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德國HZDR研究所的研究人員致力于建立世界上第一個磁共振實時成像原型機，用于在質(zhì)子治療期間實時追蹤移動的腫瘤。他們結(jié)合使用了一個旋轉(zhuǎn)開放式磁共振成像設(shè)備，該設(shè)備是為亞伯達省衛(wèi)生服務(wù)中心的直線加速器-磁共振系統(tǒng)設(shè)計的。研究人員將其與德國OncoRay中心(位于德累斯頓的國家腫瘤放射研究中心)的一個主動式掃描的近臨床用質(zhì)子束相結(jié)合。旋轉(zhuǎn)MRI設(shè)備是由ASG Superconductors公司生產(chǎn)的，其中的磁鐵采用的是無氦超導(dǎo)二硼化鎂(MgB2)磁鐵。實時磁共振成像將使質(zhì)子束照射與腫瘤運動同步成像成為可能。  OncoRay中心的研究人員將磁共振成像與質(zhì)子束照射結(jié)合起來(點擊觀看視頻)  質(zhì)子治療是一種新興的放射治療技術(shù)，由于質(zhì)子束的布拉格峰物理優(yōu)勢，相比于傳統(tǒng)的X射線放療，在保證治療效果的同時能更好地保護周圍正常組織。然而，質(zhì)子治療的有效性受到腫瘤運動、治療過程中解剖學(xué)上的改變和患者擺位設(shè)置不準確的限制。德國OncoRay中心的Aswin Hoffmann博士說到：“目前質(zhì)子治療系統(tǒng)的機載X射線成像無法獲得靶向瞄準的地方和實際照射地方的高對比度實時圖像。因此，當(dāng)我們治療移動腫瘤時，必須在腫瘤組織周圍使用相當(dāng)大的安全邊際，這降低了靶向治療的準確性，同時也增加了對周圍組織產(chǎn)生副作用的風(fēng)險?！?/span> 特別是對于在呼吸或消化過程中不斷移動的腫瘤，腫瘤周圍的健康組織可能受到過多的照射劑量，而腫瘤組織本身受到的照射劑量過少。目前，在質(zhì)子治療中，還沒有合適的成像技術(shù)來顯示腫瘤與其照射過程中的同步運動。這個問題可能會由磁共振成像來解決，正如Hoffmann博士解釋的那樣，磁共振成像依靠其高空間和時間分辨率，可以提供非常好的軟組織成像對比度。此外，與X射線成像不同的是，核共振成像不會在組織中沉積任何額外的電離劑量。然而，將磁共振成像集成到質(zhì)子治療系統(tǒng)被證明是一個重要的技術(shù)挑戰(zhàn)。在很長一段時間里，所謂的束內(nèi)磁共振(in-beam MRI)被認為是不可能的。 為了獲得清晰和精確的圖像，磁共振系統(tǒng)使用精確預(yù)定義的磁場進行成像操作。在回旋加速器中，質(zhì)子束被快速變化的(射頻)電場加速，并被靜態(tài)磁場約束在螺旋軌道上。束流在被傳送到治療室的過程中，束流也會被磁場引導(dǎo)和保持形狀。Hoffmann博士解釋說，專家們推測這些電磁場會干擾核磁共振，反之亦然，會使核磁共振成像扭曲，影響組織中的質(zhì)子劑量分布。近年來，醫(yī)學(xué)物理師已經(jīng)能夠?qū)嶒炞C實這些效應(yīng)的存在，但也能夠大大彌補這些問題。為此，他們將一個磁場強度為0.22特斯拉的開放低場磁共振系統(tǒng)(MRJ2200 ASG Superconductors)置于質(zhì)子束路徑中，結(jié)果顯示在靜態(tài)束流照射過程中磁共振圖像質(zhì)量顯示良好。詳情請見質(zhì)子中國往期報道《德國研制出世界首臺MRI引導(dǎo)的質(zhì)子治療原型機》、《德國OncoRay中心：MR引導(dǎo)質(zhì)子治療的研究進展》。 基于這種新型MRI設(shè)備及其對胸部、腹部和骨盆器官的實時、高對比度成像能力，Hoffmann博士的團隊正建立第一個原型機，該原型機可能會在某些階段用于臨床。正如研究人員解釋的那樣：“這個核磁共振掃描系統(tǒng)的特別之處在于，它可以圍繞患者相對于質(zhì)子束旋轉(zhuǎn)，使我們能夠研究垂直于和平行于質(zhì)子束的核磁共振磁場的劑量學(xué)和生物學(xué)效應(yīng)”。一個由物理師、工程師和醫(yī)生組成的團隊有機會在OncoRay質(zhì)子治療中心的患者治療室附近的一間實驗室內(nèi)進行這項獨特的研究。 基于他們之前聯(lián)合使用的0.22特斯拉MRI掃描系統(tǒng)(通常用于檢測肢體)的經(jīng)驗，ASG Superconductors制造商現(xiàn)在正在生產(chǎn)一種中等磁場強度的開放式MRI設(shè)備，其磁場強度為0.5特斯拉，這是專門適應(yīng)于亞伯達衛(wèi)生服務(wù)中心的LINAC-MR集團及其子公司MagnetTx Oncology Solutions實時磁共振引導(dǎo)放射治療的要求而制造的。MagnetTx Oncology Solutions公司的工程師們也在開發(fā)需要旋轉(zhuǎn)MRI掃描系統(tǒng)的機架，以及自動實時跟蹤腫瘤位置的圖像處理方法。目前整個30噸重的設(shè)備的設(shè)計和制造正在全面展開。2022年夏天，該團隊計劃將其納入OncoRay質(zhì)子設(shè)施的主動式掃描、近臨床實驗性質(zhì)子束線。 ASG負責(zé)人Macro Belardinelli表示：“ASG Superconductors與HZDR及MagnetTx合作共同完成這一項目是一件非常令人興奮的事情?？吹轿覀兊腗RI和硼化鎂超導(dǎo)技術(shù)作為該項新穎和創(chuàng)新應(yīng)用中的關(guān)鍵組件，并且這將最終造?；颊吆歪t(yī)學(xué)界，使我們感到自豪，甚至更加自信，我們正朝著正確的方向前進”。 “我們與HZDR和ASG的伙伴關(guān)系非常積極融洽，”MagnetTx總裁兼首席執(zhí)行官Mike Cogswell說，“我們期待著繼續(xù)共同努力，以改善癌癥治療行業(yè)”。 Hoffmann博士在描述他的樂觀前景時表示：“由于HZDR和國際工業(yè)合作伙伴的合作，我和我的團隊離我們的目標又近了一大步，尤其是實時圖像引導(dǎo)質(zhì)子治療，為該領(lǐng)域帶來了重大創(chuàng)新”。(質(zhì)子中國 編輯報道) 相關(guān)鏈接 新一代MR-sim落戶香港養(yǎng)和醫(yī)院質(zhì)子中心 圣裘德兒童研究醫(yī)院：治療中的MRI掃描可提升兒童質(zhì)子治療療效 MR引導(dǎo)質(zhì)子治療的回顧與展望(一)：實驗研究、模型及未來硬件需求 |
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