Partikelstråleterapi används alltmer för att behandla många typer av cancer. Det består i att utsätta tumörer för strålar av högenergiladdade partiklar som protoner. Även om det är mer målinriktat än konventionell strålbehandling med röntgenstrålar, detta tillvägagångssätt skadar fortfarande omgivande normal vävnad. För att utforma den optimala behandlingsplanen för varje patient, det är viktigt att känna till strålens energi och dess effekt på både tumör och normal vävnad.
I en nyligen publicerad studie publicerad i EPJ D , en grupp forskare ledd av Ramin Abolfath vid University of Texas MD Anderson Cancer Center, Houston, Texas, USA, lägga fram en ny matematisk modell som beskriver effekterna av dessa strålterapier på patienternas vävnader, baserat på nya, mer komplex, parametrar. Genom att använda dessa nya modeller, läkare bör kunna förutsäga effekten av protonstrålar på normal vävnad och tumörvävnad mer exakt, så att de kan förbereda mer effektiva behandlingsplaner.
De terapeutiska och toxiska effekterna av en protonstråle kan båda beskrivas med en kombination av två effekter:för det första, den biologiska effekten av strålningen; och för det andra, mängden energi som strålen överför till vävnaden per färdenhet, kallas linjär energiöverföring (LET).
I över ett halvt sekel, kliniker har baserat behandlingsplaner på vanliga radiobiologiska modeller. Dessa involverade bara två parametrar:alfa, som är proportionell mot LET; och beta, som är oberoende av LET.
I detta nya tillvägagångssätt, författarna modellerade de processer genom vilka energiöverföring från joniserande strålning producerar potentiellt dödliga DNA-skador i mikroskopisk skala. De kopplade sedan ihop det till modeller av födelse och död av celler i millimeterskala kolonier.
Abolfath och kollegor anpassade sin modell till data om lungcancercellers svar på terapeutiska doser av protonstrålning, och fann att de radiobiologiska standardmodellerna användes sämst när strålenergin var låg. De använde sedan dessa resultat för att generera nya modeller där alfa och beta ersattes av mer komplexa formler, som kan förklara några observerade anomalier i cellöverlevnad.
