يمكن أن يوفر العلاج بالبروتون توزيعات جرعة مطابقة للغاية لهدف الورم مع تقليل الجرعة إلى الأنسجة خارج الحجم المستهدف. يعد وضع خطط العلاج التي تدرك هذه القوة أولوية قصوى لأخصائيي قياس الجرعات والفيزيائيين الطبيين.
تودع جرعة البروتونات بطريقة مختلفة اختلافًا جوهريًا عن الأشعة السينية ، وهي نوع آخر من العلاج الإشعاعي بالحزمة الخارجية. عندما يصل البروتون إلى نهاية مساره ، يزداد معدل نقل طاقته إلى الأنسجة - نقل الطاقة الخطي (LET) ، معبراً عنه بـ keV / m.
الفعالية البيولوجية النسبية (RBE) تلتقط الآثار البيولوجية لزيادة LET ، وغالبًا ما يتم تطبيق قيمة RBE ثابتة قدرها 1.1 لعلاجات البروتون السريرية. لكن البروتون RBE يعتمد على العديد من العوامل الأخرى ، بما في ذلك نقاط النهاية السريرية ، ونوع الأنسجة ، ومخطط التجزئة ، والحساسية الإشعاعية الخاصة بالمريض ، والجرعة الفيزيائية ، والشكوك في القياسات التجريبية. نتيجة لذلك ، من المحتمل أن يؤدي استخدام قيمة RBE ثابتة في العلاج بالبروتونات إلى التقليل من تقدير RBE في المواقع عالية LET ، مما قد يؤدي إلى زيادة مخاطر السمية التي يسببها الإشعاع.
ومع ذلك ، يرتبط LET ارتباطًا وثيقًا بـ RBE وهو عامل رئيسي في تحديد RBE المتغير في العلاج بالبروتون. على هذا النحو ، يقوم الباحثون بالتحقيق في طرق حساب وتقييم LET أثناء التخطيط للعلاج. أدوات تخطيط العلاج البيولوجي هذه محدودة ، ومع ذلك ، وحتى يتم تطويرها ودراستها بشكل أكبر ، يجب على العيادات تحديد ممارسات تخطيط العلاج الخاصة بها لتقليل LET خارج الأحجام المستهدفة ، كما يقول أوستن فاوت، وهو فيزيائي طبي في مستشفى سانت جود لبحوث الأطفال في ولاية تينيسي.
"كيفية التأثير على [توزيع LET] هو مجال نشط للبحث ، وهناك بعض الأساليب الرائعة قيد التطوير ،" يوضح فوث. "المشكلة التي نواجهها هي أن هذه ليست متاحة بسهولة بدون برامج مخصصة مطورة داخليًا أو من خلال إصدارات بحثية خاصة للتطبيقات التي يوفرها البائع ... [وهناك] دراسات قليلة تقدم إرشادات كمية حول ما يجب أن نهدف إليه."
استراتيجيات تخطيط العلاج
في خطوة نحو تقييم الخطة المستندة إلى LET وتحسين العلاج بالفوتون ، أجرى Faught وفريقه مسحًا لاستراتيجيات التخطيط المتاحة تجاريًا للفرق السريرية للعلاج بالبروتون المعدل (IMPT). ذكرت دراستهم في مجلة الفيزياء الطبية التطبيقية، يقدم بعض الإرشادات لمخططي العلاج بالبروتونات. "أردنا إلقاء نظرة على بعض تقنيات تخطيط العلاج المتاحة بسهولة وكيف يمكن أن تؤثر على LET" ، يشرح فاتوت.
قام الباحثون بتقييم الاختلافات في جرعة مرجحة LET (LETd) بين ثمانية مناهج لتخطيط العلاج المستندة إلى الأمام مطبقة على شبح الماء الأسطواني وأربع حالات أورام دماغية للأطفال (يلاحظ فاوت أن السميات التي يسببها الإشعاع هي مجال تركيز الفريق). قارنوا استراتيجيات التخطيط هذه بخطة تستخدم حزمًا جانبية متقابلة (للشبح) أو بالخطة السريرية الأصلية (للمرضى) ، باستخدام حسابات مونت كارلو الثانوية لتقييم كل من الجرعة و LET.d.
وجد الباحثون أن هندسة مجال العلاج كانت أكبر مساهم في تحديد مواقع المناطق عالية LET. للتخفيف من التأثير المحتمل للشكوك البيولوجية المرتبطة بارتفاع LETdيقترحون أن مخططي العلاج يستخدمون زوايا تقاطع كبيرة بين حزم العلاج وتجنب الحزم التي تتوقف على الفور بالقرب من الهياكل الحرجة.
"هذه أخبار رائعة لأنها تعني أن الاختيار الدقيق لعدد مجالات العلاج وتوجيهها فيما يتعلق بالأنسجة الصحية القريبة يمكن أن يكون فعالاً" ، كما يقول فوث. "مع بعض التفكير الواعي والصريح ، هذا شيء يمكن لجميع مخططي العلاج أخذه في الاعتبار أثناء عملية التخطيط."
وجد الباحثون أيضًا أن استخدام ناقل الحركة المدى يقلل بشكل كبير من متوسط LETd في حجم الهدف السريري. نتيجة لذلك ، يوصون باستخدام مغيرات النطاق والاستراتيجيات البديلة لقيود تحديد المواقع بشكل مقتصد ، وفقط عندما تتمكن العيادات من حساب LET الناتجd لتقييم استراتيجيات التخطيط البديلة.
نظرًا لصغر حجم عينة الدراسة ، لم يتمكن الباحثون من تحديد اتجاه واضح في LETd الاختلافات في الحالات السريرية. لم يقموا بتقييم العلاقة بين التغييرات في LET والتغيير في احتمال السيطرة على الورم أو مضاعفات الأنسجة الطبيعية.
تعمل الخطط المستندة إلى LET على تحسين العلاج بالبروتون
في حين أن تأثيرات كل نهج تخطيطي على المناطق عالية LET كانت متواضعة ، يقول فاوت إنه من المهم إدراك أن استراتيجيات وتوصيات تخطيط العلاج للفريق قائمة على الأدلة ويمكن تطبيقها بسهولة في الممارسة السريرية.
"آمل أن تكون إحدى النقاط الرئيسية هي أننا ، كمجال ، سوف نستفيد من الأدوات التجارية التي تسمح بحساب LET ضمن نظام تخطيط العلاج. والأفضل من ذلك ، نود أن يكون لدينا طرق للتحسين مع وضع LET في الاعتبار. كانت هذه الدراسة بمثابة جسر جيد إلى أن أصبحت هذه الأدوات متاحة على نطاق أوسع ، كما يقول فاوت.
