초고선량률은 FLASH에서 방사선 요법을 변화시킬 것인가?

초고선량률로 치료용 방사선을 전달하는 FLASH 방사선 요법은 전 세계 연구자와 의사의 많은 관심 대상입니다. 이 기술은 암세포를 효과적으로 죽이면서 건강한 조직을 보존할 수 있는 잠재력을 제공하지만 FLASH 효과가 어떻게 작용하는지, 방사선 전달을 최적화하는 방법, FLASH 치료를 클리닉에 도입하는 방법과 여부에 대한 많은 질문이 남아 있습니다.

발 뒤꿈치에 뜨거운 FRPT 2022 바르셀로나에서 열린 회의에서 물리학 연구소는 런던에서 다음과 같은 제목으로 하루 동안 회의를 주최했습니다. 초고선량률: FLASH에서 방사선 요법의 혁신? 행사의 연사들은 위의 질문 중 일부에 답하고 영국의 최신 FLASH 연구에 대해 청중에게 업데이트하는 것을 목표로 했습니다.

우리가 뭘 안다고?

이날 첫 번째 연사들은 베다니 로스웰 University of Manchester와 Mat Lowe의 크리스티, FLASH의 개념을 소개하고 이 기술에 대해 우리가 현재 알고 있는 것과 모르는 것을 설명했습니다. "FLASH에서 가장 중요한 질문은 스페어링 효과가 발생하는 이유와 그 메커니즘이 무엇인가입니다." 로스웰이 말했다.

초기에 전자 빔을 사용한 다음 양성자와 광자로 이동하고 최근에는 탄소와 헬륨 이온을 포함하는 현재까지 수행된 전임상 연구의 뗏목을 살펴보면서 Rothwell은 실험에서 다양한 수준의 정상 조직 보존이 입증되었으며 선량 수정 요인은 다음과 같다고 언급했습니다. 약 1.1에서 1.8 사이이며 종양 수정 효과는 없습니다. 연구에 따르면 FLASH를 유도하려면 10Gy 이상의 고용량이 필요하며 산소 공급이 중요한 역할을 한다고 합니다.

양성자 기반 FLASH에 중점을 두고 Lowe는 임상 번역의 몇 가지 실용적인 고려 사항을 고려했습니다. "충족해야 할 FLASH에 대한 조건이 있지만 충족해야 할 임상적 요구 사항도 있습니다."라고 그는 설명했습니다. 그는 높은 선량률을 요구하고 잠재적으로 충족해야 할 선량 임계값을 갖는 것의 몇 가지 의미를 설명했습니다.

예를 들어, 연필 빔 스캐닝의 경우 양성자 빔의 에너지를 변경하기 위해 분해기가 사용됩니다. 그러나 결과적인 산란 및 필요한 시준은 전달된 선량률에 영향을 미칠 수 있습니다. Lowe는 세계 최초의 인간 FLASH 임상 시험인 FAST-01 시험에서 전송 모드(빔이 Bragg 피크에서 멈추지 않고 환자를 통과하는 모드)에서 양성자를 사용했다고 지적했습니다. "우리는 높은 선량률을 유지하기 위해 일부 정합성을 포기했습니다."라고 그는 설명했습니다.

Lowe는 장비가 이미 높은 선량률을 생성하는 데 적합하기 때문에 양성자가 FLASH를 전달하기 위한 유망한 방식이라고 강조했습니다. 그러나 현재의 계획 및 제공 방식이 여전히 적절한지에 대해서는 신중한 고려가 필요합니다. FLASH 방사선 요법은 분할하여 전달해야 하며 얼마나 많이 전달해야 합니까? 각 부분에서 서로 다른 방향에서 빔을 전달할 수 있습니까? "우리는 기존 임상 절차를 기반으로 구축해야 기존 장점을 잃지 않습니다."라고 그는 말했습니다. "해야 할 일이 많습니다."

전자 연구

크리스토퍼 피터슨 옥스퍼드 대학에서 진행 중인 연구에 대해 청중에게 말했습니다. 그는 또한 FLASH를 유도하는 데 필요한 특정 빔 매개변수를 정의하고 근본적인 방사선생물학적 메커니즘을 이해하는 것을 포함하여 FLASH를 임상에 도입하는 데 따른 몇 가지 문제를 설명하고 더 많은 전임상 데이터의 필요성을 강조했습니다.

이 목표를 위해 Oxford 팀은 전임상 FLASH 실험을 수행하기 위해 몇 Gy/min에서 최대 몇 kGy/s까지 선량률로 전자빔을 전달할 수 있는 전용 6 MeV 전자 선형 가속기를 사용하고 있습니다. Petersson은 정상적인 장 조직의 FLASH 보존을 확인한 마우스의 전체 복부 조사를 포함하여 시스템에서 수행된 몇 가지 예시 연구를 설명했습니다. 치료 결과에 대한 다양한 매개변수의 영향을 조사한 결과 FLASH를 전달하는 데 사용되는 펄스 구조가 영향을 미칠 수 있지만 가장 중요한 매개변수는 평균 선량률이라는 것이 밝혀졌습니다.

앞으로 더 나아가 Petersson은 다른 접근 방식을 고려하고 있습니다. "FLASH가 클리닉에 큰 영향을 미치려면 메가볼트 광자 빔으로 가야 한다고 생각합니다."라고 그는 말했습니다. 팀의 현재 설정은 0에서 15mm까지의 깊이에서 달성되는 FLASH 선량률과 함께 메가볼트 광자로 FLASH를 가능하게 합니다. 그는 새로운 XNUMX극관 건 설치로 더 높고 유연한 출력이 가능해질 것이라고 말했습니다.

응답 모니터링

회의의 다른 연사 포함 데이비드 페르난데스-안토란 혁신적인 기술을 설명한 케임브리지 대학의 체외에서 FLASH 치료에 대한 단기 및 장기 반응을 분석하기 위한 3D 배양 시스템. 상피세포로 알려진 이러한 3D 배양은 암 및 정상 마우스 및 인간 상피 조직을 포함한 다양한 세포에서 생성될 수 있으며 XNUMX년 동안 유지될 수 있습니다. Fernandez-Antoran은 샘플에 대한 양성자 FLASH 조사의 영향을 테스트하기 위해 Manchester University의 팀과 협력하고 있습니다.

영국의 Anna Subiel과 Russell Thomas 국립 물리 ​​연구소 양성자 빔의 절대 선량 측정을 위한 세계 최초의 휴대용 01차 표준 열량계에 대한 NPL의 최근 개발에 대해 대표단에게 말했습니다. 열량계는 선량률과 무관하고 초고선량률 범위에서 선량과 선형이라는 이점이 있어 FLASH와 같은 고용량, 단기간 선량 전달을 측정하는 데 이상적입니다. 실제로 Subiel이 설명했듯이 NPL 기본 표준 양성자 열량계는 FAST-XNUMX 임상 시험이 시작되기 전에 Cincinnati Children's Hospital의 FLASH 양성자 빔에서 성공적으로 사용되었습니다.

엘리스 콘라드손 스웨덴 Lund 대학의 박사는 자발암에 걸린 반려동물을 치료하기 위한 FLASH 방사선 요법의 사용에 대해 발표했습니다. "우리는 임상적으로 관련된 설정에서 FLASH를 검증하기를 원했기 때문에 수의과 환자를 치료하기 위한 협력을 시작했습니다."라고 그녀는 설명하면서 개를 인간과 유사한 방사선 품질 및 필드 크기로 치료할 수 있다고 설명했습니다. 그녀는 이 접근법의 두 가지 이점을 지적했습니다. 환자는 고급 진단 및 치료를 받는 반면 연구원은 유용한 임상 정보를 얻습니다.

Lund 팀은 10 Gy/s 이상의 선량률로 400 MeV 전자 빔을 전달하기 위해 수정된 선형가속기를 사용하고 있습니다. Konradsson은 FLASH의 단일 부분을 사용하여 개 암 환자에서 선량 증량 시험을 설명했으며, 대부분의 환자에서 반응이 있고 최대 허용 선량이 35Gy인 접근 방식이 실행 가능하고 안전하다는 결론을 내렸습니다.

Konradsson은 또한 개 환자의 FLASH 치료 중 동작 관리를 위한 표면 유도 방사선 요법의 사용에 대해 설명했습니다. 그녀는 청중들에게 "수의학 환자들이 번역 격차를 좁히는 데 정말 도움이 될 수 있다고 생각합니다."라고 말했습니다.

진료소로?

이 날은 FLASH가 임상에 사용할 준비가 되었는지를 검토하는 토론으로 마무리되었습니다. 첫번째 스피커, 란 맥케이 The Christie에서 그렇게 생각하지 않습니다. 그는 FLASH의 기본 메커니즘을 이해하기 위해 FRPT 2022에 참석했지만 실제로는 자유 라디칼 재조합에서 DNA 손상, 반응성 산소 종, 국소 산소의 영향에 이르는 잠재적 옵션의 "상위 10개"를 가지고 돌아왔다고 청중에게 말했습니다. 소비. "그러면 FLASH 메커니즘에 대한 이 모든 불확실성을 가지고 FLASH 방사선 요법을 제공할 수 있습니까?" 그는 물었다.

피부암을 앓고 있는 단일 환자의 치료와 뼈 전이에 대한 FAST-01 양성자 FLASH 시험을 포함하여 FLASH가 환자에게 처방되었지만 Mackay는 "이것들은 상당히 안전한 출발점"이라고 언급했습니다.

Mackay는 현재 효과적인 FLASH 방사선 치료 과정을 처방하는 방법이 명확하지 않으며 FLASH를 유도하는 데 필요한 선량률 또는 치료 계획에서 최적화하기 위한 핵심 매개변수에 대해 충분히 이해하지 못하고 있다고 주장했습니다. 너무 많은 질문이 남아 있는 상황에서 그는 정상적인 조직 보존을 위해 FLASH에 의존하는 처방으로 이동할 준비가 되었는지 물었습니다. "우리는 FLASH 방사선 치료의 광범위한 적용을 어떻게 추진할지에 대해 신중해야 합니다."라고 그는 말했습니다.

또 다른 문제는 FLASH를 전달하기 위한 CE 마크가 있는 임상 장치가 없는 관련 치료 기계가 부족하다는 것입니다. "우리는 한 제조업체의 양성자 기계에 대해 미국에서 승인된 조사 장치 면제 하에서만 제공할 수 있습니다."라고 Mackay는 말했습니다. 그는 또한 현재 FLASH 전송을 확인할 방법이 없다고 지적했습니다. 생체내에서. "실제로 우리는 높은 선량률을 제공하고 FLASH를 유도하기를 희망합니다."라고 그는 설명했습니다. "그러나 FAST-01에는 우리가 FLASH를 전달했다는 증거를 보여주는 것이 없습니다. FLASH가 유도되고 있기를 바라지만 증거가 없습니다."

광자, 양성자 또는 전자: 어느 것이 FLASH 방사선 요법을 임상에 가져올 것입니까?

FLASH가 클리닉에 준비되어 있다는 주장은 리키 샤르마 바리안에서 런던 대학, 그는 이전에 대의원들에게 FAST-01 및 FAST-02 임상 시험.

Sharma는 FLASH의 기본 메커니즘을 정확히 알지 못할 수도 있지만 초기 구현 전에 이를 완전히 이해할 필요는 없을 수도 있다고 제안했습니다. 시험 환자에 대한 위험에 대한 우려는 규제 기관에서 해결할 것이라고 그는 말하면서 임상 시험이 이미 규제 승인을 받았으며 이러한 연구에 대한 장기적인 추적 조사가 이루어지고 있다고 지적했습니다. 그는 영향력이 큰 저널의 동료 검토 논문을 포함하여 200개 이상의 전임상 연구가 발표되었다고 언급했습니다. 이러한 연구 중 어느 것도 FLASH가 종양 보존을 위험에 빠뜨릴 수 있음을 보여주지 않았습니다.

“그래서 FLASH는 클리닉에 사용할 준비가 되었나요? 나는 그것이 이미 병원에 있다고 주장하고 싶습니다.”라고 Sharma는 결론지었습니다. “CE 또는 FDA 승인을 받을 준비가 되었나요? 아니, 그렇지 않아. 그러나 임상 시험을 위한 준비가 되어 있으며 첫 번째 단계는 이미 수행되었습니다.”

그리고 관객들은 샤르마의 의견에 동의했고, FLASH가 임상에 투입될 준비가 되었다는 거수 투표로 결론을 내렸습니다. 매우 유익한 하루를 마무리합니다.