L'équipe d'Onel utilise la technologie LHC pour développer un dispositif utilisé en radio-oncologie

Dans le cadre de ses travaux en physique des particules de haute énergie, le professeur Yasar Onel a inventé un scintillateur qui serait utilisé dans un traitement par rayonnement ultra-rapide du cancer.

Onel et son groupe de physique des hautes énergies du Département de physique et d'astronomie travaillent au développement d'un système de surveillance rapide des doses utilisant leur scintillateur à rayonnement dur récemment breveté et la technologie Large Hadron Collider. Ils travaillent avec le département de radio-oncologie de l'Université de l'Iowa au Carver College of Medicine sur le projet " Midwest FLASH Lab: Developing Next-Generation Radiotherapy Delivery and Expertise at the UI ", qui a été financé pour 3 millions de dollars sur une période de trois ans. période utilisant les fonds PPP du partenariat public-privé pour l'exercice 2023 ; les chercheurs principaux sont John Buatti et Ryan Flynn en radio-oncologie.

L'Office américain des brevets et des marques a accordé le brevet américain numéro 11 307 314 le 19 avril 2022, "Appareil, système et méthode pour le scintillateur en plastique durci par rayonnement et en élastomère flexible", inventé par Onel et son collègue professeur agrégé adjoint Ugur Akgun et affecté à l'UI Research Fondation.

La radiothérapie FLASH, un nouveau traitement de radiothérapie ultra-rapide contre le cancer, a montré un grand potentiel de nouvelle génération pour protéger les tissus sains tout en détruisant sélectivement les tumeurs cancéreuses, mais actuellement, les systèmes de surveillance de dose disponibles utilisés dans les installations de radiothérapie ne peuvent pas surveiller/quantifier avec précision la dose délivrée à la vitesse de niveau nanoseconde à laquelle FLASH RT fonctionne. Le nouveau prototype de détecteur sera testé à l'accélérateur linéaire de l'Université de l'Iowa et au nouvel accélérateur de protons de l'Ohio State University.

"Ce système de surveillance de dose rapide et à haute résolution rendra le traitement de radiothérapie FLASH plus sûr pour des millions de patients qui en ont besoin. L'invention des scientifiques de l'interface utilisateur permettra une dosimétrie FLASH multidimensionnelle rapide, précise et pratique, répondant à un besoin important dans le communauté de la radiothérapie », a déclaré Onel.

La puissance du rayonnement a été exploitée à diverses fins, de la production d'énergie aux rayons X, aux scans CAT et PET (tomographie par émission de positrons), aux applications de sécurité et autres. Pour toutes ces applications, la détection du rayonnement est un processus vital et se fait généralement via des scintillateurs, qui sont des matériaux transparents qui produisent de la lumière lorsque le rayonnement traverse et excite leurs atomes. La lumière générée se déplace vers le bord du scintillateur pour être détectée par un capteur de lumière. Ensuite, le signal du détecteur est utilisé pour reconstruire une image, qui se trouve être une image de tumeur pour un TEP ou un scanner, une distribution de dose dans un corps pour les dosimètres médicaux, ou à l'intérieur d'un conteneur pour des applications de sécurité. On s'attend à ce que les scintillateurs idéaux produisent beaucoup de lumière, aient un temps de réponse rapide et soient résistants aux radiations. L'effet accumulé du rayonnement à l'intérieur du scintillateur le rend moins transparent, la lumière produite ne peut donc pas voyager à l'intérieur du scintillateur. C'est un défi de créer un scintillateur qui satisfasse à ces conditions préalables.

Le groupe de physique des hautes énergies de l'interface utilisateur travaillant sur l'expérience CMS du projet Large Hadron Collider a découvert un scintillateur à base d'élastomère "équivalent eau" avec un rendement lumineux supérieur, un signal rapide et une résistance élevée aux radiations. L'équivalent en eau signifie que ce matériau a une masse et une densité d'électrons similaires à celles du corps humain. Le scintillateur de base est également résistant aux rayonnements, et il peut être mélangé avec différents composés scintillants pour produire les caractéristiques requises. "Si cette invention est développée et optimisée pour diverses applications médicales, il y aurait un énorme gain pour le public", a déclaré Onel.