بررسي اثرات اندازه تومور و نوع راديونوكليد بر درمان‌پذيري تومور در راديوتراپي هدفمند

Investigation of the effects of tumor size and type of radionuclide on tumor curability in targeted radiotherapy

زمينه: راديوتراپي هدفمند يكي از روش هاي مهم راديوتراپي است كه شامل استفاده از راديونوكليدهاي ساطع كننده ذرات بتا براي تحويل دوز تابشي به سلول هاي تومور مي شود. از ويژگي هاي مهم در اين روش، برد ذرات بتاي گسيل شده از راديونوكليدها و اندازه تومور مي باشد كه اثرات قابل توجهي بر درمان پذيري تومورها دارد. مواد و روش‌ها: از شبيه سازي مونت كارلو و مدل رياضي جهت بررسي ارتباط بين احتمال درمان پذيري تومور و اندازه تومور براي تومورهاي درمان شده با I131 و Y90 استفاده شد. در اين مدل فرض شد كه راديونوكليد به‌صورت يكنواخت در تمامي تومور توزيع شده است. يافته‌ها: نتايج نشان مي‌دهند كه يك اندازه تومور بهينه براي درمان وجود دارد. براي هر اكتيويته تجمعي، احتمال درمان‌پذيري براي تومورهايي كه قطرشان نزديك به اين مقدار بهينه باشد بيشتر است. ماكزيمم احتمال درمان براي I131 براي تومورهاي با قطر حدود 5/3 ميلي‌متر اتفاق مي افتد در حاليكه براي Y90 اين ماكزيمم براي تومورهاي با قطر حدود 5/3 سانتي‌متر رخ مي دهد. تومورهاي كوچك‌تر از اندازه بهينه آسيب پذيري كمتري به پرتودهي راديونوكليدها دارند زيرا مقدار قابل توجهي از انرژي واپاشي فرار كرده و بيرون از حجم تومور انباشت مي شود. تومورهاي بزرگ‌تر از اندازه بهينه بخاطر تعداد سلول هاي بيشتر، درمان پذيري كمتري دارند. نتيجه گيري: در درمان به روش راديوتراپي هدفمند با تك-راديونوكليد، يك اندازه درمان بهينه وجود دارد. بنابراين پيشنهاد مي شود كه از راديوتراپي هدفمند با تك راديونوكليد براي درمان سرطان هاي گسترش يافته كه معمولاً داراي اندازه هاي مختلف هستند، استفاده نشود. استفاده از چند راديونوكليد به‌طور همزمان اثربخشي بيشتري نسبت به استفاده از تك راديونوكليد مي تواند داشته باشد. اين نگرش استفاده از تركيب راديونوكليدها با ويژگي هاي تكميلي، ارايه تدابير جديد و افزايش بازدهي درمان تومور را مي تواند ميسر سازد.

Background: Targeted radiotherapy is one of the important methods of radiotherapy that involves the use of beta-emitting radionuclides to deliver a dose of radiation to tumor cells. An important feature of this method is the tumor size and the finite range of beta particles emitted as a result of radionuclide disintegration those have significant effects for the curability of tumors. Material and Methods: Monte Carlo simulations and mathematical models have been used to investigate the relationship of curability to tumors size for tumors treated with targeted 131I and 90Y. The model assumed that radionuclides are distributed uniformly throughout tumors. Results: The results show that there is an optimal tumor size for cure. For any given cumulated activity, cure probability is greatest for tumors whose diameter is close to the optimum value. There is a maximum value of curability that occurs at a diameter of approximately 3.5 mm for 131I. For 90Y maximum curability occurs at a tumor diameter of approximately 3.5 cm. Tumors smaller than the optimal size are less vulnerable to irradiation from radionuclides because a significant proportion of the disintegration energy escapes and is deposited outside the tumor volume. Tumors larger than the optimal size are less curable because of greater clonogenic cell number. Conclusion: With single radionuclide targeted radiotherapy, there is an optimal tumor size for tumor cure. It is suggested that single agent targeted radiotherapy should not be used for treatment of disseminated disease when multiple tumors of differing size may be present. The use of several radionuclides concurrently would be more effective than reliance on single radionuclide. This approach of using combination of radionuclides with complementary properties could hopefully prepare new measures and improve the efficiency of tumor therapy.