रेडियोथेरेपी का लक्ष्य आसपास के सामान्य ऊतकों को होने वाले नुकसान को सीमित करते हुए ट्यूमर लक्ष्य तक एक निर्धारित विकिरण खुराक पहुंचाना है। यह वर्तमान में जनसंख्या-आधारित उपचार योजना अनुकूलन का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, जो पूर्वनिर्धारित खुराक-आधारित उद्देश्यों और व्यापक रोगी आबादी के विकिरण के लिए समग्र प्रतिक्रिया से विकसित अंग-एट-रिस्क (OAR) बाधाओं पर आधारित है। दुर्भाग्य से, ऐसी मानकीकृत उपचार योजनाओं की प्रभावशीलता और विषाक्तता अलग-अलग होती है, क्योंकि रोगियों और उनके ट्यूमर में व्यक्तिगत जैविक विशेषताएं होती हैं।
रेडियोथेरेपी योजना के लिए एक अधिक व्यक्तिगत दृष्टिकोण प्रदान करने के उद्देश्य से, शोधकर्ताओं ने यूनिवर्सिटी ऑफ मिशिगन एक उपन्यास तीव्रता-संग्राहक रेडियोथेरेपी (आईएमआरटी) अनुकूलन रणनीति विकसित की है जो नियोजन प्रक्रिया में रोगी-विशिष्ट खुराक-प्रतिक्रिया मॉडल को सीधे शामिल करती है। उनकी तकनीक, में वर्णित है चिकित्सा भौतिकी, समग्र उपचार उपयोगिता के अनुमानित मूल्य को अधिकतम करने पर आधारित है - स्थानीय नियंत्रण की संभावना के रूप में विषाक्तता की संभावनाओं के भारित योग के रूप में परिभाषित किया गया है।
प्राथमिकता उपयोगिता अनुकूलन (पीयूओ) नामक नई योजना पद्धति, ट्यूमर और ओएआर की रेडियोसक्रियता से संबंधित व्यक्तिगत कारकों को शामिल करके मानक दृष्टिकोण को बढ़ाती है। उदाहरण के लिए, ओएआर रेडियोटॉक्सिसिटी, उम्र, धूम्रपान की स्थिति, जीन अभिव्यक्ति, आणविक मार्करों और पहले से मौजूद स्थितियों जैसे हृदय रोग से प्रभावित हो सकती है। अन्य समवर्ती उपचार भी विकिरण चिकित्सा की प्रभावकारिता को प्रभावित कर सकते हैं।
उनकी रणनीति को मान्य करने के लिए, प्रमुख अन्वेषक मार्था मतुसज़क और सहकर्मियों ने नॉन-स्मॉल सेल लंग कैंसर (NSCLC) वाले पांच रोगियों के लिए IMRT प्लान बनाने के लिए PUO पद्धति का उपयोग किया। वे रिपोर्ट करते हैं कि पीयूओ योजना ने पारंपरिक योजनाओं की तुलना में सभी रोगियों के लिए स्थानीय नियंत्रण में सुधार किया है जिनका उपयोग उनके उपचार के लिए किया गया था।
मुख्य लेखक बताते हैं, "एनएससीएलसी रोगी रोग की सीमा और स्थानीयकरण में परिवर्तनशीलता के साथ अत्यधिक विषम समूह का प्रतिनिधित्व करते हैं।" डेनियल पोलन. "अन्य शारीरिक परिवर्तनशीलता के संयोजन में, ये कारक अलग-अलग अनुकूलन विधियों से किसी भी अनुमानित लाभ सहित उपचार योजना को काफी प्रभावित कर सकते हैं। इसलिए, हमारी पद्धति के प्रारंभिक व्यवहार्यता परीक्षण के लिए, हमने पूर्वानुमानित परिणामों को प्रभावित करने वाले खुराक सहसंयोजकों में विविधता के अलावा रोगी के आकार, ट्यूमर के आकार, स्थान और पार्श्वता में विविधता का प्रतिनिधित्व करने के लिए पांच मामलों का चयन किया।
रोगी-विशिष्ट आईएमआरटी योजना बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने सबसे पहले एक वाणिज्यिक उपचार योजना प्रणाली का उपयोग किया, जो ब्याज के क्षेत्रों में बीमलेट-खुराक योगदान के प्रभाव मैट्रिक्स के आधार पर खुराक की गणना करने के लिए उपयोग की गई। फिर वे इष्टतम बीमलेट वजन उत्पन्न करने के लिए दो अनुकूलन समस्याओं को हल करते हैं जिन्हें टीपीएस में वापस आयात किया जा सकता है।
पहली अनुकूलन समस्या व्यक्तिगत खुराक-प्रतिक्रिया मॉडल के आधार पर प्रभावकारिता और विषाक्तता के बीच व्यापार-बंद को अनुकूलित करके, विशिष्ट नैदानिक खुराक की कमी के अधीन समग्र योजना उपयोगिता को अधिकतम करती है। दूसरा पारंपरिक खुराक-आधारित उद्देश्यों को कम करता है, पहले के समान खुराक की कमी के अधीन, पहले अनुकूलन से निर्धारित इष्टतम उपयोगिता को बनाए रखते हुए।
सभी पांच मरीजों के लिए, पीयूओ दृष्टिकोण ने इष्टतम बीमलेट वजन सफलतापूर्वक उत्पन्न किया जो खुराक-आधारित बाधाओं के भीतर रहते हुए उपयोगिता को अधिकतम करता है। अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने इन PUO IMRT योजनाओं की तुलना नैदानिक रूप से वितरित 3D अनुरूप रेडियोथेरेपी (CRT) योजनाओं और पूर्वव्यापी रूप से उत्पन्न खुराक-केवल अनुकूलन (DOO) IMRT और वॉल्यूमेट्रिक-मॉड्यूलेटेड आर्क थेरेपी (VMAT) योजनाओं के साथ की।
जब 3DCRT, VMAT और DOO IMRT प्लान के साथ तुलना की गई, तो PUO पद्धति ने क्रमशः 40%, 32% और 31% के औसत से प्लान उपयोगिता में सुधार किया। पीयूओ योजनाओं ने पारंपरिक योजना के समान विषाक्तता के साथ स्थानीय नियंत्रण में औसत 17% सुधार का प्रदर्शन किया।
जैसा अनुमान लगाया गया था, पीयूओ आईएमआरटी प्लान से मिलने वाले लाभ की सीमा रोगियों के बीच अलग-अलग थी। पोलन की रिपोर्ट है कि एक मरीज के लिए, पीयूओ के परिणामस्वरूप पारंपरिक डीओओ की तुलना में उपयोगिता में 70% सुधार हुआ। "यह प्रगति मुक्त अस्तित्व की अनुमानित संभावना में 32% पूर्ण सुधार के अनुरूप है, जबकि विकिरण प्रेरित फेफड़ों की विषाक्तता की अनुमानित संभावना में केवल 2% की वृद्धि हुई है," वे कहते हैं। "इस पर्याप्त व्यापार-बंद में रोगी के उपचार के बाद के जीवन की गुणवत्ता पर प्रभाव को कम करते हुए रोग की उत्तरजीविता में काफी सुधार करने की क्षमता है।"
एक अन्य रोगी के लिए जिसे एक बड़ा ट्यूमर था, हालांकि, सुधार न्यूनतम थे। पोलन बताते हैं कि बड़े ट्यूमर के लिए, उपचार योजना आम तौर पर बढ़ी हुई अभिन्न खुराक आवश्यकताओं और सीमावर्ती सामान्य ऊतकों से बचने की कम क्षमता के कारण अधिक विवश हो जाती है।
एआई फ्रेमवर्क रेडियोथेरेपी खुराक को अलग-अलग करने के लिए चिकित्सा छवियों का उपयोग करता है
टीम इस बात पर जोर देती है कि पीयूओ विधि यह निर्धारित करने के लिए एक मात्रात्मक तरीका प्रदान करती है कि रोगी-विशिष्ट नैदानिक कारकों और बायोमार्कर के आधार पर कौन से रोगी खुराक वृद्धि या पुनर्वितरण से लाभान्वित हो सकते हैं, जबकि रोगी ज्यामिति और ओएआर खुराक की सीमा के लिए भी लेखांकन करते हैं।
शोधकर्ता वर्तमान में पीयूओ उपचार योजना रणनीति को नियोजित करते हुए एक संभावित नैदानिक परीक्षण विकसित करने के लक्ष्य के साथ बड़े पैमाने पर पूर्वव्यापी अध्ययन कर रहे हैं। उनका अनुसंधान रोगी डेटा और वैयक्तिकृत परिणाम भविष्यवाणियों को सीधे रेडियोथेरेपी योजना में एकीकृत करने के आसपास केंद्रित है, वर्तमान में यकृत, फेफड़े और सिर और गर्दन के कैंसर पर ध्यान केंद्रित किया जाता है, जहां रेडियोथेरेपी के सकारात्मक और नकारात्मक प्रभावों को संतुलित करने से रोगी की समग्र गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है। -जीवन।
