प्रोटॉन मिनीबीम्स कैंसर मेटास्टेस के उपचार में सुधार कर सकते हैं

स्थानिक रूप से मॉड्यूटेड विकिरण बीम के साथ कैंसर रोगियों का इलाज ट्यूमर को नष्ट कर सकता है जबकि आस-पास के अंगों और स्वस्थ ऊतकों को नुकसान कम कर सकता है। प्रोटॉन मिनीबीम रेडिएशन थेरेपी (pMBRT) के पीछे यही विचार है, एक उभरती हुई उपचार तकनीक जो चिकित्सीय खुराक देने के लिए सबमिलीमीटर-आकार के विकिरण बीम की एक सरणी का उपयोग करती है।

मिनीबीम में बारी-बारी से उच्च-खुराक वाली चोटियाँ और कम-खुराक वाली घाटियाँ शामिल हैं, एक पैटर्न जो कम गहराई पर स्वस्थ ऊतक के लिए कम हानिकारक है। अधिक गहराई पर, लक्ष्य मात्रा के भीतर एक सजातीय खुराक वितरण बनाने के लिए ये बीम धीरे-धीरे चौड़ा हो जाते हैं। छोटे जानवरों के अध्ययन से पता चला है कि pMBRT नाटकीय रूप से कर सकता है सामान्य ऊतक विषाक्तता को कम करें, साथ में समकक्ष या बेहतर ट्यूमर नियंत्रण, पारंपरिक प्रोटॉन थेरेपी की तुलना में।

"प्रोटॉन मिनीबीम रेडिएशन थेरेपी ने प्रीक्लिनिकल स्टडीज में थेराप्यूटिक इंडेक्स में उल्लेखनीय लाभ दिखाया है," कहते हैं रेमन ऑर्टिज़ से इंस्टीट्यूट क्यूरी. "ये आशाजनक परिणाम इस तकनीक के नैदानिक ​​डोमेन में अनुवाद को प्रोत्साहित करते हैं।" इस उद्देश्य के साथ, ऑर्टिज़ (अब यूसी सैन फ्रांसिस्को में) और इंस्टीट्यूट क्यूरी के सहयोगियों ने कैंसर मेटास्टेस के इलाज के लिए पीएमबीआरटी के लाभों का मूल्यांकन किया, में उनके निष्कर्षों की सूचना दी चिकित्सा भौतिकी.

pMBRT परिदृश्यों का अनुकरण

मेटास्टैटिक बीमारी कैंसर से होने वाली 90% मौतों के लिए जिम्मेदार है। मेटास्टेस का आमतौर पर स्टीरियोटैक्टिक रेडियोथेरेपी (एसआरटी) तकनीकों का उपयोग करके इलाज किया जाता है, लेकिन स्थानीय नियंत्रण के लिए आवश्यक खुराक अक्सर विषाक्तता के जोखिम से आस-पास के सामान्य ऊतक तक सीमित होती है। मस्तिष्क मेटास्टेस के लिए, उदाहरण के लिए, SRT के साथ इलाज किए गए आधे रोगियों में विकिरण-प्रेरित मस्तिष्क परिगलन की सूचना दी गई है।

यह निर्धारित करने के लिए कि क्या pMBRT ऐसी जटिलताओं को कम कर सकता है, टीम ने चार रोगियों के लिए खुराक वितरण की गणना करने के लिए मोंटे कार्लो सिमुलेशन का उपयोग किया, जिन्होंने पहले संस्थान क्यूरी में SRT प्राप्त किया था। मस्तिष्क के टेम्पोरल लोब, फ्रंटल लोब, लिवर और फेफड़े में मेटास्टेटिक घावों के लिए रोगियों का इलाज किया गया था।

शोधकर्ताओं ने एसआरटी के लिए निर्धारित ट्यूमर लक्ष्य को एक ही जैविक समकक्ष खुराक (बीईडी) देने के लिए एक या दो उपचार क्षेत्रों का उपयोग करके एकल-अंश पीएमबीआरटी योजनाओं का अनुकरण किया। उन्होंने एक पीतल मिनीबीम कोलिमेटर का मॉडल तैयार किया जिसमें 400 माइक्रोन × 5.6 सेमी विभिन्न केंद्र-से-केंद्र अलगाव पर स्लिट होते हैं, दोनों संकीर्ण और व्यापक-दूरी वाले मिनीबीम बनाने के लिए। फिर उन्होंने पीएमबीआरटी, एसआरटी और पारंपरिक प्रोटॉन थेरेपी के लिए चार रोगी मामलों के लिए खुराक वितरण की गणना की।

संकीर्ण दूरी वाले pMBRT योजनाओं में, जो लक्ष्य मात्रा में एक समान खुराक वितरण बनाते हैं, ट्यूमर कवरेज SRT योजनाओं के समान या उससे थोड़ा बेहतर था। व्यापक स्थान वाले pMBRT बीम का उपयोग करने वाली योजनाएँ, जो लक्ष्य को अर्ध-समान खुराक वितरण प्रदान करती हैं, में ट्यूमर कवरेज कम था।

महत्वपूर्ण रूप से, pMBRT ने SRT की तुलना में महत्वपूर्ण संरचनाओं के लिए खुराक को काफी कम कर दिया। पहले मस्तिष्क के मामले में, पीएमबीआरटी ने मीन बीईडी को ऑर्गन-एट-रिस्क (ओएआर) में 44% (दाएं ध्वनिक तंत्रिका) और 100% (बाएं ध्वनिक तंत्रिका) के बीच घटा दिया। दूसरे मस्तिष्क उपचार में, pMBRT ने OARs को पूरी तरह से बख्श दिया, जिसमें ऑप्टिक ट्रैक्ट, ब्रेनस्टेम और चियास्म शामिल हैं।

जिगर के मामले में, बेहतर वेना कावा के विकिरण से बचने के दौरान, जिगर और पसलियों के लिए औसत बीईडी क्रमशः 25% और 75% कम हो गया था। और फेफड़े के मामले में, ओएआर की खुराक 11% (पसलियों) और 100% (फुफ्फुसीय धमनी और ब्रोंची) के बीच कम हो गई थी। माध्य BED से OARs ज्यादातर pMBRT और पारंपरिक प्रोटॉन थेरेपी के बीच समान थे।

शोधकर्ताओं ने सामान्य ऊतकों पर पीएमबीआरटी के संभावित प्रतिकूल प्रभावों की भी जांच की। दो मस्तिष्क मेटास्टेस मामलों के लिए, उदाहरण के लिए, उन्होंने स्वस्थ मस्तिष्क के ऊतकों को दी जाने वाली खुराक की गणना की। उन्होंने मानक आंशिक विकिरण के लिए खुराक की सीमा पर विचार किया, जिसमें 2 Gy-अंशों (NTD) पर सामान्यीकृत कुल खुराक_2.0) 72 Gy के पांच साल के भीतर रेडियो-नेक्रोसिस की 5% संभावना होती है।

सभी pMBRT योजनाओं के लिए, अधिकतम वैली NTD_2.0 स्वस्थ मस्तिष्क के लिए (61 Gy (RBE) टेम्पोरल लोब केस के लिए और 47 Gy (RBE) फ्रंटल लोब केस के लिए) पारंपरिक प्रोटॉन थेरेपी के विपरीत इस डोज़ टॉलरेंस थ्रेशोल्ड से नीचे रहा। फेफड़े और यकृत मेटास्टेस वाले रोगियों के लिए, pMBRT योजनाओं में फेफड़े और यकृत के ऊतकों की औसत खुराक भी अधिकतम सहनीय औसत खुराक से काफी कम थी।

नैदानिक ​​लाभ

इस अध्ययन में माना गया pMBRT उपचार केवल एक या दो मिनीबीम सरणियों का उपयोग करके दिया गया था। एसआरटी उपचारों (तीन या चार चाप) की तुलना में कम क्षेत्रों के उपयोग के लिए कम रोगी पुनर्स्थापन की आवश्यकता होती है, अंश उपचार समय को कम करने के साथ-साथ कम खुराक के संपर्क में आने वाले सामान्य ऊतक की मात्रा को कम करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, एक उपचार अंश में pMBRT देने से SRT योजनाओं की तुलना में कुल उपचार समय में काफी कमी आती है, जिसमें तीन से पांच अंशों का उपयोग किया जाता है।

मिनीबीम रेडियोथेरेपी: फोटॉन से आवेशित कणों तक

शोधकर्ता बताते हैं कि इस कार्य में मूल्यांकन की गई पीएमबीआरटी योजनाओं को एसआरटी और प्रोटॉन थेरेपी के रूप में नियंत्रित उपचार के दौरान लक्ष्य और अंग गति के साथ, प्रीक्लिनिकल परीक्षणों के लिए ऑर्से प्रोटॉन थेरेपी सेंटर में पहले से लागू किए गए सेट-अप का उपयोग करके चिकित्सकीय रूप से वितरित किया जा सकता है।

ऑर्टिज़ बताते हैं भौतिकी की दुनिया संस्थान क्यूरी अब चरण I/II नैदानिक ​​परीक्षणों की संभावना पर चर्चा कर रहा है। "ये प्रोटॉन मिनीबीम्स के साथ आवर्तक ग्लियोब्लास्टोमा मल्टीफॉर्म के उपचार में न्यूरोटॉक्सिसिटी और ट्यूमर नियंत्रण दरों का मूल्यांकन करेंगे," वे बताते हैं। "इस अध्ययन का उद्देश्य उन नैदानिक ​​जांचों की तैयारी में योगदान देना है।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/proton-minibeams-could-improve-treatment-of-cancer-metastases/