CERN報道：ADVACAM粒子探測器助力改善頭部腫瘤離子放射治療精準度與安全性
科學家們正在測試一種新的裝置，有望在頭部和頸部腫瘤的離子放射治療中更精確地定位癌細胞，從而減少治療副作用。這一由捷克ADVACAM公司研發(fā)的新型成像設備搭載了歐洲核子研究中心（CERN）研發(fā)的小型粒子探測器Timepix3芯片。
海德堡大學醫(yī)院和德國癌癥研究中心 (DKFZ) 的項目負責人 Mária Marti?íková（左）和 DKFZ 研究員 Laurent Kelleter。（圖片：海德堡大學醫(yī)院/H.Schroeder）
2024年3月6日，在海德堡大學醫(yī)院的一間醫(yī)療檢查室里，項目負責人瑪利亞·馬爾蒂?？仆蓿∕ária Marti?íková，來自海德堡大學醫(yī)院及德國癌癥研究中心KFZ）與DKFZ研究員勞倫特·凱勒特（Laurent Kelleter）共同研究這一創(chuàng)新技術。
正如CERN物理學家所使用的粒子探測器在基礎研究之外具有廣泛的應用潛力，來自德國國家腫瘤疾病中心（NCT）、德國癌癥研究中心（DKFZ）以及海德堡離子束治療中心（HIT）的科學家們現(xiàn)正與捷克公司ADVACAM合作，在首批患者身上測試一款新型成像設備。該設備集成了小型Timepix3像素探測器，能夠在離子放射治療過程中密切監(jiān)測頭部和頸部腫瘤，使其更容易被瞄準，從而有助于限制治療對健康組織的影響。
“治療頭部和頸部腫瘤最前沿的方法之一就是使用離子束照射，這種方法的一大特點是能夠精確調整到人體內部深度，使離子在特定位置產生最大效果”，DKFZ團隊負責人瑪利亞·馬爾蒂?？仆藿忉屨f。
然而，如同其他類型的輻射療法，離子射線也會波及到腫瘤周圍的正常組織。尤其在腦部，由于視神經或記憶功能可能會受到損傷，這就帶來了特別大的挑戰(zhàn)。理想情況下，應該盡可能縮小腫瘤周圍受照射區(qū)域，并提高腫瘤本身的劑量強度。但目前的技術尚無法實現(xiàn)對離子束足夠精確的定位。
治療過程中，患者頭顱內部的情況也可能發(fā)生變化。通常在治療前通過X射線計算機斷層掃描（CT）獲取圖像作為“地圖”來指導離子束針對腫瘤的定位。然而，在治療期間，顱內狀況可能發(fā)生變化。迄今為止，醫(yī)生缺乏可靠手段來及時發(fā)現(xiàn)并應對大腦內部結構的變化。
ADVACAM公司的這款新設備有可能解決這些問題，它通過追蹤穿過頭部時產生的次級粒子，提高了離子束在顱內的導航精度。
“我們的相機能夠記錄下從患者體內發(fā)射出的每一個帶電次級輻射粒子。這就像觀察臺球擊打后的散射情況。如果這些粒子的運動軌跡與CT圖像預測相符，那么我們可以確信治療靶向準確。反之，若軌跡不符，則意味著‘地圖’已不再適用，此時就需要重新規(guī)劃治療方案?！盇DVACAM公司的盧卡什·馬雷克（Luká? Marek）這樣描述道。
“我們期待這款新設備能揭示腫瘤變化的發(fā)生頻率和位置，從而減少總體照射的組織體積，保護健康組織，減輕放療副作用。同時，我們也能對腫瘤施加更高劑量的輻射?！瘪R爾蒂?？仆扪a充說。
通過這種額外的信息獲取，治療過程將極大地受益。在第一階段，數(shù)據(jù)可引導適時中斷并重新規(guī)劃照射療程。最終目標是建立一個實時校正離子束路徑的系統(tǒng)。
這款包含CERN研發(fā)的Timepix3芯片的成像設備是知識轉移和技術應用成功的一個典范，展示了原本為粒子物理學基礎研究開發(fā)的探測器技術如何應用于醫(yī)療保健領域。
“當我們在為大型強子對撞機（LHC）開發(fā)像素探測器時，我們心中有一個目標—檢測每個粒子的相互作用并對其進行成像，從而幫助物理學家揭開高能自然的奧秘。Timepix探測器是由Medipix合作組織多學科團隊研發(fā)的，其初衷就是將同一技術拓展到新的領域。許多這樣的應用領域在最初階段是我們未曾預見的，而這個應用就是一個卓越的例子?！盡edipix合作組織發(fā)言人邁克爾·坎貝爾（Michael Campbell）表示。
歐洲核子研究中心（CERN）的影響不僅體現(xiàn)在高能物理領域的突破，還在于促進知識轉移和技術應用的跨界融合，Timepix技術的成功轉化正是其中精彩的一例。
關于Advacam
Advacam S.R.O.源至捷克技術大學實驗及應用物理研究所，致力在多學科交叉業(yè)務領域提供硅傳感器制造、微電子封裝、輻射成像相機和X射線成像解決方案。Advacam最核心的技術特點是其X射線探制器（應用CERN Timepix、Medipix芯片），沒有拼接縫隙（No Gap），因此在無損檢測、生物醫(yī)學、地質采礦、空間探測、藝術品鑒定及中子成像方面有極其突出的表現(xiàn)。Advacam與NASA（美國航空航天局）及ESA（歐洲航空航天局）保持長期良好的項目合作關系。2021年，spin off子公司Advascope專為電子顯微鏡EM應用提供定制化粒子探測系統(tǒng)。
北京眾星聯(lián)恒科技有限公司作為捷克Advacam公司中國區(qū)的總代理，也在積極推廣Timex / Medipix芯片技術，并探索和推廣光子計數(shù)X射線探測技術在中國市場的應用，目前已有眾多客戶將MiniPIX、AdvaPIX和WidePIX成功應用于空間輻射探測、X射線小角散射、X射線光譜學、X射線應力分析和X射線能譜成像等領域。同時我們也有數(shù)臺MiniPIX樣機，及WidePIX 1*5 MX3 CdTe的樣機，我們也非常期待對我們探測器感興趣或基于探測器應用有新的idea的老師聯(lián)系我們，我們可以一起嘗試做更多的事情。
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