Protonski mini žarki bi lahko izboljšali zdravljenje metastaz raka

Zdravljenje bolnikov z rakom s prostorsko moduliranimi žarki sevanja bi lahko uničilo tumorje, hkrati pa zmanjšalo poškodbe bližnjih organov in zdravega tkiva. To je ideja za terapijo s protonskim minižarkom (pMBRT), nastajajočo tehniko zdravljenja, ki za zagotavljanje terapevtskega odmerka uporablja niz žarkov sevanja submilimetrske velikosti.

Minižarki obsegajo izmenjujoče se vrhove visokih odmerkov in nizke doze, vzorec, ki je manj škodljiv za zdravo tkivo na majhnih globinah. Na večjih globinah se ti žarki postopoma širijo, da ustvarijo homogeno porazdelitev odmerka znotraj ciljnega volumna. Študije na malih živalih so pokazale, da lahko pMBRT dramatično zmanjšati normalno toksičnost tkivas enakovredno ali boljše obvladovanje tumorjav primerjavi s konvencionalno protonsko terapijo.

"Radijska terapija s protonskim minižarkom je v predkliničnih študijah že pokazala izjemno povečanje terapevtskega indeksa," pravi Ramon Ortiz iz Institut Curie. "Ti obetavni rezultati spodbujajo prevod te tehnike v klinično področje." S tem namenom so Ortiz (zdaj na UC San Francisco) in sodelavci z Instituta Curie ocenili koristi pMBRT za zdravljenje rakavih metastaz in poročali o svojih ugotovitvah v Medicinska fizika.

Simulacija scenarijev pMBRT

Metastatska bolezen predstavlja do 90 % smrti, povezanih z rakom. Metastaze se običajno zdravijo s tehnikami stereotaktične radioterapije (SRT), vendar je odmerek, potreben za lokalni nadzor, pogosto omejen s tveganjem toksičnosti za bližnje normalno tkivo. Pri metastazah v možganih so na primer poročali o možganski nekrozi, povzročeni s sevanjem, pri polovici bolnikov, zdravljenih s SRT.

Da bi ugotovili, ali lahko pMBRT zmanjša takšne zaplete, je ekipa uporabila simulacije Monte Carlo za izračun porazdelitve odmerka za štiri bolnike, ki so predhodno prejeli SRT na Institutu Curie. Bolnike so zdravili zaradi metastatskih lezij v temporalnem režnju, čelnem režnju, jetrih in pljučih.

Raziskovalci so simulirali enofrakcijske načrte pMBRT, pri čemer so uporabili eno ali dve terapevtski polji za dostavo enakega biološkega ekvivalenta odmerka (BED) tarči tumorja, kot je predpisano za SRT. Modelirali so medeninasti kolimator minižarkov, ki je vseboval reže 400 μm × 5.6 cm na različnih razdaljah od središča do središča, da bi ustvarili ozke in širše razporejene minižarke. Nato so izračunali porazdelitev odmerkov za štiri primere bolnikov, za pMBRT, SRT in konvencionalno protonsko terapijo.

V načrtih pMBRT z ozkimi razmiki, ki ustvarjajo enakomerno porazdelitev odmerka v ciljnem volumnu, je bila pokritost tumorja podobna ali nekoliko boljša kot v načrtih SRT. Načrti, ki uporabljajo širše razmaknjene žarke pMBRT, ki zagotavljajo navidezno enakomerno porazdelitev odmerka na cilj, so imeli nižjo pokritost tumorja.

Pomembno je, da je pMBRT znatno zmanjšal odmerek za kritične strukture v primerjavi s SRT. V prvem primeru možganov je pMBRT zmanjšal povprečno BED do ogroženih organov (OAR) za med 44 % (desni akustični živec) in 100 % (levi akustični živec). Pri drugem zdravljenju možganov je pMBRT popolnoma prizanesel OAR, vključno z optičnim traktom, možganskim deblom in kiazmo.

V primeru jeter se je povprečni BED v jetra in rebra zmanjšal za 25 % oziroma 75 %, pri čemer se je izognilo obsevanju zgornje vene cave. V primeru pljuč se je odmerek za OAR zmanjšal za med 11 % (rebra) in 100 % (pljučna arterija in bronhiji). Povprečno BED do OARs je bilo večinoma podobno med pMBRT in konvencionalno protonsko terapijo.

Raziskovalci so raziskali tudi možne škodljive učinke pMBRT na normalna tkiva. Za dva primera metastaz v možganih so na primer izračunali odmerek, dostavljen v zdravo možgansko tkivo. Upoštevali so mejne vrednosti odmerka za standardno frakcionirano obsevanje, pri katerem je normalizirana skupna doza pri frakcijah 2 Gy (NTD_2.0) 72 Gy povzroči 5-odstotno verjetnost radionekroze v petih letih.

Za vse načrte pMBRT največja dolina NTD_2.0 v zdrave možgane (61 Gy(RBE) za primer temporalnega režnja in 47 Gy(RBE) za primer čelnega režnja) ostal pod tem pragom tolerance odmerka v nasprotju z običajno protonsko terapijo. Pri bolnikih z metastazami v pljučih in jetrih so bili tudi povprečni odmerki v pljučnem in jetrnem tkivu v načrtih pMBRT precej pod največjimi sprejemljivimi povprečnimi odmerki.

Klinične koristi

Zdravljenja s pMBRT, obravnavana v tej študiji, so bila izvedena z uporabo samo enega ali dveh nizov minižarkov. Uporaba manjšega števila polj kot pri zdravljenju SRT (trije ali štirje loki) zahteva manj premeščanja pacienta, skrajšanje časa frakcijskega zdravljenja, pa tudi zmanjšanje volumna normalnega tkiva, izpostavljenega nizkim odmerkom. Poleg tega zagotavljanje pMBRT v eni frakciji zdravljenja znatno skrajša skupni čas zdravljenja v primerjavi z načrti SRT, ki so uporabljali tri do pet frakcij.

Radioterapija z minižarki: od fotonov do nabitih delcev

Raziskovalci poudarjajo, da bi lahko načrte pMBRT, ovrednotene v tem delu, klinično izvajali z uporabo nastavitev, ki so že bile izvedene v centru za protonsko terapijo Orsay za predklinična preskušanja, z nadzorovanim gibanjem tarč in organov med zdravljenjem kot pri SRT in protonski terapiji.

Ortiz pove Svet fizike da Institut Curie zdaj razpravlja o možnosti kliničnih preskušanj faze I/II. "Ti bi ocenili nevrotoksičnost in stopnje nadzora tumorja pri zdravljenju ponavljajočega se multiformnega glioblastoma s protonskimi mini žarki," pojasnjuje. "Namen te študije je prispevati k pripravi teh kliničnih preiskav."

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/proton-minibeams-could-improve-treatment-of-cancer-metastases/