อัตราปริมาณรังสีสูงพิเศษจะเปลี่ยนการรักษาด้วยรังสีในพริบตาหรือไม่?

รังสีรักษาแบบแฟลช – การให้รังสีรักษาในอัตราปริมาณรังสีสูงพิเศษ – เป็นเรื่องที่นักวิจัยและแพทย์ทั่วโลกให้ความสนใจเป็นอย่างมาก เทคนิคนี้มีศักยภาพในการสำรองเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีในขณะที่ยังคงฆ่าเซลล์มะเร็งได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่มีคำถามมากมายเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเอฟเฟกต์ FLASH วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการนำส่งรังสี และวิธีและไม่ว่าจะนำการรักษาด้วย FLASH เข้ามาในคลินิกหรือไม่

ร้อนกับส้นเท้าของ FRPT 2022 การประชุมในบาร์เซโลนา สถาบันฟิสิกส์เป็นเจ้าภาพการประชุมหนึ่งวันในลอนดอนในหัวข้อ: อัตราปริมาณรังสีสูงเป็นพิเศษ: เปลี่ยนรูปแบบการรักษาด้วยรังสีในพริบตา? ผู้บรรยายในงานมีวัตถุประสงค์เพื่อตอบคำถามบางข้อข้างต้น และอัปเดตผู้ชมเกี่ยวกับการวิจัย FLASH ล่าสุดในสหราชอาณาจักร

เรารู้อะไร

วิทยากรท่านแรกของวันได้แก่ เบธานี รอธเวลล์ จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ และ Mat Lowe จาก คริสตี้ผู้แนะนำแนวคิดของ FLASH และอธิบายสิ่งที่เรารู้และไม่รู้เกี่ยวกับเทคนิคนี้ “คำถามใหญ่ใน FLASH คือเหตุใดจึงเกิดเอฟเฟกต์การประหยัด กลไกคืออะไร” รอธเวลล์กล่าว

เมื่อพิจารณาจากการศึกษาพรีคลินิกที่ดำเนินมาจนถึงปัจจุบัน ซึ่งเริ่มแรกใช้ลำแสงอิเล็กตรอน จากนั้นจึงเคลื่อนที่ไปยังโปรตอนและโฟตอน และล่าสุดยังรวมถึงไอออนของคาร์บอนและฮีเลียมอีกด้วย Rothwell ตั้งข้อสังเกตว่าการทดลองแสดงให้เห็นถึงระดับต่างๆ ของการประหยัดเนื้อเยื่อปกติ โดยมีปัจจัยการปรับเปลี่ยนปริมาณรังสีตั้งแต่ ระหว่างประมาณ 1.1 ถึง 1.8 และไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของเนื้องอก การศึกษายังแนะนำว่าต้องใช้ปริมาณสูง 10 Gy หรือสูงกว่าเพื่อกระตุ้นให้เกิด FLASH และการให้ออกซิเจนมีบทบาทสำคัญ

โดยมุ่งเน้นไปที่ FLASH ที่ใช้โปรตอน Lowe ได้พิจารณาข้อควรพิจารณาบางประการเกี่ยวกับการแปลทางคลินิก “เรามีเงื่อนไขสำหรับ FLASH ที่เราต้องปฏิบัติตาม แต่ก็มีข้อกำหนดทางคลินิกที่ต้องปฏิบัติตามเช่นกัน” เขาอธิบาย เขาอธิบายถึงผลกระทบบางประการของการกำหนดให้ใช้อัตราปริมาณรังสีสูงและอาจมีเกณฑ์ปริมาณรังสีที่จะตอบสนอง

ตัวอย่างเช่น สำหรับการสแกนลำแสงดินสอ จะใช้ตัวย่อยสลายเพื่อเปลี่ยนพลังงานของลำโปรตอน แต่การกระเจิงที่เกิดขึ้นและการเทียบเคียงที่ต้องการอาจส่งผลต่ออัตราปริมาณรังสีที่ส่งมอบ Lowe ชี้ให้เห็นว่าการทดลอง FAST-01 ซึ่งเป็นการทดลองทางคลินิก FLASH ในมนุษย์ครั้งแรกของโลกนั้นใช้โปรตอนในโหมดการส่ง “เราได้ละทิ้งความสอดคล้องบางอย่างเพื่อรักษาอัตราปริมาณรังสีที่สูง” เขาอธิบาย

Lowe เน้นย้ำว่าโปรตอนเป็นวิธีการที่มีแนวโน้มในการส่ง FLASH เนื่องจากอุปกรณ์นี้เหมาะสมแล้วสำหรับการสร้างปริมาณรังสีสูง แต่จำเป็นต้องมีการพิจารณาอย่างรอบคอบว่าแนวทางการวางแผนและการส่งมอบปัจจุบันยังคงเหมาะสมหรือไม่ ควรส่งรังสีรักษาแบบ FLASH เป็นเศษส่วน และจำนวนเท่าไร? เราสามารถส่งลำแสงจากทิศทางต่างๆ ในแต่ละส่วนได้หรือไม่? “เราจำเป็นต้องต่อยอดจากขั้นตอนทางคลินิกที่มีอยู่ ดังนั้นเราจึงไม่สูญเสียข้อได้เปรียบที่มีอยู่” เขากล่าว “มีงานต้องทำอีกมาก”

การศึกษากับอิเล็กตรอน

คริสตอฟเฟอร์ ปีเตอร์สสัน เล่าให้ผู้ฟังฟังเกี่ยวกับการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ในมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด นอกจากนี้ เขายังอธิบายถึงความท้าทายบางประการในการนำ FLASH มาใช้ในคลินิก รวมถึงการกำหนดพารามิเตอร์ของลำแสงเฉพาะที่จำเป็นในการเหนี่ยวนำให้เกิด FLASH และทำความเข้าใจกลไกทางรังสีชีวภาพที่แฝงอยู่ และเน้นย้ำถึงความต้องการข้อมูลพรีคลินิกเพิ่มเติม

เพื่อไปสู่เป้าหมายนี้ ทีมงานของอ็อกซ์ฟอร์ดกำลังใช้เครื่องเร่งอนุภาคอิเล็กตรอนเชิงเส้นขนาด 6 MeV โดยเฉพาะ ซึ่งสามารถส่งลำแสงอิเล็กตรอนที่อัตราปริมาณรังสีตั้งแต่ไม่กี่ Gy/นาที ไปจนถึงหลาย kGy/s เพื่อทำการทดลอง FLASH แบบพรีคลินิก Petersson อธิบายตัวอย่างการศึกษาบางอย่างที่ดำเนินการในระบบ รวมถึงการฉายรังสีทั่วช่องท้องของหนูที่ยืนยันว่า FLASH ประหยัดเนื้อเยื่อลำไส้ปกติ การตรวจสอบผลกระทบของพารามิเตอร์ต่างๆ ต่อผลการรักษาพบว่า แม้ว่าโครงสร้างพัลส์ที่ใช้ในการส่ง FLASH อาจมีผล แต่พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดคืออัตราปริมาณรังสีเฉลี่ย

เมื่อมองไปข้างหน้า Petersson กำลังพิจารณาแนวทางที่แตกต่างออกไป “ผมคิดว่าถ้า FLASH จะสร้างผลกระทบอย่างใหญ่หลวงในคลินิก เราต้องไปหาลำแสงโฟตอนเมกะโวลเตจ” เขากล่าว การตั้งค่าปัจจุบันของทีมเปิดใช้งาน FLASH ด้วยโฟตอนเมกะโวลต์ โดยมีอัตราปริมาณรังสี FLASH ที่ความลึกตั้งแต่ 0 ถึง 15 มม. การติดตั้งปืน Triode ใหม่จะทำให้ได้ผลผลิตที่สูงขึ้นและยืดหยุ่นมากขึ้น เขาตั้งข้อสังเกต

การตรวจสอบการตอบสนอง

วิทยากรคนอื่น ๆ ในที่ประชุมรวมอยู่ด้วย ดาวิด เฟอร์นันเดซ-อันโตรัน จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ซึ่งบรรยายถึงนวัตกรรม ในหลอดทดลอง ระบบเพาะเชื้อ 3 มิติสำหรับวิเคราะห์การตอบสนองในระยะสั้นและระยะยาวต่อการรักษาด้วย FLASH รู้จักกันในชื่อ epithelioids วัฒนธรรม 3 มิติเหล่านี้สามารถสร้างขึ้นจากเซลล์ต่างๆ รวมทั้งหนูที่เป็นมะเร็งและปกติ และเนื้อเยื่อเยื่อบุผิวของมนุษย์ และสามารถรักษาไว้ได้เป็นระยะเวลานานเป็นปี Fernandez-Antoran กำลังทำงานร่วมกับทีมที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์เพื่อทดสอบผลกระทบของการฉายรังสีโปรตอน FLASH ต่อตัวอย่าง

Anna Subiel และ Russell Thomas จากสหราชอาณาจักร ห้องปฏิบัติการทางกายภาพแห่งชาติ บอกกับผู้แทนเกี่ยวกับการพัฒนาล่าสุดของ NPL เกี่ยวกับเครื่องวัดแคลอริมิเตอร์มาตรฐานปฐมภูมิแบบพกพาเครื่องแรกของโลกสำหรับการวัดปริมาณรังสีสัมบูรณ์ของลำแสงโปรตอน Calorimeter ได้รับประโยชน์จากการไม่ขึ้นกับอัตราปริมาณรังสีและเป็นเชิงเส้นกับปริมาณรังสีในช่วงอัตราปริมาณรังสีสูงพิเศษ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดปริมาณรังสีสูงในระยะเวลาสั้น ๆ เช่น FLASH ดังที่ Subiel อธิบายไว้ เครื่องวัดปริมาณโปรตอนแคลอรีมิเตอร์มาตรฐานปฐมภูมิของ NPL ถูกนำมาใช้ในลำแสงโปรตอน FLASH ที่โรงพยาบาลเด็ก Cincinnati ก่อนเริ่มการทดลองทางคลินิก FAST-01 ได้สำเร็จ

เอลิเซ่ คอนราดส์สัน จากมหาวิทยาลัย Lund ในสวีเดน พูดถึงการใช้รังสีรักษาแบบ FLASH เพื่อรักษาสัตว์เลี้ยงที่เป็นมะเร็งที่เกิดขึ้นเอง “เราต้องการตรวจสอบความถูกต้องของ FLASH ในการตั้งค่าที่เกี่ยวข้องกับการรักษาพยาบาล ดังนั้นเราจึงเริ่มความร่วมมือเพื่อรักษาผู้ป่วยทางสัตวแพทย์” เธออธิบาย โดยสังเกตว่าสุนัขสามารถได้รับการฉายรังสีที่มีคุณภาพและขนาดสนามคล้ายกับมนุษย์ เธอชี้ให้เห็นถึงประโยชน์สองประการของวิธีนี้: ผู้ป่วยจะได้รับการวินิจฉัยและการรักษาขั้นสูง ในขณะที่นักวิจัยได้รับข้อมูลทางคลินิกที่เป็นประโยชน์

ทีม Lund กำลังใช้ linac ที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อส่งลำแสงอิเล็กตรอน 10 MeV ที่อัตราปริมาณรังสีมากกว่า 400 Gy/s Konradsson อธิบายการทดลองเพิ่มขนาดยาในผู้ป่วยมะเร็งสุนัข โดยใช้ FLASH เพียงเสี้ยวเดียว ซึ่งสรุปได้ว่าวิธีการนี้เป็นไปได้และปลอดภัย โดยมีการตอบสนองในผู้ป่วยส่วนใหญ่ และขนาดยาที่ทนได้สูงสุด 35 Gy

Konradsson ยังได้อธิบายถึงการใช้รังสีบำบัดพื้นผิวนำทางสำหรับการจัดการการเคลื่อนไหวในระหว่างการรักษา FLASH ของผู้ป่วยสุนัข "ฉันคิดว่าผู้ป่วยสัตวแพทย์สามารถช่วยเราปิดช่องว่างการแปลได้" เธอบอกกับผู้ชม

เข้าคลินิก?

วันจบลงด้วยการถกเถียงกันว่า FLASH พร้อมสำหรับคลินิกหรือไม่ ผู้พูดคนแรก รัน แม็กเคย์ จากเดอะคริสตี้ไม่คิดว่าจะเป็น เขาบอกผู้ฟังว่าเขาเคยเข้าร่วม FRPT 2022 โดยหวังว่าจะเข้าใจกลไกที่อยู่ภายใต้ FLASH แต่จริงๆ แล้วกลับมาพร้อมกับตัวเลือกที่เป็นไปได้ "10 อันดับแรก" ตั้งแต่การรวมตัวกันของอนุมูลอิสระไปจนถึงความเสียหายของ DNA สายพันธุ์ออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยา ไปจนถึงผลกระทบของออกซิเจนในพื้นที่ การบริโภค. “ดังนั้น คุณสามารถให้การรักษาด้วยรังสี FLASH โดยไม่มีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับกลไกของ FLASH ทั้งหมดนี้ได้หรือไม่” เขาถาม.

แม้ว่า FLASH จะได้รับการกำหนดไว้สำหรับผู้ป่วย รวมถึงการรักษาผู้ป่วยรายเดียวที่เป็นมะเร็งผิวหนังและการทดลอง FAST-01 proton FLASH ของการแพร่กระจายของกระดูก Mackay ตั้งข้อสังเกตว่า "สิ่งเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นที่ปลอดภัยพอสมควร"

Mackay โต้แย้งว่าปัจจุบันยังไม่ชัดเจนว่าจะกำหนดวิธีการรักษาด้วยรังสี FLASH ที่มีประสิทธิภาพอย่างไร และเราไม่เข้าใจเพียงพอเกี่ยวกับอัตราปริมาณรังสีที่จำเป็นในการกระตุ้นให้เกิด FLASH หรือพารามิเตอร์หลักเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในแผนการรักษา ด้วยคำถามมากมายที่เหลืออยู่ เขาถามว่าเราพร้อมหรือยังที่จะย้ายไปใช้ใบสั่งยาที่อาศัย FLASH ในการประหยัดเนื้อเยื่อปกติ “เราต้องระมัดระวังในการเดินหน้าไปสู่การประยุกต์ใช้รังสีรักษาในวงกว้าง” เขากล่าว

ปัญหาอีกประการหนึ่งคือการขาดเครื่องบำบัดที่เกี่ยวข้อง โดยไม่มีอุปกรณ์ทางคลินิกที่มีเครื่องหมาย CE สำหรับส่ง FLASH “เราสามารถส่งมอบได้เฉพาะภายใต้การยกเว้นอุปกรณ์วิจัยที่ได้รับในสหรัฐอเมริกาสำหรับเครื่องโปรตอนของผู้ผลิตรายเดียว” แมคเคย์กล่าว เขายังชี้ให้เห็นว่าขณะนี้ยังไม่มีวิธีตรวจสอบการจัดส่งแบบ FLASH ในร่างกาย. “ในความเป็นจริง เราให้ปริมาณรังสีที่สูงและหวังว่าจะกระตุ้นแฟลช” เขาอธิบาย “แต่ไม่มีอะไรใน FAST-01 ที่จะแสดงหลักฐานว่าเราส่ง FLASH เราหวังว่า FLASH จะถูกชักนำ แต่ก็ไม่มีหลักฐาน”

โฟตอน โปรตอน หรืออิเล็กตรอน: สิ่งใดจะนำรังสีรักษา FLASH มาสู่คลินิก

โต้แย้งกรณีที่ FLASH พร้อมสำหรับคลินิกได้ ริคกี้ ชาร์มา จากวาเรียนและ มหาวิทยาลัยลอนดอนคอลเลจซึ่งก่อนหน้านี้ได้บอกผู้ได้รับมอบหมายเกี่ยวกับ การทดลองทางคลินิก FAST-01 และ FAST-02.

Sharma แนะนำว่าแม้ว่าเราอาจไม่ทราบกลไกที่แน่นอนเกี่ยวกับ FLASH แต่อาจไม่จำเป็นต้องเข้าใจสิ่งนี้อย่างถ่องแท้ก่อนที่จะเริ่มใช้งานในช่วงแรก ความกังวลเกี่ยวกับความเสี่ยงต่อผู้ป่วยในการทดลองจะได้รับการแก้ไขโดยหน่วยงานกำกับดูแล เขากล่าว โดยชี้ให้เห็นว่าการทดลองทางคลินิกได้รับการอนุมัติตามกฎระเบียบแล้ว และการติดตามผลระยะยาวนั้นถูกสร้างขึ้นในการศึกษาเหล่านี้ เขาตั้งข้อสังเกตว่ามีการตีพิมพ์ผลการศึกษาพรีคลินิกมากกว่า 200 ชิ้น รวมถึงเอกสารที่ได้รับการตรวจสอบโดยเพื่อนในวารสารที่มีผลกระทบสูง ไม่มีการศึกษาใดที่แสดงให้เห็นว่า FLASH อาจเสี่ยงต่อการเกิดเนื้องอก

“แฟลชพร้อมสำหรับคลินิกแล้วหรือยัง? ฉันขอยืนยันว่ามันอยู่ในคลินิกแล้ว” ชาร์มาสรุป “พร้อมสำหรับการอนุมัติ CE หรือ FDA แล้วหรือยัง? ไม่มันไม่ใช่. แต่ก็พร้อมสำหรับการทดลองทางคลินิก ขั้นตอนแรกได้ดำเนินการไปแล้ว”

และผู้ชมเห็นด้วยกับ Sharma ด้วยการชูมือโหวตสรุปว่า FLASH พร้อมสำหรับคลินิกแล้ว สิ้นสุดวันที่มีข้อมูลมาก