Ultrasone beeldvorming van de fase-transitie van nanodruppels voor de monitoring van radiotherapie

Radiotherapie bestaat uit de behandeling van ongeveer 50% van alle kankerpatiënten en is daarom een belangrijke pijler bij de behandeling van kanker. Op basis van de weefselbeschadigende eigenschappen van ioniserende straling, streeft radiotherapie ernaar maximaal tumorweefsel bloot te stellen met minimale blootstelling aan gezond weefsel. Daarom, en in overeenstemming met de algemene evolutie naar patiëntspecifieke gezondheidszorg op maat, maken de recente ontwikkelingen in radiotherapie het plannen en afleveren van complexe doseringsverdelingen met een hoge tumorconformiteit mogelijk. Een toegenomen tumorconformiteit vereist echter een verhoogde nauwkeurigheid van de afgifte die moet worden geverifieerd om geschikte tumorblootstelling en minimale bestraling van gezond weefsel te waarborgen. Dit impliceert een groeiende behoefte aan geschikte behandelingsverificatiestrategieën die effectief de feitelijke stralingsdosis gemeten op de tumor meten. Ondanks deze onmiskenbare behoefte blijft de huidige dosimetrie-technologie achter bij de planning en aflevering van radiotherapie. Als gevolg hiervan kan radiotherapie zijn volledige vermogen niet benutten. Deze ontbrekende schakel erkennend, is de wetenschappelijke uitdaging en doorbraak die in dit project wordt nagestreefd de ontwikkeling van een niet-invasief in-situ dosimetriesysteem met het potentieel van on-line dosisbeoordeling. Dit zal worden nagestreefd door ultrasone contrastmiddelen (UCA's) in de rol van theranostische apparaten te plaatsen. Om dit te realiseren, zullen UCA's worden opgewaardeerd tot injecteerbare, dosisgevoelige en doelgerichte apparaten die zich verzamelen in tumorweefsel en de toegediende stralingsdosis vertalen in een wijziging van hun akoestische respons aan echografisch ondervragen. Op maat gemaakte ultrasone beeldvorming en geavanceerde signaalverwerkingsalgoritmen zullen worden ontwikkeld om de (verandering in) akoestische signatuur van UCA's uit backscatter-data te extraheren en deze informatie te vertalen naar een 2D- of 3D-dosisverdelingskaart. De specifieke doelstellingen van dit project zijn het ontwerp, de ontwikkeling en de initiële preklinische validatie van het hiervoor genoemde op UCA gebaseerde dosimetriesysteem. Dit omvat het ontwerp en de ontwikkeling van gerichte stralingsgevoelige UCA's en op maat gemaakte ultrasone uitleestechnologie. Pre-klinische validatie in knaagdiertumormodellen zal worden uitgevoerd om de nauwkeurigheid van de dosimeter te evalueren, samen met bio-distributie en initiële biocompatibiliteitsanalyse. Met het doel van de stralingsdosisverdeling in (en rond) de tumor te beoordelen, wil dit project radiotherapeuten en natuurkundigen toegang geven tot de momenteel onmeetbare essentie van hun behandeling. Een succesvolle afronding van dit project zou daarom de kwaliteitsbewaking en de follow-up van de behandeling radicaal verbeteren, wat onmiskenbaar leidt tot verhoogde patiëntveiligheid en geavanceerde en objectieve middelen biedt om de effectiviteit van verschillende radiotherapie-modaliteiten te vergelijken en te evalueren.