Radyoterapinin amacı, çevredeki normal dokulara verilen hasarı sınırlandırırken, tümör hedefine öngörülen radyasyon dozunu iletmektir. Bu, şu anda, geniş bir hasta popülasyonunun radyasyona toplu yanıtından geliştirilen, önceden tanımlanmış doza dayalı hedeflere ve risk altındaki organ (OAR) kısıtlamalarına dayalı, popülasyona dayalı tedavi planı optimizasyonu kullanılarak elde edilmektedir. Ne yazık ki, bu tür standartlaştırılmış tedavi planlarının etkinliği ve toksisitesi değişkendir çünkü hastalar ve tümörleri bireysel biyolojik özelliklere sahiptir.
Radyoterapi planlamasına daha kişiselleştirilmiş bir yaklaşım sunmayı amaçlayan araştırmacılar, Michigan Üniversitesi hastaya özel doz-yanıt modellerini doğrudan planlama sürecine dahil eden yeni bir yoğunluk ayarlı radyoterapi (IMRT) optimizasyon stratejisi geliştirdi. Teknikleri, açıklanan Tıp fiziği, yerel kontrol olasılığı eksi toksisite olasılıklarının ağırlıklı toplamı olarak tanımlanan genel tedavi faydasının tahmin edilen değerini maksimize etmeye dayanır.
Öncelikli fayda optimizasyonu (PUO) adı verilen yeni planlama yöntemi, tümörlerin ve OAR'lerin radyosensitivitesine ilişkin kişiselleştirilmiş faktörleri dahil ederek standart yaklaşımları zenginleştiriyor. Örneğin, OAR radyotoksisitesi yaş, sigara içme durumu, gen ekspresyonu, moleküler belirteçler ve kalp hastalığı gibi önceden var olan durumlardan etkilenebilir. Diğer eşzamanlı tedaviler de radyasyon tedavisinin etkinliğini etkileyebilir.
Stratejilerini doğrulamak için baş araştırmacı Martha Matuszak ve meslektaşları, küçük hücreli dışı akciğer kanseri (KHDAK) olan beş hasta için IMRT planları oluşturmak üzere PUO yöntemini kullandılar. PUO planlamasının, tedavileri için kullanılan geleneksel planlara kıyasla tüm hastalar için yerel kontrolü iyileştirdiğini bildiriyorlar.
Baş yazar, "KHDAK hastaları, hastalığın kapsamı ve lokalizasyonu açısından değişkenlik gösteren oldukça heterojen bir grubu temsil ediyor" diye açıklıyor. daniel polan. "Diğer anatomik değişkenliklerle birlikte bu faktörler, farklı optimizasyon yöntemlerinden elde edilmesi beklenen kazançlar da dahil olmak üzere tedavi planlamasını büyük ölçüde etkileyebilir. Bu nedenle, yöntemimizin ilk fizibilite testi için, öngörülen sonuçları etkileyen doz ortak değişkenlerindeki çeşitliliğe ek olarak hasta boyutu, tümör boyutu, konumu ve yanallığındaki çeşitliliği temsil edecek beş vaka seçtik."
Hastaya özel IMRT planları oluşturmak için araştırmacılar, ilgi alanlarına ışıncık dozu katkılarının etki matrisine dayalı olarak dozu hesaplamak için önce ticari bir tedavi planlama sistemi kullandılar. Daha sonra, TPS'ye geri alınabilecek optimum ışıncık ağırlıklarını oluşturmak için iki optimizasyon problemini çözerler.
İlk optimizasyon problemi, bireyselleştirilmiş doz-yanıt modellerine dayalı etkinlik ve toksisite arasındaki değiş tokuşu optimize ederek, tipik klinik doz kısıtlamalarına tabi olan genel plan faydasını en üst düzeye çıkarır. İkincisi, ilk optimizasyondan belirlenen optimum faydayı korurken, birincisiyle aynı doz kısıtlamalarına tabi olarak geleneksel doza dayalı hedefleri en aza indirir.
Beş hastanın tümü için PUO yaklaşımı, doza dayalı kısıtlamalar dahilinde kalırken faydayı en üst düzeye çıkaran optimum ışıncık ağırlıklarını başarıyla oluşturdu. Araştırma için araştırmacılar, bu PUO IMRT planlarını klinik olarak sunulan 3D konformal radyoterapi (CRT) planları ve geriye dönük olarak oluşturulmuş sadece doz optimizasyonu (DOO) IMRT ve hacimsel modülasyonlu ark tedavisi (VMAT) planları ile karşılaştırdılar.
3DCRT, VMAT ve DOO IMRT planları ile karşılaştırıldığında, PUO yöntemi, plan faydasını sırasıyla ortalama %40, %32 ve %31 oranında iyileştirmiştir. PUO planları, geleneksel planlamaya benzer toksisite ile yerel kontrolde ortalama %17'lik bir iyileşme gösterdi.
Beklendiği gibi, PUO IMRT planlarından elde edilen faydaların kapsamı hastalar arasında farklılık gösterdi. Polan, bir hasta için PUO'nun geleneksel DOO'ya göre %70'lik bir fayda artışı sağladığını bildirdi. "Bu, tahmin edilen ilerlemesiz hayatta kalma olasılığında %32'lik bir mutlak iyileşmeye karşılık gelirken, radyasyona bağlı akciğer toksisitesinin tahmin edilen olasılığını yalnızca %2 artırıyor" diyor. "Bu önemli değiş tokuş, bir hastanın tedavi sonrası yaşam kalitesi üzerindeki etkiyi en aza indirirken hastalıkta hayatta kalma kabiliyetini büyük ölçüde artırma potansiyeline sahiptir."
Bununla birlikte, büyük bir tümörü olan başka bir hasta için iyileşmeler minimum düzeydeydi. Polan, daha büyük tümörler için, tedavi planlamasının, artan entegre doz gereksinimleri ve sınır normal dokulardan kaçınma yeteneğinin azalması nedeniyle tipik olarak daha kısıtlı hale geldiğini açıklıyor.
AI çerçevesi, radyoterapi dozunu kişiselleştirmek için tıbbi görüntüleri kullanır
Ekip, PUO yönteminin, hasta geometrisi ve OAR doz limitlerini de hesaba katarken, hastaya özgü klinik faktörlere ve biyobelirteçlere dayalı olarak hangi hastaların doz artışından veya yeniden dağıtımından fayda sağlayabileceğini belirlemek için niceliksel bir yol sağladığını vurgulamaktadır.
Araştırmacılar şu anda PUO tedavi planlama stratejisini kullanan prospektif bir klinik çalışma geliştirmek amacıyla büyük ölçekli retrospektif çalışmalar yürütüyorlar. Araştırmaları, hasta verilerini ve kişiselleştirilmiş sonuç tahminlerini doğrudan radyoterapi planlamasına entegre etmeye odaklanıyor ve şu anda radyoterapinin olumlu ve olumsuz etkilerini dengelemenin bir hastanın genel kalitesini önemli ölçüde etkileyebileceği karaciğer, akciğer ve baş-boyun kanserlerine odaklanıyor. -hayat.
