Co má společného odstraňování nádoru uvnitř hlavy a hledání subatomárních částic? Popravdě, nyní hodně. Cílené ozařování rakoviny v oblasti spodiny lebeční má zpřesnit soustava nesmírně citlivých částicových kamer. Toto futuristické zařízení nazvané Beam TraX se svojí konstrukcí podobá systému, jehož pomocí se fyzici v CERNu pokouší pochopit vnitřní stavbu hmoty.
Vědci z německého Národního Centra pro Nádorové Choroby (NCT), Německého Centra pro Výzkum Rakoviny (DKFZ) a Heidelberg Ion Beam Therapy Center (HIT) na Univerzitě v Heidelbergu teď na prvních pacientech testují částicový detektor dodaný českou firmou ADVACAM. Překvapivé využití této technologie v medicíně může pomoci omezit nežádoucí účinky ozařování.
“Medzi najpokročilejšie metódy odstraňovania nádorov hlavy a krku patrí ožarovanie zväzkami iónov. To má na rozdiel od iných variant rádioterapie jednu unikátnu vlastnosť: Dá sa totiž ‘nastaviť’, v akej hĺbke vnútri ľudskej hlavy majú častice najviac účinkovať,” vysvětluje vedoucí projektu InViMo Mária Martišíková z Německého Centra pro Výzkum Rakoviny (DKFZ).
Jenže, podobně jako další obdobné typy ozařování má i to iontové háček. Částice neovlivňují jen samotný nádor ale bohužel také část zdravé tkáně okolo něj.
„Preventivní ozařování takzvaného „marginu“ okolo tumoru na jednu stranu minimalizuje možnost návratu onemocnění, ovšem kvůli vedlejším účinkům jako je poškození očního nervu nebo paměti také znemožňuje ozařovat pacienta dostatečně silnou dávkou,“ dodává doktorka Martišíková.
Ideální by tedy bylo oblast preventivního ozařování kolem nádoru zúžit a dávku zesílit. Jenže namířit ionty dostatečně přesně současná technologie neumožňuje.
Změnit by to mohl nový přístroj Beam TraX dodaný pražskou firmou ADVACAM. „Navigaci“ uvnitř hlavy pomůže vylepšit sledováním sekundárních částic, které vznikají při průletu iontů hlavou pacienta. S trochou nadsázky to lze přirovnat k pozorování prachu, který se zvedá za rychle jedoucím automobilem.
Nedostatečně spolehlivá „mapa“ vnitřku hlavy
Pacient, který se chystá na několikatýdenní sérii ozařování ionty, musí nejprve podstoupit počítačovou tomografii. Vzniklý CT snímek vnitřku jeho hlavy lékaři používají vlastně jako „mapu“, podle které na nádor střílí svazky iontů. Právě podle této „mapy“ jede ono pomyslné „auto“.
Je tu ale problém. Situace v hlavě pacienta se může během dlouhé terapie měnit. A původní „mapa“ se může lišit od momentálního stavu uvnitř lebky. Třeba vinou otoků, zmenšení tumoru nebo jen kvůli infekci, která způsobila naplnění dutin hlenem. Lékařům dosud chyběl spolehlivý nástroj, který by je na změnu situace upozornil.
Společně s ADVACAMem teď vědci v Německu přichází s velmi slibným vylepšením. Jeho jádrem jsou detektory částic.
„Naše kamery umí zaregistrovat každou jednotlivou nabitou částici sekundárního záření, které po průchodu iontů vylétává z těla pacienta. Je to jako dívat se na koule rozražené kulečníkovým úderem. Pokud se koule odráží stejně jako jsme očekávali podle snímku z CT, můžeme si být jistí, že míříme správně. V opačném případě je jasné, že „mapa“ už neplatí. Pak je léčbu nutné přeplánovat,“ popisuje Lukáš Marek z firmy ADVACAM.
Naděje pro budoucí pacienty
Na podzim 2023 zahájili odborníci v Německu klinickou studii InViMo ověřující potenciál tohoto nového zařízení. Soustředí se na pacienty s nádorem v blízkosti spodiny lebeční. Tato oblast je obzvlášť těžko přístupná pro ozařování kvůli blízkosti kriticky důležitých orgánů jako je mozkový kmen.
“Od nového zariadenia si sľubujeme poznanie, ako často a kde počas terapie dochádza k zmenám umiestnenia nádoru. Sú to zmeny polohy v ráde niekoľkých milimetrov. Veľmi nás zaujímajú aj oblasti, kde naopak k pohybu nedochádza vôbec, prípadne sú menšie ako sa v súčasnosti predpokladá. Tieto nové informácie umožnia zmenšiť celkový ozárený objem tkaniva. Tým ušetríme zdravé tkanivo a redukujeme nežiaduce účinky rádioterapie. Tiež budeme môcť aplikovať vyššie dávky žiarenia do nádoru. Dávka do zdravého tkaniva sa totiž bude držať pod akceptovateľnou hranicou,” dodává vedoucí výzkumu Mária Martišíková.
Výhodou nové metody je také fakt, že přítomnost detektorů stávající terapii nijak neovlivňuje. Získané informace mohou jen pomoci. V první fázi by data mohla vést k přerušení a přeplánování série ozařování v případě, že by léčba nešla podle plánu. Konečným cílem je systém, který by dráhu svazku iontů korigoval v reálném čase.
Od základního výzkumu částicové fyziky do rukou lékařů
Technologie firmy ADVACAM je odvozena od detektorů, které v CERNu pomohly objevit například slavný Higgsův boson. Co původně vzniklo pro základní fyzikální výzkum, má teď pomoci léčit rakovinu.
„Když jsme začínali s vývojem pixelových detektorů pro Velký hadronový urychlovač v CERNu měli jsme v myslích jediný cíl – detekovat a zobrazit každou interagující částici a tak pomoci fyzikům odhalit tajemství přírody. Detektory Timepix byly vyvinuty v rámci multioborové kolaborace Medipix, jejímž posláním bylo přenést tuto technologii do dalších oborů. Na začátku jsme často vůbec netušili, které to budou. Tato medicínská aplikace je toho skvělou ukázkou,“ říká mluvčí Medipix kolaborace Michael Campbell.
Přečtěte si více:
Recenzovaný článek o metodě v Medical Physics Journal
