Realtime monitoring van de oxygenatie van hersenweefsel kan radiotherapie personaliseren

De bloedstroom en zuurstoftoevoer naar tumoren veranderen tijdens de eerste paar weken van radiotherapie. Wetenschappers geloven momenteel dat reoxygenatie optreedt als gevolg van het krimpen van de tumor, een verminderd zuurstofverbruik en een verhoogde perfusie. Artsen hopen dat deze en andere mogelijke veranderingen kunnen worden benut om de respons van een patiënt op bestralingstherapie te verbeteren.

In een mogelijke stap richting gepersonaliseerde kankerbehandelingen gebruiken onderzoekers in Finland functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) om de realtime hemoglobineconcentratie, een indirecte indicator van weefseloxygenatie, te meten tijdens radiotherapie van het hele brein.

Teemu Myllyla van het Universiteit van Oulu leidt het fNIRS-onderzoek in samenwerking met Juha Nikkinen, hoofdfysicus in de klinische medische fysicaafdeling van radiotherapie bij Oulu Universitair Ziekenhuis. Het doel van hun onderzoeksstudies, zegt Myllylä, is om fNIRS toe te passen om een ​​aantal hiaten in onze kennis van weefsel- en tumoroxygenatie en respons tijdens en na radiotherapie te dichten.

Functionele nabij-infraroodspectroscopie wordt al tientallen jaren gebruikt om real-time hersenactiviteit te bestuderen als reactie op verschillende stimuli en cognitieve taken. De relatief goedkope, draagbare en niet-invasieve aanpak kan de cerebrale hemodynamiek tot 2 cm diep in de volwassen menselijke hersenen meten. Het fNIRS-apparaat maakt gebruik van infraroodlicht om real-time veranderingen te meten in regionale concentraties van hemoglobine – een surrogaat voor veranderingen in het bloedvolume en, bij uitbreiding, hoe goed zuurstof de weefsels bereikt – in de hersenen.

In hun recente proof-of-concept-studie, gerapporteerd in de Tijdschrift voor biomedische opticagebruikten de onderzoekers fNIRS om de hemoglobineconcentratie te meten tijdens palliatieve radiotherapie van de hele hersenen. Het team observeerde een verhoogde bloedstroom tijdens behandelingen bij 10 patiënten die meerdere hersenbestralingen ondergingen. Er werd geen effect waargenomen vóór de bestraling of nadat de bestraling was beëindigd.

Het team bevestigde glasvezeltips voor het fNIRS-apparaat met meerdere golflengten loodrecht op de hersenen en bevestigde dat ze de opstelling of levering van straling niet verstoorden. De stralingsdosis werd toegediend met behulp van radiotherapie met een statisch veld van de hele hersenen, die twee tegengestelde 6 MV-velden omvatte. Voorwaartse intensiteitsgemoduleerde bestralingstherapie, die kleinere velden toevoegt vanuit dezelfde richting als de hoofdvelden, werd toegepast om een ​​homogene dosisdekking van de hele hersenen te verkrijgen.

Omdat een NIRS-apparaat alleen de relatieve concentratie van hemoglobine in de hersenen meet, hebben verschillende patiënten verschillende fNIRS-signaalamplitudes. De onderzoekers normaliseerden de signaalamplitudes door het fNIRS-signaal in een zeer laagfrequente band te filteren en vervolgens het signaal aan het begin van de bestraling af te trekken van de gehele overeenkomstige signalen. Ze gebruikten gegevens over de rusttoestand van honderden gezonde individuen als controlegegevens.

Tumorhypoxie in realtime gevolgd tijdens radiotherapie

Het team verzamelt nu fNIRS-gegevens van deelnemers met solide tumoren om te proberen onderscheid te maken tussen hemoglobineconcentraties in tumor- en gezond weefsel en om tumorreacties op bestraling te bestuderen. Ze onderzoeken ook waarom ze verschillen in weefseloxygenatie tussen de eerste en de tweede bestraling bij hun hebben waargenomen Tijdschrift voor biomedische optica studie. Mogelijke verklaringen zijn onder meer een kleinere geabsorbeerde dosis bij de tweede bestraling, multileaf collimator of andere meetopstellingseffecten, of fysiologische reacties.

“De [fNIRS]-technologie is gemakkelijk uit te voeren in een klinische omgeving en verstoort of vertraagt ​​vrijwel niet de normale radiotherapieprocedures die bij patiënten worden uitgevoerd”, zegt Myllylä. “Er is een groot potentieel om fNIRS in klinische situaties te benutten, omdat het een veilige techniek is en praktisch kan worden gebruikt in combinatie met alle momenteel gebruikte klinische neuroimaging- en therapietechnieken.”

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/real-time-monitoring-of-brain-tissue-oxygenation-could-personalize-radiotherapy/