Monitorowanie natlenienia tkanki mózgowej w czasie rzeczywistym może spersonalizować radioterapię

Przepływ krwi i dopływ tlenu do guzów zmieniają się w ciągu pierwszych kilku tygodni radioterapii. Obecnie naukowcy uważają, że ponowne natlenienie następuje z powodu kurczenia się guza, zmniejszonego zużycia tlenu i zwiększonej perfuzji. Klinicyści mają nadzieję, że te i inne możliwe zmiany mogą zostać wykorzystane do poprawy odpowiedzi pacjenta na radioterapię.

W ramach potencjalnego kroku w kierunku spersonalizowanych metod leczenia raka, naukowcy z Finlandii wykorzystują funkcjonalną spektroskopię w bliskiej podczerwieni (fNIRS) do pomiaru stężenia hemoglobiny w czasie rzeczywistym, pośredniego wskaźnika natlenienia tkanek, podczas radioterapii całego mózgu.

Teemu Myllylä z Uniwersytet w Oulu prowadzi badania fNIRS we współpracy z Juhy Nikkinena, główny fizyk w klinicznym oddziale fizyki medycznej radioterapii przy ul Szpital Uniwersytecki Oulu. Myllylä mówi, że celem ich badań naukowych jest zastosowanie fNIRS, aby rozpocząć wypełnianie niektórych luk w naszej wiedzy na temat utlenowania tkanek i guza oraz odpowiedzi podczas i po radioterapii.

Funkcjonalna spektroskopia w bliskiej podczerwieni jest stosowana od kilkudziesięciu lat do badania aktywności mózgu w czasie rzeczywistym w odpowiedzi na różne bodźce i zadania poznawcze. Stosunkowo niedrogie, przenośne i nieinwazyjne podejście umożliwia pomiar hemodynamiki mózgowej do głębokości 2 cm w mózgu dorosłego człowieka. Urządzenie fNIRS wykorzystuje światło podczerwone do pomiaru w czasie rzeczywistym zmian regionalnych stężeń hemoglobiny – substytutu zmian objętości krwi, a co za tym idzie, tego, jak dobrze tlen dociera do tkanek – w mózgu.

W swoim niedawnym badaniu potwierdzającym słuszność koncepcji, opublikowanym w czasopiśmie Czasopismo Optyki BiomedycznejNaukowcy wykorzystali fNIRS do pomiaru stężenia hemoglobiny podczas paliatywnej radioterapii całego mózgu. Zespół zaobserwował zwiększony przepływ krwi podczas leczenia u 10 pacjentów poddawanych wielokrotnym naświetlaniom całego mózgu. Nie zaobserwowano żadnego efektu przed napromienianiem ani po jego zakończeniu.

Zespół przymocował końcówki światłowodowe do urządzenia fNIRS o wielu długościach fal prostopadle do mózgu i potwierdził, że nie zakłócają one konfiguracji ani dostarczania promieniowania. Dawkę promieniowania podawano za pomocą radioterapii całego mózgu w polu statycznym, która obejmowała dwa przeciwstawne pola 6 MV. Zastosowano radioterapię o modulowanym natężeniu do przodu, która dodaje mniejsze pola z tego samego kierunku co główne pola, aby zapewnić jednorodne pokrycie dawki w całym mózgu.

Ponieważ urządzenie NIRS mierzy tylko względne stężenie hemoglobiny w mózgu, różni pacjenci mają różne amplitudy sygnału fNIRS. Naukowcy znormalizowali amplitudy sygnału, filtrując sygnał fNIRS w paśmie bardzo niskich częstotliwości, a następnie odejmując sygnał na początku napromieniowania od całych odpowiednich sygnałów. Wykorzystali dane dotyczące stanu spoczynku od setek zdrowych osób jako dane kontrolne.

Niedotlenienie guza śledzone w czasie rzeczywistym podczas radioterapii

Zespół zbiera teraz dane fNIRS od uczestników z guzami litymi, aby spróbować rozróżnić stężenia hemoglobiny w guzie i zdrowej tkance oraz zbadać reakcje guza na napromieniowanie. Badają również, dlaczego zaobserwowali różnice w natlenieniu tkanek między pierwszym a drugim napromieniowaniem Czasopismo Optyki Biomedycznej badanie. Możliwe wyjaśnienia obejmują mniejszą dawkę pochłoniętą w drugim naświetlaniu, kolimator wielolistkowy lub inne efekty konfiguracji pomiaru lub reakcje fizjologiczne.

„Technologia [fNIRS] jest łatwa do zastosowania w warunkach klinicznych i praktycznie nie zakłóca ani nie spowalnia normalnych procedur radioterapii przeprowadzanych na pacjentach”, mówi Myllylä. „Istnieje duży potencjał wykorzystania fNIRS w sytuacjach klinicznych, ponieważ jest to bezpieczna technika i może być stosowana w połączeniu praktycznie ze wszystkimi obecnie stosowanymi klinicznymi technikami neuroobrazowania i terapii”.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/real-time-monitoring-of-brain-tissue-oxygenation-could-personalize-radiotherapy/