脳組織の酸素化をリアルタイムでモニタリングすることで、放射線治療をパーソナライズできる

腫瘍への血流と酸素供給は、放射線療法の最初の数週間で変化します。 科学者たちは現在、再酸素化は腫瘍の縮小、酸素消費量の減少、灌流の増加によって起こると考えています。 臨床医は、放射線療法に対する患者の反応を改善するために、これらおよびその他の可能な変化が利用されることを望んでいます。

個別化された癌治療への潜在的なステップとして、フィンランドの研究者は機能的近赤外分光法 (fNIRS) を使用して、全脳放射線治療中に組織の酸素化の間接的な指標であるリアルタイムのヘモグロビン濃度を測定しています。

ティーム ミリラ オウル大学 と共同で fNIRS 研究をリード ユハ・ニッキネン、放射線治療の臨床医学物理部門の主任物理学者 オウル大学病院. Myllylä 氏によると、彼らの研究の目標は、fNIRS を適用して、放射線療法中および放射線療法後の組織および腫瘍の酸素化と反応に関する知識のギャップを埋め始めることです。

機能的近赤外分光法は、さまざまな刺激や認知課題に反応するリアルタイムの脳活動を研究するために、数十年にわたって使用されてきました。 比較的安価でポータブルで非侵襲的なアプローチにより、成人の脳の深さ 2 cm までの脳血行動態を測定できます。 fNIRS デバイスは、赤外光を使用して、脳内のヘモグロビンの局所濃度のリアルタイムの変化を測定します。これは、血液量の変化の代理であり、ひいては酸素が組織にどれだけうまく到達しているかを表します。

彼らの最近の概念実証研究では、 ジャーナル オブ バイオメディカル オプティクス研究者らは、緩和的全脳放射線療法中のヘモグロビン濃度を測定するために fNIRS を使用しました。 チームは、複数回の全脳照射を受けた 10 人の患者の治療中に血流の増加を観察しました。 照射前、照射終了後も影響は見られませんでした。

チームは、脳に垂直に多波長 fNIRS デバイス用の光ファイバー チップを取り付け、セットアップや放射線の照射を妨げないことを確認しました。 放射線量は、6 つの対向する XNUMX MV フィールドを含む静的フィールド全脳放射線療法を使用して配信されました。 主要なフィールドと同じ方向から小さなフィールドを追加する前方強度変調放射線療法が適用され、脳全体の均一な線量範囲が提供されました。

NIRS デバイスは脳全体のヘモグロビンの相対濃度のみを測定するため、患者によって fNIRS 信号の振幅は異なります。 研究者は、fNIRS信号を非常に低い周波数帯域でフィルタリングし、対応する信号全体から照射開始時の信号を差し引くことにより、信号振幅を正規化しました。 彼らは、何百人もの健康な個人から得た安静時のデータを対照データとして使用しました。

放射線治療中にリアルタイムで追跡される腫瘍低酸素症

チームは現在、固形腫瘍の参加者からfNIRSデータを収集して、腫瘍と健康な組織のヘモグロビン濃度を区別し、放射線に対する腫瘍の反応を研究しています. 彼らはまた、XNUMX 回目の照射と XNUMX 回目の照射で組織の酸素化に違いが見られた理由を調査しています。 ジャーナル オブ バイオメディカル オプティクス 勉強。 考えられる説明としては、XNUMX 回目の照射での吸収線量の減少、マルチリーフ コリメータまたはその他の測定設定の影響、または生理学的反応が挙げられます。

「[fNIRS] 技術は臨床現場で簡単に実行でき、実際に患者に行われる通常の放射線治療を妨げたり遅くしたりすることはありません」と Myllylä 氏は言います。 「fNIRSは安全な技術であり、現在使用されているすべての臨床神経画像および治療技術と実際に組み合わせて使用​​できるため、臨床状況でfNIRSを活用する可能性が高い.」

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/real-time-monitoring-of-brain-tissue-oxygenation-could-personalize-radiotherapy/