เป้าหมายของการรักษาด้วยรังสีคือการส่งรังสีตามปริมาณที่กำหนดไปยังเป้าหมายของเนื้องอก ในขณะเดียวกันก็จำกัดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อปกติโดยรอบ ปัจจุบันนี้สามารถทำได้โดยใช้การเพิ่มประสิทธิภาพแผนการรักษาตามประชากร โดยอิงตามวัตถุประสงค์ตามขนาดยาที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและข้อจำกัดเกี่ยวกับอวัยวะที่มีความเสี่ยง (OAR) ที่พัฒนามาจากการตอบสนองโดยรวมต่อการฉายรังสีของประชากรผู้ป่วยในวงกว้าง น่าเสียดายที่ประสิทธิผลและความเป็นพิษของแผนการรักษาที่ได้มาตรฐานนั้นแตกต่างกันไป เนื่องจากผู้ป่วยและเนื้องอกมีลักษณะทางชีวภาพของแต่ละบุคคล
นักวิจัยจากสถาบันฯ มุ่งหวังที่จะมอบแนวทางการวางแผนการรักษาด้วยรังสีที่เป็นส่วนตัวมากขึ้น มหาวิทยาลัยมิชิแกน ได้พัฒนากลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพด้วยรังสีรักษาแบบปรับความเข้ม (IMRT) ใหม่ ซึ่งรวมแบบจำลองการตอบสนองต่อขนาดยาเฉพาะของผู้ป่วยเข้ากับกระบวนการวางแผนโดยตรง เทคนิคของพวกเขาอธิบายไว้ใน ฟิสิกส์การแพทย์ขึ้นอยู่กับการเพิ่มมูลค่าที่คาดการณ์ไว้สูงสุดของประโยชน์ใช้ในการรักษาโดยรวม - ซึ่งกำหนดเป็นความน่าจะเป็นของการควบคุมเฉพาะที่ลบด้วยผลรวมถ่วงน้ำหนักของความน่าจะเป็นของความเป็นพิษ
วิธีการวางแผนใหม่ที่เรียกว่าการเพิ่มประสิทธิภาพยูทิลิตี้ตามลำดับความสำคัญ (PUO) ช่วยเพิ่มแนวทางมาตรฐานโดยผสมผสานปัจจัยส่วนบุคคลที่เกี่ยวข้องกับความไวของรังสีของเนื้องอกและ OAR ตัวอย่างเช่น ความเป็นพิษต่อรังสีของ OAR อาจได้รับอิทธิพลจากอายุ สถานะการสูบบุหรี่ การแสดงออกของยีน เครื่องหมายระดับโมเลกุล และสภาวะที่มีอยู่ก่อน เช่น โรคหัวใจ การรักษาควบคู่กันอื่นๆ อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของการฉายรังสีด้วย
เพื่อตรวจสอบกลยุทธ์ของพวกเขา ผู้ตรวจสอบหลัก มาร์ธา มาตุสซัก และเพื่อนร่วมงานใช้วิธี PUO เพื่อสร้างแผน IMRT สำหรับผู้ป่วยมะเร็งปอดชนิดไม่ใช่เซลล์ขนาดเล็ก (NSCLC) จำนวน XNUMX ราย พวกเขารายงานว่าการวางแผน PUO ปรับปรุงการควบคุมในพื้นที่สำหรับผู้ป่วยทุกรายเมื่อเปรียบเทียบกับแผนทั่วไปที่ใช้สำหรับการรักษาของพวกเขา
“ผู้ป่วย NSCLC เป็นกลุ่มที่มีความหลากหลายสูง โดยมีความแปรปรวนในขอบเขตและตำแหน่งของโรค” ผู้เขียนนำอธิบาย ดาเนียล โปลัน. “เมื่อผสมผสานกับความแปรปรวนทางกายวิภาคอื่นๆ ปัจจัยเหล่านี้สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการวางแผนการรักษา ซึ่งรวมถึงผลที่คาดว่าจะได้รับจากวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ดังนั้น สำหรับการทดสอบความเป็นไปได้เบื้องต้นของวิธีการของเรา เราจึงเลือกห้ากรณีเพื่อแสดงความหลากหลายในขนาดของผู้ป่วย ขนาดของเนื้องอก ตำแหน่ง และความเป็นไปด้านข้าง นอกเหนือจากความหลากหลายในปริมาณโควาเรียตที่มีอิทธิพลต่อผลลัพธ์ที่คาดการณ์ไว้”
ในการสร้างแผน IMRT เฉพาะผู้ป่วย นักวิจัยได้ใช้ระบบการวางแผนการรักษาเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรกในการคำนวณขนาดยาโดยอิงจากเมทริกซ์อิทธิพลของการมีส่วนร่วมของขนาดบีมเล็ตต่อภูมิภาคที่สนใจ จากนั้นพวกเขาจะแก้ไขปัญหาการปรับให้เหมาะสมสองข้อเพื่อสร้างตุ้มน้ำหนักบีมเล็ตที่เหมาะสมที่สุดที่สามารถนำกลับเข้าสู่ TPS ได้
ปัญหาการปรับให้เหมาะสมประการแรกช่วยเพิ่มอรรถประโยชน์แผนโดยรวมให้สูงสุดภายใต้ข้อจำกัดด้านขนาดยาทางคลินิกโดยทั่วไป โดยการเพิ่มประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนระหว่างประสิทธิภาพและความเป็นพิษตามแบบจำลองการตอบสนองต่อขนาดยาของแต่ละบุคคล วิธีที่สองลดวัตถุประสงค์ตามขนาดยาแบบเดิมให้เหลือน้อยที่สุด โดยอยู่ภายใต้ข้อจำกัดปริมาณยาเดียวกันกับวิธีแรก ขณะเดียวกันก็รักษาประโยชน์สูงสุดที่ได้รับจากการปรับให้เหมาะสมครั้งแรก
สำหรับผู้ป่วยทั้งห้าราย วิธี PUO ประสบความสำเร็จในการสร้างน้ำหนักบีมเล็ตที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งเพิ่มประโยชน์ใช้สอยสูงสุดในขณะที่ยังคงอยู่ภายใต้ข้อจำกัดตามขนาดยา สำหรับการศึกษานี้ นักวิจัยได้เปรียบเทียบแผน PUO IMRT เหล่านี้กับแผนการรักษาด้วยรังสีรักษาตามรูปแบบ 3 มิติ (CRT) ที่นำเสนอทางคลินิก และแผน IMRT สำหรับการปรับให้เหมาะสมตามขนาดยาเท่านั้น (DOO) ที่สร้างขึ้นย้อนหลัง และแผนการรักษาด้วยส่วนโค้งแบบปรับปริมาตร (VMAT)
เมื่อเปรียบเทียบกับแผน 3DCRT, VMAT และ DOO IMRT วิธี PUO ปรับปรุงอรรถประโยชน์แผนโดยเฉลี่ย 40%, 32% และ 31% ตามลำดับ แผน PUO แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงการควบคุมในท้องถิ่นโดยเฉลี่ย 17% โดยมีความเป็นพิษคล้ายคลึงกับการวางแผนแบบเดิม
ตามที่คาดไว้ ขอบเขตของผลประโยชน์จากแผน PUO IMRT แตกต่างกันไปในผู้ป่วย Polan รายงานว่าสำหรับผู้ป่วยรายหนึ่ง PUO ส่งผลให้มีการปรับปรุงด้านสาธารณูปโภคถึง 70% เมื่อเทียบกับ DOO ทั่วไป “สิ่งนี้สอดคล้องกับการปรับปรุงสัมบูรณ์ 32% ในความน่าจะเป็นที่คาดการณ์ไว้ของการอยู่รอดโดยปราศจากการลุกลาม ในขณะที่เพิ่มความน่าจะเป็นที่คาดการณ์ไว้ของความเป็นพิษต่อปอดที่เกิดจากรังสีเพียง 2% เท่านั้น” เขากล่าว “การแลกเปลี่ยนที่สำคัญนี้มีศักยภาพในการปรับปรุงความสามารถในการอยู่รอดของโรคได้อย่างมาก ขณะเดียวกันก็ลดผลกระทบต่อคุณภาพชีวิตของผู้ป่วยหลังการรักษา”
อย่างไรก็ตาม สำหรับผู้ป่วยรายอื่นที่มีเนื้องอกขนาดใหญ่ การปรับปรุงมีเพียงเล็กน้อย Polan อธิบายว่าสำหรับเนื้องอกที่มีขนาดใหญ่ขึ้น การวางแผนการรักษามักจะมีข้อจำกัดมากขึ้น เนื่องจากความต้องการขนาดยาที่เพิ่มขึ้น และความสามารถในการหลีกเลี่ยงการติดกับเนื้อเยื่อปกติลดลง
กรอบงาน AI ใช้ภาพทางการแพทย์เพื่อกำหนดปริมาณรังสีรักษาเป็นรายบุคคล
ทีมงานเน้นย้ำว่าวิธี PUO เป็นวิธีเชิงปริมาณในการพิจารณาว่าผู้ป่วยรายใดอาจได้รับประโยชน์จากการเพิ่มขนาดยาหรือการกระจายยาใหม่ โดยพิจารณาจากปัจจัยทางคลินิกและตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของผู้ป่วยโดยเฉพาะ ขณะเดียวกันก็คำนึงถึงรูปทรงของผู้ป่วยและขีดจำกัดปริมาณยา OAR ด้วย
ขณะนี้นักวิจัยกำลังดำเนินการศึกษาย้อนหลังขนาดใหญ่โดยมีเป้าหมายในการพัฒนาการทดลองทางคลินิกในอนาคตโดยใช้กลยุทธ์การวางแผนการรักษา PUO การวิจัยของพวกเขามุ่งเน้นไปที่การบูรณาการข้อมูลผู้ป่วยและการพยากรณ์ผลลัพธ์ส่วนบุคคลโดยตรงในการวางแผนการรักษาด้วยรังสี โดยมุ่งเน้นไปที่มะเร็งตับ ปอด และมะเร็งศีรษะและคอ ซึ่งการรักษาสมดุลระหว่างผลเชิงบวกและเชิงลบของการรักษาด้วยรังสีอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณภาพโดยรวมของผู้ป่วย -ชีวิต.
