Parçacık tedavisi - proton ışınları veya daha ağır iyonlar kullanılarak yapılan kanser tedavisi - geleneksel foton bazlı radyoterapiye göre oldukça uygun doz iletimi ve normal dokuların daha fazla korunmasını sağlar. Ancak uzun süreli kanserden kurtulanlar için radyasyona bağlı ikincil kanser (SC) riski önemlidir ve tedavi yöntemlerini seçerken dikkate alınmalıdır.
Proton ve karbon-iyon tedavisi gibi daha yeni tedaviler için epidemiyolojik verilerin az olması nedeniyle, bir ekip GSI Helmholtz Ağır İyon Araştırmaları Merkezi partikül terapi modaliteleri arasındaki SC risklerini karşılaştırmak için bir model geliştiriyor. tarafından açıklanan model Antonia Hufnagl ve meslektaşları Tıp fiziği, sonuçta SC riskini ek bir optimizasyon kriteri olarak dahil etmek için tedavi planlama sistemlerine dahil edilebilir.
Ölümcül ve kanserojen olaylara karşı
SK risk modelleri tipik olarak hücre ölümü (kanserin baskılanmasına yol açar) ve hücre dönüşümü (nihayetinde kansere yol açan mutasyonların indüksiyonu) arasındaki dengeyi göz önünde bulundurarak çalışır. Işınlanmış bir hacmin kanser geliştirme olasılığı, hücrenin hayatta kalması ile iletilen foton dozu arasında basit bir ilişki sağlayan doğrusal-ikinci dereceden (LQ) modeli kullanılarak tanımlanır.
Bu çalışmada araştırmacılar, partikül tedavisinden sonra SC indüksiyonunun göreceli biyolojik etkinliğini (RBE) tahmin etmek için yerel etki modelini (LEM) kullandılar. Parçacık radyasyonunun artan RBE'sini hesaba katmak için, risk modelindeki foton LQ parametrelerini, LEM tarafından tahmin edilen iyon ışını LQ parametreleriyle değiştirdiler. Yaklaşımlarının önemli bir özelliği, LEM'in hem hücre öldürme hem de kanser indüksiyonu terimlerinde kullanılmasıdır.
Kıdemli yazar, "LEM'in çifte kullanımı, SC gelişimini belirleyen iki ana süreç, yani hücre dönüşümü ve hücre öldürme arasındaki rekabeti yansıtıyor" diye açıklıyor. Michael Scholz. "Artan doz ve/veya etkinlikle, hücre öldürme, dönüştürülmüş hücrelerin canlılığını baskılayabilir. Bu, tek adımlı bir prosedürde basitçe yansıtılamayacak karmaşık bir etkileşime yol açar.”
Hangi faktörlerin SC riskini etkilediğini araştırmak için araştırmacılar, idealleştirilmiş bir geometriye dayalı olarak biyolojik olarak optimize edilmiş karbon-iyon ve proton tedavi planları oluşturmak için TPS TRiP98 planlama sistemini kullandılar. Planlar, hedefin önünde 4x4x4 cm risk altındaki organ (OAR) ile tek bir parçacık ışını veya iki karşıt ışın ile 4x4x1 cm'lik bir hedefi ışınladı. LEM için girdi olarak kullanılan foton LQ parametrelerindeki belirsizlikler nedeniyle, bireysel risk değerlerinden ziyade proton-karbon iyonu risk oranlarını tahmin ettiler.
Bu idealleştirilmiş kurulumlar için model, protonlar veya karbon iyonları için net bir tercih göstermedi, ancak çeşitli parametrelere karmaşık bir bağımlılık ortaya çıkardı. Karbon iyonlarının azaltılmış yanal saçılması, giriş kanalındaki protonlardan daha düşük bir SC riskine yol açar. Bununla birlikte, karbon iyonları, parçalanma kuyruğu nedeniyle hedefin arkasında daha yüksek bir doz biriktirerek, karbon iyonu ışınlamasından sonra tümörün arkasında OAR'ler için SC riskini artırır.
Tek ışınlı planlar için, karbon iyonları için toplam SC riski, protonlardan kabaca 1.5 kat daha yüksekti. Karşılıklı iki huzme ile toplam SC riski, protonlar için 1.16 kat daha yüksekti, ancak bu, hedef hacme göre varsayılan hassas hacmin uzamsal konumuna bağlı olarak büyük ölçüde değişiyordu.
Doku radyosensitivitesi (fotonlara karşı), karbon-iyon tedavisinden yararlanan radyorezistan OAR'lar ve proton ışınlarından hassas OAR'ler ile SC risk oranı üzerinde önemli bir etkiye sahipti. Buna karşılık, fraksiyonasyon planının beklenen risk değerleri üzerinde çok az etkisi olmuştur.
Hasta geometrisi
Klinik senaryoları araştırmak için Scholz ve meslektaşları, daha önce Karolinska Üniversite Hastanesinde foton radyoterapisi ile tedavi edilen 10 prostat kanseri hastası için SC risklerini tahmin ettiler. Yanal olarak karşıt iki taranmış proton ve karbon-iyon alanı kullanarak hastalar için tedavi planları oluşturdular.
Daha önce görüldüğü gibi, karbon iyonlarının parçalanma kuyruğu, hedefin arkasında geniş bir düşük doz alanıyla sonuçlanmıştır. Bununla birlikte, yüksek doz hedef bölgesi, karbon iyonu için proton planlarından daha uyumludur.
Ekip, 10 hasta için dört OAR (mesane, rektum, kemikler ve deri) için proton-karbon iyonu SC risk oranlarını hesapladı. Kemik ve deri için proton planları, kemik ve deri için sırasıyla 1.19 ve 1.06'lık medyan risk oranlarıyla, karbon-iyon planlarından biraz daha yüksek SC riski sağladı. Bununla birlikte, mesane ve rektum için proton planları, mesane ve rektum için sırasıyla 0.68 ve 0.49'luk risk oranlarıyla önemli ölçüde daha düşük SC riskleriyle sonuçlandı.
Araştırmacılar, bu model tarafından elde edilen içgörülerin gelecekteki tedavileri optimize etmeye yardımcı olabileceği sonucuna varıyor. Şu anda, göreli risk modellemesi, farklı hasta kohortları için farklı tedavi senaryolarını karşılaştırmak için bir araç olarak uygundur. Ancak Scholz, bu tür modelleri bireysel hastalar için tedavi planlamasına dahil etmenin kolay olacağını belirtiyor.
Karbon iyon ızgara tedavisi sağlıklı dokuyu korur
"Yalnızca, sırasıyla hücre öldürmeyi ve hücre dönüştürme sürecini temsil eden iki farklı biyolojik parametre seti ile belirli bir doz dağılımı için planlamanın yürütülmesini gerektiriyor" diye açıklıyor. "Ardından, karşılık gelen risk oranı dağılımlarını türetmek için standart matematiksel araçlarla ortaya çıkan 3B efekt dağılımlarının yalnızca bir miktar sonradan işlenmesi gerekiyor."
Bir sonraki adımın, modeli klinik verilerle karşılaştırarak doğrulamak olduğunu söylüyor. Scholz, "Şu anda bu veriler az olduğundan, yaklaşımın foton tedavilerini de içerecek şekilde genişletilmesi ve protonlara karşı fotonlara ve karbon iyonlarına karşı fotonlara karşılık gelen risk oranlarının belirlenmesi önemli bir sonraki adım olacaktır" dedi. Fizik dünyası.
