О методе лечения

ОБЭ протонов: 1,1 — это просто миф?

Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) — это характеристика, принятая  для сопоставления радиобиологического действия фотонов и других частиц, используемых в лучевой терапии. Cтандартное значение 1,1 для протонов используется в центрах протонной терапии по всему миру. Однако обоснованность использования фиксированного показателя все чаще становится предметом дискуссий. 

С тех пор как я начал работать с протонами, я всегда сомневался, можно ли использовать показатель ОБЭ c коэффициентом 1,1 в клинической практике», — говорит Раде Мохан (Radhe Mohan), профессор отдела радиационной физики в онкологическом центре им. М. Д. Андерсона.

Во время своего выступления на пленарном заседании Международной конференции по междисциплинарным исследованиям в радиационной онкологии (ICTR-PHE) Мохан предположил, что более подходящим вариантом было бы использование переменной ОБЭ. 

Радхе Мохан выступает с речью на конференции ICTR-PHE
 

Не подлежит сомнению, что для лечения ионами углерода нам необходимо использовать переменную ОБЭ», — обратился Мохан к делегатам. —«Но имея дело с протонами, мы настаиваем на использовании коэффициента 1,1. В случае же, если ОБЭ не равна 1,1, мы предпочитаем не направлять лучи на критические структуры. Я не вижу причины, по которой мы не могли бы использовать переменную ОБЭ. И считаю, что «ОБЭ равно 1,1» — это миф». 

Коэффициент 1,1 был получен путем приведения к среднему значению результатов многих экспериментов in vitro и in vivo, в основном проведенных с использованием высокой дозы на фракцию и в середине модифицированной кривой Брэгга, где ОБЭ является относительно постоянной. Однако на самом деле ОБЭ представляет собой нелинейную функцию множества переменных, включая линейную передачу энергии (ЛПЭ, которая изменяется на протяжении кривой Брэгга) и α/β ткани под облучением. 

Мохан продемонстрировал результаты опытов, во время которых ОБЭ была исследована на разной глубине сканирующих протонных лучей и по множественным клеточным линиям. До пика Брэгга ОБЭ представляла собой линейную функцию ЛПЭ, но после пика Брэгга она повышалась нелинейно. 
Почему же коэффициент 1,1 используется так широко? По словам Мохана, одной из причин является то, что ОБЭ влияет только на ничтожно малую область в конце луча, расширяя биологически эффективный диапазон его действия лишь на 1–2 мм. Однако он также пояснил, что при прохождении через ткань дистальная часть луча расширяется, и в результате ОБЭ охватывает область, которая может  оказаться намного больше по объему, в зависимости от гетерогенности ткани.
Сторонники фиксированного значения также считают, что клинические данные не нуждаются в  изменениях. Однако Мохан отметил, что все чаще стали встречаться необъяснимые случаи интоксикации и рецидивы  заболевания. Это может быть обусловлено многими факторами, в число которых, возможно, входит и предположение, что ОБЭ равна 1,1. «Найти неоспоримые доказательства трудно, — сказал он. — Нам следует свести к минимуму различного рода неопределенности и посмотреть, является ли ОБЭ одним из таких факторов или нет». 

Мохан описал исследование, посвященное корреляции между объемом, облучаемым высокой дозой/высокой ОБЭ, и некрозом мозга у пациента, который прошел лечение пассивно рассеянными протонами. Это исследование показало, что некротизированный участок (по данным МРТ) находился в той области, где  доза и ОБЭ были высокими. Трудно точно определить, является ли ОБЭ тому причиной, но полученные данные подтвердили существование некоторой связи между высокой ОБЭ и некрозом. 

Максимальная выгода

Клиническая польза протонов заключается в различии между входящей дозой и дозой на пике Брэгга. Этого нельзя изменить путем умножения обоих значений на 1,1. Использование более высокого показателя ОБЭ на пике Брэгга улучшает результат на 30–40%, однако мы пока не пользуемся этим преимуществом. Дополнительную выгоду можно получить, применив переменную ОБЭ в оптимизации модулированной по интенсивности протонной терапии (IMPT) для повышения вероятности того, что воздействие протонов с высокой ОБЭ ограничится объемом облучаемых тканей и не затронет ткани здоровые. 
Один из способов добиться этого является разработка «биологического плана лечения», при котором схема лечения оптимизируется путем сведения к минимуму ЛПЭ на дозу. Мохан привел пример исследования, в котором подобная схема сравнивалась со схемой, оптимизированной только с учетом физической составляющей дозы. Из гистограмм «доза-объем» видно, что в обеих схемах мишеням были переданы равные дозы, но в биологической схеме ствол мозга получил пониженную дозу облучения. «Ограничения, связанные с ЛПЭ на дозу, позволяют двигаться в правильном направлении», — сказал Мохан.   

Другим способом является применение переменной ОБЭ-взвешенной оптимизации с использованием существующих моделей ОБЭ и тех моделей, которые будут разработаны в будущем. Такой незавершенный подход, основанный на нелинейной зависимости ОБЭ от дозы и α/β, определяет критерии оптимизации в контексте ОБЭ-взвешенной дозы или биологического воздействия. Будущие модели ОБЭ тоже будут учитывать нелинейную зависимость от ЛПЭ.  
Мохан продемонстрировал некоторые схемы IMPT для шейного и головного отдела, в которых была использована оптимизация с переменной и фиксированной ОБЭ. ЛПЭ в мишени была выше во всех случаях при использовании переменной ОБЭ. Кроме того, схемы с переменной ОБЭ предполагали передачу меньшей дозы к здоровым тканям, окружавшим клинический объем мишени. «Это имеет определенный эффект, нам нужно посмотреть, сработает ли это в реальности», — добавил он.
В заключение Мохан отметил, что существующие модели ОБЭ основаны на недостаточных и несогласованных данных, и поэтому не уделяют должное внимание ОБЭ, особенно возле пика Брэгга. Использование ОБЭ, равной 1,1, может привести к неожиданным токсическим проявлениям и рецидивам. «Использование переменной ОБЭ — даже при существующих ограниченных представлениях и недоработанных моделях — может повысить безопасность и эффективность IMPT»,— сказал он. 
Продолжая работу с 1,1
Тони Ломакс (Tony Lomax), главный медицинский физик Института Пауля Шеррера (Швейцария), имеет несколько иное мнение. В своем выступлении на конференции под названием «Пересматривая ОБЭ», он выразил свою точку зрения на ОБЭ протонов. 
Ломакс пояснил, что in vivo значения ОБЭ зависят от большего количества неизвестных, включая, среди прочего, α/β ткани, чувствительность органа, тканевую структуру и их реакцию. Если у пациентов наблюдаются серьезные побочные эффекты от лечения, возможных причин может быть много: например, курение, перенесенная операция, повышенное давление, диабет или возраст. 
Он заявил, что, по меньшей мере четыре неизвестных фактора могут влиять на ОБЭ in vivo, и восемь дополнительных искажающих факторов могут оказать влияние на результат лечения пациента; поэтому биологические различия между фотонами и протонами слишком сложны, чтобы выразить их в одном показателе. Короче говоря, в показателе ОБЭ для человеческой ткани слишком много неопределенности, чтобы использовать переменную ОБЭ.
Далее Ломакс заявил, что работать следует с тем, что нам известно.  Выражая тем самым свою точку зрения, он сделал вывод, что, хотя вывести общую ОБЭ для подавления опухоли возможно, вероятность выведения локализованных ОБЭ для конкретного пациента чрезвычайно мала в силу низкого уровня серьезных побочных эффектов и большого числа неизвестных. 
Вместо разработки сложных моделей ОБЭ нам следует анализировать результаты протонного лечения с учетом измеряемых параметров, таких как доза и ЛПЭ. В случае непредвиденного исхода нам следует установить их связь с измеряемыми параметрами и определить соответствующие ограничения по дозе и ЛПЭ для конкретной опухоли и конкретного органа. 
«Чтобы сделать это,  нам нужен единый подход во всех центрах», — пояснил Ломакс. — Поэтому я считаю, что нам надо придерживаться значения 1,1».

Авторы:
перевод и адаптация - Наталья Тарик
Источник:
Поделиться:

Статьи по теме

О методе лечения
Предварительные результаты протонной терапии немелкоклеточного рака легкого III стадии

Во всем мире продолжает расти заболеваемость раком легких, и данное заболевание остается одной из наиболее распространенных причин смертности онкологических пациентов 1. Рак легких составляет около 20% смертей, связанных с онкологическими заболеваниями, что составило примерно 70000 смертей за один год 2. Клинические исходы рака легких улучшились с введением химиолучевой терапии, но прогноз неоперабельного НМРЛ III стадии остается неблагоприятным. Для пациентов с III стадией немелкоклеточного рака легкого ПТ может оказаться вариантом эффективного и безопасного лечения. 

О методе лечения
Подготовка педиатрических пациентов перед проведением протонной терапии

Анестезия часто используется в протонной терапии (ПТ) для педиатрических пациентов, что может продлить время процедуры. Целью исследования было изучение подготовки педиатрических пациентов для обеспечения бесперебойную работу ПТ.

О методе лечения
Каковы преимущества протонной терапии для больных раком молочной железы?

Точность и низкое воздействие излучения при протонной лучевой терапии являются неинвазивными, и этот малоопасный метод для лечения рака молочной железы используется для уничтожения раковых клеток или тканей.

О методе лечения
Клиническое исследование о применении протонотерапии в лечении рака анального канала

ЦИНЦИННАТИ — Клиническое исследование, проходившее в медицинском центре детской больницы Цинциннати /центре протонной терапии УЦ, изучает особенности данного вида излучения, чтобы улучшить исходы и качество жизни пациентов с раком анального канала.

О методе лечения
Лечение глиобластомы с помощью протонной терапии

Сейчас многие из наших пациентов, имеющих глиобластому, живут гораздо дольше, чем это было в прошлом. Снижая объём здоровых участков головного мозга, подвергающихся облучению при лучевой терапии, мы надеемся, что пациенты будут иметь лучшие когнитивные функции, лучшее качество жизни, и это имеет значение не только для пациентов, но также и для их семей и лиц, осуществляющих уход за ними.

О методе лечения
Тематический обзор: Значения относительной биологической эффективности (ОБЭ) для протонной лучевой терапии. Вариации в зависимости от биологических параметров, дозы и линейной передачи энергии

Основанный на доступных в опубликованной литературе экспериментальных данных, данный обзор содержит анализ взаимосвязи ОБЭ с дозой, биологической системой и физическими свойствами протонных лучей. 

О методе лечения
Научное исследование: Расчеты дневной дозы, основанные на конусно-лучевой компьютерной томографии и деформируемой регистрации для адаптивной протонной терапии.

Расчеты дозы протонов, основанные на ДРИ и КЛКТ показали многообещающие результаты. Тем не менее, расчеты протонной дозы были более чувствительны к ошибкам регистрации, нежели дозы ЛТМИ, в частности, в областях с высоким градиентом дозы.

 

О методе лечения
Повторное Облучение с помощью Протонной Терапии при Рецидивных Глиомах

Повторное протонное облучение рецидивных глиом, в целом, переносится хорошо и связано с благоприятной долгосрочной выживаемостью у пациентов с НСГ и глиомами III степени. Коэффициент возникновения лучевого некроза составил 10%, что является незначительным показателем, учитывая высокую суммарную дозу облучения у этих пациентов.

О методе лечения
Задержка дыхания безопасна при проведении протонной терапии с PBS

Протонная терапия с использованием PBS (сканирования карандашным пучком) передает к опухоли более точную дозу облучения по сравнению с пассивно рассеянными протонами или протонной терапией. Тем не менее, при лечении опухолей в движущихся органах, например, в легких, могут возникнуть сложности, вызванные несовпадением между движением опухоли и движением протонного луча. 

О методе лечения
Трудности использования протонов для лечения детей

Благодаря своей способности передавать высокодозное конформное облучение при минимальном воздействии на ткани, не подлежащие облучению, протонная терапия идеально подходит для пациентов детского возраста. Но, как пояснила Анита Махаян на собрании  PTCOG 52 в г. Эссен (Германия), при лечении детей врачи сталкиваются со специфическими трудностями и ограничениями.

О методе лечения
7-летняя девочка из Индианы с опухолью мозга проходит специальное лечение протонами

У Линли доброкачественная опухоль мозга величиной с грецкий орех, которая называется краниофарингиома. Она окружает железу, регулирующую выработку жизненно важных гормонов и может вызвать нарушения зрения.

О методе лечения
Протонная терапия «так же эффективна и менее токсична»

Протонная терапия так же эффективна для лечения медуллобластомы — опухоли мозга у детей, — как и традиционная лучевая терапия; более того, она имеет меньше отдаленных побочных эффектов, таких как потеря слуха и когнитивные расстройства. К такому выводу пришли эксперты Массачусеттской многопрофильной больницы (MGH) в результате проведенного исследования.

О методе лечения
Протонная терапия рака анального канала с применением технологии сканирования тонким карандашным пучком

Представлено исследование, сопоставляющее планы лечения фотонной лучевой терапии (IMRT) и сканирующей протонной лучевой терапии (PBT) плоскоклеточного рака анального канала. Планы PBT предлагают значительное снижение (>50%, P=0.008) доз облучения тонкого кишечника, костного мозга в тазовых костях, тем самым предлагая потенциальную возможность снижения облучения кишечника и гематоксичности.

О методе лечения
Семья на седьмом небе от счастья – рак Дестини в стадии ремиссии

Маленькая девочка, сражавшаяся за свою жизнь, наконец начала побеждать, и рак отступает.

О методе лечения
Перспективы и препятствия радиотерапии тяжелыми частицами. Часть I

Протонная терапия как наиболее распространенная форма радиационной терапии с использованием тяжелых частиц не является новым изобретением, но она получила большую огласку в связи с высокой ценой установки оборудования и эксплуатации в быстро возрастающем количестве лечебных центров

О методе лечения
Перспективы и препятствия радиотерапии тяжелыми частицами. Часть II

Протонная терапия как наиболее распространенная форма радиационной терапии с использованием тяжелых частиц не является новым изобретением, но она получила большую огласку в связи с высокой ценой установки оборудования и эксплуатации в быстро возрастающем количестве лечебных центров

О методе лечения
Протонная терапия и химиотерапия для лечения мелкоклеточного рака легких

Флоридский институт протонной терапии представил результаты лечения одновременной химиотерапией и протонной терапией первых шестерых больных мелкоклеточным раком.

О методе лечения
А знали ли вы?

О методе лечения
Протонная терапия оказалась единственной надеждой для женщины из Нью-Йорка которая испытала на себе последствия традиционной лучевой терапии

В течение 13 лет Мэри Ланути жила здоровой женщиной, любящей свой дом и семью. Но побочный эффект традиционной радиотерапии, использовавшейся для лечения рака прямой кишки 13 лет назад, проявился. Мэри была шокирована обнаружив что она снова больна раком.

 

О методе лечения
Случай для протонной терапии

Из разговора на встрече Американского Сообщества Клинической Онкологии: Анита Махаджан, глав-врач из Техасского Университета M.D. Anderson Cancer Center в Хьюстоне.

О методе лечения
О режиме активного сканирования карандашным пучком (PBS)

Как известно, протонная терапия является наиболее безопасным и совершенным методом, с точки зрения снижения побочных эффектов. Но при этом технология подведения пучка к опухоли не стоит на месте и продолжает развиваться.

О методе лечения
Протонная терапия: достижения и значимые преимущества

Мы являемся свидетелями новой эры протонной терапии. В течение трех последних десятилетий исследования были сфокусированы в основном на случаях при опухолях головного мозга, простаты и случаях в педиатрии. Теперь исследователи обратили внимание на клинически значимые преимущества метода в случаях с высоким уровнем заболеваемости. Особенно это относится к раку легкого и раку молочной железы. Начальные результаты доказывают перспективность работ, особенно для рака легких, который остается опасностью №1.

О методе лечения
Пациенты, получавшие лечение рака предстательной железы (РПЖ) на системах протонной терапии, довольны результатами

Исследования, относящиеся к раку предстательной железы у пациентов, получавших протонную терапию, показали хороший результат и общую удовлетворенность лечением.В докладе, опубликованном на прошлой неделе на Национальной Конференции Протонной Терапии в Вашингтоне, округ Колумбия, включил 2,000 пациентов, с 1991 по 2010 год прошедших курс протонной терапии в ходе лечения рака простаты.

О методе лечения
Протонная терапия: неизведанные границы и доказанные клинические результаты

Эффективность протонной терапии при лечении рака была успешно доказана на опыте лечения более 83 000 пациентов.