Un passo avanti verso l'imaging RM in tempo reale nella terapia protonica

La terapia protonica è una tecnica avanzata di trattamento del cancro che fornisce una dose altamente mirata al tumore risparmiando il tessuto normale circostante, grazie alla portata finita del fascio di protoni. Questo targeting di precisione, tuttavia, è compromesso dal movimento del tumore o dai cambiamenti anatomici durante il ciclo di trattamento. L’assenza di strumenti di imaging rapidi per localizzare bersagli in movimento durante la somministrazione della dose rappresenta un ostacolo fondamentale allo sfruttamento dell’intero potenziale della terapia protonica.

L’imaging in tempo reale durante la somministrazione del trattamento potrebbe visualizzare il tumore e sincronizzare il fascio di protoni con il suo movimento. La risonanza magnetica, che è stata recentemente integrata nei sistemi convenzionali di radioterapia basati su fotoni, potrebbe fornire immagini dei tessuti molli ad alta risoluzione e ad alto contrasto, senza depositare alcuna dose ionizzante aggiuntiva nel paziente. Ma utilizzare uno scanner MRI insieme a un fascio di protoni è una grande sfida tecnologica che, per molto tempo, molti hanno considerato impossibile.

Aswin Hoffmann dal HZDR Istituto di Radiooncologia – Onco Ray a Dresda la pensava diversamente. Hoffmann e i suoi colleghi lavorano da diversi anni integrare la risonanza magnetica con la terapia protonica. Ora, il team sta progettando di costruire il primo prototipo di sistema di terapia protonica per tutto il corpo in grado di monitorare i tumori in movimento con la risonanza magnetica, in tempo reale, durante l’erogazione della dose da un fascio di protoni a scansione attiva.

La sfida principale quando si integra la risonanza magnetica in un sistema di terapia protonica è che gli scanner MRI necessitano di campi magnetici definiti con precisione per creare immagini geometricamente accurate, mentre i sistemi di terapia protonica utilizzano campi elettromagnetici per generare, trasportare ed erogare il fascio di protoni. L'interferenza tra questi campi potrebbe distorcere l'immagine RM e influire sulla distribuzione della dose di protoni erogata. Hoffmann e il suo team hanno dimostrato che è tecnicamente possibile combinare i due sistemi e che questi effetti di interferenza possono essere anticipati e quindi compensati. Recentemente hanno anche dimostrato che il la portata del fascio di protoni può essere visualizzata con la risonanza magnetica online.

Il sistema prototipo incorporerà uno scanner MRI aperto rotante da 0.5 T prodotto da Superconduttori ASG, che utilizza un magnete in diboruro di magnesio superconduttore e privo di elio. Lo scanner MRI è stato adattato per soddisfare i requisiti della terapia guidata da MRI in tempo reale Soluzioni oncologiche MagnetTx, uno spin-off dell'Alberta Health Services Gruppo LINAC-MR che ha sviluppato il Aurora RT Sistema di radioterapia guidata dalla RM. Gli ingegneri di MagnetTx stanno inoltre sviluppando un portale per ruotare lo scanner, nonché metodi di elaborazione delle immagini per tracciare automaticamente il tumore in tempo reale.

Nell’estate del 2022, il team prevede di incorporare il sistema MRI in una linea di fascio di protoni di livello clinico, scansionata attivamente, presso OncoRay.

Il design del nuovo sistema di protonterapia si basa sull'avanzato Aurora RT. "Poiché Aurora RT è stata ottimizzata per il trattamento con radiazioni guidate da immagini, il nostro sistema prototipo sfrutterà le sue caratteristiche uniche per fornire una guida delle immagini in tempo reale per il trattamento con fasci di protoni ad alta precisione", afferma Hoffmann Mondo della fisica. “La nostra visione è quella di utilizzarlo non solo clinicamente per trattamenti antitumorali ad alta precisione, ma anche per altre patologie che possono essere affrontate in modo non invasivo con la massima precisione paragonabile alle procedure chirurgiche”.

Lo scanner MRI consentirà l’imaging in tempo reale e ad alto contrasto degli organi del torace, dell’addome e della pelvi. Un altro vantaggio è che lo scanner può essere ruotato attorno al paziente rispetto al raggio di protoni. Ciò consentirà al team di studiare gli effetti dosimetrici e biologici del fascio magnetico dei campi magnetici MRI sia perpendicolari che paralleli al fascio di protoni.

Terapia protonica guidata dalla RM: un aggiornamento sullo stato

“La terapia protonica integrata con la RM avrà la capacità di catturare i cambiamenti anatomici durante la terapia e consentire adattamenti del trattamento per aumentare la precisione del targeting e ridurre gli effetti collaterali dei tessuti normali”, spiega Hoffmann. “Il beneficio principale è previsto per il trattamento dei tumori che mostrano movimento durante l’irradiazione, come i tumori del fegato, del pancreas, dell’esofago, del rene, del surrene e della cervice”.

“Grazie alla collaborazione con partner industriali internazionali, io e il mio team abbiamo fatto un grande passo avanti verso il nostro obiettivo di portare innovazioni significative nel settore, in particolare nella terapia protonica guidata da immagini in tempo reale”, aggiunge.