공간적으로 변조된 방사선 빔으로 암 환자를 치료하면 주변 장기와 건강한 조직의 손상을 최소화하면서 종양을 파괴할 수 있습니다. 이것이 치료 용량을 전달하기 위해 서브밀리미터 크기의 방사선 빔 배열을 사용하는 새로운 치료 기술인 양성자 미니빔 방사선 요법(pMBRT)의 기본 아이디어입니다.

미니빔은 얕은 깊이에서 건강한 조직에 덜 해로운 패턴인 고선량 피크와 저선량 밸리를 교대로 구성합니다. 깊이가 더 깊어지면 이러한 빔이 점진적으로 넓어져 대상 체적 내에서 균일한 선량 분포를 생성합니다. 작은 동물에 대한 연구는 pMBRT가 극적으로 정상 조직 독성 감소과 동등하거나 우수한 종양 제어, 기존의 양성자 치료와 비교.

"양성자 미니빔 방사선 요법은 전임상 연구에서 이미 치료 지수에서 현저한 향상을 보여주었습니다."라고 말합니다. 라몬 오티즈 에 인스 티 투트 퀴리. "이러한 유망한 결과는 이 기술을 임상 영역으로 전환하는 데 도움이 됩니다." 이를 위해 Institut Curie의 Ortiz(현재 UC San Francisco)와 동료들은 암 전이 치료에 대한 pMBRT의 이점을 평가했으며, 의학 물리.

pMBRT 시나리오 시뮬레이션

전이성 질환은 암 관련 사망의 최대 90%를 차지합니다. 전이는 일반적으로 정위 방사선 요법(SRT) 기술을 사용하여 치료되지만 국소 제어에 필요한 선량은 종종 주변 정상 조직에 대한 독성 위험으로 인해 제한됩니다. 예를 들어, 뇌 전이의 경우 방사선 유발 뇌 괴사가 SRT로 치료받은 환자의 절반에서 보고되었습니다.

pMBRT가 이러한 합병증을 줄일 수 있는지 여부를 확인하기 위해 팀은 Monte Carlo 시뮬레이션을 사용하여 이전에 Institut Curie에서 SRT를 받은 XNUMX명의 환자에 대한 선량 분포를 계산했습니다. 환자들은 뇌의 측두엽, 전두엽, 간 및 폐의 전이성 병변에 대해 치료를 받았습니다.

연구원들은 SRT에 대해 처방된 것과 동일한 생물학적 등가 선량(BED)을 종양 표적에 전달하기 위해 하나 또는 두 개의 치료 필드를 사용하여 단일 분할 pMBRT 계획을 시뮬레이션했습니다. 그들은 다양한 중심 간 분리에서 400μm × 5.6cm 슬릿을 포함하는 황동 미니빔 콜리메이터를 모델링하여 좁고 넓은 간격의 미니빔을 생성했습니다. 그런 다음 pMBRT, SRT 및 기존 양성자 요법에 대한 네 가지 환자 사례에 대한 선량 분포를 계산했습니다.

표적 체적에서 균일한 선량 분포를 생성하는 협소한 pMBRT 계획에서 종양 범위는 SRT 계획과 유사하거나 약간 더 우수했습니다. 표적에 준균일한 선량 분포를 전달하는 더 넓은 간격의 pMBRT 빔을 사용하는 계획은 종양 적용 범위가 더 낮았습니다.

중요한 것은 pMBRT가 SRT에 비해 중요한 구조에 대한 선량을 크게 줄였다는 것입니다. 첫 번째 뇌 사례에서 pMBRT는 위험 장기(OAR)에 대한 평균 BED를 44%(오른쪽 청신경)에서 100%(왼쪽 청신경)까지 감소시켰습니다. 두 번째 뇌 치료에서 pMBRT는 시신경, 뇌간 및 교차를 포함하는 OAR을 완전히 제거했습니다.

간장의 경우 상대정맥의 조사를 피하면서 간과 갈비뼈에 대한 평균 BED가 각각 25%와 75% 감소하였다. 그리고 폐의 경우 OAR에 대한 선량은 11%(갈비뼈)에서 100%(폐동맥 및 기관지)까지 감소했습니다. OAR에 대한 평균 BED는 pMBRT와 기존 양성자 치료 간에 대부분 유사했습니다.

연구원들은 또한 정상 조직에 대한 pMBRT의 가능한 부작용을 조사했습니다. 예를 들어 두 가지 뇌 전이 사례의 경우 건강한 뇌 조직에 전달되는 선량을 계산했습니다. 그들은 2 Gy 분획(NTD_2.0)의 72Gy는 5년 이내에 XNUMX%의 전파 괴사 확률로 이어집니다.

모든 pMBRT 계획에 대해 최대 밸리 NTD_2.0 건강한 뇌(측두엽의 경우 61Gy(RBE) 및 전두엽의 경우 47Gy(RBE))는 기존의 양성자 치료와 달리 이 선량 허용 한계치 미만으로 유지되었습니다. 폐 및 간 전이 환자의 경우 pMBRT 계획에서 폐 및 간 조직에 대한 평균 선량도 최대 허용 평균 선량보다 훨씬 낮았습니다.

임상적 이점

이 연구에서 고려된 pMBRT 치료는 하나 또는 두 개의 미니빔 어레이를 사용하여 전달되었습니다. SRT 치료(XNUMX개 또는 XNUMX개 아크)보다 더 적은 조사야를 사용하면 환자 위치 변경이 덜 필요하고 분할 치료 시간이 단축되며 저선량에 노출되는 정상 조직의 부피도 낮아집니다. 또한 pMBRT를 하나의 치료 분획으로 전달하면 XNUMX~XNUMX분할을 사용하는 SRT 계획에 비해 총 치료 시간이 상당히 단축됩니다.

미니빔 방사선 요법: 광자에서 하전 입자로

연구자들은 이 작업에서 평가된 pMBRT 계획이 전임상 시험을 위해 Orsay 양성자 치료 센터에서 이미 구현된 설정을 사용하여 임상적으로 전달될 수 있다고 지적합니다.

오티즈는 말한다 물리 세계 Institut Curie는 현재 임상 XNUMX/XNUMX상 가능성에 대해 논의하고 있습니다. "이것은 양성자 미니빔으로 재발성 다형성 교모세포종 치료에서 신경독성과 종양 통제율을 평가할 것입니다."라고 그는 설명합니다. "이 연구는 이러한 임상 조사 준비에 기여하는 것을 목표로 합니다."

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• 출처: https://physicsworld.com/a/proton-minibeams-could-improve-treatment-of-cancer-metastases/