Hastaya özel sırt filtreleri, uyumlu FLASH proton tedavisini mümkün kılar

Stereotaktik vücut radyasyon tedavisi (SBRT), geleneksel radyoterapiden daha az, daha yüksek doz radyasyon fraksiyonları veren hassas bir kanser tedavisidir. SBRT, mükemmel lokal tümör kontrolü sağlayabilir, ancak bazı tümör konumları için yakınlardaki risk altındaki organları (OAR'lar) kabul edilemez ışınlama seviyelerine maruz bırakma riski taşır. Proton bazlı SBRT, daha iyi OAR koruma sağlar, ancak yine de klinik uygulanabilirliğini sınırlayabilecek bazı tedavi marjları gerektirir.

Radyasyonun ultra yüksek doz oranlarında iletildiği FLASH radyoterapi, OAR'lerin daha fazla korunmasını sağlayabilir. Potansiyelini araştırmak için, bir araştırma ekibi Emory Üniversitesi FLASH radyoterapisinin taleplerini karşılamak üzere proton tedavisi iletimini optimize etmek için bir çerçeve geliştiriyor.

Çoğu modern proton terapi sistemi, hastadan geçen ve yolu boyunca doz bırakan yüksek enerjili bir iletim ışını kullanarak FLASH doz hızlarına ulaşabilir. Bununla birlikte, bu yaklaşım, proton tedavisinin en büyük avantajını ortadan kaldırır: yayılmış bir Bragg zirvesinde doz verme yeteneği. FLASH doz hızlarında uygunluğu artırmak için, Ruirui Liu ve meslektaşları, hastaya özel sırt filtrelerinin, geleneksel yoğunluk modülasyonlu proton tedavisine (IMPT) benzer bir doz dağılımı sağlayabileceğini önermektedir.

FLASH tedavileri için doz, doz ortalamalı doz hızı (DADR) ve doz ortalamalı doğrusal enerji transferi (LET_d) tümü biyolojik yanıtı etkiler. Böylece araştırmacılar, bir hastanın tedavi planında OAR tasarrufunu en üst düzeye çıkarmak için bu üç parametreyi aynı anda optimize eden entegre bir fiziksel optimizasyon (IPO) çerçevesi geliştirdi. bölümünde açıklanan çerçeve, Uluslararası Radyasyon Onkolojisi, Biyoloji, Fizik Dergisi, hastaya özel sırt filtreleri ve proton spot haritalarının tasarımı için çoklu çözümler sağlamak üzere IPO-IMPT objektif fonksiyonunu kullanır.

Menzil dengeleyici ile birlikte kullanılan sırt filtreleri, ışına özgü planlama hedef hacmini kapsayacak şekilde 250 MeV'lik bir ışından Bragg tepe noktasını yayan bir dizi zigurat biçimli pin içerir. Ekip, hastaya özel bir filtre için pim konumlarını tanımlamak üzere ters planlama yazılımı geliştirdi ve doz ve LET etki matrisleri sağlamak için Geant4 tabanlı Monte Carlo simülasyonlarını kullandı.

Hasta planları

IPO-IMPT çerçevesini göstermek için araştırmacılar, akciğer kanseri olan üç hasta için tedavi planları geliştirdiler. Klinik hedef hacme 50 Gy (beş adet 10 Gy fraksiyon) ve maksimum 62.5 Gy sıcak nokta dozu reçete ettiler. Hangi parametrenin önceliklendirildiğine bağlı olarak, planlar FLASH kapsamını artırmayı ve/veya LET'i azaltmayı amaçlar_d, hedef dozu korurken.

Kalbe yakın bir merkezi akciğer tümörü olan hasta 1 için OAR'ler kalp ve akciğerdi. Bu durum için araştırmacılar, LET'i azaltmak amacıyla tek ışınlı bir IPO-IMPT planı oluşturdu._d Hedef kapsamı korurken kalbe. IPO-IMPT planı, geleneksel bir IMPT planına benzer hedef kapsamı sergileyerek ancak LET'i önemli ölçüde azaltarak bu hedefi karşıladı._d kalbe.

Hasta 2'de sağ alt lobda metastatik bir tümör vardı ve hasta 3'te subkarinal lenf düğümünde tümör vardı. Bu vakalarda özofagus da bir OAR idi ve ana hedef özofagusun korunmasıydı. Hem IPO-IMPT hem de IMPT için, özofagus değerlendirme hacminin neredeyse %100'ü 40 Gy/s FLASH eşiğini karşıladı. Hasta 2 için IPO-IMPT, LET'i hafifçe düşürdü_d kalp ve yemek borusu için ve kalp için artan FLASH kapsamı.

Seyrek pim tasarımı

IPO-IMPT çerçevesi kullanılarak tasarlanan düzenli sırt filtreleri, LET'i azaltarak ve FLASH kapsamını artırarak OAR'ları seçici olarak korudu. Bununla birlikte, bazı pimlerin çıkarıldığı seyrek tepe filtreleri, OAR korumasını daha da artırma potansiyeli sunar. Belirli konumlardaki filtre pimlerinin çıkarılması daha yüksek bir proton akışı sağlarken, kalan pimler yine de yeterli hedef kapsamı sağlar.

1. hasta için araştırmacılar, seyrek sırt filtreleri ve çoklu ışınlar içeren bir IPO-IMPT planı oluşturdu. Düzenli sırt filtreleri kullanan bir IMPT planıyla karşılaştırma, her ikisi için de tümör kapsamının korunduğunu ve sıcak noktaların iyi kontrol edildiğini gösterdi. Bununla birlikte, seyrek sırt filtreleri, kalp ve akciğer değerlendirme hacimleri için sırasıyla %31 ve %50 oranında FLASH dozu alan OAR hacmini artırdı.

Seyrek sırt filtreleri, IPO-IMPT çerçevesinin tam potansiyelini gerçekleştirmek için esneklik sağlar. Örneğin, pim çıkarma seviyeleri bireysel hasta vakalarına göre uyarlanabilir. %50 çivi çıkarma eşiği, hasta 1'in büyük tümörü için makul sonuçlar sağlarken, %30 eşik, tümörü korurken seyrek çıkıntılı filtre tabanlı planları özofagusta DADR'yi artıran hasta 2 ve 3'ün daha küçük hedefleri için iyi bir başlangıç ​​noktasıydı. kapsama.

Son olarak, bir tepe filtre düzeneğinin (filtre pimleri ve bir dengeleyici) öngörülen dozu sağlayabildiğini doğrulamak için araştırmacılar, hastaya özel bir sırt filtresini 3 boyutlu olarak yazdırdı. Tek tip bir hedef doz sağlamak için tasarlanmış bir tedavi planı sundular ve bir iyonizasyon odası dizisiyle doz ölçümleri gerçekleştirdiler. Mutlak dozlar için toplam gama geçiş oranı %92.9 idi; bu, standart hasta geçme kriteri olan %90'ı aşar ve düzeneğin klinik olarak kabul edilebilir bir doz dağılımı sağlayabildiğini gösterir.

NPL, FLASH proton ışınları için mutlak dozimetri sunar

"Bu kavram kanıtı çalışması, doz, DADR ve LET'i hesaba katarak FLASH stereotaktik vücut proton tedavisini gerçekleştirmek için bir IPO-IMPT çerçevesi kullanmanın fizibilitesini göstermektedir._d eşzamanlı olarak, ”diye sonuçlandırıyor araştırmacılar. "Bu yeni yöntem, preklinik ve klinik çalışmalar için FLASH hızlarında konformal proton alanlarının iletilmesini kolaylaştıracaktır."

Kıdemli yazar Liyong Lin anlatır Fizik dünyası ekibin bu tür uygulamalar için yazılımını daha da geliştirmeyi umduğu. Lin, "Emory'nin Teknoloji Transfer Ofisi, Radyoterapi Biyolojik Optimizasyon (RBO) Çözümleri adlı bir başlangıç ​​şirketi kurmamız için bizi teşvik etti" diye açıklıyor. “RBO, Ulusal Sağlık Enstitüleri Başvuran Yardım Programı tarafından 41 Nisan'a kadar Ulusal Kanser Enstitüsüne küçük işletme teknoloji transferi R5 hibesi sunmak üzere kabul edildi. En büyük parçacık tedavisi satıcısı olan IBA ve IBA'nın dozimetri bölümü, RBO'nun R41 hibe teklifini onaylayacak. ”

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/patient-specific-ridge-filters-enable-conformal-flash-proton-therapy/