फ्लैश रेडियोथेरेपी में उपयोग की जाने वाली अल्ट्राहाई खुराक दरें सामान्य ऊतकों को विकिरण क्षति से बचाकर चिकित्सीय विंडो को बढ़ा सकती हैं। कुछ शोधकर्ताओं का मानना है कि फ्लैश प्रोटॉन बीम व्यावसायिक रूप से उपलब्ध साइक्लोट्रॉन-त्वरित प्रोटॉन बीम के साथ भी उपलब्ध हो सकते हैं। लेकिन जब फ्लैश को सबसे उन्नत प्रकार की प्रोटॉन थेरेपी, लेटरल पेंसिल-बीम स्कैनिंग (पीबीएस) के साथ जोड़ा जाता है, तो अद्वितीय सटीकता के साथ जटिल कैंसर का इलाज करने के लिए उपयोग की जाने वाली पीबीएस प्रोटॉन डिलीवरी भी फ्लैश प्रभाव को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण स्थानीय खुराक दरों को प्रभावित करती है।
पर शोधकर्ताओं इरास्मस यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर, इंस्टीट्यूटो सुपीरियर टेक्निको और हॉलैंडपीटीसी पीबीएस प्रोटॉन डिलीवरी के परिणामस्वरूप खुराक दर में स्थानीय भिन्नताओं को ध्यान में रखते हुए। उनके हालिया अध्ययन में बताया गया है विकिरण कैंसर विज्ञान जीव विज्ञान भौतिकी के इंटरनेशनल जर्नल, वोक्सेल-आधारित मेट्रिक्स के साथ पीबीएस स्कैन पैटर्न को अनुकूलित करके फ्लैश कवरेज को अधिकतम करता है।
प्रमुख लेखक रोड्रिगो जोस सैंटो कहते हैं, "हम विकिरण खुराक के संदर्भ में योजना की गुणवत्ता से समझौता किए बिना, खुराक दर के अनुकूलन के माध्यम से फ्लैश को अनुकूलित करने की कोशिश कर रहे थे।" "हम एक पाइपलाइन स्थापित करने की कोशिश कर रहे थे जो उपचार योजना को फिर से अनुकूलित किए बिना और पेंसिल-बीम डिलीवरी पैटर्न पर निर्भर स्थानीय प्रभाव के रूप में फ्लैश पर विचार किए बिना, विभिन्न ट्यूमर आकार और आकारों के लिए फ्लैश कवरेज को लगातार अनुकूलित करेगी।"
परिणाम: खुराक दर से समझौता किए बिना फ्लैश प्रोटॉन थेरेपी उपचार योजनाओं का अनुकूलन।
एक यात्रा विक्रेता के रूप में पी.बी.एस
ट्रैवलिंग सेल्समैन की समस्या निम्नलिखित प्रश्न प्रस्तुत करती है: "शहरों की सूची और प्रत्येक जोड़ी शहरों के बीच की दूरी को देखते हुए, सबसे छोटा संभावित मार्ग कौन सा है जो प्रत्येक शहर का ठीक एक बार दौरा करता है और मूल शहर में लौटता है?"
संयोजन अनुकूलन शोधकर्ताओं द्वारा लंबे समय तक अध्ययन की गई यह समस्या, कंप्यूटर विज्ञान और संचालन अनुसंधान में उपयोग किए जाने वाले आनुवंशिक एल्गोरिदम के लिए एक बैरोमीटर है। जोस सैंटो, जो वर्तमान में यूएमसी यूट्रेक्ट में डॉक्टरेट छात्र हैं, लेकिन जब काम किया गया था तब वह मास्टर के छात्र थे, उन्होंने महसूस किया कि आनुवंशिक एल्गोरिदम का उपयोग उनकी अपनी समस्या को हल करने के लिए किया जा सकता है - फ्लैश कवरेज को अधिकतम करने के लिए प्रोटॉन पेंसिल बीम को विकिरणित करने के क्रम को अनुकूलित करना .
शोधकर्ताओं का परिणामी दृष्टिकोण निश्चित खुराक सीमा द्वारा परिभाषित स्वर-आधारित मीट्रिक का उपयोग करता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि स्वर का विकिरण कब शुरू और समाप्त होता है। एल्गोरिदम प्रत्येक पेंसिल बीम के लिए अलग से खुराक दर का मूल्यांकन करता है और मानता है कि फ्लैश एक स्थानीय प्रभाव है और कुल विकिरण समय एक महत्वपूर्ण फ्लैश पैरामीटर है।
एल्गोरिदम विभिन्न समाधानों पर समानांतर रूप से चलाया जाता है, हालांकि यह कभी-कभी उनके बीच जानकारी साझा करता है। बीम की दिशा में अनुप्रस्थ विमान में तय की गई कुल दूरी को कम करने के लिए पेंसिल बीम के बीच की औसत दूरी को लागत फ़ंक्शन के रूप में शामिल किया गया है। पेंसिल बीम की स्थिति और वजन को अनुकूलित करने के बाद एल्गोरिदम को क्रमिक रूप से लागू किया जाता है और (नाममात्र) अवशोषित खुराक के संदर्भ में योजना की गुणवत्ता से समझौता किए बिना।
शोधकर्ताओं ने प्रारंभिक चरण के फेफड़ों के कैंसर और फेफड़ों के मेटास्टेसिस वाले 20 रोगियों के लिए ट्रांसमिशन प्रोटॉन पेंसिल बीम का उपयोग करके उपचार योजनाओं पर अपने एल्गोरिदम का परीक्षण किया। (फेफड़े के घाव फ्लैश के लिए आदर्श स्थान हैं, शोधकर्ताओं का कहना है - वर्तमान फ्लैश प्रोटॉन उपचार में उच्च-ऊर्जा किरणें शामिल होती हैं जो पारंपरिक प्रोटॉन थेरेपी के लिए ब्रैग-पीक बीम के बजाय रोगी के माध्यम से गुजरती हैं।)
पीबीएस अनुकूलन के साथ मानक लाइन-बाय-लाइन स्कैन पैटर्न के लिए मेडियन फ्लैश कवरेज 6.9% से बढ़कर 29% हो गया है। शोधकर्ताओं ने देखा कि पीबीएस-अनुकूलित योजनाओं में एक भंवर जैसी उपस्थिति होती है। फ्लैश विंडो में मामूली भिन्न बीम धाराओं के लिए केवल थोड़ा बदलाव किया गया।
फ्लैश प्रोटॉन थेरेपी: इष्टतम वितरण तकनीक को उजागर करना
चूंकि अन्य शोध समूह मुख्य रूप से उपचार योजना स्तर पर फ्लैश को अनुकूलित करने के लिए काम कर रहे हैं, शोधकर्ताओं का कहना है कि अपने स्वयं के पीबीएस-अनुकूलित परिणामों की तुलना अन्य फ्लैश प्रोटॉन थेरेपी अध्ययनों से करना चुनौतीपूर्ण है - उनकी जानकारी के अनुसार, यह अध्ययन पेंसिल-बीम करने वाला पहला है फ्लैश प्रोटॉन थेरेपी के लिए वितरण पैटर्न अनुकूलन। वे अब बड़े लक्ष्यों के लिए पीबीएस डिलीवरी को अनुकूलित करने और खुराक-दर अनुकूलन को अपनी मौजूदा खुराक अनुकूलन पाइपलाइन में एकीकृत करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।
“विकिरण चिकित्सा में अभी भी लगातार सुधार हो रहा है, और FLASH प्रभाव रोगियों के लिए बेहतर उपचार परिणामों का एक आशाजनक मार्ग है। प्रोटॉन थेरेपी, हमारे द्वारा विकसित किए गए अनुकूलन एल्गोरिदम के साथ मिलकर, इसे प्राप्त करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है," जोस सैंटो कहते हैं। "हमारी पांडुलिपि रेखांकित करती है कि वर्तमान बीम हार्डवेयर के साथ भी, उपचार पद्धति के रूप में फ्लैश प्रोटॉन थेरेपी के और अधिक अनुकूलन के लिए बहुत जगह है।"
