열방사선 요법을 제공하는 가장 좋은 방법을 밝혀낸 생물학적 모델

온열방사선 요법은 종양을 체온보다 높게 가열하는 온열요법을 사용하여 방사선 요법의 효능을 높이는 암 치료법입니다. 이 향상량은 EQD로 표시됩니다._RT, 가열 없이 동일한 치료 효과를 달성하는 데 필요한 등가 방사선량.

임상 시험은 이 접근법이 정상 조직 독성을 증가시키지 않고 여러 종양 유형에서 치료 결과를 실질적으로 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다. 이전 연구에서는 달성된 온도와 방사선 요법과 온열 요법 사이의 시간 간격이 모두 임상 결과에 영향을 미친다는 사실도 입증했습니다.

이 과정을 보다 자세히 이해하고 치료를 최적화하기 위해 암스테르담 UMC EQD에 대한 최대 온도 및 시간 간격의 영향을 조사하기 위해 생물학적 모델링을 사용했습니다._RT. 그들의 연구 결과를 국제 방사선 종양학 생물학 물리학 저널, 그들은 높은 온도와 짧은 시간 간격이 모두 치료 향상을 극대화하는 데 필수적이라고 보고합니다.

생물학적 모델

열방사선 요법을 수행하기 위해 임상의는 방사선 요법 세션 전후에 일주일에 한두 번 고주파 또는 마이크로파 장치를 사용하여 종양에 열을 가합니다. 정상 조직의 열을 방지하기 위해 종양 온도를 45°C 미만으로 유지하지만, 때때로 원치 않는(고통스러운) 핫스팟이 발생할 수 있으며, 이는 온열요법 치료 중에 사용할 수 있는 최대 허용 전력 수준을 제한합니다.

제XNUMX저자 페트라 콕 그리고 동료들은 등가 선량 분포 측면에서 방사선 요법과 온열 요법의 생물학적 효과를 모델링하는 소프트웨어를 개발했습니다. 고열에 의한 DNA 복구 억제와 직접적인 열 유발 세포 독성을 설명하는 이 모델은 표준 용량-부피 히스토그램을 사용하여 복합 치료 계획의 품질을 평가할 수 있습니다.

온열 요법 매개변수의 영향에 대한 기본적인 통찰력을 얻기 위해 팀은 먼저 23~2시간 사이의 시간 간격 동안 37~43°C의 균일한 온도에 의해 표준 0 × 4 Gy 선량 분포의 향상을 계산했습니다.

모델은 EQD_RT 온도가 증가하고 시간 간격이 감소함에 따라 크게 증가했습니다. 예를 들어 1시간 간격으로 EQD를 예측했습니다._RT 2~15°C의 온도에서 39~43Gy 증가. 이러한 발견은 임상 결과를 최적화하기 위해 가장 높은 허용 가능한 종양 온도를 달성하는 것의 중요성을 강조합니다.

시간 간격의 영향은 더 높은 온도(41°C 이상)에서 가장 두드러졌습니다. 41.5°C의 일반적인 고열 온도에서 EQD_RT 10시간 간격으로 약 0Gy의 증가가 달성되었습니다. 이는 4시간 간격으로 약 4Gy 향상으로 감소했으며, 이는 시간 간격이 증가함에 따라 동일한 효과를 실현하기 위해 더 높은 온도가 필요함을 나타냅니다.

임상 사례

다음으로 연구자들은 불균일한 온도 분포와 임상 방사선 치료 계획을 기반으로 현실적인 치료 시나리오를 평가했습니다. 그들은 EQD를 계산했습니다_RT 국소 진행성 자궁경부암 환자 10명을 대상으로 모든 환자는 23 × 2Gy 용적 변조 아크 요법(VMAT)을 받았으며, 치료 과정 동안 매주 온열 요법을 받았습니다.

균일한 온도에서 알 수 있듯이 EQD_RT 가장 작은 시간 간격 동안 가장 컸습니다. 방사선 치료 직전 또는 직후(시간 간격 0시간) 온열요법을 적용한 경우 평균 EQD_RT 부피의 95%(D95%)는 51.7Gy였으며 방사선 단독에 비해 6.3Gy 증가했습니다. 시간 간격을 4시간으로 늘리면 이 이득이 2.2Gy로 감소합니다.

모델은 대부분의 선량 증가가 처음 0시간 이내에 손실된다고 예측했습니다. 따라서 임상적 사용을 위해 방사선 요법과 온열 요법 전달 사이의 시간은 가능한 한 짧아야 합니다. 이상적으로는 동일한 병원에서 두 가지 치료를 모두 받는 환자에게 적합합니다. 연구팀은 종양을 가열하는 데 시간이 걸리기 때문에 두 치료의 순서가 임상적으로 관련이 없지만 온열요법을 먼저 적용하면 시간 간격이 훨씬 짧아져 XNUMX시간에 가까워질 수 있다고 지적했습니다.

마지막으로 연구원들은 치료를 제한하는 핫스팟의 발생으로 인해 계획보다 약간 낮은 종양 온도 달성의 영향을 모델링했습니다. EQD에 미치는 영향_RT 방사선 요법과 온열 요법 사이의 짧은 시간 간격에서 가장 두드러졌습니다. 예를 들어 온도가 1°C 더 낮고 시간 간격이 0시간인 경우 평균 예측 EQD는_RT(D95%) 1.8Gy 감소(51.7에서 49.9Gy로); 4시간 간격 동안 감소는 약 0.7Gy였습니다.

핫스팟이 나타나지 않는 경우 출력 전력을 높이고 계획보다 높은 온도에 도달할 수 있습니다. 다시 한 번 더 높은 온도 달성의 이점은 더 짧은 시간 간격에서 가장 컸으며 정확한 이득은 도달한 실제 온도에 따라 달라졌습니다.

"생물학적 모델링은 치료 매개변수와 예상 EQD 사이의 관계에 대한 적절한 통찰력을 제공합니다._RT,” Kok와 동료들은 결론을 내립니다. “고온과 짧은 시간 간격은 모두 EQD를 최대화하는 데 필수적입니다._RT.