การบำบัดด้วยโปรตอนสามารถให้การกระจายขนาดยาที่สอดคล้องกันสูงไปยังเป้าหมายของเนื้องอก ในขณะที่ลดปริมาณรังสีไปยังเนื้อเยื่อที่อยู่นอกปริมาตรเป้าหมาย การสร้างแผนการรักษาที่ตระหนักถึงจุดแข็งนี้เป็นสิ่งสำคัญที่สุดสำหรับนักวัดขนาดและนักฟิสิกส์การแพทย์
โปรตอนจะฝากโดสในลักษณะที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานกับรังสีเอกซ์ ซึ่งเป็นการบำบัดด้วยรังสีลำแสงภายนอกอีกประเภทหนึ่ง เมื่อโปรตอนไปถึงจุดสิ้นสุดของวิถีโคจร อัตราที่พลังงานถูกถ่ายโอนไปยังเนื้อเยื่อ – การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET) ซึ่งแสดงเป็น keV/µm – จะเพิ่มขึ้น
ประสิทธิภาพทางชีวภาพสัมพัทธ์ (RBE) จับความหมายทางชีวภาพของ LET ที่เพิ่มขึ้น และค่า RBE คงที่ที่ 1.1 มักใช้สำหรับการรักษาโปรตอนทางคลินิก แต่ RBE ของโปรตอนขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ มากมาย รวมถึงจุดสิ้นสุดทางคลินิก ชนิดของเนื้อเยื่อ รูปแบบการแยกส่วน ความไวของรังสีเฉพาะของผู้ป่วย ปริมาณรังสี และความไม่แน่นอนในการวัดการทดลอง เป็นผลให้การใช้ค่า RBE คงที่ในการบำบัดด้วยโปรตอนมีแนวโน้มที่จะประเมินค่า RBE ต่ำเกินไปในตำแหน่งที่มี LET สูง ซึ่งอาจส่งผลให้มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นจากความเป็นพิษที่เกิดจากรังสี
ถึงกระนั้น LET มีความสัมพันธ์อย่างมากกับ RBE และเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดตัวแปร RBE ในการบำบัดด้วยโปรตอน ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงกำลังตรวจสอบแนวทางการคำนวณและประเมิน LET ระหว่างการวางแผนการรักษา อย่างไรก็ตาม เครื่องมือวางแผนการรักษาทางชีวภาพเหล่านี้มีจำกัด และจนกว่าจะมีการพัฒนาและศึกษาเพิ่มเติม คลินิกต้องระบุแนวทางปฏิบัติในการวางแผนการรักษาของตนเองเพื่อลด LET นอกปริมาณเป้าหมาย กล่าว ออสติน เฟธนักฟิสิกส์การแพทย์ที่ โรงพยาบาลวิจัยเด็กเซนต์จูด ในรัฐเทนเนสซี
"วิธีการมีอิทธิพลต่อ [การกระจาย LET] เป็นพื้นที่ของการวิจัย และมีวิธีการที่ยอดเยี่ยมบางอย่างที่อยู่ระหว่างการพัฒนา" Faught อธิบาย “ปัญหาที่เราเผชิญคือสิ่งเหล่านี้ไม่พร้อมใช้งานหากไม่มีซอฟต์แวร์แบบกำหนดเองที่พัฒนาขึ้นภายในองค์กรหรือผ่านแอปพลิเคชันรุ่นวิจัยพิเศษที่ผู้จำหน่ายจัดหาให้ … [และมี] การศึกษาเพียงไม่กี่ชิ้นที่ให้คำแนะนำเชิงปริมาณเกี่ยวกับสิ่งที่เราควรตั้งเป้าหมายไว้”
กลยุทธ์การวางแผนการรักษา
ในขั้นตอนสู่การประเมินแผนตาม LET และการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับการบำบัดด้วยโฟตอน Faught และทีมของเขาได้ทำการสำรวจกลยุทธ์การวางแผนที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์สำหรับทีมทางคลินิกสำหรับการบำบัดด้วยโปรตอนแบบปรับความเข้ม (IMPT) การศึกษาของพวกเขารายงานใน วารสารฟิสิกส์การแพทย์คลินิกประยุกต์, แนะนำคำแนะนำสำหรับการวางแผนการรักษาด้วยโปรตอน "เราต้องการดูเทคนิคการวางแผนการรักษาที่พร้อมใช้งานและผลกระทบที่อาจส่งผลต่อ LET" Faught อธิบาย
นักวิจัยได้ประเมินความแตกต่างของ LET (LET.dose-weighted)d) ระหว่างแนวทางการวางแผนการรักษาแบบไปข้างหน้า XNUMX แนวทางที่นำไปใช้กับ Water Phantom ทรงกระบอก และกรณีเนื้องอกในสมองในเด็ก XNUMX กรณี (Faught ระบุว่าความเป็นพิษที่เกิดจากการแผ่รังสีเป็นจุดสนใจสำหรับทีม) พวกเขาเปรียบเทียบกลยุทธ์การวางแผนเหล่านี้กับแผนโดยใช้คานด้านข้างตรงข้าม (สำหรับ Phantom) หรือกับแผนทางคลินิกดั้งเดิม (สำหรับผู้ป่วย) โดยใช้การคำนวณขั้นที่สองของ Monte Carlo เพื่อประเมินทั้งขนาดยาและ LETd.
นักวิจัยพบว่ารูปทรงเรขาคณิตของสนามบำบัดเป็นปัจจัยที่ใหญ่ที่สุดในการระบุตำแหน่งของพื้นที่ที่มี LET สูง เพื่อลดผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากความไม่แน่นอนทางชีววิทยาที่เกี่ยวข้องกับ LET สูงdพวกเขาแนะนำให้ผู้วางแผนการรักษาใช้มุมตัดขนาดใหญ่ระหว่างคานบำบัดและหลีกเลี่ยงคานที่จะหยุดใกล้กับโครงสร้างที่สำคัญในทันที
"นี่เป็นข่าวดีเนื่องจากหมายถึงการเลือกจำนวนสาขาการรักษาอย่างระมัดระวังและการวางแนวทางที่เกี่ยวข้องกับเนื้อเยื่อสุขภาพในบริเวณใกล้เคียงจะมีประสิทธิภาพ" Faught กล่าว “ด้วยความมีสติและความคิดล่วงหน้า นั่นเป็นสิ่งที่ผู้วางแผนการรักษาทุกคนสามารถพิจารณาได้ในระหว่างขั้นตอนการวางแผน”
นักวิจัยยังพบว่าการใช้ range shifter ช่วยลด LET เฉลี่ยได้อย่างมากd ในปริมาณเป้าหมายทางคลินิก เป็นผลให้พวกเขาแนะนำให้ใช้ตัวเปลี่ยนช่วงและกลยุทธ์ทางเลือกของการจำกัดตำแหน่งเฉพาะจุด และเฉพาะเมื่อคลินิกสามารถคำนวณผลลัพธ์ LETd เพื่อประเมินกับกลยุทธ์การวางแผนทางเลือก
เนื่องจากขนาดตัวอย่างที่เล็กของการศึกษา นักวิจัยจึงไม่สามารถระบุแนวโน้มที่ชัดเจนใน LET ได้d การเปลี่ยนแปลงในกรณีทางคลินิก พวกเขาไม่ได้ประเมินความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของ LET กับการเปลี่ยนแปลงความน่าจะเป็นของการควบคุมเนื้องอกหรือภาวะแทรกซ้อนของเนื้อเยื่อปกติ
แผนตาม LET เพิ่มประสิทธิภาพการรักษาด้วยโปรตอน
ในขณะที่ผลกระทบของแนวทางการวางแผนแต่ละวิธีในภูมิภาคที่มี LET สูงนั้นค่อนข้างน้อย Faught กล่าวว่าสิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่ากลยุทธ์และคำแนะนำในการวางแผนการรักษาของทีมนั้นอิงตามหลักฐานและสามารถนำไปใช้ในการปฏิบัติทางคลินิกได้อย่างง่ายดาย
“ฉันหวังว่าประเด็นสำคัญประการหนึ่งก็คือ เรา ในฐานะภาคสนาม จะได้รับประโยชน์จากเครื่องมือเชิงพาณิชย์ที่ช่วยให้สามารถคำนวณ LET ภายในระบบการวางแผนการรักษาได้ ยิ่งไปกว่านั้น เราอยากมีวิธีเพิ่มประสิทธิภาพโดยคำนึงถึง LET การศึกษานี้เป็นสะพานเชื่อมที่ดีจนกระทั่งเครื่องมือเหล่านั้นมีให้ใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้น” Faught กล่าว
