Protoniterapia voi toimittaa erittäin mukautuvan annosjakauman kasvainkohteeseen samalla kun se minimoi annoksen kohdetilavuuden ulkopuolella oleville kudoksille. Tämän vahvuuden toteuttavien hoitosuunnitelmien laatiminen on annosmittareiden ja lääketieteellisten fyysikkojen etusijalla.
Protonit tallettavat annoksen pohjimmiltaan eri tavalla kuin röntgensäteet, toisen tyyppinen ulkoinen sädehoito. Kun protoni saavuttaa lentoradansa pään, sen energian siirtymisnopeus kudokseen – sen lineaarinen energiansiirto (LET), ilmaistuna keV/µm – kasvaa.
Suhteellinen biologinen tehokkuus (RBE) kuvaa LET:n lisääntymisen biologiset vaikutukset, ja kliinisissä protonihoidoissa käytetään usein kiinteää RBE-arvoa 1.1. Mutta protoni RBE on riippuvainen monista muista tekijöistä, mukaan lukien kliiniset päätepisteet, kudostyyppi, fraktiointikaavio, potilaskohtainen säteilyherkkyys, fysikaalinen annos ja kokeellisten mittausten epävarmuustekijät. Tämän seurauksena kiinteän RBE-arvon käyttäminen protonihoidossa todennäköisesti aliarvioi RBE:n paikoissa, joissa on korkea LET, mikä saattaa lisätä säteilyn aiheuttamien toksisuuksien riskiä.
Silti LET korreloi voimakkaasti RBE:n kanssa ja on avaintekijä muuttuvan RBE:n määrittämisessä protoniterapiassa. Sellaisenaan tutkijat tutkivat lähestymistapoja LET:n laskemiseen ja arvioimiseen hoidon suunnittelun aikana. Nämä biologisen hoidon suunnittelutyökalut ovat kuitenkin rajallisia, ja ennen kuin niitä kehitetään ja tutkitaan edelleen, klinikoiden tulee tunnistaa omat hoidon suunnittelukäytännöt minimoidakseen LET:n tavoitevolyymien ulkopuolella, sanoo tiedotteessa. Austin Faught, lääketieteen fyysikko osoitteessa St Jude Lasten tutkimussairaala Tennessee.
"Vaikuttaminen [LET-jakaumaan] on aktiivinen tutkimusalue, ja hienoja menetelmiä on kehitteillä", Faught selittää. "Kohtamamme ongelma on, että niitä ei ole helposti saatavilla ilman talon sisällä kehitettyä räätälöityä ohjelmistoa tai toimittajan toimittamien sovellusten erityisten tutkimusversioiden avulla… [ja on] vain vähän tutkimuksia, jotka tarjoavat kvantitatiivisia ohjeita siitä, mihin meidän pitäisi pyrkiä."
Hoidon suunnittelustrategiat
Askeleena kohti LET-pohjaista fotonihoidon suunnitelman arviointia ja optimointia Faught ja hänen tiiminsä suorittivat tutkimuksen suunnittelustrategioista, jotka ovat kaupallisesti saatavilla kliinisille ryhmille intensiteettimoduloitua protonihoitoa (IMPT) varten. Heidän tutkimuksensa, raportoitu Journal of Applied Clinical Medical Physics, esittelee joitain ohjeita protonihoidon hoidon suunnittelijoille. "Halusimme tarkastella joitain helposti saatavilla olevia hoidon suunnittelutekniikoita ja kuinka ne voivat vaikuttaa LET:iin", Faught selittää.
Tutkijat arvioivat eroja annospainotetussa LET:ssä (LETd) kahdeksaan tulevaisuuteen perustuvan hoidon suunnittelun lähestymistavan välillä, joita sovellettiin lieriömäiseen vesihaamuon, ja neljään lasten aivokasvaintapaukseen (Faught huomauttaa, että säteilyn aiheuttamat toksisuudet ovat tiimin painopistealue). He vertasivat näitä suunnittelustrategioita suunnitelmaan, jossa käytettiin vastakkaisia sivusäteitä (fhantomille) tai alkuperäiseen kliiniseen suunnitelmaan (potilaille) käyttäen Monte Carlon toissijaisia laskelmia sekä annoksen että LET:n arvioimiseksi.d.
Tutkijat havaitsivat, että hoitokentän geometria vaikutti eniten korkean LET-alueen sijaintiin. Lieventää korkeaan LET:hen liittyvien biologisten epävarmuustekijöiden mahdollisia vaikutuksiad, he ehdottavat, että hoidon suunnittelijat käyttävät suuria leikkauskulmia hoitosäteiden välillä ja välttävät säteitä, jotka pysähtyvät välittömästi kriittisten rakenteiden läheisyyteen.
"Tämä on hieno uutinen, koska se tarkoittaa, että hoitoalueiden lukumäärän huolellinen valinta ja niiden suuntautuminen lähellä oleviin terveyskudoksiin voi olla tehokasta", Faught sanoo. "Joskin tietoisesti, etukäteen ajateltuna kaikki hoidon suunnittelijat voivat ottaa sen huomioon suunnitteluprosessissa."
Tutkijat havaitsivat myös, että etäisyydensiirtimen käyttö pienensi merkittävästi keskimääräistä LET-arvoad kliinisessä kohdetilavuudessa. Tämän seurauksena he suosittelevat etäisyydensiirtimien ja vaihtoehtoisten strategioiden käyttöä pisteen sijoittamisen rajoittamiseksi säästeliäästi ja vain silloin, kun klinikat voivat laskea tuloksena olevan LET-arvon.d vertailla vaihtoehtoisia suunnittelustrategioita.
Tutkimuksen pienen otoskoon vuoksi tutkijat eivät pystyneet määrittämään selkeää suuntausta LET: ssäd vaihtelut kliinisissä tapauksissa. He eivät arvioineet suhdetta LET:n muutosten ja kasvaimen kontrollin tai normaalien kudoskomplikaatioiden todennäköisyyden muutoksen välillä.
LET-pohjaiset suunnitelmat optimoivat protonihoidon
Vaikka kunkin suunnittelutavan vaikutukset korkean LET-alueille olivat vaatimattomia, Faught sanoo, että on tärkeää tunnustaa, että ryhmän hoidon suunnittelustrategiat ja suositukset ovat näyttöön perustuvia ja niitä voidaan helposti soveltaa kliiniseen käytäntöön.
”Toivon, että yksi otos on se, että me alana hyötyisimme kaupallisista työkaluista, jotka mahdollistavat LET-laskennan hoidon suunnittelujärjestelmässä. Vielä parempi, haluaisimme, että meillä olisi tapoja optimoida LET:tä ajatellen. Tämä tutkimus oli hyvä silta, kunnes nämä työkalut ovat laajemmin saatavilla", Faught sanoo.
