新的成像方法来测量辐射剂量

某些类型的癌症和其他疾病的治疗肿瘤的药物含有放射性物质目标。然而,这种药物也可以存入健康的器官,可能损害肾脏,胆量和骨髓。

阿贾,生物医学工程师麦凯维圣路易斯华盛顿大学的工程学院,学生们在他的实验室里和合作者已经开发出一种方法来测量粒子的分布排放放射性药物的治疗。阿尔法粒子是一种辐射对细胞的毒性作用是高度本地化。在各种各样的测试,他们发现该低定量单光子发射计算机断层扫描(LC-QSPECT)方法提供了可靠的测量放射性核素吸收。

研究结果被发表在IEEE辐射和等离子体科学5月23日,2022年。

项目开始时,丹尼尔•Thorek放射学副教授医学院的Mallinckrodt放射学研究所,走近Jha非常重要需要这些疗法。

“知道有多少需要药物去了某个地区治疗后管理等多个原因的病人得到治疗,”贾说,实验室开发的计算成像的方法来诊断和治疗疾病。“幸运的是,这些药物也发出伽马射线光子,它可以捕捉到层析成像系统,SPECT。”

这种测量的数据,称为投影数据,可以用于体内产生的同位素分布图像,这一过程称为图像重建。这提供了一种量化的药物已经多少。然而,这些光子的数量非常低。这使得重建任务非常具有挑战性,Jha说。

为了解决这个问题,Jha和李Zekun Jha实验室的博士生,开发出一种方法,测量了在不同器官吸收和肿瘤直接从SPECT投影数据不执行重建步骤。这种非常规的方法量化了问题解决得多。

Jha,也是助理教授放射学医学院的Mallinckrodt放射学研究所表示,尽管基本的想法并不新鲜,这项工作是第一个应用于定量SPECTα粒子放射性药物疗法,是一步reconstruction-less量化方法。

团队评估疗效的方法使用多个实验。这包括临床实际的模拟研究,包括虚拟临床试验,在50成像模拟的患者前列腺癌已经扩散到骨头。第二项研究使用了一个3 d打印的人形幻影,模拟椎骨损伤脊椎。

“我们的目标是如何准确、精确测量我们能够测量示踪剂摄取不同地区,”贾说。“精确有这样嘈杂的数据时尤为重要。我们发现我们的方法不仅仅是高度准确,优于传统的方法,但也非常精确,”贾说。

这项工作打开执行计算的新领域辐射剂量在这些地区,可以获得对这种治疗方式有强烈的影响。

“这是一个令人印象深刻的技术壮举,克服低灵敏度SPECT定量的长期问题,”Thorek说,也是生物医学工程和放射肿瘤学教授。

接下来,Jha的实验室正在与不同的靶向治疗代理,钍,天然放射性金属镭的衰变。李已经开发了一种技术来分离两种放射性物质和辐射测量在体内产生。此外,他们正在验证测量技术在不同的SPECT系统来确定在不同的扫描仪和系统方法是可再生的。

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