Innovative Lösungen für die Dosimetrie in der Hadronentherapie (INSIDE) (INSIDE)

Eine Instrumentierung zur Behandlungsüberwachung ist sehr gefragt, um die Vorteile der Hadrontherapie aus der erhöhten Anpassung der freigesetzten Dosis an das Tumorvolumen im Vergleich zur konventionellen Strahlentherapie zu maximieren.

Da fast die gesamte Energie der geladenen Teilchen am Ende ihrer Bahn (Bragg-Peak-Region) deponiert wird, kann die Überprüfung der Teilchenreichweite durch experimentelle Messungen, die während der Behandlung durchgeführt werden, dazu beitragen, die Therapiewirksamkeit zu erhöhen und gesundes Gewebe besser zu schonen .

Das INSIDE-System ist eine innovative bimodale Instrumentierung, die aus einem In-Beam-Positronen-Emissions-Tomographie(PET)-Scanner zum Nachweis von Vernichtungsphotonen, die von Positronen-Isotopenemittern stammen, und einem Dosis-Profiler zum Sammeln von Signalen geladener Teilchen besteht, die während der Behandlung emittiert werden (z. Protonen im Fall von Kohlenstoffionenbehandlungen).

Der In-Beam-PET-Scanner besteht aus zwei gegenüberliegenden Detektorfeldern, die über bzw. unter dem Patientenbett angeordnet sind. Der Dose Profiler wird über dem Patienten in einem Winkel von 60° nach vorne in Bezug auf die Strahlrichtung positioniert.

Das INSIDE-System ist eine passive Instrumentierung, d. h. es muss keine zusätzliche Dosis an den Patienten abgegeben werden, um die Partikelreichweite zu überprüfen.

Die INSIDE-Detektoren sind auf einer mobilen Halterung montiert und werden unmittelbar vor der Behandlung um den Patienten herum in der Aufnahmeposition platziert, dank eines speziellen Hakensystems, das entwickelt wurde, um die maximale Präzision und Genauigkeit bei der Überprüfung des Partikelbereichs zu gewährleisten.

Die Mechanik des INSIDE-Systems ist mit der Mehrfeldbestrahlung von Patienten kompatibel, die von Pathologien der Kopf-Hals- und Gehirnbezirke betroffen sind.

In die klinische Studie werden Patienten eingeschlossen, die von vier ausgewählten Pathologien betroffen sind: mit Protonenstrahlen behandelte Meningeome und Nasopharynx-Krebse, mit Kohlenstoffionenstrahlen behandeltes adenoides zystisches Karzinom (ACC) und Klivalchordom. Diese wurden ausgewählt, um sowohl Projektilpartikel zu untersuchen, die im CNAO-Zentrum verfügbar sind (d. h. Protonen und Kohlenstoffionen), als auch auf spezifische Pathologien abzuzielen, die am meisten von der Reichweitenüberwachung des INSIDE-Systems profitieren sollten. Darunter sind Krebsarten, bei denen üblicherweise eine frühe Reaktion beobachtet wird, und Tumore, die sich in der Nähe von Hohlräumen befinden, die entweder mit wasserähnlichem Material (wie krebsartige Masse und entzündetes Gewebe) oder Luft gefüllt sein können.

Die Patienten werden einem Längsschnittprotokoll von Messungen unterzogen, um die Übereinstimmung zwischen der laufenden Behandlung und der Verschreibung während des gesamten Behandlungszeitraums (der im Durchschnitt etwa 4-6 Wochen für die ausgewählten Pathologien dauert) zu überprüfen.