Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een wiskundig model ontwikkeld voor het berekenen van bestralingstherapiebehandelingen die de bijwerkingen van de patiënt aanzienlijk kunnen verminderen en dezelfde resultaten opleveren als conventionele bestralingstherapie.

Kankerpatiënten die radiotherapie krijgen om hun tumoren te vernietigen, krijgen een totale stralingsdosis, verdeeld over meerdere gelijke behandelingen, verdeeld over dagen of weken. Dit komt door iets dat het fractioneringseffect wordt genoemd:door straling veroorzaakte celbeschadiging is lager als dezelfde fysieke dosis in meerdere fracties wordt toegediend, omdat het gezonde cellen in staat stelt te herstellen tussen behandelingen. Huidige klinische protocollen bepalen dat patiënten dezelfde dosis krijgen in elke behandelingssessie, elke dag.

Maar moeten de doses elke dag hetzelfde zijn? "Verschillende doseringen, zorgvuldig gepland om bijwerkingen te minimaliseren, net zo effectief kan zijn, " zegt David Papp, assistent-professor wiskunde aan de NC State University. "Echter, de omvang van dit voordeel is nooit beoordeeld. De algoritmen die we nu gebruiken om de beste gepersonaliseerde behandelingen te bepalen, werken niet bij het berekenen van behandelingen met verschillende dosisverdelingen in verschillende fracties."

Papp wilde een zogenaamde "spatiotemporele fractionering"-benadering ontwikkelen en testen die de stralingsdosis voor gezond weefsel zou verminderen terwijl de effectiviteit tegen de tumor behouden zou blijven. In een proof-of-concept-onderzoek Papp testte het plan tegen modelplakjes van vijf verschillende levertumoren, die elk een unieke tumorgrootte of locatie vertegenwoordigen om vergelijkingen met werkelijke klinische behandelingen mogelijk te maken.

"We wilden zien wat de kwantitatieve voordelen van zo'n nieuw protocol zouden zijn, " zegt Papp. "Hoeveel kun je het effect van de straling op de lever verminderen terwijl je ervoor zorgt dat de tumor een consistente en effectieve dosis krijgt? Een vermindering van 20 procent zou de bijwerkingen voldoende verminderen om een ​​verandering in de dagelijkse klinische praktijk te rechtvaardigen."

Het model van Papp verminderde de leverdosis met 13 tot 35 procent zonder andere klinische doelen in gevaar te brengen. Hij is begonnen met het verfijnen van het model om het robuuster te maken, met het oog op in vivo testen.

"Conventionele bestralingsbehandelingen leveren niet noodzakelijkerwijs het maximale voordeel op, " zegt Papp. "Ons protocol, door het afleveren van een hoge dosis van een enkele fractie aan delen van de tumor tijdens elke fractie en een consistent lagere dosis aan de lever en ander gezond weefsel, zou de bijwerkingen van de patiënt aanzienlijk kunnen verminderen met behoud van dezelfde effectiviteit als conventionele behandelingen."

Het onderzoek verschijnt in Natuurkunde in geneeskunde en biologie . Papp is corresponderend auteur.