Техника за прогнозиране на прогресията на мозъчни тумори проправя път към персонализирано лечение

Екип, изучаващ злокачествени мозъчни тумори, разработи нова техника за прогнозиране на реакцията на отделните пациенти към радиацията. Според изследователите това е голяма стъпка напред в усилията за персонализиране на лечението на рак.

Изследователи от Института за изчислително инженерство и науки „Оден“ към Тексаския университет, Тексаския изчислителен център и Центъра за ракови заболявания „MD Anderson“ обединиха различни количествени измервания на изображения със симулации, за да създадат точен модел за изчисляване на прогресията на високостепенен глиом.

Високостепенните глиоми са най-честите първични мозъчни тумори сред възрастното население. Текущите лечения включват хирургична резекция на тумора, последвана от лъчелечение и химиотерапия. Въпреки агресивното лечение, прогнозата на пациентите, които се подлагат на този метод, обикновено е лоша. Растежът и поведението на тези тумори варира при различните пациенти, което прави разработването на техники за персонализиране на терапията особено необходимо.

Техниката се базира на изчислителен модел за прогнозиране на прогресията на тумора

За проекта учените използват комбинация от анатомични и структурни образи за разработването на изчислителен модел, който има за цел да предвижда прогресията на първичните мозъчни тумори. „Тясното сътрудничество между инженери и клиницисти стои в основата на този проект.“, споделя Дейвид Хормут от Института за изчислително инженерство и науки „Оден“.

Според д-р Карълайн Чунг от Центъра за ракови заболявания „MD Anderson“ подходът за използване на данни за онкоболни пациенти в изчислителен модел, който включва както изображения на тумора от ЯМР, така и данни от дифузно тензорно изобразяване (модерна технология за изобразяване на мозъка), показва реално обещание за персонализиране на лечението на ракови заболявания.

Настоящите методи за лъчетерапия използват предимно образни данни за пациентите, извлечени преди началото на лечението, и могат да бъдат адаптирани в отговор на големи промени в размера и външния вид на тумора по време на терапията. Новата технология обаче представлява първа стъпка към разработването на метод за предоставяне на информация на онколозите, прилагащи лъчетерапия, необходима им за персонализиране на лечението въз основа на изчислена пространствена карта на устойчивостта на тумора към радиация.

По време на проекта изследователите от Института за изчислително инженерство и науки „Оден“ и Центъра за ракови заболявания „MD Anderson“ разглеждат нужните данни, компонентите на изчислителния модел и приложението му при пациенти с високостепенен глиом. За целите на проекта Институтът „Оден“ предоставя експертиза по туморна механика и моделиране – иновативен изследователски подход, базиран на физиката, водена от Том Янкиелов в продължение на няколко години.

Сдвояването на данните от техниката за медицински изображения и резултатите от експертизата по туморна механика и моделиране позволява на учените да проведат успешно предклинични изпитвания на технологията при високостепенен глиом.

Тексаският изчислителен център, третият партньор в сътрудничеството за персонализиране на лечението на рак, позволява на изследователите да калибрират едновременно редица математически модели за всеки отделен пациент.

„Общо имахме приблизително 6000 различни калибрирания или прогнозни сценарии, които обикновено биха отнели години при работа на стандартен лаптоп.“, споделя Хормут. „Използвайки системата Lonestar 5 за паралелно изпълнение на нашия подход за калибриране и прогнозиране, успяхме да оценим всички тези сценарии за броени дни“, допълва той.