Terapia protonowa może dostarczać wysoce zgodne rozkłady dawek do docelowego guza, jednocześnie minimalizując dawkę dla tkanek poza docelową objętością. Tworzenie planów leczenia uwzględniających tę siłę jest najwyższym priorytetem dla dozymetrów i fizyków medycznych.
Protony osadzają dawkę w zasadniczo inny sposób niż promieniowanie rentgenowskie, inny rodzaj radioterapii wiązką zewnętrzną. Gdy proton osiąga koniec swojej trajektorii, szybkość, z jaką jego energia jest przekazywana do tkanki – jego liniowy transfer energii (LET), wyrażany w keV/µm – wzrasta.
Względna skuteczność biologiczna (RBE) oddaje biologiczne konsekwencje zwiększania LET, a stała wartość RBE wynosząca 1.1 jest często stosowana w klinicznych terapiach protonowych. Ale RBE protonu zależy od wielu innych czynników, w tym klinicznych punktów końcowych, typu tkanki, schematu frakcjonowania, swoistej dla pacjenta radiowrażliwości, dawki fizycznej i niepewności w pomiarach eksperymentalnych. W rezultacie zastosowanie stałej wartości RBE w terapii protonowej prawdopodobnie zaniża RBE w miejscach o wysokim LET, co może skutkować zwiększonym ryzykiem toksyczności wywołanej promieniowaniem.
Mimo to LET jest silnie skorelowany z RBE i jest kluczowym czynnikiem przy określaniu zmiennej RBE w terapii protonowej. W związku z tym naukowcy badają podejścia do obliczania i oceny LET podczas planowania leczenia. Te biologiczne narzędzia do planowania leczenia są jednak ograniczone i dopóki nie zostaną opracowane i dalej badane, kliniki muszą określić własne praktyki planowania leczenia, aby zminimalizować LET poza docelowymi objętościami, mówi Austina Faughta, fizyk medyczny w Szpital Badawczy St Jude w Tennessee.
„Jak wpływać na dystrybucję [LET] jest aktywnym obszarem badań i opracowywanych jest kilka świetnych metod” — wyjaśnia Faught. „Problem, przed którym stoimy, polega na tym, że nie są one łatwo dostępne bez niestandardowego oprogramowania opracowanego wewnętrznie lub za pomocą specjalnych wersji badawczych aplikacji dostarczonych przez dostawców… [i jest] niewiele badań dostarczających ilościowych wskazówek dotyczących tego, do czego powinniśmy dążyć”.
Strategie planowania leczenia
W ramach kroku w kierunku oceny i optymalizacji planu opartego na LET dla terapii fotonowej, Faught i jego zespół przeprowadzili ankietę dotyczącą strategii planowania, które są dostępne komercyjnie dla zespołów klinicznych w terapii protonowej o modulowanej intensywności (IMPT). Ich badanie, opisane w Journal of Applied Clinical Medical Physics, wprowadza pewne wskazówki dla planistów terapii protonowej. „Chcieliśmy przyjrzeć się niektórym łatwo dostępnym technikom planowania leczenia i ich wpływowi na LET” — wyjaśnia Faught.
Naukowcy ocenili różnice w LET ważonym dawką (LETd) między ośmioma podejściami do planowania leczenia opartymi na przyszłości zastosowanymi do cylindrycznego fantomu wodnego i czterema przypadkami guzów mózgu u dzieci (Faught zauważa, że toksyczność wywołana promieniowaniem jest obszarem zainteresowania zespołu). Porównali te strategie planowania z planem wykorzystującym przeciwstawne wiązki boczne (dla fantomu) lub z pierwotnym planem klinicznym (dla pacjentów), wykorzystując wtórne obliczenia Monte Carlo do oceny zarówno dawki, jak i LETd.
Naukowcy odkryli, że geometria pola zabiegowego miała największy wpływ na lokalizację obszarów o wysokim LET. Aby złagodzić potencjalny wpływ niepewności biologicznych związanych z wysokim LETdsugerują, aby planiści leczenia stosowali duże kąty przecięcia między wiązkami zabiegowymi i unikali wiązek, które zatrzymują się bezpośrednio w pobliżu struktur krytycznych.
„To świetna wiadomość, ponieważ oznacza, że staranny dobór liczby pól zabiegowych i ich orientacji w stosunku do pobliskich zdrowych tkanek może być skuteczny” – mówi Faught. „Przy odrobinie świadomej, wstępnej myśli jest to coś, co wszyscy planiści leczenia mogą wziąć pod uwagę podczas procesu planowania”.
Naukowcy odkryli również, że użycie przesuwnika zakresu znacznie zmniejszyło średnią LETd w docelowej objętości klinicznej. W rezultacie zalecają oszczędne stosowanie przesuwników zasięgu i alternatywnych strategii ograniczeń dotyczących umieszczania punktów i tylko wtedy, gdy kliniki mogą obliczyć wynikowy LETd do oceny w porównaniu z alternatywnymi strategiami planowania.
Ze względu na małą liczebność próby badacze nie byli w stanie ustalić wyraźnego trendu w LETd różnice w przypadkach klinicznych. Nie oceniali związku między zmianami LET a zmianą prawdopodobieństwa opanowania guza lub powikłań w prawidłowej tkance.
Plany oparte na LET optymalizują terapię protonową
Chociaż skutki każdego podejścia do planowania w regionach o wysokim LET były skromne, Faught mówi, że ważne jest, aby uznać, że strategie i zalecenia zespołu dotyczące planowania leczenia są oparte na dowodach i można je łatwo zastosować w praktyce klinicznej.
„Mam nadzieję, że jednym z wniosków jest to, że jako dziedzina skorzystalibyśmy z komercyjnych narzędzi, które pozwalają na obliczanie LET w ramach systemu planowania leczenia. Co więcej, chcielibyśmy mieć sposoby na optymalizację z myślą o LET. To badanie było dobrym pomostem, dopóki te narzędzia nie staną się szerzej dostępne” – mówi Faught.
