Onderzoek Dirk Verellen

Abstract

Ultra-korte gepulste hoge dosis-tempo radiotherapie (UHDR), ook wel FLASH genoemd, heeft recent voor een schokeffect in de radiotherapie (RT) gemeenschap gezorgd. Preklinische data heeft aangetoond dat een enkele-puls dosis boven een bepaalde drempelwaarde leidt tot een afname in de toxiciteit voor het gezonde weefsel met een factor van bijna twee, en bijgevolg het verschil in respons tussen gezond- en tumorweefsel vergroot. Het effect werd reeds beschreven in 1966 door Hornsey et al., maar recente publicaties van het Frans-Zwitserse team (Institute Curie en CHUV) hebben de interesse doen heropleven. RT is de laatste decenia sterk verbeterd door een reeks van verschillende evoluties (verhogen van foton energie van kV tot MV, introductie van proton therapie, implementatie van CT en 3D conformele RT in combinatie met steeds nauwkeurigere dosis berekening algoritmes, intensiteit gemoduleerde RT, biologische conformele RT, stereotactische RT, en beeldgestuurde RT) met telkens een stapsgewijze verbeteringen in de behandelingsuitkomst en toxiciteit. FLASH, indien gevalideerd door onafhankelijk preklinisch onderzoek en klinische trials, heeft het potentieel om een echte revolutie te veroorzaken. Hierbij is nauwkeurige dosismeting van enorm belang om de dosisafzetting te monitoren en evalueren. Dit is essentieel voor de kwaliteitsborging in radio-oncologie bij het benchmarken en vergelijken van de behandelingsuitkomsten. Op dit moment zijn er nog steeds veel vragen die beantwoord moeten worden alvorens het FLASH-effect klinisch kan worden toegepast. De radiobiologische mechanismen achter het FLASH-effect zijn nog steeds onbekend en vereisen fundamenteel preklinisch onderzoek (niet de primaire focus van dit project). Daarnaast staat de dosimetrie voor behoorlijke uitdagingen omwille van de ultra-hoge dosis tempi per puls. Moderne RT opereert typisch bij dosis tempi van 1 tot 25 Gy per minuut, waar FLASH opereert tussen 40 en 1000 Gy per seconde. Bovendien, wijzen inleidende resultaten erop dat de dosis per puls een relevantere parameter is dan de gemiddelde dosis per (mili)seconde om het FLASH-effect te induceren. Secundaire standaard ionizatiekamers (de standaard bij absolute dosimetrie in een klinische omgeving) ondervinden significante beperkingen en hebben grote correctiefactoren nodig om de inefficiëntie in ladingscollectie te corrigeren in UHDR. Het is geen verassing dat de dosimetrische karakteristieken van deze voorgaande rapporten mbt het FLASH-effect gebaseerd waren op alanine EPR en radiochrome filmdosimetrie (off-line oplossingen met behoorlijke onzekerheden). Het huidige project wil gebruik maken van een optimale synergie tussen de bestaande expertise in België om de dosimetrische uitdagingen mbt UHDR te identificeren/onderzoeken én bij te dragen aan gestandardiseerde procedures in absolute dosimetrie en dosis rapportering. De expertise van het consortium bestaat uit: (a) Het Iridium Netwerk en UAntwerpen (FLASH onderzoeksgroep met één van de twee elektron FLASH prototype linacs op de markt (SIT). (b) Het NuTeC van UHasselt (alanine EPR dosimetrie, gerelateerd aan de BELdART dosimetrie audit in radiotherapie). (c) Het SCK CEN team (expertise in zowel real-time dosimetrie met 2D scintillatie dosimetrie, punt dosimetrie én off-line dosimetrie via calorimetrie). (d) DoseVue (ontwikkeling van DoseWire Series 200 scintillating fiber systeem voor hoge dosis per pulse IORT en FLASH). Aangezien geen van de huidig beschikbare dosimetrische technieken ontwikkeld is om operationeel te zijn binnen de extreme condities aan welke ze worden blootgesteld met UHDR, heeft dit PhD project al doelstelling: • De bestaande dosimetrische systemen uit te dagen en verder te ontwikkelen/verbeteren tot accurate en betrouwbare dosimetrische technieken voor FLASH dosimetrie. • Een aan FLASH-gewijd dosimetrie protocol te ontwikkelen, zowel voor referentie- als online dosimetrie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verellen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Centrum voor Oncologisch Onderzoek (CORE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject