Terapia cu protoni poate furniza distribuții de doze extrem de conforme la o țintă tumorală, reducând în același timp doza către țesuturile din afara volumului țintă. Crearea de planuri de tratament care realizează această putere este o prioritate de top pentru dozimetriștii și fizicienii medicali.
Protonii depozitează doza într-un mod fundamental diferit de razele X, un alt tip de terapie cu radiații cu fascicul extern. Pe măsură ce un proton ajunge la sfârșitul traiectoriei sale, viteza cu care energia lui este transferată către țesut – transferul său liniar de energie (LET), exprimat în keV/µm – crește.
Eficacitatea biologică relativă (RBE) surprinde implicațiile biologice ale creșterii LET și o valoare RBE fixă de 1.1 este adesea aplicată pentru tratamentele clinice cu protoni. Dar RBE de proton depinde de mulți alți factori, inclusiv de obiectivele clinice, tipul de țesut, schema de fracționare, radiosensibilitatea specifică pacientului, doza fizică și incertitudinile în măsurătorile experimentale. Ca rezultat, utilizarea unei valori fixe a RBE în terapia cu protoni probabil subestimează RBE în locațiile cu LET ridicat, ceea ce ar putea duce la un risc crescut de toxicități induse de radiații.
Cu toate acestea, LET este strâns corelat cu RBE și este un factor cheie pentru determinarea RBE variabilă în terapia cu protoni. Ca atare, cercetătorii investighează abordări pentru calcularea și evaluarea LET în timpul planificării tratamentului. Cu toate acestea, aceste instrumente de planificare a tratamentului biologic sunt limitate și până când sunt dezvoltate și studiate în continuare, clinicile trebuie să-și identifice propriile practici de planificare a tratamentului pentru a minimiza LET în afara volumelor țintă, spune Austin Faught, fizician medical la Spitalul de cercetare pentru copii St Jude în Tennessee.
„Cum să influențezi [distribuția LET] este un domeniu activ de cercetare și există câteva metode grozave în curs de dezvoltare”, explică Faught. „Problema cu care ne confruntăm este că acestea nu sunt ușor disponibile fără software personalizat dezvoltat intern sau prin versiuni speciale de cercetare ale aplicațiilor furnizate de furnizor… [și există] puține studii care oferă îndrumări cantitative cu privire la ce ar trebui să ne propunem.”
Strategii de planificare a tratamentului
Într-un pas către evaluarea și optimizarea planului bazat pe LET pentru terapia cu fotoni, Faught și echipa sa au efectuat un studiu asupra strategiilor de planificare care sunt disponibile comercial pentru echipele clinice pentru terapia cu protoni cu intensitate modulată (IMPT). Studiul lor, raportat în Jurnalul de fizică medicală clinică aplicată, introduce câteva îndrumări pentru planificatorii de tratament cu terapia cu protoni. „Am vrut să analizăm câteva tehnici de planificare a tratamentului ușor disponibile și modul în care acestea pot afecta LET”, explică Faught.
Cercetătorii au evaluat diferențele de LET ponderat în funcție de doză (LETd) între opt abordări de planificare a tratamentului bazate pe viitor aplicate unei fantome de apă cilindrice și patru cazuri de tumoră cerebrală pediatrică (Faught notează că toxicitățile induse de radiații sunt un domeniu de interes pentru echipă). Ei au comparat aceste strategii de planificare cu un plan folosind fascicule laterale opuse (pentru fantomă) sau cu planul clinic original (pentru pacienți), folosind calcule secundare Monte Carlo pentru a evalua atât doza, cât și LET.d.
Cercetătorii au descoperit că geometria câmpului de tratament a fost cel mai mare contributor la localizarea zonelor cu LET înalt. Pentru a atenua impactul potențial al incertitudinilor biologice asociate cu LET ridicatd, ei sugerează că planificatorii de tratament utilizează unghiuri mari de intersecție între grinzile de tratament și evită grinzile care se opresc imediat în apropierea structurilor critice.
„Aceasta este o veste grozavă, deoarece înseamnă că o selecție atentă a numărului de domenii de tratament și orientarea lor în raport cu țesuturile de sănătate din apropiere poate fi eficientă”, spune Faught. „Cu o oarecare gândire conștientă, din față, este ceva ce toți planificatorii de tratament îl pot lua în considerare în timpul procesului de planificare.”
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că utilizarea unui comutator de interval a redus semnificativ LET mediud în volumul clinic țintă. Ca urmare, ei recomandă utilizarea cu moderație a variatorilor de interval și a strategiilor alternative de restricții de plasare a spotului și numai atunci când clinicile pot calcula LET rezultatul.d pentru a evalua în raport cu strategiile alternative de planificare.
Din cauza dimensiunii reduse a eșantionului studiului, cercetătorii nu au putut stabili o tendință clară în LETd variatii ale cazurilor clinice. Ei nu au evaluat relația dintre modificările LET și o modificare a probabilității de control al tumorii sau complicații tisulare normale.
Planurile bazate pe LET optimizează terapia cu protoni
În timp ce efectele fiecărei abordări de planificare asupra regiunilor cu LET înalt au fost modeste, Faught spune că este important să recunoaștem că strategiile și recomandările echipelor de planificare a tratamentului sunt bazate pe dovezi și pot fi ușor implementate în practica clinică.
„Sper ca una dintre concluzii să fie că noi, ca domeniu, am beneficia de instrumente comerciale care să permită calcularea LET în cadrul sistemului de planificare a tratamentului. Și mai bine, ne-ar plăcea să avem modalități de optimizare având în vedere LET. Acest studiu a fost o punte bună până când aceste instrumente sunt mai disponibile pe scară largă”, spune Faught.
