p O físico médico Dr. Aswin Hoffmann e sua equipe do Instituto de Radiooncologia - OncoRay no Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) combinaram a imagem por ressonância magnética (MRI) com um feixe de prótons, demonstrando assim pela primeira vez que, em princípio, este método de imagem comumente usado pode funcionar com tratamentos de câncer por feixe de partículas. Isso abre novas oportunidades para terapia do câncer com preservação de tecido saudável. Os pesquisadores publicaram seus resultados na revista Física em Medicina e Biologia . p A radioterapia há muito faz parte da prática padrão de tratamento oncológico. Uma quantidade específica de energia é depositada no tecido tumoral, onde danifica o material genético das células cancerosas, impedindo-os de se dividir, e idealmente destruí-los. A forma mais comumente usada de radioterapia hoje é chamada de terapia de fótons, que usa feixes de raios-X de alta energia. Aqui, uma porção substancial do feixe penetra no corpo do paciente, depositar uma dose prejudicial no tecido saudável ao redor do tumor.

p Núcleos atômicos como armas contra o câncer

p Uma alternativa é a radioterapia com núcleos atômicos carregados, como prótons. A profundidade de penetração dessas partículas depende de sua energia inicial. Eles liberam sua dose máxima no final de sua trajetória. Nenhuma dose será depositada além do chamado "pico de Bragg". O desafio para os médicos que administram esse tipo de terapia é controlar o feixe de prótons exatamente para coincidir com a forma do tecido tumoral e, assim, poupar o máximo possível do tecido normal circundante. Antes do tratamento, eles realizam uma tomografia computadorizada (TC) baseada em raios-X para selecionar seu volume alvo.

p "Isso tem várias desvantagens, "Hoffmann diz." Em primeiro lugar, o contraste dos tecidos moles nas tomografias é pobre, E em segundo lugar, a dose é depositada em tecido saudável fora do volume alvo. "Além disso, a terapia de prótons é mais suscetível ao movimento dos órgãos e mudanças anatômicas do que a terapia de radiação com raios-X, o que prejudica a precisão do direcionamento no tratamento de tumores móveis. Atualmente, não há uma maneira direta de visualizar o movimento do tumor durante a irradiação. Esse é o maior obstáculo quando se trata de terapia de prótons. "Não sabemos exatamente se o feixe de prótons atingirá o tumor conforme planejado, "Hoffmann explica. Portanto, os médicos de hoje precisam usar grandes margens de segurança em torno do tumor. "Mas isso danifica mais o tecido saudável do que seria necessário se a radiação fosse mais direcionada. Isso significa que ainda não estamos explorando todo o potencial da terapia de prótons."

p Primeiro protótipo para terapia de partículas guiada por RM

p Hoffmann e sua equipe querem mudar isso. Em cooperação com o fabricante belga de equipamentos de terapia de prótons IBA (Ion Beam Applications SA), o objetivo de seu grupo de pesquisa é integrar terapia de prótons e imagens de RM em tempo real. Ao contrário de imagens de raios-X ou tomografia computadorizada, A ressonância magnética oferece excelente contraste de tecidos moles e permite imagens contínuas durante a irradiação. “Já existem dois desses dispositivos híbridos para uso clínico na terapia de fótons guiada por RM; mas nenhum existe para a terapia de partículas”.

p Isso se deve principalmente às interações eletromagnéticas entre o scanner de ressonância magnética e o equipamento de terapia de prótons. Por um lado, Scanners de ressonância magnética precisam de campos magnéticos altamente homogêneos para gerar imagens geometricamente precisas. O feixe de prótons, por outro lado, é gerado em um ciclotron, um acelerador circular no qual campos eletromagnéticos forçam partículas carregadas em uma trajetória circular e as aceleram. O feixe de prótons também é direcionado e moldado por ímãs, cujos campos magnéticos podem interferir com o campo magnético homogêneo do scanner de ressonância magnética.

p “Quando lançamos o projeto, há três anos e meio, muitos colegas internacionais estavam céticos. Eles pensaram que era impossível operar um scanner de ressonância magnética em um feixe de prótons por causa de todos os distúrbios eletromagnéticos, "Hoffmann explica." Ainda assim, fomos capazes de mostrar em nossos experimentos que um scanner de ressonância magnética pode de fato operar em um feixe de prótons. Imagens em tempo real de alto contraste e direção precisa do feixe de prótons não são mutuamente exclusivas. "Muitos especialistas previram outra dificuldade que ocorreria a partir do comportamento do feixe de prótons:quando partículas eletricamente carregadas se movem no campo magnético de um scanner de ressonância magnética, As forças de Lorentz desviarão o feixe de sua trajetória reta. Contudo, os pesquisadores conseguiram demonstrar que essa deflexão pode ser antecipada e, portanto, corrigida.

p Para explorar essas interações mútuas, Hoffmann e sua equipe usaram a sala experimental do Centro Nacional de Pesquisa de Radiação em Oncologia - OncoRay.

p "Nossa missão é individualizar a terapia de prótons biologicamente e otimizá-la tecnologicamente de acordo com seus limites físicos, "diz Hoffmann, chefe do grupo de pesquisa em radioterapia guiada por RM no HZDR. OncoRay tem seu próprio ciclotron para entregar o feixe de prótons na sala de terapia, bem como na sala experimental. Hoffmann e seus colegas usaram o último para suas atividades de pesquisa. Com o apoio do IBA e da Unidade Paramed MRI da ASG Superconductors SpA, eles instalaram um scanner de ressonância magnética aberto no caminho do feixe de prótons, realizando o primeiro protótipo mundial de terapia de partículas guiada por RM. "Temos sorte de ter uma sala experimental grande o suficiente para acomodar um scanner de ressonância magnética. Esse é um dos recursos exclusivos do OncoRay."

p Joelho fantasma, salsicha mista e diversão previsível

p Para seus experimentos neste primeiro protótipo, eles inicialmente usaram o que é chamado de fantasma de joelho, um pequeno cilindro de plástico preenchido com um líquido de contraste aquoso e uma variedade de peças de plástico de formatos diferentes. Hoffmann e sua equipe o usaram para realizar análises quantitativas da qualidade da imagem. Em uma segunda série de experimentos, os pesquisadores usaram um pedaço de linguiça mista de Dresden. "Quando o grupo de pesquisa holandês estudou imagens para seu dispositivo de terapia de fótons guiada por RM em 2009, eles usaram costeleta de porco, "Hoffmann diz." Em 2016, Pesquisadores australianos demonstraram seu dispositivo de terapia de fótons MR em um bife de canguru. Uma vez que também queríamos ir regionalmente para nosso protótipo em terapia de partículas guiada por RM, usamos a salsicha mista de Dresden. "Tanto a série de experimentos com o fantasma quanto com a salsicha mostraram que os campos magnéticos da terapia de prótons não distorceram a imagem. Eles apenas causaram pequenos desvios na imagem de RM, que pode ser corrigido.

p O projeto está atualmente entrando em sua próxima fase. O objetivo é desenvolver o primeiro protótipo do mundo para terapia de partículas guiada por RM que seja aplicável para uso clínico.