Protonlarla Kanser Tedavisi İçin Yüksek Kontrastlı Görüntüleme

Radyasyon tedavisi uzun zamandır onkolojik tedavi uygulamalarının standart bir parçası olarak kabul edilmektedir. Bu yöntemdeki temel mekanizma; belirli bir miktarda enerjinin, kanser hücrelerinin genetik materyaline zarar verecek şekilde bölünmesine ve ideal olarak onları yok etmelerine neden olacak şekilde tümör dokusunda depolanmasına dayanmaktadır. Günümüzde en yaygın kullanılan radyasyon tedavisi, yüksek enerjili röntgen ışınlarını kullanan foton tedavisidir. Burada, ışının büyük bir kısmı hastanın vücuduna nüfuz eder ve tümör dışında, tümörü saran sağlıklı dokuda da zararlı doz birikimi gözlenir.

Foton tedavisine alternatif bir yöntem de bir proton gibi yüklü atom çekirdeği ile radyasyon tedavisidir. Bu tedavide zorluk, proton ışınını tümör dokusunun şekline tam olarak uyması için kontrol etmek ve çevreleyen normal dokuyu mümkün olduğu kadar korumaktır. Tedaviden önce, hedef hacimleri seçmek için röntgen temelli bilgisayarlı tomografi (BT) taraması yapılır.

Proton tedavisi, organ hareketleri ve anatomik değişiklikler söz konusu olduğunda x-ışınları ile yapılan radyasyon tedavisine göre daha hassastır. Günümüzde, ışınlama sırasında tümör hareketini görselleştirmek için doğrudan bir yöntem bulunmamaktadır. Proton tedavisi kullanımı sırasında karşılaşılan en büyük zorluk budur. Proton ışınının tümöre planlanan şekilde çarpıp çarpmayacağını tam olarak bilinmemektedir. Bu nedenle, tümör çevresinde büyük güvenlik marjları kullanılması zorunludur. Ancak bu durumda da radyasyon iyi hedeflendiyse, sağlıklı dokuya gereğinden fazla zarar verilmektedir.

MR Kılavuzlu Partikül Tedavisi İçin İlk Prototip

Manyetik rezonans (MR) görüntüleme kullanarak çevrimiçi görüntü rehberliğinin proton tedavisinin hedefleme doğruluğunu arttırması beklenmektedir. Bununla birlikte, bugüne kadar bu iki sistemin bir arada kullanıldığı birleşik bir sistem mevcut değildi. Bir araştırmacı grubu, hedefli proton tedavisi ile röntgen veya BT görüntülemenin aksine, mükemmel yumuşak doku kontrastı ve ışınlama sırasında sürekli görüntüleme sağlayan gerçek zamanlı MR görüntülemesini bütünleştirmeyi amaçladılar.

Araştırmacılar yaptıkları çalışmada, eşzamanlı ışınlama ve görüntülemenin uygulanabilirliğini test etmek için ilk kez bir düşük alanlı (low-field) açık MR tarayıcıyı, statik bir proton araştırma ışını hattı ile entegre ettiler. MR tarayıcısının görüş alanı, Lorentz kuvveti kaynaklı ışın sapması hesaba katılarak ışın ile hizalandı. Çalışmada ekstremiteler için çeşitli görüntüleme sekansları, sağlıklı bir gönüllü üzerinde ve üst kolunda yumuşak doku sarkoması olan bir hasta üzerinde her iki proton ışın çizgisi kapalı olarak gerçekleştirildi. Dokuyu taklit eden bir fantomun T1 ağırlıklı spin eko görüntüleri ışınsız, enerjili ışın hattı mıknatısları ile proton ışıması sırasında elde edildi. Işın profilleri, yalnızca MR tarayıcısının statik manyetik alanı için ve farklı görüntüleme dizilerinin edinimi sırasında dinamik gradyan alanları ile kombine olarak elde edildi. Bir proton tedavi tesisinin elektromanyetik olarak kirlenmiş ortamında MR görüntülemenin mümkün olduğu gösterildi. Anatomik MR görüntülerinde gözlenen kalite, hedef hacim tanımlaması ve konumlandırma için yeterli olarak değerlendirildi. Doku taklit eden fantom, görünür ışın kaynaklı görüntü bozulması göstermedi.

Araştırmacılar bu çalışma ile, eşzamanlı ışınlama ve ışın içi MR görüntülemenin, statik bir protonun ışın hattı ile entegre edilmiş düşük alanlı bir MR tarayıcı ile teknik olarak mümkün olduğunun kanıtlandığını belirttiler.