Przewidywanie ryzyka złamań kości z przerzutami
Przerzuty do kości wiążą się z licznymi i ciężkimi powikłaniami, w tym ze złamaniami. Nowe celowane terapie przeciwnowotworowe i immunoterapia znacznie wydłużyły długość życia pacjentów, nawet tych, u których nowotwory rozprzestrzeniły się do odległych części ciała; jednak przerzuty do kości zaburzają proces ich przebudowy, co zwiększa ryzyko złamań. W celu oszacowania ryzyka złamań u pacjentów stosuje się skale kruchości, które opierają się na ocenie jakościowej ze skanów ilościowej tomografii komputerowej. Jednak podejściu temu brakuje czułości i specyficzności. Opracowanie specyficznych dla pacjenta modeli elementów skończonych jest alternatywnym podejściem do pomiaru wytrzymałości kości z przerzutami. Modele te oparte są na obrazach klinicznych i służą do przedstawienia szczegółowego rozkładu naprężeń i odkształceń w kości z przerzutami. Ich powszechne zastosowanie ogranicza jednak niepełna wiedza na temat właściwości mechanicznych kości z przerzutami.
Przewidywanie ryzyka złamań
Zespół podjętego dzięki wsparciu w ramach programu działań „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA) projektu METABONE opracował nowatorską metodologię pozwalającą na lepsze przewidywanie ryzyka złamań kości udowych z przerzutami. Hipoteza robocza zakładała, że wytrzymałość kości z przerzutami zależy od cech zarówno kości, jak i zmiany nowotworowej, a także od przykładanych do niej sił. Ponadto złamania kości z przerzutami zwykle występują samoczynnie podczas wykonywania codziennych czynności, co wyraźnie wskazuje na to, że symulacja powinna uwzględniać również różne warunki obciążenia. „Opracowaliśmy specjalny protokół eksperymentalny w celu scharakteryzowania właściwości mechanicznych tkanki kostnej z przerzutami u ludzkich pacjentów”, wyjaśnia stypendystka programu MSCA, Aurélie Levillain. W przewidywaniu złamań przy użyciu symulacji numerycznej i analizy elementów skończonych zespół projektu METABONE przyjął paradygmat osteoporozy. Opracowano specyficzny dla pacjenta element skończony kości udowej z przerzutami, aby umożliwić przewidywanie obciążenia prowadzącego do jej zniszczenia. Ponadto przeprowadzono badanie wrażliwości, aby ocenić wpływ właściwości mechanicznych guza na przewidywane obciążenie powodujące zniszczenie kości w zależności od wielkości i lokalizacji przerzutu.
Charakterystyka właściwości mechanicznych guza
Metodologię projektu METABONE można też wykorzystać do uzyskania informacji na temat biofizycznych właściwości guzów pierwotnych, jak również zdrowej tkanki kostnej. Przy użyciu tej strategii badacze zaobserwowali, że właściwości mechaniczne guzów zależą od narządu/tkanki, z której pochodzą. „Odkryliśmy, że zmiany w składzie pomiędzy zdrowymi obszarami kości a tymi dotkniętymi przerzutami zależą od rodzaju zmiany i pochodzenia nowotworu pierwotnego”, podkreśla Levillain.
Nowe narzędzie w onkologii klinicznej?
Podejście projektu METABONE ma zapewnić klinicystom spersonalizowane narzędzie decyzyjne do przewidywania ryzyka złamań z uwzględnieniem geometrii i wytrzymałości kości udowej. Umożliwia ono zmianę parametrów takich jak właściwości mechaniczne i wielkość przerzutów w celu obserwacji pacjenta. Pozwoli to klinicystom przewidywać rozwój ryzyka złamań w miarę postępu choroby. Może posłużyć również do oceny skuteczności leczenia na wielkość przerzutów i ryzyko złamań. Zespół projektu METABONE prowadzi obecnie walidację modelu na kościach udowych ex vivo. Kolejnym krokiem jest wprowadzenie narzędzia do praktyki klinicznej w celu przewidywania ryzyka złamań u pacjentów z przerzutami do kości i poprawy jakości ich życia.
Słowa kluczowe
METABONE, ryzyko złamania, kość udowa, przerzuty do kości, modele elementów skończonych, przewidywanie złamań
