Ο στόχος της ακτινοθεραπείας είναι να χορηγήσει μια συνταγογραφημένη δόση ακτινοβολίας στον στόχο του όγκου, περιορίζοντας ταυτόχρονα τη βλάβη στους περιβάλλοντες φυσιολογικούς ιστούς. Αυτό επιτυγχάνεται επί του παρόντος με τη χρήση βελτιστοποίησης του σχεδίου θεραπείας βάσει πληθυσμού, με βάση προκαθορισμένους στόχους με βάση τη δόση και περιορισμούς οργάνων σε κίνδυνο (OAR) που αναπτύχθηκαν από τη συγκεντρωτική απόκριση στην ακτινοβολία ενός ευρέος πληθυσμού ασθενών. Δυστυχώς, η αποτελεσματικότητα και η τοξικότητα τέτοιων τυποποιημένων σχεδίων θεραπείας ποικίλλουν, επειδή οι ασθενείς και οι όγκοι τους έχουν ατομικά βιολογικά χαρακτηριστικά.
Με στόχο την παροχή μιας πιο εξατομικευμένης προσέγγισης στον προγραμματισμό ακτινοθεραπείας, οι ερευνητές του Πανεπιστήμιο του Michigan έχουν αναπτύξει μια νέα στρατηγική βελτιστοποίησης ραδιοθεραπείας με ρυθμιζόμενη ένταση (IMRT) που ενσωματώνει άμεσα μοντέλα δόσης-απόκρισης ειδικά για τον ασθενή στη διαδικασία σχεδιασμού. Η τεχνική τους, που περιγράφεται στο Ιατρική Φυσική, βασίζεται στη μεγιστοποίηση της προβλεπόμενης τιμής της συνολικής χρησιμότητας της θεραπείας – που ορίζεται ως η πιθανότητα τοπικού ελέγχου μείον το σταθμισμένο άθροισμα των πιθανοτήτων τοξικότητας.
Η νέα μέθοδος σχεδιασμού, που ονομάζεται βελτιστοποίηση προτεραιότητας χρησιμότητας (PUO), επαυξάνει τις τυπικές προσεγγίσεις ενσωματώνοντας εξατομικευμένους παράγοντες που σχετίζονται με τη ραδιοευαισθησία όγκων και OAR. Η ραδιοτοξικότητα του OAR, για παράδειγμα, μπορεί να επηρεαστεί από την ηλικία, την κατάσταση του καπνίσματος, την έκφραση γονιδίων, τους μοριακούς δείκτες και τις προϋπάρχουσες καταστάσεις όπως η καρδιακή νόσο. Άλλες ταυτόχρονες θεραπείες μπορεί επίσης να επηρεάσουν την αποτελεσματικότητα της ακτινοθεραπείας.
Για να επικυρώσει τη στρατηγική τους, κύριος ερευνητής Μάρθα Ματούζακ και οι συνάδελφοι χρησιμοποίησαν τη μέθοδο PUO για να δημιουργήσουν σχέδια IMRT για πέντε ασθενείς με μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα (NSCLC). Αναφέρουν ότι ο σχεδιασμός PUO βελτίωσε τον τοπικό έλεγχο για όλους τους ασθενείς σε σύγκριση με τα συμβατικά σχέδια που είχαν χρησιμοποιηθεί για τις θεραπείες τους.
«Οι ασθενείς με NSCLC αντιπροσωπεύουν μια εξαιρετικά ετερογενή ομάδα με μεταβλητότητα στην έκταση και τον εντοπισμό της νόσου», εξηγεί ο επικεφαλής συγγραφέας Ντάνιελ Πολάν. «Σε συνδυασμό με άλλες ανατομικές μεταβλητές, αυτοί οι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν δραστικά τον προγραμματισμό της θεραπείας, συμπεριλαμβανομένων τυχόν αναμενόμενων κερδών από διαφορετικές μεθόδους βελτιστοποίησης. Ως εκ τούτου, για την αρχική δοκιμή σκοπιμότητας της μεθόδου μας, επιλέξαμε πέντε περιπτώσεις που αντιπροσωπεύουν την ποικιλομορφία στο μέγεθος του ασθενούς, το μέγεθος του όγκου, τη θέση και την πλευρικότητα, επιπλέον της ποικιλομορφίας στις συμμεταβλητές δόσης που επηρεάζουν τα προβλεπόμενα αποτελέσματα».
Για να δημιουργήσουν σχέδια IMRT ειδικά για τον ασθενή, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αρχικά ένα εμπορικό σύστημα σχεδιασμού θεραπείας για να υπολογίσουν τη δόση με βάση έναν πίνακα επιρροής των συνεισφορών δόσης beamlet σε περιοχές ενδιαφέροντος. Στη συνέχεια λύνουν δύο προβλήματα βελτιστοποίησης για να δημιουργήσουν βέλτιστα βάρη δοκών που μπορούν να εισαχθούν πίσω στο TPS.
Το πρώτο πρόβλημα βελτιστοποίησης μεγιστοποιεί τη χρησιμότητα του γενικού σχεδίου που υπόκειται σε τυπικούς κλινικούς περιορισμούς δόσης, βελτιστοποιώντας την αντιστάθμιση μεταξύ αποτελεσματικότητας και τοξικότητας με βάση εξατομικευμένα μοντέλα δόσης-απόκρισης. Το δεύτερο ελαχιστοποιεί τους συμβατικούς στόχους που βασίζονται στη δόση, υπόκεινται στους ίδιους περιορισμούς δόσης με τον πρώτο, ενώ διατηρεί τη βέλτιστη χρησιμότητα που καθορίστηκε από την πρώτη βελτιστοποίηση.
Και για τους πέντε ασθενείς, η προσέγγιση PUO δημιούργησε με επιτυχία τα βέλτιστα βάρη δέσμης που μεγιστοποιούσαν τη χρησιμότητα ενώ παρέμειναν εντός των περιορισμών που βασίζονται στη δόση. Για τη μελέτη, οι ερευνητές συνέκριναν αυτά τα σχέδια PUO IMRT με τα κλινικά παρεχόμενα σχέδια τρισδιάστατης σύμμορφης ακτινοθεραπείας (CRT) και με τα αναδρομικά παραγόμενα σχέδια IMRT και ογκομετρικά διαμορφωμένης θεραπείας τόξου (VMAT).
Σε σύγκριση με τα σχέδια 3DCRT, VMAT και DOO IMRT, η μέθοδος PUO βελτίωσε τη χρησιμότητα του σχεδίου κατά μέσο όρο κατά 40%, 32% και 31%, αντίστοιχα. Τα σχέδια PUO έδειξαν μέση βελτίωση 17% στον τοπικό έλεγχο με παρόμοια τοξικότητα με τον συμβατικό σχεδιασμό.
Όπως αναμενόταν, η έκταση των οφελών από τα προγράμματα PUO IMRT διέφερε μεταξύ των ασθενών. Ο Polan αναφέρει ότι για έναν ασθενή, το PUO είχε ως αποτέλεσμα βελτίωση της χρησιμότητας κατά 70% σε σχέση με το συμβατικό DOO. «Αυτό αντιστοιχεί σε 32% απόλυτη βελτίωση στην προβλεπόμενη πιθανότητα επιβίωσης χωρίς εξέλιξη, ενώ αυξάνει μόνο την προβλεπόμενη πιθανότητα τοξικότητας των πνευμόνων που προκαλείται από την ακτινοβολία κατά 2%,» λέει. «Αυτή η ουσιαστική αντιστάθμιση έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει σημαντικά τη δυνατότητα επιβίωσης της νόσου, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τον αντίκτυπο στην ποιότητα ζωής του ασθενούς μετά τη θεραπεία».
Ωστόσο, για έναν άλλο ασθενή που είχε μεγάλο όγκο, οι βελτιώσεις ήταν ελάχιστες. Ο Polan εξηγεί ότι για μεγαλύτερους όγκους, ο σχεδιασμός της θεραπείας γίνεται συνήθως πιο περιορισμένος λόγω των αυξημένων απαιτήσεων για ενσωματωμένη δόση και της μειωμένης ικανότητας αποφυγής συνορείας με φυσιολογικούς ιστούς.
Το πλαίσιο AI χρησιμοποιεί ιατρικές εικόνες για να εξατομικεύσει τη δόση ακτινοθεραπείας
Η ομάδα τονίζει ότι η μέθοδος PUO παρέχει έναν ποσοτικό τρόπο προσδιορισμού των ασθενών που μπορούν να ωφεληθούν από την κλιμάκωση ή την ανακατανομή της δόσης, με βάση ειδικούς κλινικούς παράγοντες και βιοδείκτες, ενώ επίσης λαμβάνει υπόψη τη γεωμετρία του ασθενούς και τα όρια δόσης OAR.
Οι ερευνητές διεξάγουν επί του παρόντος μεγάλης κλίμακας αναδρομικές μελέτες με στόχο την ανάπτυξη μιας προοπτικής κλινικής δοκιμής που θα χρησιμοποιεί τη στρατηγική σχεδιασμού θεραπείας PUO. Η έρευνά τους επικεντρώνεται στην ενσωμάτωση δεδομένων ασθενών και εξατομικευμένων προβλέψεων αποτελεσμάτων απευθείας στον προγραμματισμό ακτινοθεραπείας, με τρέχουσα εστίαση στους καρκίνους του ήπατος, του πνεύμονα και του κεφαλιού και τραχήλου, όπου η εξισορρόπηση των θετικών και αρνητικών επιπτώσεων της ακτινοθεραπείας θα μπορούσε να επηρεάσει σημαντικά τη συνολική ποιότητα του ασθενούς. -ΖΩΗ.
