Rastreamento de dose durante a radioterapia pode permitir tratamentos de câncer mais seguros

Por Docmedia

9 fevereiro 2023

A radioterapia de lesões em movimento é desafiadora. A entrega da radiação terapêutica a um volume alvo planejado pode ser afetada pelo movimento do órgão, enquanto deformações anatômicas e incertezas de configuração podem causar erros de direcionamento. Se os oncologistas de radiação tivessem um mapa de distribuição de dose de radiação 3D preciso e em tempo real, eles seriam capazes de alterar o nível ou a trajetória da radiação online para obter tratamentos mais eficazes e seguros.

A imagem acústica de radiação ionizante (iRAI) é uma tecnologia não invasiva que pode fornecer essa capacidade. Ao reconstruir a dose de radiação usando ondas acústicas, o iRAI pode mapear a deposição de dose em tumores e tecidos saudáveis adjacentes e monitorar o acúmulo de dose em tempo real durante a radioterapia, sem a necessidade de usar fontes de radiação adicionais.

Uma equipe de pesquisa multiespecializada da Universidade de Michigan e do Moffitt Cancer Center desenvolveu agora um sistema de imagem volumétrica iRAI de nível clínico. O sistema, descrito na Nature Biotechnology, alcançou o mapeamento semiquantitativo 3D da entrega do feixe de raios X profundamente no corpo durante a radioterapia de um paciente com metástases hepáticas.

A técnica iRAI funciona através do efeito termoacústico. Quando um feixe de fótons pulsados de alta energia gerado por um acelerador linear atinge o tecido do corpo, ele é absorvido. Essa energia absorvida se transforma em calor, o que causa expansão térmica localizada e gera ondas acústicas. Essas ondas são fracas, no entanto, e geralmente indetectáveis pela tecnologia de ultrassom clínico.

O novo sistema iRAI detecta os sinais acústicos com um transdutor de matriz 2D de design personalizado e uma placa de pré-amplificador multicanal correspondente, acionada por um sistema de ultrassom de pesquisa comercial. O sinal amplificado é então transferido para um dispositivo de ultrassom para construir imagens relacionadas à dose em tempo real.

Os pesquisadores explicam que seu sistema de modalidade dupla, que combina iRAI com imagens de ultrassom, oferece “uma solução promissora para resolver a necessidade de monitoramento em tempo real da posição do feixe e avaliação online da administração de dose durante a radioterapia”. A imagem de ultrassom apresenta as estruturas morfológicas do tecido e o movimento no corpo, bem como informações funcionais, como fluxo sanguíneo e densidade vascular, enquanto a imagem iRAI pode mapear e quantificar a deposição de dose distribuída espacialmente em diferentes tecidos biológicos.

“Este ensaio clínico foi um estudo piloto para avaliar a viabilidade do uso de iRAI em pacientes recebendo radioterapia abdominal estereotáxica corporal (SBRT)”, explica o investigador clínico principal Kyle Cuneo do Rogel Cancer Center de Michigan. “Suas descobertas estão nos permitindo otimizar o sistema iRAI”.

Para o estudo de prova de conceito, os pesquisadores validaram o sistema em um fantoma de banha cilíndrico, um coelho e, em seguida, um paciente submetido a SBRT abdominal. Para melhorar a relação sinal-ruído (SNR) ao detectar sinais acústicos de radiação, eles selecionaram uma frequência central de 0,35 MHz para corresponder ao espectro de potência dos sinais acústicos gerados pelo pulso de raios X de 4 µs. O SNR foi aprimorado ainda mais pelo pré-amplificador de 1024 canais com ganho de 46 dB integrado ao array de matriz 2D e exibindo as imagens iRAI com média de 25 vezes.

Depois de verificar o desempenho do sistema usando o phantom, a equipe criou e testou um plano de tratamento clínico para irradiar o fígado de um coelho. As medições iRAI mostraram alta consistência entre a distribuição de dose medida e aquela gerada pelo sistema de planejamento de tratamento.

A equipe então preparou planos de radioterapia para o participante do estudo, com o plano de tratamento para cada fração dividido em duas partes. A primeira parte foi para imagens iRAI e compreendeu feixes de 2,087 e 0,877 Gy entregues nas direções anterior superior e inferior, respectivamente. Isso foi seguido por um plano de terapia de arco modulado volumétrico (sem imagem iRAI) para garantir que a dose total de radiação fornecida atendesse aos requisitos clínicos.

Ambos os locais de dosagem e as distribuições gerais das medições iRAI combinaram bem com o plano de tratamento. A imagem volumétrica iRAI foi capaz de mapear a área de alta dose com alta precisão. Os pesquisadores observam que precisam otimizar a precisão do mapeamento para áreas de menor intensidade de dose, melhorar a resolução espacial e desenvolver um protocolo de calibração abrangente para fornecer medição de dose absoluta, usando técnicas avançadas de reconstrução que exploram a inteligência artificial.

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Fonte: https://physicsworld.com/a/dose-tracking-during-radiotherapy-could-enable-safer-cancer-treatments/

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