Протонные минипучки могут улучшить лечение метастазов рака

Лечение онкологических больных лучами пространственно-модулированного излучения может разрушить опухоли, сводя к минимуму повреждение близлежащих органов и здоровых тканей. В этом заключается идея протонной минилучевой лучевой терапии (pMBRT), новой методики лечения, в которой для доставки терапевтической дозы используется массив субмиллиметровых пучков излучения.

Мини-лучи состоят из чередующихся пиков высокой дозы и долины низкой дозы, что менее вредно для здоровых тканей на малых глубинах. На больших глубинах эти лучи постепенно расширяются, создавая однородное распределение дозы в целевом объеме. Исследования на мелких животных показали, что pMBRT может существенно уменьшить нормальную токсичность тканейпризывают эквивалентный или превосходный контроль опухоли, по сравнению с традиционной протонной терапией.

«Протонная минилучевая лучевая терапия уже продемонстрировала значительный прирост терапевтического индекса в доклинических исследованиях», — говорится в сообщении. Рамон Ортис от Институт Кюри. «Эти многообещающие результаты способствуют внедрению этой техники в клиническую практику». С этой целью Ортис (теперь в Калифорнийском университете в Сан-Франциско) и его коллеги из Института Кюри оценили преимущества pMBRT для лечения метастазов рака и сообщили о своих выводах в Медицинская физика.

Моделирование сценариев pMBRT

Метастатические заболевания являются причиной до 90% смертей от рака. Метастазы обычно лечат с помощью методов стереотаксической лучевой терапии (СРТ), но доза, необходимая для местного контроля, часто ограничена риском токсичности для близлежащих нормальных тканей. Например, при метастазах в головной мозг радиационно-индуцированный некроз головного мозга сообщается у половины пациентов, получавших СРТ.

Чтобы определить, может ли pMBRT уменьшить такие осложнения, команда использовала моделирование Монте-Карло для расчета распределения доз для четырех пациентов, которые ранее получали SRT в Институте Кюри. Пациентов лечили от метастатических поражений в височной доле головного мозга, лобной доле, печени и легких.

Исследователи смоделировали планы pMBRT с одной фракцией, используя одно или два лечебных поля для доставки той же биологической эквивалентной дозы (BED) к опухоли-мишени, что и для SRT. Они смоделировали латунный коллиматор мини-луча, содержащий щели размером 400 мкм × 5.6 см с различным расстоянием между центрами, для создания мини-пучков как с узким, так и с более широким интервалом. Затем они рассчитали распределение доз для четырех случаев пациентов, для pMBRT, SRT и обычной протонной терапии.

В планах pMBRT с узким интервалом, которые создают равномерное распределение дозы в целевом объеме, охват опухоли был таким же или немного лучше, чем в планах SRT. Планы, использующие более широко расставленные лучи pMBRT, которые доставляют квазиравномерное распределение дозы к мишени, имели меньший охват опухоли.

Важно отметить, что pMBRT значительно снижает дозу облучения критических структур по сравнению с SRT. В первом случае с головным мозгом pMBRT снизила среднюю BED для органов риска (OAR) на 44% (правый слуховой нерв) и 100% (левый слуховой нерв). При втором лечении головного мозга pMBRT полностью щадила OAR, включая зрительный тракт, ствол мозга и хиазму.

В случае печени средняя ЭД на печень и ребра была снижена на 25% и 75% соответственно, при этом удалось избежать облучения верхней полой вены. А в случае легких доза ОАР была снижена от 11% (ребра) до 100% (легочная артерия и бронхи). Среднее значение BED для OAR было в основном сходным между pMBRT и обычной протонной терапией.

Исследователи также изучили возможные побочные эффекты pMBRT на нормальные ткани. Например, для двух случаев метастазов в головной мозг они рассчитали дозу, доставленную в здоровую ткань головного мозга. Они рассмотрели пределы дозы для стандартного фракционированного облучения, при котором нормированная общая доза в фракциях 2 Гр (NTD_2.0) 72 Гр приводит к 5% вероятности радионекроза в течение пяти лет.

Для всех планов pMBRT максимальная долина NTD_2.0 для здорового мозга (61 Гр (ОБЭ) для случая височной доли и 47 Гр (ОБЭ) для случая лобной доли) оставался ниже этого порога допустимой дозы, в отличие от обычной протонной терапии. Для пациентов с метастазами в легкие и печень средние дозы в тканях легких и печени в планах pMBRT также были значительно ниже максимально переносимых средних доз.

Клинические преимущества

Лечение pMBRT, рассматриваемое в этом исследовании, проводилось с использованием всего одной или двух массивов мини-лучей. Использование меньшего количества полей, чем при лечении СРТ (три или четыре дуги), требует меньшего количества репозиций пациента, сокращения времени лечения фракциями, а также уменьшения объема нормальной ткани, подвергаемой воздействию низких доз. Кроме того, доставка pMBRT за одну лечебную фракцию значительно сокращает общее время лечения по сравнению с планами SRT, в которых использовалось от трех до пяти фракций.

Минилучевая лучевая терапия: от фотонов к заряженным частицам

Исследователи отмечают, что планы pMBRT, оцениваемые в этой работе, могут быть реализованы клинически с использованием установки, уже реализованной в Центре протонной терапии Орсе для доклинических испытаний, с контролем движения мишени и органа во время лечения, как в SRT и протонной терапии.

Ортис рассказывает Мир физики что Институт Кюри сейчас обсуждает возможность проведения клинических испытаний фазы I/II. «Они будут оценивать нейротоксичность и показатели контроля над опухолью при лечении рецидивирующей мультиформной глиобластомы с помощью протонных мини-пучков», — объясняет он. «Это исследование направлено на то, чтобы внести свой вклад в подготовку этих клинических исследований».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/proton-minibeams-could-improve-treatment-of-cancer-metastases/