Radioterapia to jedna z kluczowych metod walki z nowotworami, ale do tej pory lekarze nie mieli pełnej kontroli nad tym, jak dokładnie promieniowanie działa na tkanki pacjenta. Jak mówi prof. dr hab. inż. Tomasz Szumlak z AGH: „Raz wyemitowanej dawki promieniowania nie możemy już cofnąć”. Ale co, gdybyśmy jednak mogli sprawdzić jej efekty zanim dotrze do organizmu pacjenta? Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej (AGH) w Krakowie pracują nad urządzeniem, które może zrewolucjonizować onkologię – detektorem pozwalającym na testowanie terapii na specjalnym fantomie, zanim zostanie zastosowana na żywym organizmie.
Radioterapia będzie jeszcze dokładniejsza dzięki naukowcom z AGH
Projekt Dose-3D to odpowiedź na jedno z największych wyzwań współczesnej radioterapii – jak zapewnić, że plan leczenia rzeczywiście działa tak, jak zakładają symulacje komputerowe. Do tej pory kalibracja dawki promieniowania opierała się na teoretycznych obliczeniach i ograniczonych możliwościach testowania jej rzeczywistego wpływu. Prototyp urządzenia opracowanego na AGH pozwala jednak wielokrotnie testować dawki promieniowania na fantomie – specjalnym modelu ciała pacjenta – i w czasie rzeczywistym analizować ich rzeczywisty rozkład.
Czytaj też: Polska technologia na tropie raka. Nowotwory wykrywane z próbki moczu
Prof. dr hab. inż. Tomasz Szumlak z AGH mówi:
Kończyliśmy projekt dotyczący stabilności kalibracji i powtarzalności dawek promieniowania, w którym moja grupa zajmowała się oprogramowaniem. Choć nie był on bezpośrednio związany z Dose-3D, to właśnie wtedy uformował się nasz zespół specjalistów od detektorów. Podczas jednego ze spotkań jeden z medyków zasugerował stworzenie urządzenia, które mogłoby w czasie rzeczywistym mierzyć rozkład dawki promieniowania w całej objętości modelowanego obszaru. Ta idea szybko przerodziła się w serię rozmów z ekspertami z Narodowego Instytutu Onkologii i Politechniki Krakowskiej, a ostatecznie doprowadziła do pozyskania funduszy europejskich w ramach projektu Team-NET Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej.
Początkowo detektor miał służyć do terapii fotonowej, ale obecnie prowadzone są prace nad jego zastosowaniem również w terapii protonowej. Obie metody mają swoje zalety, ale różnią się pod względem sposobu oddziaływania na tkanki nowotworowe.
W przypadku terapii protonowej promieniowanie można bardzo precyzyjnie ukierunkować – większość energii zostaje zdeponowana w określonym miejscu, co minimalizuje uszkodzenia zdrowych tkanek. Terapia fotonowa jest mniej przewidywalna, ale lepiej sprawdza się przy leczeniu bardziej rozległych zmian nowotworowych. Nowy detektor pozwoli jednak lekarzom na dokładniejsze dopasowanie terapii do konkretnego przypadku, zmniejszając ryzyko błędów i skutków ubocznych.
Prof. dr hab. inż. Tomasz Szumlak z AGH mówi:
Wiązka protonowa jest jak pociąg – ma potężną energię i może powodować zjawiska niepożądane, jak quenching jonizacyjny. Dzięki naszemu urządzeniu możemy jednak dokładnie badać te efekty i dostosować parametry terapii.
Obecnie testowane urządzenie otwiera drzwi do personalizowanej onkologii, gdzie terapia jest dostosowywana do konkretnego pacjenta w sposób o wiele bardziej precyzyjny niż dotychczas. W przyszłości lekarze mogliby tworzyć modele konkretnych narządów pacjentów na podstawie skanów CT i testować planowane leczenie na takim spersonalizowanym fantomie.
Prof. dr hab. inż. Tomasz Szumlak z AGH wyjaśnia:
To coś, czego do tej pory nie było. Nasz detektor jest modularny, co oznacza, że można go konfigurować w zależności od potrzeb. Możemy zmniejszyć rozmiar jego elementów, a nawet dodać funkcję odwzorowywania różnych rodzajów tkanek.
Projekt został zakończony w grudniu 2023 roku, ale naukowcy planują dalszy rozwój technologii i jej komercjalizację. Pierwszym celem jest wdrożenie systemu do kalibracji urządzeń do radioterapii, a następnie jego zastosowanie w planowaniu terapii dla pacjentów. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, nowoczesna diagnostyka onkologiczna może już wkrótce wejść w nową erę, w której leczenie stanie się nie tylko skuteczniejsze, ale i bezpieczniejsze.
