الگوریتم نوین پرتو درمانی؛ تلاشی برای اثربخشی همراه با کاهش عوارض جانبی
پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی مدلی ریاضی برای محاسبه‌ی درمان پرتودرمانی توسعه داده‌اند که می‌تواند در عین دادن نتایجی مشابه پرتودرمانی مرسوم، به شکلی اساسی باعث کاهش عوارض جانبی شود.
بیماران مبتلا به سرطان، درمان پرتوی را با هدف نابودی تومور‌ها دریافت می‌کنند. دوز این درمان به شکل مساوی و طی چند جلسه در چند روز یا چند هفته تنظیم می‌شود. این نحوه‌ی دریافت درمان به دلیل اثر جزءبه‌جزء است: در صورتی که همان دوز فیزیکی در چند جزء به بیمار داده شود، در طی فواصل درمانی سلول‌های سالم فرصت بهبود خواهند داشت؛ در نتیجه آسیب سلولی القاشده توسط پرتو در بیمار کمتر خواهد بود.
اما آیا هر روز باید از دوز مشابه روز قبل استفاده کرد؟ به گفته دیوید پاپ، استادیار ریاضیات در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی:
دوزهای مختلفی که با دقت به‌منظور کاهش اثرات جانبی طراحی شده‌اند، می‌توانند به همان میزان مؤثر باشند... میزان سودمندی این روش هرگز مورد ارزیابی قرار نگرفته است. زمانی که در فرآیند محاسبه‌ی درمان از توزیع دوزهای گوناگون برای جزءهای مختلف استفاده می‌کنیم، الگوریتمی که اکنون با هدف تعیین بهترین درمان شخصی‌سازی‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرد، کارایی ندارد.
پاپ شروع به توسعه و آزمایش رویکردی موسوم به تجزیه وابسته به فضا-زمان کرد که دوز پرتوتابی به بافت‌های سالم را در عین حفظ اثر ضد توموری پرتودرمانی، می‌کاهد. در یک مطالعه‌ی اثبات مفهومی، پاپ این مدل را علیه تکه‌هایی از پنج تومور کبدی مختلف به کار برد که هر کدام از آن‌ها نشان‌دهنده‌ی ابعاد و مکان توموری منحصربه‌فردی بودند تا بدین وسیله امکان مقایسه با درمان‌های بالینی واقعی را فراهم آورند.
پاپ می‌گوید:
ما می‌خواستیم ببینیم مزایای کمّی چنین پروتکل نوینی چه خواهد بود
و در ادامه این پرسش را مطرح می‌کند:
درحالی‌که اطمینان حاصل می‌کنید تومور مقدار ثابت و مؤثری از پرتو را دریافت کند، تا چه مقداری می‌توانید اثر پرتوتابی بر کبد را بکاهید؟ یک کاهش بیست درصدی می‌تواند اثرات جانبی را به‌قدری کاهش دهد که تغییر رویه‌ی بالینی روزمره را تضمین کند.
مدل پاپ بدون به خطر انداختن سایر اهداف بالینی، دوز کبدی را ۱۳ تا ۳۵ درصد کاهش داد. او با هدف انجام آزمایش‌های درون بدن انسان، شروع به تصحیح مدل خود برای تقویت بیشتر آن کرده است. پاپ می‌گوید:
درمان‌های پرتوتابی رایج ضرورتا بیشترین منفعت را ندارند... پروتکل ما می‌تواند از طریق دادن دوز یک‌جزئی به بخش‌هایی از تومور در هر جز از درمان و دادن دوز ثابت کمتری به کبد و دیگر بافت‌های سالم؛ به شکلی اساسی عوارض جانبی در بیمار را کاهش دهد و در عین حال اثربخشی درمان‌های مرسوم را هم حفظ می‌کند.
این پژوهش در مجله‌ی Physics in Medicine and Biology منتشر شده است. پاپ نویسند‌ه‌ی مسئول مقاله است. ملیسا گادی فارغ‌التحصیل دوره‌ی کارشناسی، سرکان ایلدیز پژوهشگر دوره‌ی پسا‌دکترا از مؤسسه‌ی علوم کاربردی ریاضیات و آمار (SAMSI) و جن اونکلباخ متخصص اونکولوژی پرتوتابی در بیمارستان دانشگاهی زوریخ، همکاران این مقاله هستند.