טיפול בפרוטונים יכול לספק חלוקות מינון קונפורמיות ביותר ליעד גידול תוך מזעור המינון לרקמות מחוץ לנפח היעד. יצירת תוכניות טיפול המממשות את החוזק הזה היא בראש סדר העדיפויות של דוסימטרים ופיזיקאים רפואיים.
פרוטונים מפקידים מינון באופן שונה מהותית מקרני רנטגן, סוג אחר של טיפול בקרינה חיצונית. כאשר פרוטון מגיע לסוף מסלולו, קצב העברת האנרגיה שלו לרקמה - העברת האנרגיה הליניארית שלו (LET), המתבטאת ב-keV/µm - עולה.
היעילות הביולוגית היחסית (RBE) לוכדת את ההשלכות הביולוגיות של הגדלת LET, וערך RBE קבוע של 1.1 מיושם לעתים קרובות עבור טיפולי פרוטונים קליניים. אבל פרוטון RBE תלוי בגורמים רבים אחרים, כולל נקודות קצה קליניות, סוג רקמה, ערכת חלוקה, רגישות לרדיו ספציפית למטופל, מינון פיזי ואי ודאות במדידות ניסוי. כתוצאה מכך, שימוש בערך RBE קבוע בטיפול בפרוטונים, ככל הנראה ממעיט בערכת RBE במיקומים גבוהים LET, מה שעלול לגרום לסיכון מוגבר לרעילות הנגרמות על ידי קרינה.
ובכל זאת, LET נמצא במתאם חזק עם RBE והוא גורם מפתח לקביעת RBE משתנה בטיפול בפרוטונים. ככזה, חוקרים חוקרים גישות לחישוב ולהערכת LET במהלך תכנון הטיפול. עם זאת, הכלים לתכנון טיפולים ביולוגיים מוגבלים, ועד שהם יתפתחו ויחקרו עוד יותר, מרפאות חייבות לזהות שיטות תכנון טיפול משלהן כדי למזער LET מחוץ לנפחי היעד, אומר אוסטין פאט, פיזיקאי רפואי ב בית החולים לחקר הילדים סנט ג'וד בטנסי.
"כיצד להשפיע על [הפצת LET] הוא תחום מחקר פעיל, ויש כמה שיטות נהדרות בפיתוח", מסביר פאוט. "הבעיה שאנו מתמודדים איתה היא שאלו אינם זמינים בקלות ללא תוכנה מותאמת אישית שפותחה בבית או באמצעות גרסאות מחקר מיוחדות של יישומים שסופקו על ידי הספק... [ויש] מעט מחקרים המספקים הדרכה כמותית למה עלינו לשאוף."
אסטרטגיות תכנון טיפול
בצעד לקראת הערכה ואופטימיזציה של תוכנית מבוססת LET לטיפול בפוטונים, Faught וצוותו ביצעו סקר של אסטרטגיות תכנון הזמינות מסחרית לצוותים קליניים לטיפול בפרוטונים בעוצמה (IMPT). המחקר שלהם, דווח ב- Journal of Applied Clinical Medical Physics, מציג כמה הנחיות למתכנני טיפול בטיפול פרוטונים. "רצינו לבחון כמה טכניקות תכנון טיפול זמינות וכיצד הן עשויות להשפיע על LET", מסביר פאוט.
החוקרים העריכו את ההבדלים ב-LET המשוקלל במינון (LETd) בין שמונה גישות תכנון טיפול המבוססות קדימה המיושמות על פנטום מים גלילי וארבעה מקרים של גידולי מוח בילדים (פאוט מציינת כי רעילות הנגרמות על ידי קרינה הן אזור מיקוד עבור הצוות). הם השוו את אסטרטגיות התכנון הללו לתכנית באמצעות קורות רוחביות מנוגדות (עבור הפנטום) או לתכנית הקלינית המקורית (למטופלים), תוך שימוש בחישובים משניים של מונטה קרלו כדי להעריך הן את המינון והן LETd.
החוקרים מצאו שגיאומטריית שדה הטיפול הייתה התורמת הגדולה ביותר למיקומם של אזורי LET גבוה. כדי למתן את ההשפעה הפוטנציאלית של אי ודאויות ביולוגיות הקשורות ל-LET גבוהd, הם מציעים שמתכנני טיפול ישתמשו בזוויות חיתוך גדולות בין קורות טיפול וימנעו קורות שנעצרות מיד בסמוך למבנים קריטיים.
"אלה חדשות נהדרות שכן המשמעות היא בחירה קפדנית של מספר תחומי הטיפול והכיוון שלהם בהתייחס לרקמות הבריאות הסמוכות יכול להיות יעיל", אומר פאפט. "עם מחשבה מודעת מראש, זה משהו שכל מתכנני הטיפול יכולים לקחת בחשבון במהלך תהליך התכנון."
החוקרים מצאו גם ששימוש במשמרת טווח הפחית משמעותית את ה-LET הממוצעd בנפח היעד הקליני. כתוצאה מכך, הם ממליצים להשתמש במשמרות טווח ואסטרטגיות חלופיות של הגבלות מיקום נקודתי במשורה, ורק כאשר מרפאות יכולות לחשב את ה-LET המתקבלd להעריך מול אסטרטגיות תכנון חלופיות.
בגלל גודל המדגם הקטן של המחקר, החוקרים לא הצליחו לקבוע מגמה ברורה ב-LETd שינויים במקרים הקליניים. הם לא העריכו את הקשר בין שינויים ב-LET לבין שינוי בהסתברות לשליטה בגידול או סיבוכי רקמה תקינים.
תוכניות מבוססות LET מייעלות את הטיפול בפרוטונים
בעוד שההשפעות של כל גישת תכנון על אזורי LET היו צנועות, Faught אומר שחשוב להכיר בכך שהאסטרטגיות וההמלצות של תכנון הטיפול של הצוות מבוססות ראיות וניתן לעבד אותן בקלות לתוך פרקטיקה קלינית.
"אני מקווה שאחת האפשרויות היא שאנחנו, כתחום, נרוויח מכלים מסחריים המאפשרים חישוב של LET בתוך מערכת תכנון הטיפול. אפילו יותר טוב, נשמח לקבל דרכים לייעל עם LET בראש. המחקר הזה היה גשר טוב עד שהכלים האלה יהיו זמינים יותר, "אומר Faught.
