A radioterapia de taxa de dose ultra-alta (FLASH) é atualmente um dos tópicos mais quentes na pesquisa em radioterapia. Vários estudos em animais (e, recentemente, um primeiro relato de caso em humanos) mostraram que a probabilidade de efeitos colaterais da radioterapia pode ser muito reduzida quando a taxa de dose de radiação é aumentada de 0,1 Gy / s para 40 Gy / s ou Mais.
Para usar esses tratamentos de alta taxa de dose com segurança, é imperativo monitorar continuamente onde e quanta dose está realmente sendo depositada no paciente. Atualmente, isso só é possível para tumores na superfície da pele ou próximos a ela, onde dosímetros podem ser colocados facilmente. Pesquisadores da Universidade de Michigan propuseram um novo método para medir a dose, mesmo no fundo de um paciente, enquanto obtêm imagens do alvo de radiação e do tecido ao redor. Eles publicaram os detalhes de seu estudo em Física Médica.
A dose de radiação pode ser “ouvida”
A base para o método de imagem proposto é o efeito termoacústico. À medida que a radiação ionizante deposita energia no paciente, a temperatura aumenta no tecido que recebe essa dose de radiação. Isso causa expansão térmica, levando a uma onda de pressão que se propaga para fora. Na radioterapia convencional, essas ondas são extremamente fracas: cada pulso de radiação fornecido pelo acelerador leva a uma onda de pressão da ordem de 10 mPa (cerca de dez milhões de vezes menor do que a pressão atmosférica padrão).
Mas com taxas de dose FLASH de 40 Gy / s ou mais, a pressão das ondas sonoras geradas pode ser tão alta quanto vários pascais por pulso. Nesse nível, os sinais são facilmente detectados por sondas de ultrassom convencionais colocadas na pele do paciente. A equipe chama essa técnica de imagem acústica por radiação ionizante.
Superando as limitações do equipamento
Uma vez que os aceleradores lineares médicos regulares (linacs) não são construídos para fornecer tratamentos FLASH, o primeiro autor Ibrahim Oraiqat, os pesquisadores sênior Issam El Naqa e Xueding Wang, e colegas tiveram que modificar um linac regular para permitir a entrega de elétrons de 6 MeV na dose FLASH cotações. Sua configuração experimental consistia em um fantoma de gelatina (para simular tecido humano) e sondas de ultrassom, ambas imersas em água. Como as mesmas sondas de ultrassom foram usadas para dosimetria acústica e imagem de ultrassom padrão, o grupo precisava de uma maneira de solicitar a troca rápida entre os dois modos de sonda. Eles conseguiram isso usando radiação Cerenkov, emitida pelos elétrons de alta energia à medida que passam pela água, como um gatilho para sinalizar às sondas que o feixe estava ligado.
Os experimentos do grupo mostraram que o sinal de imagem acústica aumentou linearmente com a dose por pulso – uma propriedade altamente desejável em um dosímetro – e que as medições de dose acústica em diferentes profundidades concordaram com as medições de referência usando dosímetros de filme comercial. Finalmente, o grupo realizou com sucesso a dosimetria acústica simultânea e imagem de ultrassom em um simulador de tecido em movimento que simula um fígado de coelho. Eles podiam localizar com precisão onde a dose de radiação foi depositada conforme o fantasma se movia e monitorá-lo em tempo real, conforme mostrado em um vídeo suplementar.
Rumo ao uso clínico padrão
Uma vez que o FLASH ainda é um método de tratamento experimental, Oraiqat e colegas estão trabalhando para também tornar a imagem acústica acessível para a radioterapia padrão. As próximas etapas do grupo incluirão a incorporação de informações de ultrassom sobre as propriedades do tecido na reconstrução da imagem acústica. Isso poderia tornar possível medir quanta dose é administrada, mesmo que o alvo não seja um gel homogêneo, mas, digamos, um paciente consistindo de vários tipos de tecido. Este seria outro grande passo em direção à primeira medição de dose acústica em tempo real em um paciente.
Publicado em 18/08/2020 20h43
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