Vědci testují nové zařízení, které má pomoci přesněji zacílit rakovinné buňky při léčbě nádorů hlavy a krku, což by mohlo pomoci omezit vedlejší účinky léčby. Jeho klíčovou součástí je malý detektor částic Timepix3 vyvinutý v CERNu.
Když se řekne detektor částic, nejčastější představou je obří zařízení velké celé kilometry, jako je například projekt CERN. Jenže kromě hledání „božské částice“ pro fyziky mají tyto přístroje i spoustu jiných využití.
Vědci z několika německých institucí teď začali testovat na prvních pacientech nové zobrazovací zařízení dodané českou společností ADVACAM. Přístroj, jehož součástí je malý detektor Timepix3 vyvinutý v CERNu, umožňuje pečlivě sledovat nádory hlavy a krku během iontové radioterapie, což má usnadnit jejich velmi přesné zacílení a pomoct tak omezit vedlejší účinky léčby.
„Jedna z nejmodernějších metod léčby nádorů hlavy a krku zahrnuje ozařování iontovými paprsky. To má jednu jedinečnou vlastnost – dá se přesně přizpůsobit hloubce uvnitř lidské hlavy, kde by částice měly mít maximální účinek,“ vysvětluje lékařka Mária Martišíková, která výzkumný tým vedla.
Stejně jako jiné typy ozařování má ale podle ní i iontové záření nevýhodu. Svazky částic totiž zasahují nejenom samotný nádor, ale také část zdravé tkáně v jeho okolí. Právě v mozku, kde může snadno dojít k poškození zrakového nervu nebo paměti pacienta, je to opravdu velký problém. V ideálním případě by měla být ozařovaná oblast kolem nádoru co nejmenší a dávka na nádor co nejvyšší. Současná technologie ale až doposud neumožňovala dostatečně přesné zacílení iontů.
A během samotné léčby se situace v hlavě pacienta může ještě více zkomplikovat. Lékaři totiž používají jako jakousi mapu pro zamíření iontových paprsků na nádor rentgenové snímky z výpočetní tomografie pořízené před léčbou. Jenže během té se situace uvnitř lebky může změnit. Původní „mapa“ se pak může lišit od momentálního stavu uvnitř lebky například vinou otoků, zmenšení tumoru nebo jen kvůli infekci. Zatím lékaři postrádali spolehlivý nástroj, který by je v případě změny v mozku upozornil.
- Výpočetní tomografie (obecně nesprávně nazývaná „počítačová tomografie“) je radiologická vyšetřovací metoda, která pomocí rentgenového záření umožňuje neinvazivní zobrazení vnitřních orgánů a tkání člověka či zvířat s vysokou rozlišovací schopností a ve 3D projekci. Metoda se využívá hlavně v oblasti medicíny, kde slouží k diagnostice širokého spektra poranění a chorob. Dále se využívá v preklinickém výzkumu u laboratorních zvířat při vývoji nových léčiv a vakcín.
Nový přístroj by ale mohl pomoci tyto problémy vyřešit tím, že zlepší navigaci iontových paprsků uvnitř hlavy sledováním sekundárních částic, které vznikají při průchodu iontů.
Jak to funguje
„Naše kamery dokáží zaznamenat každou nabitou částici sekundárního záření vyzařovaného z těla pacienta. Je to jako sledovat koule rozptýlené při šťouchu. Pokud se koule odrážejí podle očekávání v souladu s CT obrazem, můžeme si být jisti, že jsme se zaměřili správně. V opačném případě je jasné, že mapa již neplatí. Pak je nutné léčbu přeplánovat,“ popisuje Lukáš Marek ze společnosti ADVACAM.
„Doufáme, že nám nový přístroj ukáže, jak často a kde dochází ke změnám nádoru. Umožní nám zmenšit celkový ozařovaný objem tkáně, čímž ušetříme zdravou tkáň a snížíme vedlejší účinky radioterapie. Budeme také moci aplikovat na nádor vyšší dávky záření,“ dodává Martišíková. Její výzkum se soustředí na pacienty s nádorem v blízkosti spodiny lebeční. Ta je obzvlášť těžko přístupná pro ozařování kvůli blízkosti kriticky důležitých oblastí, jako je mozkový kmen.
Další informace získané z kamery mohou být pro léčbu nesmírně přínosné. V první fázi by údaje mohly vést k přerušení a v případě potřeby k přeplánování ozařovací série. Konečným cílem je systém, který dokáže korigovat dráhu iontového svazku v reálném čase.
Podle vyjádření CERNu je vznik tohoto přístroje příkladem úspěšného přenosu znalostí a skvěle ukazuje, jak se dá technologie původně vyvinutá pro detektory v základním fyzikálním výzkumu použít ve zdravotnictví. Co původně vzniklo pro základní fyzikální výzkum, má teď pomoci léčit rakovinu.
