Sanntidsovervåking av oksygenering av hjernevev kan tilpasse strålebehandling

Blodstrøm og oksygentilførsel til svulster endres i løpet av de første ukene av strålebehandling. Forskere tror for tiden at reoksygenering oppstår på grunn av tumorkrymping, redusert oksygenforbruk og økt perfusjon. Klinikere håper at disse og andre mulige endringer kan utnyttes til å forbedre en pasients respons på strålebehandling.

I et potensielt skritt mot personlig tilpassede kreftbehandlinger, bruker forskere i Finland funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) for å måle sanntids hemoglobinkonsentrasjon, en indirekte indikator på oksygenering av vev, under strålebehandling av hele hjernen.

Teemu Myllylä fra Universitetet i Uleåborg leder fNIRS-forskningen i samarbeid med Juha Nikkinen, sjeffysiker i klinisk medisinsk fysikk avdeling for strålebehandling ved Uleåborgs universitetssykehus. Målet med forskningsstudiene deres, sier Myllylä, er å bruke fNIRS for å begynne å lukke noen av hullene i vår kunnskap om oksygenering av vev og tumorer og respons under og etter strålebehandling.

Funksjonell nær-infrarød spektroskopi har blitt brukt i flere tiår for å studere sanntids hjerneaktivitet som respons på ulike stimuli og kognitive oppgaver. Den relativt rimelige, bærbare og ikke-invasive tilnærmingen kan måle cerebral hemodynamikk opp til 2 cm dyp i den voksne menneskehjernen. fNIRS-enheten bruker infrarødt lys for å måle sanntidsendringer i regionale konsentrasjoner av hemoglobin – et surrogat for endringer i blodvolum og, i forlengelsen, hvor godt oksygen kommer til vev – i hjernen.

I deres nylige proof-of-concept-studie, rapportert i Tidsskrift for biomedisinsk optikk, brukte forskerne fNIRS for å måle hemoglobinkonsentrasjonen under palliativ strålebehandling av hele hjernen. Teamet observerte økt blodstrøm under behandlinger hos 10 pasienter som gjennomgikk flere helhjernebestråling. Ingen effekt ble observert før bestråling eller etter avsluttet bestråling.

Teamet festet fiberoptiske tips for multibølgelengde fNIRS-enheten vinkelrett på hjernen og bekreftet at de ikke forstyrret oppsett eller levering av stråling. Stråledose ble levert ved bruk av statisk felt-helhjernestrålebehandling, som omfattet to motstående 6 MV-felt. Forover-intensitetsmodulert stråleterapi, som legger til mindre felt fra samme retning som hovedfeltene, ble brukt for å gi homogen dosedekning av hele hjernen.

Fordi en NIRS-enhet kun måler den relative konsentrasjonen av hemoglobin i hele hjernen, har forskjellige pasienter forskjellige fNIRS-signalamplituder. Forskerne normaliserte signalamplitudene ved å filtrere fNIRS-signalet i et svært lavfrekvent bånd og deretter trekke signalet ved begynnelsen av bestrålingen fra hele tilsvarende signaler. De brukte hviletilstandsdata fra hundrevis av friske individer som kontrolldata.

Tumorhypoksi spores i sanntid under strålebehandling

Teamet samler nå inn fNIRS-data fra deltakere med solide svulster for å prøve å skille mellom hemoglobinkonsentrasjoner i svulst og sunt vev og for å studere svulstresponser på bestråling. De undersøker også hvorfor de observerte forskjeller i oksygenering av vev mellom den første og andre bestrålingen i deres Tidsskrift for biomedisinsk optikk studere. Mulige forklaringer inkluderer en mindre absorbert dose i den andre bestrålingen, flerbladskollimator eller andre målingsoppsetteffekter, eller fysiologiske responser.

"[fNIRS]-teknologien er enkel å utføre i kliniske omgivelser og praktisk talt ikke forstyrrer eller bremser de normale strålebehandlingsprosedyrene som utføres på pasienter," sier Myllylä. "Det er et stort potensial for å utnytte fNIRS i kliniske situasjoner fordi det er en trygg teknikk og kan brukes praktisk talt i kombinasjon med alle for tiden brukte kliniske nevroimaging og terapiteknikker."

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/real-time-monitoring-of-brain-tissue-oxygenation-could-personalize-radiotherapy/