Ein wissenschaftlicher Durchbruch kann den Bereich des Strahlen geben Onkologie neue Werkzeuge , um die Präzision und die Sicherheit der Strahlenbehandlung von Krebspatienten , indem Ärzte erhöhen "sehen", die kraftvollen Strahlen von einem Linearbeschleuniger , wie sie in den oder aus dem Körper .
Wir haben keine Röntgenblick . Wenn wir eine Röntgen- oder Mammographie , können wir die Strahlenbündel , die durch unsere Knochen oder Weichgewebe führt nicht erkennen kann, noch kann unser Arzt . Aber was, wenn wir Röntgenstrahlen sehen konnte ? Wenn wir leistungsstarke Röntgenstrahlen für die Krebsbehandlung , konnten wir sehen, wie sie traf die Tumor . Wenn wir vorbei , wir stoppen und Anpassungen vornehmen, um die Genauigkeit zu verbessern konnte . Punktgenau ist wichtig. Das Ziel der Strahlung , um Krebszellen , ohne gesundes Gewebe zu schädigen töten.
Sicherheit in der Strahlentherapie
Als ein Weg, Strahlung sicherer und besser zu machen, begann Dartmouth , ein wissenschaftliches Phänomen der Cherenkov -Effekt im Jahr 2011. Unsere Wissenschaftler untersuchen und Ingenieure die Theorie, dass durch die Verwendung Cherenkov -Emissionen der Strahl könnte "sichtbar" auf die Behandlung Team. Die Fähigkeit, ein Röntgen erfassen würde zeigen :
TV-Zuschauer werden die Bilder der versunkenen Brennstäbe aus einem Kernkraftwerk emittiert eine blaugrüne Schein gesehen haben . Das ist das Cherenkov -Effekt. Wenn ein Teilchen mit einer elektrischen Ladung schneller als mit Lichtgeschwindigkeit durch etwas, das nicht elektrisch leitend ist , wie der menschliche Körper oder Wasser, leuchtet es . Wie die Sache entspannt von Polarisation, strahlt sie Licht. (Ja, für eine kurze Zeit die Menschen leuchten während der Bestrahlung . )
Das Cherenkov -Effekt im Labor
In einem ersten Schritt , Ingenieure der Thayer School of Engineering an der Dartmouth modifiziert eine regelmäßige Kamera mit einem Nachtsichtgerät , um Fotos von Strahlen nehmen, wie sie durch das Wasser geleitet. Was erscheint auf den Fotos ist das Cherenkov -Effekt, eine lumineszierende blaue Leuchten . ( Ein Student der Ingenieurswissenschaften , Adam Glaser, erklärt, wie es funktioniert in diesem Video. )
Um die Vorgehensweise für den Einsatz in Strahlenbehandlung zu suchen, die Wissenschaftler eine Schaufensterpuppe des menschlichen Körpers . Sie gemessen und untersucht die Ergebnisse ihrer Fähigkeit, die Lumineszenz zu erfassen suchen, das Experimentieren mit Strahlgröße , Position und Wellenlänge.
Cherenkov- Bildgebung für die erstmals in Behandlung Einstellung verwendet
Mit raffiniert die klinischen Aspekte , Geisel School of Medicine Forscher fotografiert Lumineszenz während der routinemäßigen Bestrahlung eines Hundes mit einem oralen Tumoren .
Dies war das erste Mal, Cherenkov -Studien aus dem Labor und in ein Behandlungssetting kam . Die Wissenschaftler prägte den Ansatz Cherenkoscopy . Wie sie erwartet , während der Sitzung waren sie in der Lage, detaillierte Informationen über das Behandlungsfeld und die Dosis sehen . Die Ergebnisse wurden kürzlich im Journal of Biomedical Optics veröffentlicht .
"Diese erste Beobachtung in der Hunde bewiesen, dass wir konnten Bild ein Strahlenbündel während der Behandlung in Echtzeit ", sagte David Gladstone, ScD , Leiter der Klinischen Physik an Norris Cotton Cancer Center. "Die Bilder überprüft die Form des Strahls sowie beabsichtigten Bewegung der Behandlungsmaschine . "
Erstes Bild von Cherenkov- Emissionen bei der Behandlung von Menschen in die Mutter
Jetzt können Sie die Technik mit einem menschlichen Patienten zu verwenden, das Team bereit , um Strahlung zu sehen , wie es einer Frau in den Körper brustkrebs Patienten, der Strahlung im Juli 2013 .
" Brustkrebs ist dafür geeignet, weil die Abbildungs visualisiert die oberflächliche Dosis der Strahlung auf die Haut ", sagte Lesley A. Jarvis , MD, Strahlenonkologen , Norris Cotton Cancer Center. Hautreaktionen, ähnlich Sonnenbrand , Sind eine häufige und lästige Nebenwirkung während der Still Strahlung. "Durch die Bildgebung und Quantifizierung der Oberflächendosis in einer Weise, die es noch nie gegeben hat ", sagte Jarvis, " wir hoffen, mehr über die physikalischen Faktoren, die zu dieser Hautreaktionen zu lernen."
Indem ich die Wirkung der Strahlung auf den Körper , können Strahlentherapeuten und Physiker Anpassungen vornehmen, um Nebenwirkungen an der Haut zu vermeiden. Die meisten Strahlung Patienten unterziehen sich irgendwo zwischen 8-20 Sitzungen. Die Cherenkov Bilder der Brustkrebs-Patienten zeigten einen Hot Spot in ihrem Unterarm , die Ärzte und Physiker könnten zusammenarbeiten, um in zukünftigen Sitzungen zu vermeiden.
" Die aktuellen Bilder zeigen, dass wir die Behandlung der genauen richtigen Ort , mit den entsprechenden Strahl Änderungen und mit der exakten Dosis der Strahlung ", sagte Jarvis .
Klinische Anwendung von Cherenkov -Emissionen als erfolgreich erweist
Diese Studie zeigte, dass die Cherenkov -Effekt möglich ist für den Einsatz in Echtzeit während der Bestrahlung . " Wir haben gelernt, das Bildgebung ist leicht, in die Behandlung des Patienten zu integrieren , indem nur eine minimale Zeit, um die Behandlungen ", sagte Jarvis .
" Die Zeit für die Anzeige der Informationen zu vernachlässigen ist auch bei unseren experimentellen , nicht integrierten System", sagte Gladstone . " Cherenkov Bilder wurden gefunden, um viel reicher Informationen als erwartet , und zwar , hatten wir nicht erwartet , interne Blutgefäße sichtbar zu enthalten . "
Mapping Blutgefäße eröffnet Chancen für Radioonkologie , um eine Person, die interne Verwendung Anatomie zum genauen Standorte zu bestätigen. Haut Tätowierungen auf Patienten bestimmen eine vorläufige Ausrichtung , die mit Röntgenstrahlen , die Knochenanatomie oder implantierte Marker zeigen, überprüft wird. Cherenkov -Bildgebung ermöglicht Technikern, Weichgewebe und internen Gefäßsystem zu visualisieren.
Eine mögliche Sicherheitsnetz für die Strahlenbehandlung
Durch die Integration von Cherenkov -Bildgebung in der klinischen Routineversorgung , sagt Gladstone die Technologie verwendet , um sicherzustellen, dass die richtige Dosis , die an Patienten geliefert und hilft, Misswirtschaft der Strahlentherapie , eine seltene , aber gefährliche Auftreten zu vermeiden.
Zwölf Patienten werden in einer Pilotstudie , die fast abgeschlossen ist beteiligt. Das Research-Team plant, die Ergebnisse in einem Peer- Review-Journal zu veröffentlichen. Das Cherenkov -Effekt Projektteam gehören Lesley Jarvis , MD , Assistant Professor für Medizin, Geisel School of Medicine ; Brian Pogue , PhD, Professor für Ingenieurwissenschaften, Thayer Schule, Professor für Physik
Mit jedem Versuch das Team sammelt weitere Informationen über den Nutzen des Ansatzes. " Bleiben Sie dran , wir planen nun weitere definitive Studien, um die Auswirkungen dieser neuen Imaging-Technologie , um die Sicherheit von Strahlen Verbesserung festzustellen ", sagte Jarvis .