Education

Betere radiotherapie met magnetische nanodeeltjes

Universiteit van Twente:
Dr. ir. Bennie ten Haken, B.tenHaken@utwente.nl
NIM-Magnetic Detection 053 - 4892158

Medisch Spectrum Twente, afdeling radiotherapie
Dr. Erik van Dieren, e.vandieren@mst.nl
klinisch fysicus radiotherapie 053 4873017

Samenvatting
Radiotherapie van bewegende doelgebieden is een uitdaging, zowel tijdens imaging als tijdens uitvoering van de bestraling. Bestaande oplossingen, tracking met radioactieve deeltjes of transponders, zijn duur en inflexibel. Dit team onderzoek een magnetisch alternatief voor de precieze tracking van de beweging de patiënt, tijdens een gewone radiotherapie. Doel van dit MSc. project is om op basis van beschikbare laboratorium apparatuur is een werkend prototype te ontwikkelen en te demonstreren in een klinische bestralingsbron.

Uitleg van klinische vraag/probleem
In de radiotherapie is het behandelen van een niet direct zichtbaar (doel)volume een uitdaging. Beeldvorming voor en na de bestraling is momenteel standaard, maar er zijn aanwijzingen dat tussen die 2 images in toch nog verschuivingen kunnen plaatsvinden. Er wordt nu volop gezocht naar systemen die dat “gat” kunnen vullen (reflecterende markers, transponders en/of radioactieve deeltjes in de patiënt), maar die voldoen nog niet altijd in nauwkeurigheid en toepasbaarheid. Een eerder BME afstudeerproject heeft al aangetoond dat de DiffMag techniek een tracer snel kan volgen, ook als de versneller aanstaat of beweegt : er zijn geen problemen te verwachten t.a.v. stralings­interferentie, beïnvloeding van het veld door de patiënt, of toxiciteit bij de patiënt door de deeltjes, of door snel wisselend magneetvelden.

Opdracht
Optimale configuratie ontwerpen voor het detectie systeem voor de plaatsbepaling van behandeling in een patiënt. Hiervoor zal gebruik gemaakt worden van de beschikbare besturings-units voor de DiffMag techniek. Het bestaande magnetische systeem moet aangepast worden voor een nauwkeurige diepte bepaling van een bekende tracer hoeveelheid in één richting en voldoende diep in de patient. De te gebruiken magnetisch besturing (DiffMag-sequentie) moet aangepast worden om een maximale nauwkeurigheid in de plaatsbepalingte realiseren. Belangrijk is de nauwkeurige kalibratie, onderdrukking van de stoorsignalen uit de omgeving, een bruikbare user interface, en integratie met versneller systemen. De UT is de basis voor de productie van dit prototype, de afdeling radiotherapie/MST faciliterend de meet- en experimenteertijd in de Radiotherapie versneller. Daarnaast zal de afdeling radiotherapie betrokken zijn bij het verder op patiënten onderzoeken van deze nieuwe techniek.

Literatuur

1.

Superparamagnetic nanoparticle detection for real-time tracking in external beam radiation therapy, Paul van Kaam, MSc thesis Biomedical Engineering Univ. Twente 2012

2.

An evaluation of intrafraction motion of the prostate in the prone and supine positions using electromagnetic tracking, Amish P. Shah, Patrick A. Kupelian, Twyla R. Willoughby, Katja M. Langen, Sanford L. Meeks, Radiotherapy and Oncology , Volume 99, Issue 1, Pages 37–43, April 2011

3.

Method and apparatus for measuring an amount of superparamagnetic material in an object., Waanders, S., Visscher, M., Oderkerk, T., Krooshop E., and ten Haken, B., Patent application EP 12194029.0., Priority date 23 nov. 2012.