陽子ミニビームは癌転移の治療を改善する可能性がある

空間的に変調された放射線ビームでがん患者を治療すると、近くの臓器や健康な組織への損傷を最小限に抑えながら、腫瘍を破壊することができます。 これが、陽子ミニビーム放射線療法 (pMBRT) の背後にある考え方です。これは、サブミリサイズの放射線ビームのアレイを使用して治療線量を送達する新しい治療技術です。

ミニビームは、高線量のピークと低線量の谷が交互に配置されたパターンで構成されており、浅い深さの健康な組織への害が少ないパターンです。 深度が深くなると、これらのビームは徐々に広がり、ターゲット ボリューム内に均一な線量分布が作成されます。 小動物での研究は、pMBRT が劇的に 正常組織の毒性を軽減、と 同等または優れた腫瘍制御、従来の陽子線治療と比較。

「陽子ミニビーム放射線療法は、前臨床研究で治療指数の著しい向上をすでに示しています」と述べています。 ラモン・オルティス から ゲーテキュリー. 「これらの有望な結果は、この技術を臨床分野に応用することを奨励しています。」 この目的で、Ortiz (現在は UC San Francisco に在籍) と Institut Curie の同僚は、がん転移の治療における pMBRT の利点を評価し、その結果を 医学物理学.

pMBRT シナリオのシミュレーション

転移性疾患は、がん関連死の最大 90% を占めています。 転移は通常、定位放射線治療 (SRT) 技術を使用して治療されますが、局所制御に必要な線量は、近くの正常組織への毒性のリスクによって制限されることがよくあります。 たとえば、脳転移の場合、放射線誘発性脳壊死が SRT で治療された患者の半数で報告されています。

pMBRT がそのような合併症を軽減できるかどうかを判断するために、チームはモンテカルロ シミュレーションを使用して、キュリー研究所で以前に SRT を受けた XNUMX 人の患者の線量分布を計算しました。 患者は、脳の側頭葉、前頭葉、肝臓、肺の転移性病変の治療を受けていました。

研究者らは、400 つまたは 5.6 つの治療フィールドを使用して、SRT で処方されたのと同じ生物学的等価線量 (BED) を腫瘍標的に送達する、単一分割 pMBRT 計画をシミュレートしました。 彼らは、さまざまな中心間距離で XNUMX μm × XNUMX cm のスリットを含む真鍮のミニビーム コリメータをモデル化し、狭い間隔と広い間隔の両方のミニビームを作成しました。 次に、pMBRT、SRT、および従来の陽子線治療について、XNUMX 例の患者の線量分布を計算しました。

ターゲット ボリュームに均一な線量分布を作成する狭い間隔の pMBRT 計画では、腫瘍の範囲は SRT 計画と同様か、わずかに優れていました。 ターゲットにほぼ均一な線量分布を提供する、より広い間隔の pMBRT ビームを使用する計画では、腫瘍の範囲が狭かった。

重要なことに、pMBRT は SRT と比較して重要な構造への線量を大幅に削減しました。 最初の脳のケースでは、pMBRT は危険臓器 (OAR) への平均 BED を 44% (右聴神経) から 100% (左聴神経) 減少させました。 XNUMX回目の脳治療では、pMBRTは視神経路、脳幹、視交叉を含むOARを完全に免れました。

肝臓の場合、上大静脈の照射を回避しながら、肝臓と肋骨への平均 BED はそれぞれ 25% と 75% 減少しました。 また、肺の場合、OAR への線量は 11% (肋骨) から 100% (肺動脈と気管支) の間で減少しました。 OAR に対する平均 BED は、pMBRT と従来の陽子線治療の間でほとんど同じでした。

研究者らは、pMBRT が正常組織に及ぼす可能性のある悪影響も調査しました。 たとえば、脳転移の 2 つのケースでは、健康な脳組織に送達される線量を計算しました。 彼らは標準的な分割照射の線量限度を考慮した。_2.0) の 72 Gy は、5 年以内に XNUMX% の確率で放射線壊死につながります。

すべての pMBRT プランで、最大谷 NTD_2.0 従来の陽子線治療とは対照的に、健康な脳への線量 (側頭葉の場合は 61 Gy(RBE)、前頭葉の場合は 47 Gy(RBE)) は、この線量許容閾値を下回りました。 肺および肝臓に転移のある患者の場合、pMBRT 計画における肺および肝臓組織への平均線量も、最大耐量の平均線量を大幅に下回りました。

臨床的利点

この研究で検討した pMBRT 治療は、XNUMX つまたは XNUMX つのミニビーム アレイのみを使用して行われました。 SRT 治療よりも少ないフィールド (XNUMX つまたは XNUMX つのアーク) を使用することで、患者の再配置が少なくて済み、分割治療時間が短縮されるだけでなく、低線量にさらされる正常組織の体積が減少します。 さらに、XNUMX つの治療分数で pMBRT を提供すると、XNUMX ～ XNUMX つの分数を使用した SRT 計画と比較して、総治療時間が大幅に短縮されます。

ミニビーム放射線治療：光子から荷電粒子まで

研究者らは、この研究で評価されたpMBRT計画は、SRTや陽子線治療のように治療中の標的と臓器の動きを制御して、前臨床試験のためにOrsay陽子線治療センターですでに実施されているセットアップを使用して臨床的に提供できると指摘している.

オルティスは語る 物理学の世界 Institut Curie は現在、第 I/II 相臨床試験の可能性について議論しています。 「これらは、陽子ミニビームによる再発性多形性膠芽腫の治療における神経毒性と腫瘍制御率を評価します」と彼は説明します。 「この研究は、これらの臨床調査の準備に貢献することを目的としています。」

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