Лента новостей → Точная 3D-визуализация может помочь измерить радиацию во время лечения рака
Радиация, используемая для лечения половины всех больных раком, может быть измерена во время лечения впервые с помощью точной 3D-визуализации, разработанной в Мичиганском университете.
Захватывая и усиливая крошечные звуковые волны, создаваемые при рентгеновском нагреве тканей в организме, медицинские работники могут отобразить дозу облучения в организме, предоставляя им новые данные для руководства лечением в режиме реального времени. Это первый в своем роде взгляд на взаимодействие, которое врачи ранее не могли “видеть”.
“Как только вы начинаете доставлять радиацию, тело в значительной степени представляет собой черный ящик”, – сказал Сюэдин Ван, профессор биомедицинской инженерии Джонатана Рубина, профессор радиологии и автор-корреспондент исследования в области биотехнологии природы. Он также возглавляет лабораторию оптической визуализации U-M.
“Мы точно не знаем, где рентгеновские лучи попадают внутрь тела, и мы не знаем, сколько излучения мы доставляем к цели. И каждое тело отличается, поэтому делать прогнозы по обоим аспектам сложно”.
Радиация используется для лечения сотен тысяч больных раком каждый год, бомбардируясь область тела высокоэнергетическими волнами и частицами, обычно рентгеновскими лучами. Излучение может полностью убить раковые клетки или повредить их, чтобы они не могли распространяться.
Эти преимущества подрываются отсутствием точности, так как лучевая обработка часто убивает и повреждает здоровые клетки в районах, окружающих опухоль. Это также может повысить риск развития новых видов рака.
С помощью 3D-визуализации в режиме реального времени врачи могут более точно направлять излучение на раковые клетки и ограничивать воздействие соседних тканей. Для этого им просто нужно “слушать”.
Когда рентгеновские лучи поглощаются тканями в организме, они превращаются в тепловую энергию. Этот нагрев заставляет ткань быстро расширяться, и это расширение создает звуковую волну.
Акустическая волна слаба и обычно не обнаруживается типичной ультразвуковой технологией. Новая акустическая система визуализации ионизирующего излучения U-M обнаруживает волну с помощью массива ультразвуковых преобразователей, расположенных на стороне пациента. Сигнал усиливается, а затем передается в ультразвуковое устройство для реконструкции изображения.
Имея изображения в руке, онкологическая клиника может изменить уровень или траекторию радиации во время процесса, чтобы обеспечить более безопасное и эффективное лечение.
В будущем мы могли бы использовать визуализацию для компенсации неопределенностей, возникающих в связи с позиционированием, движением органов и анатомическими вариациями во время лучевой терапии. Это позволило бы нам доставить дозу раковой опухоли с точной точностью”.
Вэй Чжан, исследователь в области биомедицинской инженерии и первый автор исследования
Еще одним преимуществом технологии U-M является то, что ее можно легко добавить к современному оборудованию лучевой терапии без резкого изменения процессов, к которым привыкли врачи.
“В будущих приложениях эта технология может быть использована для персонализации и адаптации каждой лучевой терапии, чтобы гарантировать, что нормальные ткани находятся в безопасной дозе и что опухоль получает предполагаемую дозу”, – сказал Кайл Кунео, адъюнкт-профессор лучевой онкологии в Michigan Medicine. “Эта технология была бы особенно полезна в ситуациях, когда цель находится рядом с радиационно-чувствительными органами, такими как тонкий кишечник или желудок”.
Исследовательскую группу возглавляет U-M, в том числе Ван, Кунео и Иссам Эль-Нака, адъюнкт-профессор радиационной онкологии в Медицинской школе U-M. Команда работает с партнерами в онкологическом центре Моффитта.
Мичиганский университет подал заявку на патентную защиту и ищет партнеров, которые помогут вывести технологию на рынок. Исследование было поддержано Национальным институтом рака и Мичиганским институтом клинических и медицинских исследований.