Strålebehandling algoritme kan reducere bivirkninger, opretholde effekt mod tumorer

Forskere ved North Carolina State University har udviklet en matematisk model til beregning af strålebehandlingsbehandlinger, der væsentligt kan reducere patientbivirkninger og samtidig levere de samme resultater som konventionel strålebehandling.

Kræftpatienter, der modtager strålebehandling for at ødelægge deres tumorer, får en samlet dosis stråling opdelt i flere lige behandlinger leveret over dage eller uger. Dette skyldes noget, der kaldes fraktioneringseffekten:strålingsinduceret celleskade er lavere, hvis den samme fysiske dosis leveres i flere fraktioner, fordi det giver raske celler mulighed for at komme sig mellem behandlingerne. De nuværende kliniske protokoller foreskriver, at patienter får den samme dosis i hver behandlingssession, hver dag.

Men skal doserne være de samme hver dag? "Forskellige doser, nøje planlagt for at minimere bivirkninger, kan være lige så effektiv, "siger Dávid Papp, adjunkt i matematik ved NC State University. "Imidlertid, omfanget af denne ydelse er aldrig blevet vurderet. De algoritmer, vi bruger nu til at bestemme de bedste personlige behandlinger, virker ikke, når vi beregner behandlinger med forskellige dosisfordelinger i forskellige fraktioner."

Papp satte sig for at udvikle og teste en såkaldt "spatiotemporal fraktionering" -tilgang, der ville reducere strålingsdosis til sundt væv og samtidig bevare effektiviteten mod tumoren. I en proof-of-concept undersøgelse, Papp testede planen mod modelskiver af fem forskellige levertumorer, hver repræsenterer en unik tumorstørrelse eller placering for at muliggøre sammenligninger med faktiske kliniske behandlinger.

"Vi ønskede at se, hvad de kvantitative fordele ved en sådan ny protokol ville være, "siger Papp." Hvor meget kan du reducere strålingens effekt på leveren, samtidig med at du sørger for, at tumoren får en konsekvent og effektiv dosis? En reduktion på 20 procent ville reducere bivirkninger nok til at berettige til en ændring i daglig klinisk praksis. "

Papps model reducerede leverens dosis med 13 til 35 procent uden at gå på kompromis med andre kliniske mål. Han har påbegyndt arbejdet med at forfine modellen for at gøre den mere robust, med henblik på in vivo test.

"Konventionelle strålebehandlinger opnår ikke nødvendigvis maksimal fordel, " siger Papp. "Vores protokol, ved at levere en høj enkeltfraktionsdosis til dele af tumoren under hver fraktion og en konsekvent lavere dosis til leveren og andet sundt væv, kunne reducere patientens bivirkninger betydeligt og samtidig opretholde den samme effektivitet som konventionelle behandlinger. "

Forskningen vises i Fysik i medicin og biologi . Papp er tilsvarende forfatter.