

Terapi proton adalah teknik pengobatan kanker tingkat lanjut yang memberikan dosis yang sangat bertarget pada tumor sambil menghemat jaringan normal di sekitarnya, yang dimungkinkan oleh jangkauan sinar proton yang terbatas. Namun, penargetan yang presisi ini terganggu oleh pergerakan tumor atau perubahan anatomi selama pengobatan. Tidak adanya alat pencitraan cepat untuk melokalisasi target bergerak selama pemberian dosis merupakan hambatan mendasar dalam memanfaatkan potensi penuh terapi proton.

Pencitraan real-time selama pemberian pengobatan dapat memvisualisasikan tumor dan menyinkronkan berkas proton dengan gerakannya. MRI, yang baru-baru ini diintegrasikan ke dalam sistem radioterapi berbasis foton konvensional, dapat memberikan pencitraan jaringan lunak beresolusi tinggi dan kontras tinggi, tanpa memberikan dosis pengion tambahan apa pun ke pasien. Namun mengoperasikan pemindai MRI bersama dengan berkas proton merupakan tantangan teknologi besar yang, sejak lama, dianggap mustahil oleh banyak orang.

Aswin Hoffman dari HZDR Institut Radioonkologi – OncoRay di Dresden berpikir sebaliknya. Hoffmann dan rekan-rekannya telah bekerja selama beberapa tahun mengintegrasikan MRI dengan terapi proton. Kini, tim tersebut berencana untuk membangun prototipe sistem terapi proton seluruh tubuh pertama di dunia yang dapat melacak pergerakan tumor dengan MRI, secara real time, selama pemberian dosis dari sinar pensil proton yang dipindai secara aktif.

Tantangan utama saat mengintegrasikan MRI ke dalam sistem terapi proton adalah pemindai MRI memerlukan medan magnet yang ditentukan secara tepat untuk menghasilkan gambar geometris yang akurat, sedangkan sistem terapi proton menggunakan medan elektromagnetik untuk menghasilkan, mengangkut, dan mengirimkan berkas proton. Interferensi antara bidang-bidang ini dapat mendistorsi citra MR dan berdampak pada distribusi dosis proton yang dikirimkan. Hoffmann dan timnya menunjukkan bahwa secara teknis mungkin untuk menggabungkan kedua sistem, dan bahwa efek interferensi ini dapat diantisipasi dan dikompensasi. Mereka juga baru-baru ini menunjukkan bahwa rentang berkas proton dapat divisualisasikan dengan MRI online.

Sistem prototipe akan menggabungkan pemindai MRI terbuka berputar 0.5 T yang diproduksi oleh Superkonduktor ASG, yang menggunakan magnet magnesium diborida superkonduktor bebas helium. Pemindai MRI telah diadaptasi untuk memenuhi persyaratan terapi yang dipandu MRI secara real-time oleh Solusi Onkologi MagnetTx, sebuah spin-off dari Layanan Kesehatan Alberta kelompok LINAC-MR yang mengembangkan Aurora RT Sistem radioterapi yang dipandu MR. Insinyur di MagnetTx juga mengembangkan gantry untuk memutar pemindai, serta metode pemrosesan gambar untuk melacak tumor secara real-time secara otomatis.

Pada musim panas 2022, tim berencana untuk menggabungkan sistem MRI ke dalam garis berkas proton yang dipindai secara aktif dan tingkat klinis di OncoRay.

Desain sistem terapi proton baru didasarkan pada Aurora RT yang canggih. “Karena Aurora RT telah dioptimalkan untuk pengobatan radiasi yang dipandu gambar, sistem prototipe kami akan memanfaatkan fitur uniknya untuk memberikan panduan gambar real-time untuk pengobatan dengan berkas proton presisi tinggi,” kata Hoffmann. Dunia Fisika. “Visi kami adalah untuk tidak hanya menggunakannya secara klinis untuk pengobatan kanker dengan presisi tinggi, tetapi juga untuk patologi lain yang dapat ditargetkan secara non-invasif dengan presisi tertinggi yang sebanding dengan prosedur bedah.”

Pemindai MRI akan memungkinkan pencitraan organ-organ di dada, perut, dan panggul dengan kontras tinggi dan real-time. Keuntungan lainnya adalah pemindai dapat diputar mengelilingi pasien relatif terhadap berkas proton. Hal ini akan memungkinkan tim untuk mempelajari efek sinar dosimetri dan biologis dari medan magnet MRI baik tegak lurus maupun sejajar dengan sinar proton.

Terapi proton yang dipandu MR: pembaruan status

“Terapi proton yang terintegrasi dengan MR akan memiliki kemampuan untuk menangkap perubahan anatomi selama terapi dan memungkinkan adaptasi pengobatan untuk meningkatkan ketepatan penargetan dan mengurangi efek samping pada jaringan normal,” jelas Hoffmann. “Manfaat utama diharapkan untuk pengobatan tumor yang menunjukkan gerakan selama penyinaran, seperti kanker hati, pankreas, kerongkongan, ginjal, adrenal, dan serviks.”

“Berkat kolaborasi dengan mitra industri internasional, saya dan tim berada selangkah lebih dekat dengan tujuan kami untuk menghadirkan inovasi signifikan di bidang ini, terutama pada terapi proton yang dipandu gambar secara real-time,” tambahnya.