Přesnější léčba rakoviny: Polští vědci zkrátí kontrolu protonové radioterapie na milisekundy

Vědci z Centra cyklotronu Bronowice (CCB) při Institutu jaderné fyziky Polské akademie věd (IFJ PAN) v Krakově vyvinuli inovativní metodu pro měření kinetické energie protonových paprsků.

Vědci z Centra cyklotronu Bronowice (CCB) při Institutu jaderné fyziky Polské akademie věd (IFJ PAN) v Krakově vyvinuli inovativní metodu pro měření kinetické energie protonových paprsků. Tato nová technologie je výrazně jednodušší, rychlejší a potenciálně přesnější než dosud používané metody, což má zásadní význam pro radioterapii i experimenty v jaderné fyzice.

Protonové paprsky jsou klíčovým nástrojem v onkologii, kde se využívají k preciznímu ničení rakovinných buněk s minimálním poškozením zdravých tkání. Pro fyziky je zase přesné pochopení podmínek experimentů, včetně kinetické energie částic, naprosto nezbytné. Nová metoda, jejímž hlavním autorem je Dr. Wiktor Parol z IFJ PAN, slibuje výrazné zlepšení v obou oblastech.

Měřicí zařízení se skládá ze dvou malých scintilačních desek, které jsou umístěny v dráze protonového paprsku v přesně známé vzdálenosti od sebe. V experimentech CCB byly desky o rozměrech 9x9 cm vzdáleny 3,6 metru. Scintilátory reagují na průchod částice emisí záblesku světla. Zatímco měření času průchodu jednoho protonu je jednoduché, výzva spočívá v práci s kontinuálním paprskem, který v každém okamžiku obsahuje velké množství protonů.

Polští fyzici tento problém vyřešili záznamem sekvencí signálů z obou detektorů. Pomocí vlastních matematických metod filtrují šum a poté omezí sekvenci z počátečního detektoru na vhodně zvolený časový interval. Následně hledají podobnou sekvenci na konečném detektoru. Časový posun takto nalezené sekvence umožňuje vypočítat průměrnou kinetickou energii protonového paprsku, s ohledem na známou vzdálenost mezi detektory. Pro paprsky používané v centru stačí pouhé dvě milisekundy sběru dat k tomu, aby se statistická nejistota měření průměrné kinetické energie paprsku snížila pod 0,25 %.

Tato inovace otevírá cestu k mnohem častější a spolehlivější kontrole energie protonových paprsků, potenciálně před téměř každou léčbou. To by mohlo výrazně zvýšit bezpečnost a efektivitu protonové radioterapie, což by vedlo k přesnějšímu cílení na nádory a minimalizaci vedlejších účinků pro pacienty.