На шаг ближе к МРТ в режиме реального времени в протонной терапии

Протонная терапия — это усовершенствованный метод лечения рака, который доставляет точно направленную дозу в опухоль, щадя окружающие нормальные ткани, благодаря ограниченному диапазону протонного пучка. Однако эта точность нацеливания снижается из-за движения опухоли или анатомических изменений на протяжении всего курса лечения. Отсутствие инструментов быстрой визуализации для локализации движущихся мишеней во время доставки дозы является фундаментальным препятствием для использования всего потенциала протонной терапии.

Визуализация в режиме реального времени во время лечения может визуализировать опухоль и синхронизировать протонный пучок с ее движением. МРТ, которая недавно была интегрирована в обычные системы лучевой терапии на основе фотонов, может обеспечивать высококонтрастную визуализацию мягких тканей с высоким разрешением без воздействия на пациента какой-либо дополнительной ионизирующей дозы. Но работа МРТ-сканера в сочетании с протонным пучком — это серьезная технологическая задача, которую многие долгое время считали невыполнимой.

Асвин Хоффманн из ХЗДР Институт радиоонкологии – ОнкоРэй в Дрездене думали иначе. Хоффманн и его коллеги уже несколько лет работают над интегрировать МРТ с протонной терапией. Теперь команда планирует создать первый в мире прототип системы протонной терапии для всего тела, которая сможет отслеживать движущиеся опухоли с помощью МРТ в режиме реального времени во время доставки дозы с помощью активно сканируемого пучка протонов.

Основная проблема при интеграции МРТ в систему протонной терапии заключается в том, что сканерам МРТ требуются точно определенные магнитные поля для создания геометрически точных изображений, в то время как системы протонной терапии используют электромагнитные поля для генерации, транспортировки и доставки протонного пучка. Интерференция между этими полями может исказить МР-изображение и повлиять на распределение дозы доставленных протонов. Хоффманн и его команда показали, что технически возможно объединить обе системы и что эти интерференционные эффекты можно предвидеть и, таким образом, компенсировать. Они также недавно продемонстрировали, что диапазон протонного луча можно визуализировать с помощью онлайн МРТ.

Прототип системы будет включать вращающийся открытый МРТ-сканер мощностью 0.5 Тл производства ПГС сверхпроводники, в котором используется не содержащий гелия сверхпроводящий магнит из диборида магния. Сканер МРТ был адаптирован для удовлетворения требований терапии под контролем МРТ в реальном времени. Решения для онкологии MagnetTx, дочерняя компания Alberta Health Services Группа ЛИНАК-МР что разработало Аврора РТ Система лучевой терапии под контролем МРТ. Инженеры MagnetTx также разрабатывают гентри для вращения сканера, а также методы обработки изображений для автоматического отслеживания опухоли в режиме реального времени.

Летом 2022 года команда планирует включить систему МРТ в активно сканирующую протонную линию клинического уровня в OncoRay.

Конструкция новой системы протонной терапии основана на современном аппарате Aurora RT. «Поскольку система Aurora RT была оптимизирована для лучевой терапии под визуальным контролем, наша прототипная система будет использовать свои уникальные функции для обеспечения визуального контроля в режиме реального времени при лечении высокоточными протонными пучками», — говорит Хоффманн. Мир физики. «Наше видение состоит в том, чтобы использовать его не только в клинических целях для высокоточного лечения рака, но и для других патологий, на которые можно воздействовать неинвазивно с высочайшей точностью, сравнимой с хирургическими процедурами».

МРТ-сканер позволит в режиме реального времени получать высококонтрастные изображения органов грудной клетки, брюшной полости и таза. Еще одно преимущество состоит в том, что сканер можно вращать вокруг пациента относительно протонного пучка. Это позволит команде изучать дозиметрические и биологические лучевые эффекты магнитных полей МРТ как перпендикулярно, так и параллельно протонному пучку.

Протонная терапия под МРТ: обновление статуса

«Интегрированная с МРТ протонная терапия будет иметь возможность фиксировать анатомические изменения во время терапии и позволит адаптировать лечение для повышения точности нацеливания и уменьшения побочных эффектов со стороны нормальных тканей», — объясняет Хоффманн. «Основное преимущество ожидается при лечении опухолей, которые проявляют движение во время облучения, таких как рак печени, поджелудочной железы, пищевода, почек, надпочечников и шейки матки».

«Благодаря сотрудничеству с международными промышленными партнерами мы с моей командой сделали большой шаг вперед к нашей цели — привнести значительные инновации в эту область, особенно в протонную терапию под визуальным контролем в реальном времени», — добавляет он.