深部組織膿瘍腔の光線力学療法の適格性に及ぼす患者別治療計画の効果：レトロスペクティブ・モンテカルロ・シミュレーション研究

Effects of patient-specific treatment planning on eligibility for photodynamic therapy of deep tissue abscess cavities: retrospective Monte Carlo simulation study.

抄録

意義:

抗菌性光線力学療法（PDT）は、深部組織膿瘍腔に見られる細菌株を効果的に死滅させることができる。PDTの効果は，患者の光学的特性に依存する光量を含む複数の要因に左右される．

SIGNIFICANCE: Antimicrobial photodynamic therapy (PDT) effectively kills bacterial strains found in deep tissue abscess cavities. PDT response hinges on multiple factors, including light dose, which depends on patient optical properties.

AIM:

60名の膿瘍排出者のCT画像をセグメント化し、モンテカルロ（MC）シミュレーションに使用した。光学的特性と膿瘍の形態がPDTの適格性に及ぼす影響を評価し、治療計画を作成した。

AIM: Computed tomography images for 60 abscess drainage subjects were segmented and used for Monte Carlo (MC) simulation. We evaluated effects of optical properties and abscess morphology on PDT eligibility and generated treatment plans.

アプローチ:

膿瘍壁の吸収率（μa,wall）とキャビティ内のイントラリピッド濃度の範囲をシミュレートした。各組み合わせにおいて、フルエンス率目標に対する閾値光パワーと最適イントラリピッド濃度を求め、目標値が2000mW未満の光源で達成可能な場合、被験者はPDTに適格であると判断した。さらに、空洞内の吸収（μa,cavity）についてもシミュレーションを行った。

APPROACH: A range of abscess wall absorptions (μa  ,  wall) and intra-cavity Intralipid concentrations were simulated. At each combination, the threshold optical power and optimal Intralipid concentration were found for a fluence rate target, with subjects being eligible for PDT if the target was attainable with <2000  mW of source light. Further simulations were performed with absorption within the cavity (μa  ,  cavity).

結果:

患者別の治療計画により，特にイントラリピッドを用いた抗菌PDTにおいて有効な光量を達成できると予想される被験者の数が大幅に増加した．μa,wallの増加に伴い，閾値光パワーと最適イントラリピッド濃度が増加した（p＜0.001）．PDTの適格性は、患者別の治療計画によって向上した（p<0.0001）。μa,wall=0.2cm-1では、適格性は42%から92%に増加した。μa,cavityを増加させるとPDTの適格性が低下した（p<0.0001）；この場合、照射される光パワーを変更することが最も大きな影響を及ぼした。

RESULTS: Patient-specific treatment planning substantially increased the number of subjects expected to achieve an efficacious light dose for antimicrobial PDT, especially with Intralipid modification. The threshold optical power and optimal Intralipid concentration increased with increasing μa  ,  wall (p  <  0.001). PDT eligibility improved with patient-specific treatment planning (p  <  0.0001). With μa  ,  wall  =  0.2  cm  -  1, eligibility increased from 42% to 92%. Increasing μa  ,  cavity reduced PDT eligibility (p  <  0.0001); modifying the delivered optical power had the greatest impact in this case.

結論:

MCを用いた治療計画により、膿瘍窩洞のPDTの適格性が大幅に向上した。

CONCLUSIONS: MC-based treatment planning greatly increases eligibility for PDT of abscess cavities.