Команда Onel использует технологию LHC для разработки устройства, используемого в радиационной онкологии

В рамках своей работы в области физики частиц высоких энергий профессор Ясар Онель изобрел сцинтиллятор, который будет использоваться в сверхбыстром лучевом лечении рака.

Онель и его группа по физике высоких энергий на факультете физики и астрономии работают над разработкой системы быстрого мониторинга дозы с использованием недавно запатентованного радиационно-стойкого сцинтиллятора и технологии Большого адронного коллайдера. Они работают с кафедрой радиационной онкологии Университета Айовы в Медицинском колледже Карвера над проектом «Лаборатория FLASH Среднего Запада: разработка и проведение лучевой терапии следующего поколения и экспертиза в UI», который был профинансирован на 3 миллиона долларов в течение трех лет. период использования средств государственно-частного партнерства P3 в 2023 финансовом году; Главные исследователи — Джон Буатти и Райан Флинн из отдела радиационной онкологии.

19 апреля 2022 года Управление по патентам и товарным знакам США выдало патент США № 11 307 314 «Устройство, система и метод для сцинтиллятора из радиационно-стойкого пластика и гибкого эластомера», изобретенный Онелом и его коллегой, адъюнкт-профессором Угуром Акгуном и переданный в UI Research. Фундамент.

FLASH-радиотерапия, новый сверхбыстрый лучевой метод лечения рака, продемонстрировал большой потенциал нового поколения в защите здоровых тканей при избирательном разрушении раковых опухолей, но в настоящее время доступные системы контроля дозы, используемые в радиотерапевтических учреждениях, не могут точно контролировать/количественно определять доставленную дозу. со скоростью наносекундного уровня, с которой работает FLASH RT. Новый прототип детектора будет испытан на линейном ускорителе Университета Айовы и новом ускорителе протонов Университета штата Огайо.

«Эта быстрая система контроля дозы с высоким разрешением сделает лечение FLASH-лучевой терапией более безопасным для миллионов пациентов, которые в нем нуждаются. сообщество лучевой терапии», — сказал Онель.

Мощность радиации использовалась для различных целей: от производства энергии до рентгеновских лучей, компьютерной и ПЭТ-сканирования (позитронно-эмиссионной томографии), приложений безопасности и других. Для всех этих применений обнаружение радиации является жизненно важным процессом и обычно осуществляется с помощью сцинтилляторов, которые представляют собой прозрачные материалы, которые излучают свет, когда излучение проходит через них и возбуждает их атомы. Генерируемый свет достигает края сцинтиллятора и обнаруживается датчиком освещенности. Затем сигнал детектора используется для восстановления изображения, которое может быть изображением опухоли для ПЭТ или КТ-сканера, распределением дозы внутри тела для медицинских дозиметров или внутри контейнера для приложений безопасности. Ожидается, что идеальные сцинтилляторы будут давать много света, иметь малое время отклика и устойчивы к излучению. Накопленный эффект излучения внутри сцинтиллятора делает его менее прозрачным, поэтому излучаемый свет не может перемещаться внутри сцинтиллятора. Создание сцинтиллятора, удовлетворяющего этим требованиям, является непростой задачей.

Группа физики высоких энергий UI, работающая над экспериментом CMS в рамках проекта Большого адронного коллайдера, обнаружила «водный эквивалент» сцинтиллятора на основе эластомера с превосходным световым выходом, быстрым сигналом и высокой устойчивостью к радиации. Водный эквивалент означает, что этот материал имеет такую ​​же массу и электронную плотность, что и человеческое тело. Базовый сцинтиллятор также радиационностоек и его можно смешивать с различными сцинтилляционными соединениями для получения необходимых характеристик. «Если это изобретение будет разработано и оптимизировано для различных медицинских применений, общественность получит огромную выгоду», — сказал Онель.