用于治療一半癌癥患者的ANN ARBOR-Radiation，第一次可以在治療期間通過密歇根大學(xué)開發(fā)的精確3D成像進(jìn)行測量。

通過捕捉和放大x射線加熱人體組織時(shí)產(chǎn)生的微小聲波，醫(yī)療專業(yè)人員可以繪制出體內(nèi)的輻射劑量，為他們提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)治療的新數(shù)據(jù)。這是醫(yī)生以前無法“看到”的互動(dòng)的首次視角。

喬納森·魯賓生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授、放射學(xué)教授、《自然·生物技術(shù)》雜志通訊作者王雪定說:“一旦你開始傳送輻射，身體幾乎就成了一個(gè)黑盒子。”他還領(lǐng)導(dǎo)著密歇根大學(xué)的光學(xué)成像實(shí)驗(yàn)室。

“我們不知道x射線擊中人體內(nèi)部的確切位置，也不知道我們向目標(biāo)輸送了多少輻射。而且每個(gè)身體都是不同的，所以對這兩個(gè)方面進(jìn)行預(yù)測是很棘手的?！?/p>

放射療法每年用于治療成千上萬的癌癥患者，用高能波和粒子(通常是x射線)轟擊身體的某個(gè)區(qū)域。輻射可以直接殺死癌細(xì)胞或破壞它們，使它們無法擴(kuò)散。

由于缺乏準(zhǔn)確性，這些好處被削弱了，因?yàn)榉派渲委熃?jīng)常殺死和破壞腫瘤周圍區(qū)域的健康細(xì)胞。它還會增加患新癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。

通過實(shí)時(shí)3D成像，醫(yī)生可以更準(zhǔn)確地將輻射指向癌細(xì)胞，并限制鄰近組織的暴露。要做到這一點(diǎn)，他們只需要“傾聽”。

當(dāng)x射線被人體組織吸收時(shí)，就會轉(zhuǎn)化為熱能。這種加熱會導(dǎo)致組織迅速膨脹，而這種膨脹會產(chǎn)生聲波。

聲波很微弱，通常無法被典型的超聲波技術(shù)檢測到。U-M的新型電離輻射聲波成像系統(tǒng)通過放置在患者一側(cè)的超聲波換能器陣列來檢測聲波。信號被放大，然后轉(zhuǎn)移到超聲波設(shè)備進(jìn)行圖像重建。

有了這些圖像在手，腫瘤診所就可以在治療過程中改變放射水平或軌跡，以確保更安全、更有效的治療。

生物醫(yī)學(xué)工程研究員、該研究的第一作者張偉(Wei Zhang)說:“在未來，我們可以利用成像信息來彌補(bǔ)放射治療過程中由于定位、器官運(yùn)動(dòng)和解剖變化而產(chǎn)生的不確定性?！薄斑@將使我們能夠精確地將劑量輸送到癌癥腫瘤?！?/p>

密歇根大學(xué)技術(shù)的另一個(gè)好處是，它可以很容易地添加到當(dāng)前的放射治療設(shè)備中，而不會大幅改變臨床醫(yī)生已經(jīng)習(xí)慣的過程。

密歇根醫(yī)學(xué)院放射腫瘤學(xué)副教授Kyle Cuneo說:“在未來的應(yīng)用中，這項(xiàng)技術(shù)可以用于個(gè)性化和調(diào)整每次放射治療，以確保正常組織保持在安全劑量，腫瘤接受預(yù)期的劑量?！薄斑@項(xiàng)技術(shù)在目標(biāo)靠近輻射敏感器官(如小腸或胃)的情況下尤其有益?！?/p>

該研究團(tuán)隊(duì)由密歇根大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，成員包括Wang、Cuneo和密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院放射腫瘤學(xué)兼職教授Issam El Naqa。該團(tuán)隊(duì)與莫菲特癌癥中心的合作伙伴合作。

密歇根大學(xué)已經(jīng)申請了專利保護(hù)，并正在尋找合作伙伴，幫助將這項(xiàng)技術(shù)推向市場。這項(xiàng)研究得到了國家癌癥研究所和密歇根臨床與健康研究所的支持。

文章標(biāo)題

Real-time, volumetric imaging of radiation dose delivery deep into the liver during cancer treatment