На пути к комбинированной визуализации гипоксии и адаптивной лучевой терапии

Быстро растущая опухоль не может доставить кислород ко всем своим участкам. Однако образовавшиеся области опухоли с кислородным голоданием трудно лечить с помощью лучевой терапии, метода, который основан на свободных радикалах, образующихся в присутствии кислорода для повреждения ДНК в раковых клетках.

Клиницисты решают эту проблему с помощью различных подходов — от радиосенсибилизаторов, которые усиливают эффекты лучевой терапии при гипоксических опухолях, до таких методов, как протонная терапия, доставляющая высокие дозы облучения. Тем не менее, исследователи хотят иметь возможность выявлять опухоли, испытывающие кислородное голодание, чтобы можно было скорректировать лечение для более эффективного воздействия на такие опухоли. Но современные методы измерения уровня кислорода в опухоли являются инвазивными, дают ограниченную пространственную информацию или требуют радиофармпрепаратов, которые пока не могут быть получены во многих клинических условиях.

В качестве важного шага для неинвазивной визуализации гипоксии и будущих исследований адаптивной лучевой терапии под биологическим контролем исследователи интегрировали метод измерения оксигенации опухоли с помощью MR-linac, гибридного МРТ-сканера и системы доставки лучевой терапии.

Майкл Дубек, главный научный сотрудник в области магнитно-резонансной томографии в Фонд Christie NHS Foundation Trust и физик-исследователь MR в Манчестерском университете, является первым автором исследования, которое было опубликовано в Радиотерапия и онкология.

«В этой работе мы исследовали изменение скорости продольной релаксации (R₁) в опухолях, вызванных дыханием 100% кислородом», — говорит Дюбек. «Основываясь на предыдущей работе по проверке иммуногистохимии, мы можем сказать, что ΔR₁ метод может быть использован для выявления областей опухоли, связанных с низким уровнем кислорода».

Во время магнитно-резонансной томографии (OE-MRI) с усиленным кислородом пациенты вдыхают чистый кислород, который первоначально связывается с гемоглобином, максимально увеличивая насыщение крови кислородом. Любой дополнительный кислород затем растворяется в плазме крови и тканях, увеличивая концентрацию молекул кислорода и приводя к более быстрому восстановлению продольной результирующей намагниченности и большей скорости продольной релаксации (R₁).

Исследователи протестировали метод визуализации гипоксии с помощью диагностического МРТ-сканера на здоровых участниках, а затем на участниках с раком головы и шеи. Они также проводили фантомные исследования. Они создали изображения, показывающие изменение R.₁ по всей голове и шее, и использовали анализ области интереса для измерения величины этого изменения в опухолях.

Дубек и его коллеги повторили исследование системы MR-linac. Они пришли к выводу, что методы OE-MRI повторяемы и воспроизводимы на системах MR-linac и предоставляют «данные о качестве», эквивалентные данным, полученным на диагностических MR-сканерах.

«МРТ с усилением кислорода предлагает практичный и легко переводимый метод оценки оксигенации в нормальных тканях и опухолях, который, как мы впервые показали, может быть включен в системы лучевой терапии под контролем МРТ без каких-либо проблем со стороны здоровых добровольцев и пациентов». — говорит Дубек.

Фотоакустическое картирование оксигенации опухоли предсказывает эффективность лучевой терапии

Хотя исследователи использовали последовательность МР-изображений, которая позволяет быстро получать объемные 3D-изображения, они отмечают, что их протокол все еще слишком длинный, чтобы вписаться в стандартный рабочий процесс МР-ускорителя. Дополнительная работа будет включать последовательность перфузии для выявления некротических областей и оценку воспроизводимости методов и результатов в разных клиниках. Дубек говорит, что работа по проверке должна также напрямую связывать изменения в R.₁ значение к изменениям абсолютной концентрации кислорода, а затем к специфическим уровням кислорода в опухолях.

«По сути, мы стремимся разработать и преобразовать метод OE-MRI, чтобы его можно было использовать для клинических испытаний на основе адаптивной лучевой терапии в больницах в будущем», — говорит Дюбек. «Важно, чтобы больше учреждений исследовали и сотрудничали с методами OE-MRI, чтобы мы могли собрать больше доказательств ограничений и преимуществ этого метода и оценить его полезность при различных типах опухолей».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Чеканка будущего с Эдриенн Эшли. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/towards-combined-hypoxia-imaging-and-adaptive-radiotherapy/