Liệu pháp proton có thể phân phối liều phù hợp cao cho mục tiêu khối u trong khi giảm thiểu liều cho các mô bên ngoài thể tích mục tiêu. Tạo ra các kế hoạch điều trị nhận ra sức mạnh này là ưu tiên hàng đầu của các nhà đo liều lượng và các nhà vật lý y tế.
Proton ký gửi liều theo một cách cơ bản khác với tia X, một loại xạ trị chùm tia bên ngoài khác. Khi một proton đi đến cuối quỹ đạo của nó, tốc độ mà năng lượng của nó được truyền đến mô – sự truyền năng lượng tuyến tính (LET), được biểu thị bằng keV/µm – tăng lên.
Hiệu quả sinh học tương đối (RBE) nắm bắt được ý nghĩa sinh học của việc tăng LET và giá trị RBE cố định là 1.1 thường được áp dụng cho các phương pháp điều trị bằng proton lâm sàng. Nhưng proton RBE phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác, bao gồm các điểm cuối lâm sàng, loại mô, sơ đồ phân đoạn, độ nhạy bức xạ dành riêng cho bệnh nhân, liều lượng vật lý và độ không đảm bảo trong các phép đo thực nghiệm. Do đó, việc sử dụng giá trị RBE cố định trong liệu pháp proton có thể đánh giá thấp RBE ở những vị trí có LET cao, điều này có thể dẫn đến tăng nguy cơ nhiễm độc do bức xạ.
Tuy nhiên, LET có mối tương quan chặt chẽ với RBE và là yếu tố chính để xác định RBE có thể thay đổi trong liệu pháp proton. Do đó, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các phương pháp tính toán và đánh giá LET trong quá trình lập kế hoạch điều trị. Tuy nhiên, các công cụ lập kế hoạch điều trị sinh học này còn hạn chế và cho đến khi chúng được phát triển và nghiên cứu sâu hơn, các phòng khám phải xác định các phương pháp lập kế hoạch điều trị của riêng họ để giảm thiểu LET ngoài khối lượng mục tiêu, cho biết Austin đánh nhau, một nhà vật lý y tế tại Bệnh viện nghiên cứu nhi đồng St Jude ở Tennessee
Faught giải thích: “Làm thế nào để tác động đến [phân phối LET] là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực và có một số phương pháp tuyệt vời đang được phát triển. “Vấn đề mà chúng tôi gặp phải là những phần mềm đó không sẵn có nếu không có phần mềm tùy chỉnh được phát triển nội bộ hoặc thông qua các phiên bản nghiên cứu đặc biệt của các ứng dụng do nhà cung cấp cung cấp… [và có] rất ít nghiên cứu cung cấp hướng dẫn định lượng về những gì chúng tôi nên hướng tới.”
Chiến lược lập kế hoạch điều trị
Trong một bước hướng tới việc đánh giá và tối ưu hóa kế hoạch dựa trên LET cho liệu pháp photon, Faught và nhóm của ông đã thực hiện một cuộc khảo sát về các chiến lược lập kế hoạch có sẵn trên thị trường cho các nhóm lâm sàng đối với liệu pháp proton điều biến cường độ (IMPT). Nghiên cứu của họ, báo cáo trong Tạp chí Vật lý Y học Lâm sàng Ứng dụng, giới thiệu một số hướng dẫn cho những người lập kế hoạch điều trị bằng liệu pháp proton. Faught giải thích: “Chúng tôi muốn xem xét một số kỹ thuật lập kế hoạch điều trị sẵn có và cách chúng có thể ảnh hưởng đến LET.
Các nhà nghiên cứu đã đánh giá sự khác biệt trong LET theo liều lượng (LETd) giữa tám phương pháp lập kế hoạch điều trị dựa trên tương lai được áp dụng cho bóng ma nước hình trụ và bốn trường hợp u não ở trẻ em (Faught lưu ý rằng độc tính do bức xạ gây ra là lĩnh vực trọng tâm của nhóm). Họ so sánh các chiến lược lập kế hoạch này với một kế hoạch sử dụng các chùm tia bên đối diện (đối với bóng ma) hoặc với kế hoạch lâm sàng ban đầu (đối với bệnh nhân), sử dụng phép tính thứ cấp Monte Carlo để đánh giá cả liều lượng và LET.d.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hình học trường xử lý là yếu tố đóng góp lớn nhất vào vị trí của các khu vực có LET cao. Để giảm thiểu tác động tiềm ẩn của sự không chắc chắn về sinh học liên quan đến LET caod, họ đề nghị những người lập kế hoạch xử lý sử dụng các góc giao nhau lớn giữa các chùm xử lý và tránh các chùm dừng ngay gần các cấu trúc quan trọng.
Faught nói: “Đây là một tin tuyệt vời vì nó có nghĩa là việc lựa chọn cẩn thận số lượng vùng điều trị và hướng của chúng đối với các mô khỏe mạnh lân cận có thể có hiệu quả. “Với một số suy nghĩ sáng suốt, có ý thức, đó là điều mà tất cả những người lập kế hoạch điều trị có thể cân nhắc trong quá trình lập kế hoạch.”
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc sử dụng bộ chuyển đổi phạm vi làm giảm đáng kể LET trung bìnhd trong khối lượng mục tiêu lâm sàng. Do đó, họ khuyên bạn nên sử dụng bộ chuyển đổi phạm vi và các chiến lược thay thế hạn chế vị trí tại chỗ một cách tiết kiệm và chỉ khi các phòng khám có thể tính toán LET kết quảd để đánh giá dựa trên các chiến lược lập kế hoạch thay thế.
Do kích thước mẫu nhỏ của nghiên cứu, các nhà nghiên cứu không thể thiết lập một xu hướng rõ ràng trong LETd các biến thể trong các trường hợp lâm sàng. Họ đã không đánh giá mối quan hệ giữa những thay đổi trong LET và sự thay đổi về khả năng kiểm soát khối u hoặc các biến chứng mô bình thường.
Các kế hoạch dựa trên LET tối ưu hóa liệu pháp proton
Mặc dù tác động của từng phương pháp lập kế hoạch đối với các vùng có LET cao là khiêm tốn, Faught nói rằng điều quan trọng là phải nhận ra rằng các khuyến nghị và chiến lược lập kế hoạch điều trị của nhóm là dựa trên bằng chứng và có thể dễ dàng áp dụng vào thực hành lâm sàng.
“Tôi hy vọng rằng một trong những điều rút ra được là chúng ta, với tư cách là một lĩnh vực, sẽ được hưởng lợi từ các công cụ thương mại cho phép tính toán LET trong hệ thống lập kế hoạch điều trị. Tốt hơn nữa, chúng tôi rất muốn có các cách để tối ưu hóa với LET. Nghiên cứu này là một cầu nối tốt cho đến khi những công cụ đó được phổ biến rộng rãi hơn,” Faught nói.
