На крок ближче до МР-зображень у режимі реального часу при протонній терапії

Протонна терапія — це вдосконалена техніка лікування раку, яка доставляє точну дозу до пухлини, зберігаючи навколишні нормальні тканини, завдяки обмеженому діапазону пучка протонів. Однак це точне націлювання скомпрометовано рухом пухлини або анатомічними змінами протягом курсу лікування. Відсутність інструментів швидкої візуалізації для локалізації рухомих цілей під час доставки дози є основною перешкодою для використання повного потенціалу протонної терапії.

Зображення в режимі реального часу під час лікування може візуалізувати пухлину та синхронізувати пучок протонів з її рухом. МРТ, яка нещодавно була інтегрована в звичайні системи променевої терапії на основі фотонів, може забезпечити висококонтрастне зображення м’яких тканин з високою роздільною здатністю без внесення додаткової іонізуючої дози в організм пацієнта. Але робота МРТ-сканера в поєднанні з протонним пучком є ​​серйозною технологічною проблемою, яку протягом тривалого часу багато хто вважав неможливою.

Асвін Гофман від HZDR Інститут радіоонкології – OncoRay у Дрездені думали інакше. Гофман і його колеги працювали над цим кілька років інтегрувати МРТ з протонною терапією. Зараз команда планує створити перший у світі прототип системи протонної терапії для всього тіла, яка зможе відстежувати рухомі пухлини за допомогою МРТ у режимі реального часу під час доставки дози від активно сканованого променя протонного олівця.

Основна проблема під час інтеграції МРТ у систему протонної терапії полягає в тому, що МРТ-сканерам потрібні точно визначені магнітні поля для створення геометрично точних зображень, тоді як системи протонної терапії використовують електромагнітні поля для створення, транспортування та доставки пучка протонів. Взаємодія між цими полями може спотворити МР-зображення та вплинути на розподіл дози протонів. Хоффман і його команда показали, що технічно можливо поєднати обидві системи, і що ці ефекти перешкод можна передбачити і таким чином компенсувати. Вони також нещодавно продемонстрували, що діапазон протонного пучка можна візуалізувати за допомогою онлайн МРТ.

Прототип системи включатиме обертовий відкритий МРТ-сканер 0.5 Тл виробництва компанії Надпровідники ASG, який використовує безгелієвий надпровідний магніт із дибориду магнію. МРТ-сканер був адаптований відповідно до вимог терапії під контролем МРТ у режимі реального часу Онкологічні рішення MagnetTx, дочірній продукт Служби охорони здоров’я Альберти Група LINAC-MR що розвинув Аврора РТ Система променевої терапії під контролем МР. Інженери MagnetTx також розробляють портал для обертання сканера, а також методи обробки зображень для автоматичного відстеження пухлини в режимі реального часу.

Влітку 2022 року команда планує включити систему МРТ у клінічну систему активно сканованого протонного променя OncoRay.

Конструкція нової системи протонної терапії базується на найсучаснішому апараті Aurora RT. «Оскільки Aurora RT було оптимізовано для променевої терапії з наведенням зображення, наш прототип системи використовуватиме свої унікальні функції, щоб забезпечувати керування зображеннями в режимі реального часу для лікування за допомогою високоточних протонних пучків», — розповідає Хоффманн. Світ фізики. «Наше бачення полягає в тому, щоб не лише використовувати його клінічно для високоточних методів лікування раку, але й для інших патологій, які можна лікувати неінвазивно з найвищою точністю, порівнянною з хірургічними процедурами».

МРТ-сканер забезпечить висококонтрастне зображення органів грудної клітки, черевної порожнини та малого тазу в реальному часі. Ще одна перевага полягає в тому, що сканер можна обертати навколо пацієнта відносно пучка протонів. Це дозволить групі досліджувати дозиметричні та біологічні ефекти магнітних полів МРТ як перпендикулярних, так і паралельних пучку протонів.

Протонна терапія під контролем МР: оновлення статусу

«МР-інтегрована протонна терапія матиме можливість фіксувати анатомічні зміни під час терапії та дозволить адаптувати лікування для підвищення точності націлювання та зменшення побічних ефектів для нормальних тканин», — пояснює Хоффманн. «Очікується, що основна користь принесе лікування пухлин, які рухаються під час опромінення, таких як рак печінки, підшлункової залози, стравоходу, нирок, надниркових залоз і шийки матки».

«Завдяки співпраці з міжнародними промисловими партнерами ми з моєю командою зробили великий крок ближче до нашої мети — запровадити значні інновації в галузі, особливо в протонній терапії в режимі реального часу з наведенням зображень», — додає він.