يتم عرض أساسيات التخطيط الإشعاع وإيصالها للعلاج بروتون استخدام سرطان البروستاتا كنموذج. ويسلط الضوء على تطبيق هذه المبادئ على مواقع مختارة من الأمراض الأخرى كيف بروتون العلاج الإشعاعي قد تعزز النتائج السريرية لمرضى السرطان.
العلاج الإشعاعي طريقة المستخدمة بشكل متكرر لعلاج السرطان. على الرغم من أن آليات قتل الخلية مماثلة لجميع أشكال الإشعاع، تختلف خصائص أشعة الفوتون وبروتون في فيفو المستغلة إلى حد كبير وربما لتحسين النتائج السريرية. على وجه الخصوص، تفقد جزيئات البروتون الطاقة بطريقة يمكن التنبؤ بها كما أنها تمر عبر الجسم. يتم استخدام هذه الخاصية سريرياً التحكم في عمق الذي ينهي شعاع بروتون، وإلى حد جرعة الإشعاع خارج المنطقة المستهدفة. يمكن أن تسمح هذه الاستراتيجية لتحقيق تخفيضات كبيرة في الجرعة الإشعاعية لانسجة طبيعية تقع خارج هدفا ورم فقط. بيد أن تدهور الطاقة بروتون في الجسم لا يزال شديد الحساسية لكثافة الأنسجة. نتيجة لذلك، أية تغييرات في كثافة الأنسجة أثناء فترة العلاج قد يغير كثيرا من الجرعات بروتون. مثل هذه التغييرات قد تحدث من خلال التعديلات في وزن الجسم، والتنفس، أو ملء الأمعاء/الغاز، وقد ينتج عن ترسب جرعة غير المواتية. في هذه المخطوطة، نحن نقدم طريقة مفصلة لتقديم العلاج بروتون استخدام مبعثر السلبي وشعاع قلم المسح تقنيات لسرطان البروستاتا. على الرغم من أن الإجراء المبين تتصل مباشرة بمرضى سرطان البروستاتا، الأسلوب يمكن تكييفها وتطبيقها لعلاج الأورام الصلبة كلها تقريبا. أن هدفنا تزويد القراء بفهم أفضل لتقديم العلاج بالبروتون والنتائج بغية تسهيل اندماج هذه الطريقة المناسبة أثناء علاج السرطان.
ومن المقدر أن 1.7 مليون من الأفراد في الولايات المتحدة سوف يكون تشخيص السرطان في عام 2018، مع ما يزيد على 600,000 الخضوع ل المرض1. خيارات العلاج الحالية تنطوي على العلاج modality أحادية أو متعددة باستخدام الجراحة والعلاج بالإشعاع (RT) والعلاجات الجهازية. فيما يتعلق ب RT، ستتلقى ربع المرضى الذين شخصت حالاتهم حديثا فإنه كجزء من علاج السرطان الأولى بهم، وما يقرب من نصف سيتطلب في نهاية المطاف من خلال بهم المرض بالطبع2،3.
ظهور RT يعود تاريخها إلى عام 1895 عندما اكتشف “وليام كونراد رونتجن” الأشعة السينية أثناء العمل مع أنبوب الكاثود رأي – في مختبرة في جامعة Würzberg في ألمانيا4. بعد فترة ليست بالطويلة، يتلقى المرضى المصابين بأمراض واسعة النطاق مثل الذئبة والسرطان علاجات باستخدام أشعة الراديوم. المضاعفات المبكرة وتحققت بسرعة وناقشها حتى بيار كوري في محاضرة نوبل له5. أن الإشعاع يؤثر على أنسجة طبيعية والورم، يجب استخدام جرعات الإشعاع التي تسيطر عليها بعناية لزيادة نسبة العلاجية، تعرف بأنها احتمال مراقبة الورم مقابل احتمال سمية غير مقبول. مع التقدم التدريجي في التكنولوجيا، فضلا عن فهم أفضل للبيولوجيا الإشعاعية والفيزياء، وهذه النسبة العلاجية قد تحسنت كثيرا مع مرور الوقت. استخدام الرايت عزز إلى حد كبير نتائج بالنسبة للعديد من أنواع السرطان، كما يتبين من إدراجها في المبادئ التوجيهية الوطنية للسرطان العلاج6،7،،من89. في بعض الحالات، قد تستخدم RT كأسلوب وحيد للعلاج10، بينما في الأمراض الأخرى، ويمكن استخدامه كجزء من العلاج بطريقة متعددة لمكافحة الأمراض المحلية أو القضاء على الأمراض المجهرية11. على الرغم من أن كثيرا ما تستخدم بقصد العلاج، العديد من الرايت المرضى هم من المعالجة للتخفيف من الألم أو الأعراض الأخرى التي تضع من الضغط الناجم عن ورم أو غزو أو تدمير للأنسجة الطبيعية في الإعداد الإقليمية وكو أو على نطاق واسع، والمنتشر المرض.
المبادئ الأساسية الكامنة وراء RT واضحة. مع تطبيق الإشعاع، تودع الطاقة في الخلايا عن طريق تاين الذرات. هذه الطاقة، وعلى الرغم من أنه قد رفع درجة حرارة منطقة المشع بسوي بضع ميكروكيلفين، تنتج الجذور الحرة التي يمكن مباشرة الأضرار تتعرض الخلايا عن طريق الحمض النووي إصابة12،13. الكثير من فهمنا للجسيمات ذات الطاقة العالية الإشعاع وتفاعلها مع هذه المسألة يأتي من الدراسات النظرية والتجريبية للأشعة الكونية وتفاعلاتها في طبقات الجو العليا نفذت في وقت مبكر 20 القرنال 14. ومكشاف الجسيمات المشحونة (مليون إلكترون فولط إلى جيف) التفاعل مع هذه المسألة في المقام الأول عن طريق القوة الكهرومغناطيسية: هذه الجسيمات تمر عبر هذه المسألة أو الأنسجة، تصادم مرن مع الإلكترونات المدارية تؤدي إلى التأين والإثارة للموضوع المستهدف، و تصادم مرن مع أنوية ذرية يؤدي إلى مبعثر أو انحراف مسار الجسيمات. وباﻹضافة إلى ذلك، التصادم النووي والاصطدامات الثابت مع الإلكترونات يؤدي إلى تتالي الإشعاع الثانوي الذي يضيف إلى تأثير الإشعاع الجسيمات المؤينة. الجسيمات العالية الطاقة تعبر هذه المسألة وبالتالي ترك أعقاب الذرات المتأينة والجزيئات والإلكترونات الحرة التي هي رد الفعل كيميائيا ويمكن أن يحتمل أن تحفز التغيرات البيولوجية أو الضرر للكائنات الحية المعرضة لهذه الحقول المؤينة.
وقد هدف طويل الأجل رئيسية للعلاج بالأشعة لمعرفة أفضل السبل لتسخير هذه الإشعاعات المؤينة الحقول على نحو فعال سوف علاج الأمراض البشرية. سريرياً، النموذج المثالي للإشعاع (مثل فوتون أو بروتون أو إلكترون أو أيون الثقيلة) ينبغي الحث على التأين كافية في الهدف المرض لتقديم العلاجية المضادة للورم أثر، بينما في نفس الوقت قضية الحد الأدنى التأين في العادية المحيطة بها الأنسجة إلى أدنى حد من الآثار الضارة بالصحة. يتم تحديد أي نوع من الإشعاع ل RT يعتمد جزئيا على هذا المرض يعالجون. للأورام التي تقع أعمق داخل الجسم، وقد تكون أيضا غير قابلة للتشغيل جراحيا، تعتبر الفوتونات ميجافولت والبروتونات والايونات الثقيلة المثلى15،16. للسرطانات السطحية، مثل تلك التي تنطوي على الجلد، وقد يكون الإلكترون العلاج الأمثل والأفضل حتى لعملية جراحية ل cosmesis. من ناحية أخرى، واستفادة الفوتونات ميجافولت تكمن في قدرتها على اختراق عميق في الأنسجة مع الحد من الضرر الذي يلحق الجلد. وفي حالة الجسيمات المشحونة مثل الإلكترونات أو البروتونات أيونات ثقيلة، تكمن ميزتها الأساسية في خصائصها ‘إيقاف’؛ هو الجسيمات المشحونة تفقد الطاقة بشكل مستمر عن طريق تصادم مرن المذكورة أعلاه، وهذه الخسارة في الطاقة العالية يمكن التنبؤ بها بمقياس ملليمتر. ولذلك، يمكن تسليم شعاع جسيمات المشحونة لمريض مع الطاقات الدقيقة إلى الأعماق المرجوة. علاوة على ذلك، تنتج الجسيمات المشحونة قليلاً إلى أي خروج الجرعة17. على النقيض من ذلك، يحمل جسيمات دون توجيه تهم لهم مثل الفوتونات هبوطاً أسي (التوهين) مع زيادة العمق، الذي غالباً ما يؤدي إلى جرعة كبيرة خروج التي قد تنال من الأنسجة السليمة البعيدة إلى الهدف. وأظهرت هذه المفاهيم في الشكل 1، والذي يظهر بالإشعاع الجرعة (التأين) الخصائص لأنواع مختلفة من الإشعاع المستخدمة سريرياً. دافع مركزي لاستخدام البروتونات أو أيونات الكربون بدلاً من الفوتونات لعمق الورم الأهداف هو أن هناك جرعة إدخال الحد الأدنى من الجرعة والجرعة صفر الخروج خارج الأنسجة المستهدفة بالقرب. ويلخص الجدول 1 بعض الخصائص ذات الصلة سريرياً من عوارض فوتون وبروتون.
التقدم في مجال العلاج الإشعاعي، بما في ذلك العلاج بالبروتون، وقعت على جبهتين الرئيسية: 1) بناء مسرعات الجسيمات الفعالة القادرة على إنتاج الطاقة العالية الإشعاع (مليون إلكترون فولط) مثل مسرعات السنكروتروني وسيكلوترون، و 2) تطوير الطرق الحسابية المتطورة التي تجمع بين بيانات التصوير المرض وحسابات النقل الإشعاع للسماح لمحاكاة الكمبيوتر “تخطيط العلاج.” للتخطيط، وعلاج المرضى عادة الخضوع التصوير المقطعي (CT). الصور المقطعية تحتوي على المعلومات التشريحية ثلاثية الأبعاد حول المريض، فضلا عن دقة التحديد الكمي لكثافة الأنسجة. الصور المقطعية وخرائط الكثافة ثم المستخدمة في عمليات المحاكاة بالحاسوب لخطة العلاج الإشعاعي: كل من الطاقة وكثافة في مجال الإشعاع رياضيا هي الأمثل لكل مريض. كما يمكن إجراء فحص تصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي) أو تفحص انبعاث بوزيترون طبقي (PET) لتكملة البيانات المقطعية.
فيما يلي، يصف لنا مخطط تفصيلي خطوة بخطوة لكيف يتم الانتقال المرضى خلال دورتهم العلاج الإشعاعي، متبوعة أمثلة على بعض أنواع الورم تعامل مع العلاج بروتون.
تخطيط العلاج الإشعاعي وإيصالها للسرطان عملية عالية حسب الطلب شخصي لكل مريض على حدة وصفحته/صفحتها السرطان خاصة. العلاج الإشعاعي الحديث يسترشد صورة الحصول على صور الأشعة المقطعية المستندة إلى التدخل أثناء إشعاع مخصصة تخطيط المحاكاة. التصوير بالأشعة المقطعية إلزامي نظراً لأنه يحتوي على 3 الأبعاد (3D) المعلومات التشريحية حول المريض، فضلا عن دقة التحديد الكمي لكثافة الأنسجة في مواقع مختلفة داخل الجسم المطلوبة لحساب الجرعة. أثناء التصوير بالأشعة المقطعية، يتم وضع المريض على طاولة مزودة بمحركات. ويعمل العديد من الأجهزة الميكانيكية التثبيت عادة لتقييد حركة المريض أثناء التصوير وأثناء الولادة RT اللاحقة. رهنا بالدقة المطلوبة، وتتراوح هذه الأجهزة من الوسائد بسيطة من نوع العفن وتنسجم البلاستيكية، التي تتوافق مع السطح المريض وتتصلب ثم لتقييد الحركة، إلى مزيد من أجهزة الغازية مثل جمجمة جامدة أن يتم حفر في المكان. في كثير من الأحيان، تمليه الدقة المطلوبة للتثبيت الجهاز بقرب أنسجة الورم للهياكل الحيوية القريبة. على سبيل مثال، الجهاز تجميد معظم الغازية، هالة رأس حفرت في مكان، ويستخدم أحياناً عند الحاجة إلى الدقة ملليمتر واحد لعلاج ورم العينين أو الأعصاب البصرية لتقليل الفرصة للعمى التي قد تحدث من المريض تتحرك بالقرب في وضع غير صحيحة أثناء فترة العلاج.
CT تصوير المعلومات يستخدم أيضا لتحسين تشريح أنسجة طبيعية الداخلية. على سبيل المثال، انتفاخ المثانة غالباً ما تستخدم للتقليل من المثانة والأمعاء جرعة التعرض من تشعيع البروستاتا كما ورد في البروتوكول أعلاه. وبالمثل، إذا كان هو منتفخة المعدة لا سيما مع الأغذية خلال محاكاة تشعيع البطن العلوي (على سبيل المثال، المعدة، الكبد، المريء القاصي)، ثم المريض إعادة محاكاة بعد السماح للطعام بالمرور عبر المعدة والأمعاء . هذا سوف تتقلص المعدة وتقليل فرص التعرض للإشعاع أثناء العلاج الإشعاعي لاورام البطن العلوي. في الحالات حيث المعدة أو المثانة هم أنفسهم أهدافا الإشعاع، وقد منتفخة أو إفراغ لتحسين توزيع الجرعة عمدا.
في بعض الحالات، هو ليس كافياً أو موثوق بها تصور في الأشعة المقطعية وجود ورم لكن يمكن تحديد أكثر دقة بالتصوير بالرنين المغناطيسي أو الحيوانات الأليفة مسح. في مثل هذه الحالات، يتم استخدام فحص الحيوانات الأليفة أو التصوير بالرنين المغناطيسي لتكملة البيانات المقطعية نظراً لهذا الأخير لا يزال مطلوباً لحساب الجرعة. ويتحقق ذلك من خلال تسجيل الصور التصوير بالرنين المغناطيسي، والحيوانات الأليفة إلى صور الأشعة المقطعية لتخطيط العلاج. التصوير بالرنين المغناطيسي بالأشعة غالباً ما توفر الكثير من التباين المرئي أكبر ودقة أعلى من الأشعة المقطعية، التي قد تكون مفيدة لتحديد حدود رقيقة، والأنسجة اللينة من ورم مثل تلك الموجودة في الدماغ أو الكبد. الحيوانات الأليفة يوفر طريقة عرض وظيفي لتوزيع الجزيئات المشعة المسمى الراسم حقن المريض.
وتنشأ بعض الأورام في مناطق الصدر أو البطن حيث قد تتحرك إلى حد كبير مع التنفس. لحساب هذه الحركة لضمان دقة الإشعاع، يمكن استخدام ط م 4-الأبعاد، نوع من “وضع الفيلم” CT تصوير، التقاط التشريح المرضى 3D كما تتغير بمرور الوقت أثناء التنفس. لبعض الأهداف والصدر والبطن، قد تستخدم أحزمة الضغط أو وسائل أخرى للتخفيف من الحركة أثناء العلاج لتقييد الحركة، والحد من عدم اليقين فيما يتعلق ب مكان الورم45.
حالما يتم محاكاة المريض للعلاج، يتم وضع خطة علاج شخصية مع النظر في علم الأنسجة: السرطان، ومكان الورم، والميزات التشريحية، والتي تؤثر على التكوين الأمثل الحزم الإشعاع، أنواع الجسيمات، والطاقات، والجرعة مستويات لكل مريض على حدة. لكل مريض، تعتبر في البداية على عدد من الأسئلة الأساسية فريق السريرية وضع خطة علاج أمثل. وكنقطة انطلاق، يجب تحديد أنسب شكل للإشعاع. وتشمل خيارات الفوتونات أو الإلكترونات أو البروتونات. هذا عادة ما يعقب اختيار شعاع angle(s) لتوصيل الإشعاع. وتشمل معظم RT آلات مريض روبوتية موضع الجدول ومن الهزال الدورية التي تسمح لعوارض RT ستوجه إلى المريض من أي زاوية تقريبا. القرار ينطوي على العثور على المسار الأكثر فعالية الضربات المستهدفة مع RT ويتجنب أفضل غير الأهداف التي قد تكون في مسار الحزمة المحددة. وفي بعض الحالات، تتحدد زوايا الشعاع بنظام التخطيط نفسها بعد إدخال الأهداف الإشعاع للأورام والأنسجة العادية. هذه العملية يسمى “التخطيط العكسي” وغالباً ما يتم في حالة IMRT، الذي ينطوي على تحوير كثافة متعددة، عوارض الإشعاعات الواردة بطريقة تعتمد على الوقت التي توفر جرعة موحدة هدف ولكن قد يؤدي إلى جرعة عالية غير موحدة خارج الهدف. على الرغم من أن العلاج فوتون أو بروتون قد تكون كثافة التضمين، وعكس تخطيط يستخدم إلى حد كبير في بناء فوتون IMRT فقط. إذا كانت الحزمة الإشعاعية الصلبة لاستخدامها، قد لفقت كوليماتورس معدنية مخصصة لتطابق شكل شعاع الإشعاع بشكل الورم.
إذا تم تحديد العلاج بروتون، ثم قرار لاحق يحتاج إلى بذل فيما يتعلق باستخدام تقنيات برنامج تلفزيوني أو مبعثر السلبي. وفي حالة برنامج تلفزيوني، مطلوب على قرار إضافي بشأن استخدام القوة المتعددة الجنسيات أو الاستراتيجيات الأمثل/حقل واحد حقل واحد موحد الجرعة (SFO/سفود). في العلاج على القوة المتعددة الجنسيات، عوارض متعددة مطلوبة لعلاج ورم خلال كل جزء حيث يستهدف كل شعاع فقط جزء من الهدف. وفي المقابل، لخطط SFO، يغطي كل شعاع الهدف الكامل. القوة المتعددة الجنسيات هو غالباً ما يفضل للأورام القريبة من بنية حرجة (مثلاً.، ورم الدماغ قرب العصب البصري) التي قد يكون من المفيد لنحت جرعة الإشعاع فيها مجموعة متنوعة من زوايا الشعاع. استراتيجيات القوة المتعددة الجنسيات أيضا ضمان أن جميع الإشعاع الحزم/البقع لا “في نهاية النطاق” في المنطقة نفسها حيث يمكن أن تكون الجرعة عالية بشكل غير متوقع بسبب أثر قمة براج. من ناحية أخرى، وهو يفضل SFO لأهداف بالقرب من المناطق التشريحية عدم اليقين، مثل البروستات التي يمكن أن تتحرك بسبب شغل المستقيم والمثانة التفاضلية. SFO يوفر تعزيز متانة ضد التغييرات الجرعة بسبب الفروق التشريحية.
حالما يتم البت في استراتيجية التخطيط الأساسية، تشمل المرحلة التالية من تخطيط العلاج عادة الرياضي الأمثل لمجالات الإشعاع. الطاقة والكثافة، والتوزيع المكاني (مكانياً متفاوتة التمويه) الإشعاع الواردة معلمات عادة مجاناً في التحسين. جنبا إلى جنب مع تمثيل مصفوفة ثلاثية الأبعاد الكبيرة لجسم المريض بالأشعة المقطعية، يؤدي إلى حجم المشكلة كبير جداً والتحسين الكبير المقابلة على هذه المتغيرات الحرة المصفوفات (مثلاً، آلاف قيم المقطعية والآلاف من شعاع ممكن يجب أن كثافة يمكن اعتبار). هذه المصفوفات مؤطرة في “دالة الهدف”، وصيغة رياضية “الهدف المتمثل في تخطيط العلاج”. كما ذكر أعلاه، يتم تحديد أولويات أهداف العلاج أولاً تحقيق جرعة محددة الهدف، وثانيا لتحقيق منخفضة جرعة كمن الممكن للأنسجة الطبيعية. لتقليل هذه “دالة الهدف”، هو المطلوب شرائية عالية الحوسبة بسرعة إجراء حسابات النقل RT أن تعبئة المصفوفات، وتستخدم أساليب التحسين العددية، مثل خوارزميات البحث التدرج، للبحث بسرعة عن الحدود الدنيا المحلية في الدالة. تتوافق هذه الحدود الدنيا لخطط العلاج الأمثل لكل مريض فريدة من نوعها. لا يمكن المبالغة في دور أجهزة الكمبيوتر في التخطيط للعلاج. العلاج الإشعاعي الحديثة والأشعة التشخيصية لن ممكن دون التقدم الكمبيوتر خلال العقود الثلاثة الماضية.
وتستعرض خطة العلاج الأمثل كمرحلة نهائية، الفريق الطبي (الطبيب، دوسيميتريست، والفيزيائي). في كثير من الحالات، قد تكيف مع زيادة الخطة أو إعادة الأمثل مع أهداف مختلفة لتحسين الجودة الشاملة. حالما يتم العثور على هذه الخطة الأمثل، هي المعايير الفنية للخطة استعرضها فيزيائي ونقلها إلى الجهاز تقديم العلاج.
في كثير من الحالات، يعود المريض للكسور المعالجة المتعددة (الدورات)، غالباً كل يوم من أيام الأسبوع لعدة أسابيع. وجود عدة أيام يمكن تكثيف حدة الآثار الجانبية الناجمة عن الإشعاع ولكن قد يقلل من إمكانيات الراحل، أشد من الآثار الجانبية ل RT مقارنة مع معاملة واحدة-جزء12. النهج المتعدد الكسر الأمثل للأورام التي تكون سرعة تقسيم أو غير قادر على إصلاح الأضرار المقاسة من الرايت ولكن هذا يعتمد على موقع العلاج الدقيق وحساسية الأنسجة الطبيعية المجاورة. نظراً للهدف المتمثل في تقديم العلاج الإشعاعي بإدارة نفس المعاملة خلال كل جزء، حتى بضعة ملليمترات من الحركة أو عدم اليقين في موقف المريض قد يؤدي إلى تدهور خطة العلاج العلاج بالجسيمات. لهذا السبب، يتم توجيه الصورة على متن النظم ذات أهمية قصوى أثناء التصوير بالأشعة السينية الرايت مولتيفراكشن أو مخروط الشعاع CT الأشعة الضوئية والمسح الضوئي الليزر التصوير السطحي كلها متاحة لهذا الغرض. تسمح هذه الأجهزة الموجهة بصورة الأشعة (إيجرت) من خلال تصوير المعالم التشريحية، أهداف الورم، أو علامات الاعتماد كامد إذاعة بديلة. الصور IGRT مقارنة بمسح المحاكاة الأصلية وتعديلها إذا لزم الأمر قبل كل جزء من الإشعاع.
على الرغم من ميزة مجموعة محدودة من العلاج بالبروتون، مما يحد من الجرعة الخروج، دقة التنبؤ بالمدى عادة ما ينظر إليها في التخطيط للعلاج بناء على أمر من بضعة ملليمترات. فقدان الطاقة الدقيقة في أنسجة المريض مختلفة غير مؤكد، أولاً، نظراً للمكونات الجزيئية الدقيقة للأنسجة تتسم بالغموض، وثانيا، نظراً لجسم المريض تتغير بمرور الوقت، سواء عبر قصيرة النطاقات الزمنية (علىسبيل المثال، التنفس) و فترات زمنية أطول (مثلفقدان الوزن، وانكماش الورم، والتشريح الطبيعي تغييرات). لمواجهة عدم اليقين هذا، تتم إضافة “هامش الأعلى” لوحدة التخزين الهدف وجود هامش إضافي من أنسجة طبيعية فقط وراء ورم أقصى العمق. ويضمن هذا هامش أن عمق الورم كامل حتى مع أوجه عدم اليقين في التنبؤ بالنطاق، سوف يعامل بثقة عالية. ولسوء الحظ، الهامش أنسجة طبيعية نتيجة لذلك يمكن أن يتعرض لجرعة RT الكامل، الذي يمكن أن يؤدي إلى آثار جانبية RT هامة في تلك الأنسجة. على النقيض من ذلك، كما الفوتونات لا تتوقف لكن بدلاً من ذلك إنهاء الهدف، لا هامش القاصي هذه مطلوب للتعويض عن نطاق عدم اليقين. هامش هندسية يزال يستخدم في العلاج فوتون لمعالجة الشكوك الموضعية للهدف، ولكن الفوتونات حساسية أقل بكثير من البروتونات إلى الوضع الدقيق لانسجة المريض المنبع للهدف. ولذلك، في بعض الأحيان يمكن أصغر للفوتونات من البروتونات الهامش المطلوب. وهذا يمكن أن يفهم بالنظر إلى أن البروتونات الخضوع لفقدان الطاقة المستمر في الأنسجة التي تؤثر بشكل كبير موقف مداها، بينما الفوتونات بدون توجيه تهمة إليه والسفر بحرية في المساحة الفارغة بين الذرات وهذه المدارات، باستثناء نادر اصطدام مع الإلكترونات أو نوى. الاختلافات كثافة كبيرة في الأنسجة، على سبيل المثال-، أجسام معدنية أو تجاويف الهواء، ومع ذلك، لا تزال تؤثر على جرعة فوتون فضلا عن بروتون بالجرعة، ولكن بحجم أقل.
عدم يقين النهائي وهامة تتعلق بفعالية البيولوجيا (التاليتين) أشكال مختلفة من الإشعاع. التاليتين هو نسبة الجرعات، من نوع إشعاع مرجع ونوع إشعاع اختبار، بشرط أن كل أنواع الإشعاع تنتج نفس التأثير البيولوجي. التاليتين أعلى، كلما تضر بالإشعاع في كل وحدة من الطاقة الترسيب في الأنسجة. يتم تعريف نسبة التاليتين في إشارة إلى فوتون الإشعاع. وعلى الرغم من هذا الوصف مباشرة، هناك عدم يقين كبيرة فعلا فيما يتعلق بالقيم التاليتين للجسيمات المشحونة بدلاً من الفوتونات. الاختلافات في التوزيعات المكانية بالجرعات بين الفوتونات وجسيمات مشحونة بمقياس ميكرومتر ونانومتر تؤدي إلى اختلافات في تأثير بيولوجي، حتى عندما كانت الجرعات العيانية متطابقة. ويمكن فهم هذا بدراسة الأنماط المكانية لتلف الحمض النووي بعد التعرض للجسيمات المشحونة في جرعات مختلفة والطاقات الحركية المختلفة. الطاقات الحركية المختلفة ورسوم مختلفة للبروتونات (+ 1) وأيونات الكربون (+ 6) تؤدي إلى الاختلافات في نقل الطاقة في أعماق مختلفة في المريض، بينما للفوتونات، نقل الطاقة أقل نسبيا وأيضا أكثر تجانساً في جميع أنحاء المريض. بينما يفهم من الناحية النظرية، هناك نقاش كبير في المجتمع الأورام الإشعاع فيما يتعلق بالقدرة على التنبؤ بدقة بهذه الآثار البيولوجية. للعلاج بأيونات الكربون، هناك انعدام توافق الآراء بشأن أفضل السبل لنموذج هذه الآثار البيولوجية، على الرغم من أن هناك اتفاق على أن هذه الآثار يجب أن تكون على غرار توفير العلاج. للبروتونات، المراكز السريرية الأكثر حاليا خطة العلاج دون نمذجة صريحة من آثار التاليتين، باستثناء استخدام عامل تصحيح مستمر من 1.1، لكن هذا من المرجح أن تتغير في المستقبل القريب كما بدأت نظم التخطيط معاملة تجارية جديدة البيولوجية وتشمل أدوات البرمجيات نموذج التاليتين للعلاج بالبروتون النمذجة.
مع الانتهاء من التجارب المعشاه ذات الشواهد، بما في ذلك رادكومب، بارتيقول ورتوج 1308، ينبغي أن لدينا إجابات أكثر تحديداً بشأن أشكال الإشعاع قد تكون متفوقة للثدي والبروستاتا، وسرطان الرئة، على التوالي. ومن المقرر إجراء دراسات مماثلة مواقع الأمراض الأخرى التي قد تساعد على تحديد أفضل طريقة معاملة أفضل لتلك الأنواع الورم. ومع ذلك، هناك بالفعل بيانات كافية لتشير إلى تفوق البروتونات في إعدادات معينة، لا سيما في أوساط السكان طب الأطفال، حيث تدخر أنسجة طبيعية كبيرة يمكن أن يقلل كثيرا من الاعتلال من السمية، بما في ذلك الثانوية الأورام الخبيثة.
The authors have nothing to disclose.
ر. س تقر منح التمويل من “برنامج سداد القروض المعاهد الوطنية للصحة”. هجري تلقت تمويلاً من باير، كلوفيس، كوكبة، أجينسيس، سوتيو، أزرق، وكاليثيرا.
Proton beam cyclotron and gantry delivery system | Varian | N/A | Allows for generation and delivery of protons for radiotherapy |
kVUE One Proton Couch Top | Qfix | RT-4551KV-03 | Permits patient placement for radiotherapy |
CT simulator with 4D scanning capability | GE | N/A | Permits CT simulation for radiation planning |
100" x 70" Qfix VacQfix Cushion | Qfix | RT-4517-10070F30 | Immobilizes patient for more precise radiation delivery |
Timo Foam Head Support | Qfix | RT-4490-F | Ensures minimization of head motion during radiotherapy |
3 CT Localizers Localization Markers | Beekley Medical | REF 211 | Ensures concordance of external markers and internal patient anatomy from CT simulation |
VacQfix Indexer | Qfix | RT-4517-IND01 | Ensures VacQfix cushion placement is reproducible for every radiatiion treatment |
Radiation treatment planning software | Raystation | N/A | Allows for personalized radiation planning for every tumor with robust optimization and multi-criteria optimization |
Proton Range Compensator | .Decimal | RC-AC 1018 | Adjusts the range of the proton beam to achieve distal dose conformality |
Proton Beam Aperture | .Decimal | AP-BR 1800 | Shapes the proton beam treatment area |
Proton Range Shifter | .Decimal | RS-AC 1018 | Adjusts proton beam tissue depth penetration |
Endorectal Balloon | Radiadyne | ILG-90F | Ensures uniform rectal filling and prostate positioning |