צעד אחד קרוב יותר להדמיית MR בזמן אמת בטיפול בפרוטונים

טיפול בפרוטונים הוא טכניקת טיפול מתקדמת בסרטן המספקת מינון ממוקד ביותר לגידול תוך חסכון על רקמות רגילות מסביב, המתאפשרת על ידי הטווח הסופי של קרן הפרוטונים. אולם, מיקוד מדויק זה נפגע על ידי תנועת הגידול או שינויים אנטומיים במהלך מהלך הטיפול. היעדר כלי הדמיה מהירים למיקומו של מטרות נעות במהלך מתן המינון הוא מחסום בסיסי למיצוי מלוא הפוטנציאל של טיפול פרוטונים.

הדמיה בזמן אמת במהלך מתן הטיפול יכולה להמחיש את הגידול ולסנכרן את קרן הפרוטונים לתנועתו. MRI, אשר שולב לאחרונה במערכות קרינה קונבנציונליות מבוססות פוטון, יכול לספק הדמיה של רקמות רכות ברזולוציה גבוהה ובניגודיות גבוהה, מבלי להפקיד כל מינון מייננן נוסף למטופל. אבל הפעלת סורק MRI בשילוב עם קרן פרוטונים היא אתגר טכנולוגי גדול, שבמשך זמן רב, רבים ראו בו כבלתי אפשרי.

אסווין הופמן מ HZDR המכון לרדיואונקולוגיה - OncoRay בדרזדן חשבו אחרת. הופמן ועמיתיו עובדים כבר כמה שנים כדי לשלב MRI עם טיפול פרוטונים. כעת, הצוות מתכנן לבנות את מערכת אב הטיפוס הראשונה בעולם לטיפול בפרוטונים לכל הגוף שיכולה לעקוב אחר גידולים נעים באמצעות MRI, בזמן אמת, במהלך מתן מנה מקרן עיפרון פרוטונים סרוקה באופן פעיל.

האתגר העיקרי בעת שילוב MRI במערכת טיפול בפרוטונים הוא שסורקי MRI זקוקים לשדות מגנטיים מוגדרים במדויק כדי ליצור תמונות מדויקות מבחינה גיאומטרית, בעוד שמערכות טיפול בפרוטונים משתמשות בשדות אלקטרומגנטיים כדי ליצור, להעביר ולהעביר את אלומת הפרוטונים. הפרעה בין שדות אלה עלולה לעוות את תמונת ה-MR ולהשפיע על התפלגות מינון הפרוטונים הנמסר. הופמן וצוותו הראו כי ניתן מבחינה טכנית לשלב את שתי המערכות, וכי ניתן לצפות את ההשפעות ההפרעות הללו ובכך לפצות עליהן. הם גם הוכיחו לאחרונה כי ניתן להמחיש טווח קרן פרוטונים באמצעות MRI מקוון.

מערכת אב הטיפוס תשלב סורק MRI פתוח מסתובב 0.5 T המיוצר על ידי ASG Superconductors, המשתמש במגנט נטול הליום, מוליך-על מגנזיום דיבוריד. סורק ה-MRI הותאם לעמוד בדרישות של טיפול מונחה MRI בזמן אמת על ידי MagnetTx פתרונות אונקולוגיה, ספין-אוף של שירותי הבריאות של אלברטה קבוצת LINAC-MR שפיתחה את אורורה RT מערכת הקרנות מונחית MR. מהנדסים ב-MagnetTx מפתחים גם מבנה לסיבוב הסורק, כמו גם שיטות עיבוד תמונה למעקב אוטומטי אחר הגידול בזמן אמת.

בקיץ 2022, הצוות מתכנן לשלב את מערכת ה-MRI בקו קרן פרוטונים בדרגה קלינית, סרוק פעיל ב-OncoRay.

העיצוב של מערכת הטיפול בפרוטונים החדשה מבוסס על ה-Aurora RT המתקדם. "מכיוון שה-Aurora RT עבר אופטימיזציה לטיפול בקרינה מונחית תמונה, מערכת האב-טיפוס שלנו תמנף את התכונות הייחודיות שלה כדי לספק הנחיית תמונה בזמן אמת לטיפול עם קרני פרוטונים ברמת דיוק גבוהה", אומר הופמן עולם הפיזיקה. "החזון שלנו הוא לא רק להשתמש בו מבחינה קלינית לטיפולי סרטן ברמת דיוק גבוהה, אלא גם לפתולוגיות אחרות שניתן למקד אליהן באופן לא פולשני עם דיוק גבוה ביותר בהשוואה לפרוצדורות כירורגיות."

סורק ה-MRI יאפשר הדמיה בזמן אמת עם ניגודיות גבוהה של איברים בבית החזה, בבטן ובאגן. יתרון נוסף הוא שניתן לסובב את הסורק סביב המטופל ביחס לקרן הפרוטונים. זה יאפשר לצוות לחקור השפעות אלומה דוסימטריות וביולוגיות של שדות מגנטיים של MRI הן בניצב והן במקביל לקרן הפרוטונים.

טיפול פרוטונים מונחה MR: עדכון סטטוס

"לטיפול פרוטונים משולב MR תהיה יכולת ללכוד שינויים אנטומיים במהלך הטיפול ולאפשר התאמות טיפול כדי להגביר את דיוק המיקוד ולהפחית את תופעות הלוואי של הרקמה הרגילה", מסביר הופמן. "התועלת העיקרית צפויה לטיפול בגידולים המראים תנועה במהלך הקרנה, כגון סרטן כבד, לבלב, ושט, כליות, יותרת הכליה וצוואר הרחם."

"הודות לשיתוף הפעולה עם שותפים תעשייתיים בינלאומיים, הצוות שלי ואני מתקרבים צעד גדול יותר ליעד שלנו להביא חדשנות משמעותית לתחום, במיוחד לטיפול פרוטונים מונחה תמונה בזמן אמת", הוא מוסיף.