FLASH kiiritusravis kasutatavad ülikõrged doosikiirused võivad suurendada terapeutilist akent, kaitstes normaalseid kudesid kiirguskahjustuste eest. Mõned teadlased usuvad, et FLASH-i prootonkiired võivad olla saadaval ka kaubanduslikult saadavate tsüklotronitega kiirendatud prootonkiirtega. Kuid kui FLASH kombineeritakse kõige arenenuma prootonteraapia tüübiga, külgmise pliiatsikiirega skaneerimisega (PBS), mõjutavad just PBS-i prootonite edastamine keeruliste vähivormide enneolematu täpsusega ka kohalikke doosikiirusi, mis on FLASH-efekti saavutamiseks kriitilised.
Teadlased Erasmuse ülikooli meditsiinikeskus, Instituto Superior Técnico ja HollandPTC eesmärk on võtta arvesse PBS-i prootonite kohaletoimetamisest tulenevaid kohalikke erinevusi doosikiiruses. Nende hiljutisest uuringust teatati International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, maksimeerib FLASH-i katvust, optimeerides PBS-i skannimismustrit vokslipõhiste mõõdikutega.
"Püüdsime optimeerida FLASH-i doosikiiruse optimeerimise kaudu, ilma et see kahjustaks plaani kvaliteeti kiirgusdoosi osas," ütleb juhtiv autor Rodrigo José Santo. "Püüdsime luua torujuhtme, mis optimeeriks järjekindlalt FLASH-i katvust erinevate kasvajate kuju ja suurusega jaoks, ilma raviplaani uuesti optimeerimata ja FLASH-i kui kohalikku efekti, mis sõltub pliiatsikiire kohaletoimetamise mustrist."
Tulemus: FLASH prootonteraapia raviplaanide optimeerimine ilma doosikiirust kahjustamata.
PBS kui rändmüüja
Reisiva müügimehe probleem püstitab järgmise küsimuse: "Kui võtta arvesse linnade loendit ja iga linnapaari vahemaid, siis milline on lühim võimalik marsruut, mis külastab iga linna täpselt ühe korra ja naaseb lähtelinna?"
See probleem, mida kombineeritud optimeerimise teadlased on pikka aega uurinud, on arvutiteaduses ja operatsioonide uurimises kasutatavate geneetiliste algoritmide baromeeter. José Santo, kes on praegu UMC Utrechti doktorant, kuid töö tegemise ajal oli magistrant, mõistis, et geneetilisi algoritme saab kasutada tema enda probleemi lahendamiseks – prootonpliiatsi kiirte kiiritamise järjekorra optimeerimiseks, et maksimeerida FLASH-i katvust. .
Teadlaste lähenemisviis kasutab vokslipõhist mõõdikut, mis on määratletud fikseeritud doosilävedega, et teha kindlaks, millal selle voksli kiiritamine algab ja lõpeb. Algoritm hindab iga pliiatsikiire doosikiirust eraldi ja eeldab, et FLASH on lokaalne efekt ja kogu kiiritusaeg on kriitiline FLASH-parameeter.
Algoritmi käitatakse erinevatel lahendustel paralleelselt, kuigi aeg-ajalt jagab see nende vahel teavet. Pliiatsikiirte vaheline keskmine kaugus on lisatud kulufunktsioonina, et minimeerida kiirte suunaga risti oleva tasapinna kogupikkust. Algoritmi rakendatakse järjestikku pärast seda, kui pliiatsikiirte asendid ja kaalud on optimeeritud, ilma et see kahjustaks plaani kvaliteeti (nominaalse) neeldunud doosi osas.
Teadlased katsetasid oma algoritmi raviplaanide põhjal, kasutades ülekandeprootoni pliiatsikiire 20 patsiendi jaoks, kellel oli varajases staadiumis kopsuvähk ja kopsumetastaasid. (Kopsukahjustused on FLASH-i jaoks ideaalsed kohad, väidavad teadlased – praegused FLASH-i prootonravimid hõlmavad pigem suure energiaga kiirte, mis läbivad patsienti, mitte tavapärase prootonteraapia jaoks kasutatavate Braggi tipu kiirte.)
Keskmine FLASH-katvus paranes standardsete rida-realt skaneerimismustrite puhul 6.9%-lt 29%-ni PBS-i optimeerimisega. Teadlased täheldasid, et PBS-i optimeeritud plaanidel on pöörislik välimus. FLASH-aken muutus veidi erinevate kiirete voolude korral.
FLASH prootonteraapia: optimaalse manustamistehnika paljastamine
Kuna teised uurimisrühmad töötavad peamiselt FLASH-i optimeerimise nimel ravi planeerimise tasemel, on teadlaste sõnul keeruline võrrelda omaenda PBS-i optimeeritud tulemusi teiste FLASH-i prootonteraapia uuringutega – neile teadaolevalt on see uuring esimene, mis teostab pliiatsikiirt. kohaletoimetamise mustri optimeerimine FLASH prootonteraapia jaoks. Nüüd keskenduvad nad PBS-i kohaletoimetamise optimeerimisele suuremate sihtmärkide jaoks ja doosikiiruse optimeerimise integreerimisele oma olemasolevasse doosi optimeerimise torujuhtmesse.
"Kiiritusravi täiustatakse endiselt pidevalt ja FLASH-efekt on paljutõotav tee patsientide paremate ravitulemuste saavutamiseks. Prootonteraapia koos optimeerimisalgoritmidega, nagu meie väljatöötatud, on oluline samm täpselt selle saavutamise suunas, ”ütleb José Santo. "Meie käsikiri rõhutab, et FLASH-prootonteraapia kui raviviisi edasiseks optimeerimiseks on palju ruumi isegi praeguse kiire riistvaraga."
