Kiiritusravi eesmärk on edastada kasvaja sihtmärgile ettenähtud kiirgusdoos, piirates samal ajal ümbritsevate normaalsete kudede kahjustamist. Praegu saavutatakse see populatsioonipõhise raviplaani optimeerimise abil, mis põhineb eelnevalt määratletud doosipõhistel eesmärkidel ja riskiorganite (OAR) piirangutel, mis on välja töötatud laia patsientide populatsiooni koondreaktsioonist kiirgusele. Kahjuks on selliste standardiseeritud raviplaanide tõhusus ja toksilisus erinev, kuna patsientidel ja nende kasvajatel on individuaalsed bioloogilised omadused.
Teadlaste eesmärk on pakkuda kiiritusravi planeerimisel isikupärasemat lähenemist University of Michigan on välja töötanud uudse intensiivsusega moduleeritud kiiritusravi (IMRT) optimeerimisstrateegia, mis hõlmab planeerimisprotsessi otseselt patsiendipõhiseid doosi-vastuse mudeleid. Nende tehnikat, mida on kirjeldatud artiklis Meditsiiniline füüsika, põhineb üldise ravi kasulikkuse prognoositava väärtuse maksimeerimisel – defineeritakse kui kohaliku kontrolli tõenäosus miinus toksilisuse tõenäosuste kaalutud summa.
Uus planeerimismeetod, mida nimetatakse prioriteetseks kasuliku optimeerimiseks (PUO), täiendab standardseid lähenemisviise, kaasates isikupärastatud tegurid, mis on seotud kasvajate ja OAR-ide kiirgustundlikkusega. Näiteks OAR radiotoksilisust võivad mõjutada vanus, suitsetamise staatus, geeniekspressioon, molekulaarsed markerid ja olemasolevad seisundid, nagu südamehaigus. Kiiritusravi efektiivsust võivad mõjutada ka muud samaaegsed ravid.
Nende strateegia kinnitamiseks, juhtivteadur Martha Matuszak ja kolleegid kasutasid PUO meetodit IMRT plaanide koostamiseks viiele mitteväikerakk-kopsuvähiga (NSCLC) patsiendile. Nad teatavad, et PUO planeerimine parandas kõigi patsientide kohalikku kontrolli võrreldes tavapäraste plaanidega, mida nende ravis kasutati.
"NSCLC patsiendid esindavad väga heterogeenset rühma, kellel on haiguse ulatus ja lokaliseerimine varieeruv," selgitab juhtiv autor. Daniel Polan. "Koos muu anatoomilise varieeruvusega võivad need tegurid drastiliselt mõjutada ravi planeerimist, sealhulgas erinevatest optimeerimismeetoditest tulenevat eeldatavat kasu. Seetõttu valisime meie meetodi esialgseks teostatavuse testimiseks viis juhtumit, mis esindavad patsiendi suuruse, kasvaja suuruse, asukoha ja lateraalsuse mitmekesisust, lisaks prognoositavaid tulemusi mõjutavate annuste ühismuutujate mitmekesisusele.
Patsiendipõhiste IMRT-plaanide koostamiseks kasutasid teadlased esmalt kaubanduslikku ravi planeerimise süsteemi, et arvutada annus, mis põhines huvipakkuvate piirkondade doosi mõjumaatriksil. Seejärel lahendavad nad kaks optimeerimisprobleemi, et luua optimaalsed beamlet-kaalud, mida saab TPS-i tagasi importida.
Esimene optimeerimisprobleem maksimeerib üldise plaani kasulikkust, sõltuvalt tüüpilistest kliinilistest annuste piirangutest, optimeerides efektiivsuse ja toksilisuse vahelist kompromissi individuaalsete annuse-vastuse mudelite alusel. Teine minimeerib tavapäraseid doosipõhiseid eesmärke, mille suhtes kehtivad samad doosipiirangud nagu esimene, säilitades samal ajal esimese optimeerimisega määratud optimaalse kasulikkuse.
Kõigi viie patsiendi puhul genereeris PUO-lähenemine edukalt optimaalsed beamlet-kaalud, mis maksimeerisid kasulikkust, jäädes samas annusepõhiste piirangute piiridesse. Uuringu jaoks võrdlesid teadlased neid PUO IMRT plaane kliiniliselt esitatud 3D konformse kiiritusravi (CRT) plaanidega ning tagasiulatuvalt loodud doosi optimeerimise (DOO) IMRT ja volumetriliselt moduleeritud kaareteraapia (VMAT) plaanidega.
Võrreldes 3DCRT, VMAT ja DOO IMRT plaanidega, parandas PUO meetod plaani kasulikkust vastavalt keskmiselt 40%, 32% ja 31%. PUO plaanid näitasid, et kohalik kontroll paranes keskmiselt 17% ja toksilisus on sarnane tavapärase planeerimisega.
Ootuspäraselt oli PUO IMRT plaanidest saadava kasu ulatus patsientide vahel erinev. Polan teatab, et ühe patsiendi puhul parandas PUO kasulikkust 70% võrreldes tavapärase DOO-ga. "See vastab 32% absoluutsele paranemisele prognoositavas progresseerumisvaba ellujäämise tõenäosuses, suurendades samal ajal kiirgusest põhjustatud kopsutoksilisuse prognoositavat tõenäosust 2% võrra," ütleb ta. "See oluline kompromiss võib oluliselt parandada haiguse ellujäämist, minimeerides samal ajal mõju patsiendi ravijärgsele elukvaliteedile."
Teise patsiendi puhul, kellel oli suur kasvaja, olid paranemised aga minimaalsed. Polan selgitab, et suuremate kasvajate puhul muutub ravi planeerimine tavaliselt piiratumaks, kuna on suurenenud integreeritud annusevajadus ja vähenenud võime vältida normaalsete kudede piirnemist.
AI raamistik kasutab kiiritusravi annuse individualiseerimiseks meditsiinilisi pilte
Meeskond rõhutab, et PUO-meetod annab patsiendispetsiifiliste kliiniliste tegurite ja biomarkerite põhjal kvantitatiivse võimaluse määrata kindlaks, millised patsiendid võivad annuse suurendamisest või ümberjagamisest kasu saada, võttes samal ajal arvesse ka patsiendi geomeetriat ja OAR-i doosipiiranguid.
Teadlased viivad praegu läbi suuremahulisi retrospektiivseid uuringuid eesmärgiga töötada välja tulevane kliiniline uuring, mis kasutab PUO ravi planeerimise strateegiat. Nende uurimiskeskused keskenduvad patsiendiandmete ja isikupärastatud tulemuste prognooside integreerimisele otse kiiritusravi planeerimisse, keskendudes praegu maksa-, kopsu- ja pea- ja kaelavähile, kus kiiritusravi positiivsete ja negatiivsete mõjude tasakaalustamine võib oluliselt mõjutada patsiendi üldist ravikvaliteeti. -elu.
