מטרת הקרנות היא לספק מנת קרינה שנקבעה ליעד הגידול תוך הגבלת הנזק לרקמות הנורמליות שמסביב. זה מושג כיום באמצעות אופטימיזציה של תוכנית טיפול מבוססת אוכלוסיה, המבוססת על יעדים מבוססי מינון מוגדרים מראש ומגבלות איברים בסיכון (OAR) שפותחו מהתגובה המצטברת לקרינה של אוכלוסיית חולים רחבה. למרבה הצער, היעילות והרעילות של תוכניות טיפול סטנדרטיות כאלה משתנות, מכיוון שלחולים ולגידולים שלהם יש מאפיינים ביולוגיים אינדיבידואליים.
במטרה לספק גישה אישית יותר לתכנון רדיותרפיה, חוקרים ב- אוניברסיטת מישיגן פיתחו אסטרטגיית אופטימיזציה של רדיותרפיה מווסתת עוצמה (IMRT) חדשה המשלבת ישירות מודלים של מינון-תגובה ספציפיים למטופל בתהליך התכנון. הטכניקה שלהם, המתוארת ב פיזיקה רפואית, מבוסס על מקסום הערך החזוי של תועלת הטיפול הכוללת - מוגדר כהסתברות לבקרה מקומית פחות הסכום המשוקלל של הסתברויות הרעילות.
שיטת התכנון החדשה, הנקראת אופטימיזציה לתועלת מועדפת (PUO), מגדילה את הגישות הסטנדרטיות על ידי שילוב גורמים מותאמים אישית הקשורים לרגישות לרדיו של גידולים ו-OARs. רעילות רדיואקטיבית של OAR, למשל, יכולה להיות מושפעת מגיל, מצב עישון, ביטוי גנים, סמנים מולקולריים ומצבים קיימים כמו מחלות לב. טיפולים מקבילים אחרים עשויים גם הם להשפיע על יעילות הטיפול בקרינה.
כדי לאמת את האסטרטגיה שלהם, חוקר ראשי מרתה מטוזק ועמיתיו השתמשו בשיטת PUO כדי ליצור תוכניות IMRT עבור חמישה חולים עם סרטן ריאות לא קטן (NSCLC). הם מדווחים שתכנון PUO שיפר את השליטה המקומית עבור כל החולים בהשוואה לתוכניות הקונבנציונליות ששימשו לטיפולים שלהם.
"חולי NSCLC מייצגים קבוצה הטרוגנית ביותר עם שונות בהיקף ובלוקליזציה של המחלה", מסביר המחבר הראשי דניאל פולן. "בשילוב עם שונות אנטומית אחרת, גורמים אלה יכולים להשפיע באופן דרסטי על תכנון הטיפול, כולל כל רווח צפוי משיטות אופטימיזציה שונות. לכן, לבדיקת היתכנות ראשונית של השיטה שלנו, בחרנו חמישה מקרים לייצג את הגיוון בגודל החולה, גודל הגידול, המיקום והצדדיות, בנוסף לגיוון במשתני המינון המשפיעים על התוצאות החזויות".
כדי ליצור תוכניות IMRT ספציפיות למטופל, החוקרים השתמשו תחילה במערכת תכנון טיפול מסחרית כדי לחשב מינון על סמך מטריצת השפעה של תרומות מינון קרן לאזורים מעניינים. לאחר מכן הם פותרים שתי בעיות אופטימיזציה כדי ליצור משקולות קורות אופטימליות שניתן לייבא בחזרה ל-TPS.
בעיית האופטימיזציה הראשונה ממקסמת את התועלת הכוללת של התוכנית בכפוף למגבלות המינון הקליניות האופייניות, על ידי אופטימיזציה של ההחלפה בין יעילות ורעילות בהתבסס על מודלים של מינון-תגובה אינדיבידואליים. השני ממזער יעדים מבוססי מינון קונבנציונליים, בכפוף לאילוצי מינון זהים לזה של הראשון, תוך שמירה על התועלת האופטימלית שנקבעה מהאופטימיזציה הראשונה.
עבור כל חמשת המטופלים, גישת ה-PUO יצרה בהצלחה משקלי קרן אופטימליים שהגדילו את התועלת תוך שמירה על מגבלות מבוססות מינון. לצורך המחקר, החוקרים השוו את תוכניות ה-PUO IMRT הללו עם תוכניות רדיותרפיה קונפורמיות תלת-ממדיות (CRT) המועברות באופן קליני, ועם תוכניות IMRT (DOO) לאופטימיזציה של מינון בלבד ו-VMAT (VMAT).
בהשוואה לתוכניות 3DCRT, VMAT ו-DOO IMRT, שיטת PUO שיפרה את תועלת התוכנית בממוצע של 40%, 32% ו-31%, בהתאמה. תוכניות ה-PUO הראו שיפור ממוצע של 17% בבקרה מקומית עם רעילות דומה לתכנון קונבנציונלי.
כצפוי, היקף ההטבות מתוכניות PUO IMRT היה שונה בין המטופלים. פולן מדווח כי עבור מטופל אחד, PUO הביא לשיפור תועלת של 70% לעומת DOO קונבנציונלי. "זה תואם לשיפור מוחלט של 32% בהסתברות החזויה להישרדות ללא התקדמות, תוך הגדלת ההסתברות החזויה לרעילות ריאות הנגרמת מקרינה רק ב-2%", הוא אומר. "לפשרה משמעותית זו יש פוטנציאל לשפר מאוד את שרידות המחלה תוך מזעור ההשפעה על איכות החיים של המטופל לאחר הטיפול."
עם זאת, עבור מטופל אחר שהיה לו גידול גדול, השיפורים היו מינימליים. פולן מסביר כי עבור גידולים גדולים יותר, תכנון הטיפול בדרך כלל הופך מוגבל יותר עקב דרישות מינונים אינטגרליות מוגברות וירידה ביכולת להימנע מגבול רקמות נורמליות.
מסגרת בינה מלאכותית משתמשת בתמונות רפואיות כדי להתאים אישית את מינון ההקרנות
הצוות מדגיש ששיטת PUO מספקת דרך כמותית לקבוע אילו מטופלים עשויים להפיק תועלת מהעלאת מינון או חלוקה מחדש, בהתבסס על גורמים קליניים וסמנים ביולוגיים ספציפיים למטופל, תוך התחשבות גם בגיאומטריה של המטופל ומגבלות מינון ה-OAR.
החוקרים עורכים כעת מחקרים רטרוספקטיביים בקנה מידה גדול במטרה לפתח ניסוי קליני פרוספקטיבי תוך שימוש באסטרטגיית תכנון הטיפול PUO. המחקר שלהם מתרכז סביב שילוב נתוני מטופלים ותחזיות תוצאות מותאמות אישית ישירות בתכנון הקרנות, עם התמקדות נוכחית בסרטן הכבד, הריאות וסרטן הראש והצוואר, כאשר איזון ההשפעות החיוביות והשליליות של הקרנות עשוי להשפיע באופן משמעותי על האיכות הכוללת של המטופל. -חַיִים.
