La termoradioterapia è un trattamento del cancro in cui l'ipertermia - riscaldando il tumore al di sopra della temperatura corporea - viene utilizzata per migliorare l'efficacia della radioterapia. La quantità di questo miglioramento è espressa come EQDRT, la dose di radiazioni equivalente necessaria per ottenere lo stesso effetto terapeutico senza riscaldamento.
Gli studi clinici hanno dimostrato che questo approccio può migliorare sostanzialmente i risultati del trattamento in diversi tipi di tumore, senza aumentare la normale tossicità dei tessuti. Precedenti studi hanno anche dimostrato che sia la temperatura raggiunta che l'intervallo di tempo tra la radioterapia e l'ipertermia influiscono sull'esito clinico.
Per comprendere questo processo in modo più dettagliato e aiutare a ottimizzare i trattamenti, i ricercatori di UMC di Amsterdam hanno utilizzato modelli biologici per studiare l'impatto della temperatura massima e dell'intervallo di tempo sull'EQDRT. Descrivendo le loro scoperte nel Giornale internazionale di fisica della biologia dell'oncologia delle radiazioni, riferiscono che sia le alte temperature che i brevi intervalli di tempo sono essenziali per massimizzare il potenziamento terapeutico.
Modello biologico
Per eseguire la termoradioterapia, i medici utilizzano un dispositivo a radiofrequenza o a microonde per applicare calore al tumore una o due volte alla settimana, prima o dopo una sessione di radioterapia. La temperatura del tumore viene mantenuta al di sotto dei 45°C per evitare il riscaldamento del tessuto normale, ma a volte possono verificarsi punti caldi indesiderati (e dolorosi), che limitano il livello massimo di potenza tollerabile che può essere utilizzato durante un trattamento di ipertermia.
Primo autore Petra Kok e colleghi hanno sviluppato un software per modellare gli effetti biologici della radioterapia più l'ipertermia in termini di distribuzioni di dose equivalenti. Il modello, che tiene conto dell'inibizione della riparazione del DNA da parte dell'ipertermia, nonché della citotossicità diretta indotta dal calore, consente di valutare la qualità dei piani di trattamento combinati utilizzando istogrammi dose-volume standard.
Per ottenere informazioni di base sull'impatto dei parametri dell'ipertermia, il team ha prima calcolato il miglioramento di una distribuzione della dose standard di 23 × 2 Gy con temperature omogenee comprese tra 37 e 43 °C, per intervalli di tempo tra 0 e 4 ore.
Il modello ha mostrato che EQDRT aumentato significativamente sia con l'aumento della temperatura che con la diminuzione dell'intervallo di tempo. Per un intervallo di tempo di 1 ora, ad esempio, ha predetto un EQDRT aumento di 2-15 Gy per temperature da 39 a 43°C. Questi risultati sottolineano l'importanza di raggiungere la più alta temperatura tumorale tollerabile per ottimizzare l'esito clinico.
L'impatto dell'intervallo di tempo è stato più pronunciato a temperature più elevate (sopra i 41°C). Ad una tipica temperatura ipertermica di 41.5°C, un EQDRT un aumento di circa 10 Gy è stato ottenuto con un intervallo di tempo di 0 h. Questo è sceso a circa 4 Gy di potenziamento con un intervallo di 4 ore, indicando che all'aumentare dell'intervallo di tempo, è necessaria una temperatura più alta per realizzare lo stesso effetto.
Casi clinici
Successivamente, i ricercatori hanno valutato scenari di trattamento realistici basati su distribuzioni di temperatura non omogenee e piani di radioterapia clinica. Hanno calcolato l'EQDRT per 10 pazienti con carcinoma cervicale localmente avanzato. Tutti i pazienti avevano ricevuto terapia ad arco volumetrico modulato (VMAT) 23 × 2 Gy, con ipertermia applicata settimanalmente durante il ciclo di trattamento.
Come visto con le temperature uniformi, EQDRT era più grande per il più piccolo intervallo di tempo. Quando l'ipertermia è stata applicata immediatamente prima o dopo la radioterapia (intervallo di tempo 0 h), l'EQD medioRT al 95% del volume (D95%) era di 51.7 Gy – un guadagno di 6.3 Gy rispetto alla sola radiazione. L'aumento dell'intervallo di tempo a 4 h ha ridotto questo guadagno a 2.2 Gy.
Il modello ha previsto che la maggior parte del miglioramento della dose viene persa entro la prima ora. Per l'uso clinico, quindi, il tempo che intercorre tra la radioterapia e l'erogazione dell'ipertermia dovrebbe essere il più breve possibile, idealmente da parte dei pazienti che ricevono entrambi i trattamenti nello stesso ospedale. Il team osserva che mentre l'ordine dei due trattamenti non è clinicamente rilevante, poiché ci vuole tempo per riscaldare il tumore, applicare prima l'ipertermia potrebbe consentire intervalli di tempo significativamente più brevi, anche vicini a 0 h.
Infine, i ricercatori hanno modellato l'impatto del raggiungimento di temperature del tumore leggermente inferiori a quelle pianificate, a causa del verificarsi di punti caldi che limitano il trattamento. L'effetto sull'EQDRT era più pronunciato per un breve intervallo di tempo tra la radioterapia e l'ipertermia. Per una temperatura inferiore di 1°C e un intervallo di tempo di 0 ore, ad esempio, la media EQD previstaRT(D95%) è diminuito di 1.8 Gy (da 51.7 a 49.9 Gy); per un intervallo di 4 ore, la diminuzione è stata di circa 0.7 Gy.
La radioterapia è più efficace nei tumori riscaldati
Nei casi in cui non compaiono punti caldi, potrebbe essere possibile aumentare la potenza di uscita e raggiungere una temperatura più alta del previsto. Ancora una volta, il vantaggio di raggiungere una temperatura più elevata era maggiore per intervalli di tempo più brevi, con il guadagno esatto dipendente dalle temperature effettive raggiunte.
“La modellazione biologica fornisce informazioni pertinenti sulla relazione tra i parametri del trattamento e l'EQD previstoRT”, concludono Kok e colleghi. “Sia le alte temperature che i brevi intervalli di tempo sono essenziali per massimizzare l'EQDRT.
