Fantom pomoże w radioterapii

Data dodania: środa, 28 sierpnia 2019, autor: nuclear.pl

Jak sprawić, żeby radioterapia była dokładniejsza i skuteczniejsza w leczeniu nowotworów? Jak podała Fundacja na rzecz Nauki Polskiej naukowcy i lekarze połączyli siły i pracują nad stworzeniem fantomu medycznego do precyzyjnego planowania dawki w radioterapii.

Jak czytamy w informacji prasowej FNP, urządzenie umożliwi dostosowanie do potrzeb każdego pacjenta zarówno dawki, jak i kąta padania wiązki promieniowania, tak aby nie uszkodzić zdrowych tkanek. Projekt może doprowadzić do zrewolucjonizowania technik pomiaru rozkładu dawek promieniowania i personalizacji w radioterapii, która jest najczęściej wykorzystywaną metodą leczenia pacjentów chorych na nowotwory.

Gdy chirurgiczne usunięcie guza nie jest możliwe, lekarze często decydują się na radioterapię. Jej celem jest zahamowanie dalszego wzrostu komórek nowotworowych oraz ich eliminacja z organizmu. Radioterapia jest także stosowana jako leczenie uzupełniające u pacjentów po operacjach. Szacuje się, że w Polsce łącznie około połowa pacjentów leczonych z powodu nowotworów jest poddawana napromienianiu.

Przed rozpoczęciem leczenia promieniowaniem jonizującym dla każdego pacjenta tworzy się precyzyjny, indywidualny plan terapeutyczny, określający dokładnie pola do napromieniowania, wysokość dawki oraz harmonogram zabiegów. Planowanie służy temu, aby uderzyć w nowotwór z maksymalną siłą, jednocześnie ograniczając do minimum działanie promieni na zdrowe tkanki, zwłaszcza na tzw. narządy krytyczne, jak np. serce.

W następnym kroku należy zweryfikować ten plan. Można to przeprowadzić przez niezależne obliczenia, pomiary lub kombinację tych dwóch metod. - Obecnie, wraz z rosnącą mocą obliczeniową komputerów oraz ciągłym udoskonalaniem algorytmów do symulacji oddziaływania promieniowania jonizującego z tkankami, precyzja obliczania rozkładów dawki pochłoniętej jest coraz lepsza, jednak wciąż bezpośredni pomiar tego rozkładu jest uważany za najlepszy sposób weryfikacji planów terapeutycznych - mówi dr hab. inż. Tomasz Szumlak, prof. Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Dlatego właśnie naukowcy z AGH, Politechniki Krakowskiej oraz Centrum Onkologii w Krakowie utworzyli konsorcjum Dose-3D i postanowili opracować zaawansowane urządzenie pomiarowe, które umożliwi wiarygodne i dokładne sprawdzenie poprawności planu u konkretnego pacjenta. Na prace badawcze Fundacja na rzecz Nauki Polskiej przekazała ponad 12 mln zł w ramach programu TEAM-NET.

- Nasze konsorcjum chce zbudować trójwymiarową matrycę pomiarową, wypełnioną tkankopodobną substancją (scyntylatorem), zawierającą detektor zdolny do bezpośredniego pomiaru przestrzennego rozkładu zdeponowanej dawki. Fantom taki będzie można za każdym razem tak konfigurować, aby odwzorowywał ciało pacjenta - wyjaśnia prof. Tomasz Szumlak, kierujący pracami konsorcjum.

Zdaniem naukowców z Dose-3D, ich projekt ma potencjał, aby całkowicie zmienić dotychczasowe metody mierzenia rozkładu dawek promieniowania i tworzenia indywidualnych planów w radioterapii. W swoim urządzeniu badacze chcą wykorzystać ciekły, tkankopodobny scyntylator (substancja emitująca światło pod wpływem promieniowania jonizującego), zamiast, obecnie najczęściej stosowanych w tego typu fantomach, scyntylatorów plastikowych. - Użycie aktywnego ciekłego materiału wprowadza szereg komplikacji w porównaniu z dotychczasowymi rozwiązaniami, jednak dzięki temu, wyniki pomiarów dawek będzie można stosunkowo łatwo odnieść do pomiarów w tkance pacjenta - mówi prof. Szumlak.

Drugą innowacją będzie zastosowanie technologii druku 3D do zbudowania głowicy detektora. - Takie podejście jest ciągle rzadko stosowane przy konstrukcji detektorów promieniowania jonizującego. Jednak najnowsze osiągnięcia z drukiem 3D przy użyciu węgla wydają się być idealne dla naszego projektu. Węgiel jest lekkim pierwiastkiem, który nie powinien wprowadzać istotnych efektów wtórnych podczas detekcji - podkreśla naukowiec.

Kolejną, istotną składową projektu będzie stworzenie wysokiej jakości oprogramowania do symulacji dawki, konfiguracji i kontroli całego urządzenia oraz analizy uzyskiwanych danych. Po zbudowaniu prototypu urządzenia, naukowcy zamierzają przetestować je w Centrum Onkologii w Krakowie, a następnie - zakładając powodzenie tych prac - uruchomić pilotażową produkcję i w końcu - wejść na rynek fantomów medycznych.

O programie TEAM-NET
Program TEAM-NET Fundacji na rzecz Nauki Polskiej finansuje interdyscyplinarne badania naukowe, realizowane przez sieć współpracujących zespołów badawczych, kierowanych przez wybitnych, doświadczonych naukowców. Celem tego programu, oprócz umożliwienia prowadzenia w Polsce nowatorskich badań naukowych, jest także wzmocnienie ponadregionalnej współpracy pomiędzy jednostkami naukowymi oraz zachęcenie do skuteczniejszego wykorzystywania dostępnej infrastruktury i usług badawczych. Zgodnie z założeniami konkursowymi, budżet każdego zgłoszonego projektu badawczego może wynosić do 3,5 mln zł na zespół, na 36 miesięcy. Finansowanie może być przyznane na okres od 36 do 48 miesięcy.

Nabór wniosków do konkursu TEAM-NET był prowadzony w październiku 2018 roku, a w marcu 2019 roku Fundacja na rzecz Nauki Polskiej ogłosiła jego wyniki. Do konkursu zgłoszono 39 projektów, z których - po ocenie merytorycznej - 11 otrzymało dofinansowanie, na łączną kwotę ponad 201 mln zł.

Konkurs TEAM-NET jest realizowany przez FNP ze środków UE pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój.