FLASH 조사는 양성자 치료 중 면역 세포를 보호합니다.

FLASH 조사는 양성자 치료 중 면역 세포를 보호합니다.

타임 스탬프 : 30 년 2024 월 8 일 오전 00:XNUMX
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<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/flash-irradiation-spares-immune-cells-during-proton-therapy-physics-world.jpg" data-caption="뇌의 혈류 모델링 재구성된 뇌 모델에서 혈관(노란색)을 통한 혈액(보라색)의 시공간적 전파. 왼쪽에서 오른쪽으로: 뇌로 들어오고 나가는 혈액 흐름이 동일할 때 시작(0.2초), 1.5초 후 및 평형 상태(7초 이상)에서의 분포입니다. (제공: CC BY 4.0/물리. 메드. 바이올. 10.1088/1361-6560/ad144e)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoaistream.com/wp-content/uploads/2024/01/flash-irradiation-spares-immune-cells-during-proton-therapy-physics-world.jpg”>뇌의 혈류 모델링
뇌의 혈류 모델링 재구성된 뇌 모델에서 혈관(노란색)을 통한 혈액(보라색)의 시공간적 전파. 왼쪽에서 오른쪽으로: 시작 시(0.2초), 1.5초 후 및 평형 시(7초 이상) 분포입니다. (제공: CC BY 4.0/물리. 메드. 바이올. 10.1088/1361-6560/ad144e)

방사선으로 암을 치료하면 신체의 면역 반응을 자극하고 종양 성장을 억제할 수 있지만, 면역 반응과 관련된 백혈구인 림프구의 수준도 감소하여 종양 조절이 손상되고 예후가 좋지 않을 수 있습니다. 이러한 방사선 유발 림프구 감소증의 심각도는 순환 혈액 세포 및 림프구에 전달되는 선량과 관련이 있습니다. 따라서 심장, 말초 혈액 및 림프 기관에 대한 선량을 최소화하면 이러한 해로운 영향을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 이론을 더 자세히 조사하기 위해 Antje Galts와 압델칼렉 함미 TU Dortmund University에서는 FLASH 방사선 요법(초고선량률로 전달되는 방사선)이 뇌암 환자의 양성자 치료 중 면역 세포 고갈 수준을 줄일 수 있는지 여부를 조사했습니다.

“고선량률에서 관찰된 FLASH 절약 효과 뒤에 숨은 생물학적 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았습니다. 그러나 제안된 이론 중 하나는 FLASH 조사의 즉각적인 선량 전달이 노출 시간을 최소화하여 순환 림프구의 고갈을 크게 감소시킨다는 것을 시사하는 면역 가설입니다.”라고 Hammi는 설명합니다. "우리 연구에서 우리는 저분할 치료와 빠른 용량 전달이 기존 분할 양성자 펜슬 빔 스캐닝 치료 계획에 비해 면역 세포를 최대 27배까지 절약한다는 것을 보여주었습니다."

Galts와 Hammi는 선량 측정 혈류 모델 뇌종양의 기존 및 FLASH 기반 강도 변조 양성자 치료(IMPT) 중 순환 림프구에 대한 용량을 시뮬레이션합니다. 동적 빔 전달 모델은 각 단일 양성자 펜슬 빔의 선량률의 시공간적 변화를 고려하면서 IMPT 분할 치료 계획을 시뮬레이션합니다. Hammi는 이 모델이 상업적으로 이용 가능한 사이클로트론의 현실적인 전달 매개변수를 통합하고 있다고 지적합니다.

인간 뇌의 혈액 순환을 정확하게 반영하기 위해 Galts와 Hammi는 뇌 MR 혈관 조영술 이미지에서 직접 혈관을 매핑했습니다. 그들은 465개의 혈관과 8841개의 개별 혈관 가지를 포함하는 뇌혈관 모델을 사용하여 혈류 내 면역 세포의 순환을 시뮬레이션했습니다.

연구진은 4개의 입사 양성자 빔과 임상적으로 관련된 전달 매개변수를 사용하여 교모세포종 종양에 대한 현실적인 IMPT 치료 계획을 세웠습니다. 그런 다음 그들은 양성자 치료 계획을 시행하는 동안 순환 혈액이 노출되는 시변 방사선장과 치료 후 누적 선량을 계산하여 그 결과를 다음과 같이 보고했습니다. 의학 및 생물학 물리학.

교모세포종은 가장 치명적인 형태의 뇌암이며 방사선 요법으로 치료하면 방사선 유발 림프구 감소증이 장기간 발생할 수 있습니다. Hammi는 "방사선 전달 중 뇌혈관 시스템을 모델링함으로써 방사선 요법이 이러한 환자 그룹의 면역 반응에 어떻게 영향을 미치고 잠재적으로 개선된 치료 전략으로 이어질 수 있는지에 대한 더 깊은 통찰력을 얻을 수 있기를 바랍니다"라고 말했습니다.

계획 비교

Galts와 Hammi는 22.3가지 치료 시나리오를 조사했습니다. 단일 14.6 Gy 분할을 사용한 IMPT FLASH; 8개의 2 Gy 분획과 XNUMX개의 XNUMX Gy 분획을 사용한 저분획 FLASH; 및 XNUMX개의 XNUMX Gy 분수를 사용하는 기존 IMPT. 각 치료 계획에 대해 그들은 순환 림프구에 대한 선량계측 영향을 평가하고 그에 따른 방사성 독성을 추정했습니다.

선량-부피 히스토그램을 통해 FLASH 방사선 요법이 기존 선량률 IMPT에 비해 조사된 세포의 비율을 크게 감소시키는 것으로 나타났습니다. 첫 번째 치료 부분 동안 세 가지 FLASH 방식 모두 순환 혈액량의 약 1.52%를 조사한 반면 기존 IMPT는 2.18%를 조사했습니다. 3.01개 또는 7.35개 분할로 전달되는 저분할 FLASH 계획은 방사선 조사량을 각각 42.41% 및 XNUMX%로 증가시켰으며, 반면 기존 IMPT는 말초 혈액의 XNUMX%를 방사선에 노출시켰습니다.

다음으로 연구진은 전체 치료 기간 동안 림프구 집단의 7% 고갈을 유발하는 임계값인 최소 2cGy의 선량을 받은 순환 림프구의 수준을 조사했습니다. 기존 IMPT를 완료한 후 순환 림프구의 25.65%가 최소 7cGy의 선량을 받았습니다. 단일, 1.21분할, 2.30분할 FLASH 치료의 경우 이 선량 임계값보다 더 많은 양을 받은 용량은 각각 5.14%, XNUMX%, XNUMX%였습니다.

100% 고갈을 유발하는 30 cGy 이상의 선량을 받은 순환 림프구의 부피는 단일, 0.77, 1.28분할 FLASH에서 각각 2.09%, 0.10%, XNUMX%였으며 기존 IMPT에서는 XNUMX%였습니다.

Galts와 Hammi는 또한 다양한 방사선 조사 시나리오에 대해 말초 혈액에서 서로 다른 분포를 갖는 CD4+ 및 CD8+ 림프구의 반응을 연구했습니다. 두 가지 림프구 유형 모두 첫 번째 분할 후 세포 사멸은 단일, 0.66, 0.62분할 FLASH와 기존 IMPT에서 각각 0.32%, 0.08%, XNUMX%, XNUMX%였습니다.

전체 치료 후 림프구 고갈은 1.02회 및 1.56회 치료 분획에서 각각 2.14%, 70%였고, 기존 IMPT에서는 XNUMX%였습니다. 이러한 발견은 FLASH 양성자 치료가 두개내 치료 중에 순환하는 면역 세포를 절약하고 단일 분획 FLASH가 기존 IMPT에 비해 고갈 비율을 거의 XNUMX% 감소시킨다는 것을 보여줍니다.

함미가 말해요 물리 세계 이제 두경부암을 포함하도록 모델을 확장하고 있습니다. "또한 우리는 수동적이고 환자별 에너지 조절을 기반으로 하는 등각 FLASH 치료에 특히 중점을 두고 다양한 FLASH 전달 방법과 이것이 면역 체계 고갈에 미치는 영향을 탐구하고 있습니다."라고 그는 설명합니다. "이 전달 모델은 슛스루 FLASH 전달에 비해 더 많은 순환 림프구를 절약할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다."

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