Мониторинг оксигенации тканей головного мозга в режиме реального времени может персонализировать лучевую терапию

Кровоток и поступление кислорода к опухолям изменяются в течение первых нескольких недель лучевой терапии. В настоящее время ученые считают, что реоксигенация происходит за счет уменьшения размера опухоли, снижения потребления кислорода и увеличения перфузии. Клиницисты надеются, что эти и другие возможные изменения можно будет использовать для улучшения реакции пациента на лучевую терапию.

В качестве потенциального шага к персонализированному лечению рака исследователи из Финляндии используют функциональную спектроскопию ближнего инфракрасного диапазона (fNIRS) для измерения концентрации гемоглобина в режиме реального времени, косвенного показателя оксигенации тканей, во время лучевой терапии всего мозга.

Теему Мюллюля из Университет Оулу возглавляет исследование fNIRS в сотрудничестве с Юха Никкинен, главный физик отделения клинической медицинской физики лучевой терапии Университетская больница Оулу. По словам Мюллюля, цель их исследований — применить fNIRS, чтобы начать закрывать некоторые пробелы в наших знаниях об оксигенации тканей и опухолей и реакции во время и после лучевой терапии.

Функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия использовалась в течение нескольких десятилетий для изучения активности мозга в реальном времени в ответ на различные стимулы и когнитивные задачи. Относительно недорогой, портативный и неинвазивный подход позволяет измерять церебральную гемодинамику на глубине до 2 см в мозге взрослого человека. Устройство fNIRS использует инфракрасный свет для измерения в режиме реального времени изменений региональных концентраций гемоглобина — суррогата изменений объема крови и, соответственно, того, насколько хорошо кислород поступает в ткани — в головной мозг.

В своем недавнем исследовании, посвященном проверке концепции, опубликованном в Журнал биомедицинской оптикиисследователи использовали fNIRS для измерения концентрации гемоглобина во время паллиативной лучевой терапии всего мозга. Команда наблюдала усиление кровотока во время лечения у 10 пациентов, подвергшихся многократному облучению всего мозга. Никакого эффекта не наблюдалось ни до облучения, ни после прекращения облучения.

Команда прикрепила волоконно-оптические наконечники для многоволнового устройства fNIRS перпендикулярно мозгу и подтвердила, что они не мешают настройке или доставке излучения. Доза облучения была доставлена ​​с использованием статической лучевой терапии всего мозга, которая включала два противоположных поля по 6 МВ. Лучевая терапия с прямой модуляцией интенсивности, которая добавляет меньшие поля с того же направления, что и основные поля, применялась для обеспечения однородного охвата дозы всего мозга.

Поскольку устройство NIRS измеряет только относительную концентрацию гемоглобина в головном мозге, разные пациенты имеют разные амплитуды сигнала fNIRS. Исследователи нормализовали амплитуды сигналов, отфильтровав сигнал fNIRS в очень низкочастотной полосе, а затем вычтя сигнал в начале облучения из всех соответствующих сигналов. В качестве контрольных данных они использовали данные о состоянии покоя сотен здоровых людей.

Гипоксия опухоли отслеживается в режиме реального времени во время лучевой терапии

В настоящее время команда собирает данные fNIRS от участников с солидными опухолями, чтобы попытаться провести различие между концентрациями гемоглобина в опухоли и здоровой ткани и изучить реакцию опухоли на облучение. Они также выясняют, почему они наблюдали различия в оксигенации тканей между первым и вторым облучением в своих исследованиях. Журнал биомедицинской оптики изучать. Возможные объяснения включают меньшую поглощенную дозу при втором облучении, многолепестковый коллиматор или другие эффекты измерительной установки или физиологические реакции.

«Технология [fNIRS] проста в использовании в клинических условиях и практически не мешает и не замедляет обычные процедуры лучевой терапии, проводимые для пациентов», — говорит Мюллюля. «Существует большой потенциал для использования fNIRS в клинических ситуациях, поскольку это безопасный метод, который можно использовать в сочетании практически со всеми используемыми в настоящее время методами клинической нейровизуализации и терапии».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/real-time-monitoring-of-brain-tissue-oxygenation-could-personalize-radiotherapy/