เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย การบำบัดด้วยโปรตอนกับคาร์บอนไอออน: แบบจำลองเปรียบเทียบความเสี่ยงมะเร็งทุติยภูมิ

เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย ปริมาณและการกระจายความเสี่ยงมะเร็งทุติยภูมิ การประเมินความเสี่ยง: การกระจายขนาดยาที่ถ่วงน้ำหนัก RBE (แผงด้านบน) และการกระจายความเสี่ยงมะเร็งกระดูกที่สอดคล้องกัน ในต่อมลูกหมาก (เส้นสีแดงด้านบน) และถุงน้ำเชื้อ (เส้นสีแดงด้านล่าง) สำหรับผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมากหลังโปรตอน และ การบำบัดด้วยคาร์บอนไอออน การบำบัดด้วยอนุภาค 

การรักษามะเร็งโดยใช้บีมของโปรตอนหรือไอออนที่หนักกว่า 

ให้ปริมาณยาที่สอดคล้องและประหยัดเนื้อเยื่อปกติได้ดีกว่าการฉายรังสีด้วยโฟตอนทั่วไป แต่สำหรับผู้รอดชีวิตจากมะเร็งในระยะยาว ความเสี่ยงของมะเร็งทุติยภูมิที่เกิดจากรังสี (SC) เป็นสิ่งสำคัญ และควรพิจารณาเมื่อเลือกวิธีการรักษา

ด้วยข้อมูลทางระบาดวิทยาที่ขาดแคลนสำหรับการรักษาใหม่ๆ เช่น การบำบัดด้วยโปรตอนและคาร์บอน-ไอออน ทีมงานที่ศูนย์ GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Researchกำลังพัฒนาแบบจำลองเพื่อเปรียบเทียบความเสี่ยงของ SC ระหว่างวิธีการรักษาด้วยอนุภาค แบบจำลองนี้อธิบายโดยAntonia Hufnaglและเพื่อนร่วมงานในMedical Physicsท้ายที่สุดแล้วสามารถรวมเข้ากับระบบการวางแผนการรักษาเพื่อรวมความเสี่ยงของ SC เป็นเกณฑ์การเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติม

เหตุการณ์ร้ายแรงกับการเกิดมะเร็ง

แบบจำลองความเสี่ยงของ SC มักทำงานโดยพิจารณาถึงความสมดุลระหว่างการฆ่าเซลล์ (นำไปสู่การปราบปรามของมะเร็ง) และการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ (การเหนี่ยวนำการกลายพันธุ์ที่นำไปสู่มะเร็งในที่สุด) ความน่าจะเป็นที่ปริมาตรที่ฉายรังสีจะพัฒนาเป็นมะเร็งถูกกำหนดโดยใช้แบบจำลองเชิงเส้น-กำลังสอง (LQ) ซึ่งให้ความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายระหว่างการอยู่รอดของเซลล์และปริมาณโฟตอนที่นำส่ง

ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้ใช้แบบจำลองผลกระทบในพื้นที่ (LEM) เพื่อทำนายประสิทธิภาพทางชีวภาพสัมพัทธ์ (RBE) ของการเหนี่ยวนำ SC หลังการบำบัดด้วยอนุภาค เพื่ออธิบาย RBE ที่เพิ่มขึ้นของการแผ่รังสีของอนุภาค พวกเขาแทนที่พารามิเตอร์โฟตอน LQ ในแบบจำลองความเสี่ยงด้วยพารามิเตอร์ LQ ของลำแสงไอออนที่ทำนายโดย LEM คุณลักษณะสำคัญของแนวทางของพวกเขาคือการใช้ LEM ทั้งในเงื่อนไขการฆ่าเซลล์และการชักนำให้เกิดมะเร็ง

Antonia Hufnagl และ Michael Scholz

ทีมวิจัย: ผู้เขียนคนแรก Antonia Hufnagl (ซ้าย) และ Michael Scholz ผู้เขียนอาวุโส (มารยาท: Michael Scholz)

“การใช้ LEM สองครั้งสะท้อนให้เห็นถึงการแข่งขันระหว่างสองกระบวนการหลักที่กำหนดการพัฒนา SC คือการเปลี่ยนแปลงของเซลล์และการฆ่าเซลล์” Michael Scholz ผู้เขียน อาวุโส อธิบาย “ด้วยขนาดยาและ/หรือประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น การฆ่าเซลล์สามารถยับยั้งการมีชีวิตของเซลล์ที่แปลงร่างได้ สิ่งนี้นำไปสู่การมีปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อน ซึ่งไม่สามารถสะท้อนให้เห็นเป็นอย่างอื่นในขั้นตอนเดียวได้”

เพื่อตรวจสอบปัจจัยที่ส่งผลต่อความเสี่ยงของ SC 

นักวิจัยได้ใช้ระบบการวางแผน TPS TRiP98 เพื่อสร้างแผนการบำบัดคาร์บอนไอออนและโปรตอนที่เหมาะสมทางชีวภาพโดยใช้รูปทรงเรขาคณิตในอุดมคติ แผนดังกล่าวฉายรังสีเป้าหมายขนาด 4x4x4 ซม. ด้วยลำแสงอนุภาคเดียวหรือสองคานตรงข้ามกัน โดยมีอวัยวะเสี่ยงภัย (OAR) ขนาด 4x4x1 ซม. อยู่ด้านหน้าเป้าหมาย เนื่องจากความไม่แน่นอนในพารามิเตอร์โฟตอน LQ ที่ใช้เป็นอินพุตสำหรับ LEM พวกเขาจึงประมาณอัตราส่วนความเสี่ยงของโปรตอนต่อคาร์บอนไอออน แทนที่จะเป็นค่าความเสี่ยงส่วนบุคคล

สำหรับการตั้งค่าในอุดมคติเหล่านี้ แบบจำลองไม่ได้แสดงความพึงพอใจอย่างชัดเจนสำหรับโปรตอนหรือไอออนของคาร์บอน แต่เผยให้เห็นการพึ่งพาพารามิเตอร์ต่างๆ ที่ซับซ้อน การกระเจิงด้านข้างที่ลดลงของคาร์บอนไอออนทำให้เกิดความเสี่ยง SC ต่ำกว่าโปรตอนในช่องทางเข้า อย่างไรก็ตาม คาร์บอนไอออนจะสะสมปริมาณรังสีที่สูงกว่าเป้าหมายเนื่องจากส่วนหางที่แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงของ SC สำหรับ OAR ที่อยู่เบื้องหลังเนื้องอกหลังจากการฉายรังสีคาร์บอนไอออน

สำหรับแผนบีมเดี่ยว ความเสี่ยงของ SC โดยรวมจะสูงกว่าคาร์บอนไอออนประมาณ 1.5 เท่าเมื่อเทียบกับโปรตอน ด้วยลำแสงที่ตรงข้ามกันสองลำ ความเสี่ยงของ SC ทั้งหมดสูงกว่า 1.16 เท่าสำหรับโปรตอน แม้ว่าสิ่งนี้จะแปรผันอย่างมากโดยขึ้นอยู่กับตำแหน่งเชิงพื้นที่ของปริมาตรที่ไวต่อการตอบสนองที่สันนิษฐานไว้ซึ่งสัมพันธ์กับปริมาตรเป้าหมาย

ความไวต่อรังสีของเนื้อเยื่อ (ต่อโฟตอน) มีผลกระทบสำคัญต่ออัตราส่วนความเสี่ยงของ SC โดย OAR ที่ทนต่อรังสีได้ประโยชน์จากการบำบัดคาร์บอนไอออนและ OAR ที่ละเอียดอ่อนจากลำโปรตอน ในทางตรงกันข้าม รูปแบบการแยกส่วนมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อค่าความเสี่ยงที่คาดหวัง

เรขาคณิตของผู้ป่วย

เพื่อตรวจสอบสถานการณ์ทางคลินิก Scholz และเพื่อนร่วมงานประเมินความเสี่ยงของ SC ในผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมาก 10 รายที่ได้รับการรักษาด้วยโฟตอนรังสีรักษาที่โรงพยาบาลมหาวิทยาลัย Karolinska ก่อนหน้านี้ พวกเขาสร้างแผนการรักษาสำหรับผู้ป่วยโดยใช้โปรตอนและคาร์บอนไอออนที่สแกนด้านข้างสองช่อง

ดังที่เห็นก่อนหน้านี้ การกระจายตัวของไอออนคาร์บอนที่หางทำให้เกิดพื้นที่ขนาดใหญ่หลังเป้าหมาย อย่างไรก็ตาม พื้นที่เป้าหมายปริมาณสูงนั้นสอดคล้องกับคาร์บอนไอออนมากกว่าแผนโปรตอน ทีมงานได้คำนวณอัตราส่วนความเสี่ยง SC ของโปรตอนต่อคาร์บอนไอออนสำหรับ OAR สี่ตัว (กระเพาะปัสสาวะ ไส้ตรง กระดูก และผิวหนัง) สำหรับผู้ป่วย 10 ราย สำหรับกระดูกและผิวหนัง แผนโปรตอนให้ความเสี่ยง SC สูงกว่าแผนคาร์บอนไอออนเล็กน้อย เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย