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新しい数学モデルで脳腫瘍の放射線治療を改善

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February, 13, 2020, Waterloo--放射線治療を最適化し、治療中に死滅させられる腫瘍細胞の数を増やす新しいモデルが開発された。

その新しい数学モデルは、ウオータールー大学(University of Waterloo)の学生が主導する最近の研究で説明されたもので、腫瘍細胞の大半が存在する場所についての情報を利用できるので、放射線治療が最も高密度な領域に届くように管理することができる。

現状では、放射線治療を処方するときには、通常適切なスケジュールと投薬を考慮するが、腫瘍学者が細胞密度についての情報を使い、腫瘍の高密度領域に照射すると、その処置は、脳の腫瘍細胞死滅に非常に効果があることを研究チームは確認した。
 
「一般に、腫瘍の細胞は、より高密度で中央に密集しており、外側に行くに従い疎になっているが、現在の放射線治療ではその事実は十分に考慮されていない」と同大学応用数学、Cameron Meaneyは指摘している。「腫瘍細胞の密度をもっとよく理解すると、より多くの細胞を死滅させる方法で処置を設計できる」。

脳腫瘍で空間的に放射線治療を空間的に最適化する数学的モデルの開発では、研究チームは、その処置を通して患者が受ける全線量に制限を設けた。次に、腫瘍を多数の部分に分けた。1箇所に細胞が最も高密度に存在する領域と細胞の残りの部分である。ある場合には、各部分に放射線量を処方し、別の例では、ベストの比率をそのモデルに決定させた。

「必ずしもすべての例で、部分間に均等に放射線量を分配する必要がないことが分かった。われわれのモデルが示したことは、おそらく、ベストは、総放射線量が患者に許される量であり、細胞が最も高密度な小さな範囲では高強度でそれを管理し、弱い強度でそれが大きな範囲に広がらないようするかどうかである」とMeaneyは説明している。

この研究の成果を考慮して、研究チームは、次のような放射線の空間的最適化手順を提案した。二度腫瘍を撮像、線量と処置のスケジュールを決める、放射線装置の物理的限界を確認する、次に研究チームの数学的モデルを用いて最初の放射線部分を最適化する。

最後に、部分間の腫瘍細胞の発展をシミュレートするために最初の2つの画像から推定される成長を利用して、腫瘍学者は、放射ビーム形状の最適化のインプットとして放射アプリケーションの各例に先立ち、派性細胞密度プロファイルを利用することができる。
(詳細は、https://uwaterloo.ca)