Radioterapija FLASH, pri kateri se terapevtsko sevanje izvaja z zelo visoko hitrostjo odmerka, obeta varčevanje z normalnimi tkivi, hkrati pa ohranja uničenje tumorja, ki ga opazimo pri običajni radioterapiji. Večina dosedanjih študij je bila opravljena z uporabo elektronskih žarkov, vendar bi se lahko obsevanje FLASH izvajalo tudi z uporabo protonov.
Protonska terapija zagotavlja nizek integralni odmerek normalnemu tkivu in prihrani tkivo za tumorjem, zahvaljujoč Braggovemu vrhu – globini, na kateri protonski žarek odloži večino svojega odmerka. Toda to natančno ciljanje prinaša svoje težave: potrebne so rezerve za upoštevanje nenatančnega položaja Braggovega vrha; potrebno je robustno načrtovanje za ublažitev gibanja organov in anatomskih sprememb; in negotovosti obkrožajo porazdelitev linearnega prenosa energije (LET) in relativno biološko učinkovitost (RBE) blizu Braggovega vrha.
Ali bi lahko združevanje protonov z dostavo FLASH odpravilo te pomanjkljivosti? Po Franku Verhaegnu iz Klinika Maastro, lahko dejansko omogoči popolnoma nov način dostave protonov, ki se sploh ne zanaša na Braggov vrh. »Pred časom se mi je porodila zamisel, da bi se lahko znebili 'tiranije' Braggovega vrha, če bi lahko naredili protone FLASH,« pravi Verhaegen.
Ideja je, da imajo protonski žarki dovolj energije, da potujejo naravnost skozi pacienta in ga zapustijo, namesto da bi postavili Braggove vrhove znotraj tarče. Ta pristop učinkovito postavi Braggove vrhove distalno v zraku, kar je taktika, ki je že običajna v predkliničnih raziskavah, kjer je težko natančno ciljanje znotraj majhnih živali.
Namesto da bi se za varčevanje s tkivom zanašala na Braggov vrh, ta tehnika prestreljanja izkorišča zaščitni učinek obsevanja FLASH na zdrava tkiva. »S FLASH normalnemu tkivu ni prihranjeno zaradi nizkega odmerka, ampak ravno zato, ker gre za normalno tkivo, ki se na ultravisoke odmerke odzove na povsem drugačen način,« pojasnjuje Verhaegen. "Potem lahko samo izstreliš protone skozi pacienta in jih celo uporabiš za pacientom za slikanje protonskega portala."
Verhaegen in sodelavci so sedaj preučili uporabo protonske terapije s streljanjem FLASH v ilustrativnem primeru možganskega tumorja in poročali o svojih ugotovitvah v Fizika v medicini in biologiji.
Dokaz načela
Raziskovalci so ustvarili protonski načrt za dokaz koncepta za bolnika z nevrološkim tumorjem blizu več ogroženih organov (OAR) s strogimi omejitvami odmerka. Načrt je uporabil štiri protonske žarke, usmerjene v štiri fiktivne tarče, postavljene zunaj pacienta, pri čemer so bili žarki optimizirani za zagotavljanje približno enakomerne doze znotraj tarče. Ekipa je nato primerjala ta izmišljeni načrt FLASH s streljanjem z običajnim kliničnim načrtom protonov s štirimi žarki.
Za načrt streljanja so raziskovalci predpostavili hipotetični zaščitni faktor FLASH za normalna tkiva 2. Opozarjajo, da je varčevalni učinek, opažen do danes v študijah FLASH na osnovi elektronov, med 1.4 in 1.8. Za protonske žarke FLASH so poročali o višjih zaščitnih faktorjih, čeprav ni znano, ali in zakaj bi protoni FLASH imeli večjo zaščito.
Preliminarni izračuni doze so pokazali, da so načrti streljanja do tarče zagotovili sprejemljivo dozo. V večini primerov so bile omejitve odmerka OAR izpolnjene ali skoraj izpolnjene. In za nekatere OAR učinek FLASH ponuja možnost znižanja efektivne doze pod omejitve načrtovanja. Prehodni žarki so povečali celotni odmerek za možgane, vendar je vključitev zaščitnega faktorja FLASH 2 zmanjšala učinkovit odmerek skoraj do tistega iz kliničnega načrta brez FLASH.
Ekipa poudarja, da sistem za načrtovanje zdravljenja, uporabljen v tej ilustraciji, ni bil optimiziran za streljanje skozi FLASH in da bi moral algoritem, razvit posebej za to novo modalnost, lažje izpolnjevati omejitve OAR.
Pogled naprej
Klinična izvedba protonske terapije s streljanjem FLASH bi lahko zagotovila vrsto prednosti, vključno z možnostjo izvajanja dozimetrije s slikanjem protonskega portala. Doslej je bila takšna verifikacija protonske terapije nedosegljiva, čeprav je potreba po njej velika. Prehodni pristop bi tudi večinoma odstranil potrebo po mejah zdravljenja in odpravil problem negotovosti LET in RBE.
Pomembno je, da že obstajajo pospeševalniki, ki lahko zagotavljajo zdravljenje tumorjev v glavi, vratu in prsnem košu z uporabo protonskih žarkov 230–250 MeV. Tretmaji trebušne votline bi potrebovali višje energije protonov (300–350 MeV), čeprav to ne bi zahtevalo nove tehnologije pospeševalnika, temveč samo povečanje. Pospeševalniki bi lahko bili tudi bistveno enostavnejši od trenutnih izvedb, na primer z odstranitvijo potrebe po modulatorjih energije žarka.
Ekipa ugotavlja, da bi laserski pospeševalnik protonov lahko ponudil veliko prednost za FLASH zaradi svoje ultravisoke hitrosti odmerka, vendar bo morda potreben še vedno znaten razvoj, da se dosežejo dovolj visoke energije za zdravljenje s streljanjem.
Navsezadnje bo klinični učinek protonske terapije FLASH močno odvisen od zaščitnega faktorja FLASH, ki ostaja neznana količina. "Zaščitni faktor bo verjetno odvisen od številnih parametrov, od katerih nekateri trenutno morda niso znani, saj še nimamo razlage za učinek FLASH," je opozoril Verhaegen.
Po tej dokazljivi študiji ekipa zdaj preučuje nadaljnje nevrološke primere, vključno z različnimi velikimi tumorji, ki se nahajajo blizu občutljivih struktur, pravi Verhaegen Svet fizike.
- plin
- pospeševalniki
- Račun
- računovodstvo
- Prednost
- algoritem
- Živali
- Širina
- primeri
- Skupno
- Trenutna
- dostavo
- dostava
- Razvoj
- Učinkovito
- energija
- Izhod
- Moda
- Flash
- veliko
- Zelen
- Glava
- visoka
- HTTPS
- Ideja
- slika
- slikanje
- vpliv
- Vključno
- Podatki
- integral
- IT
- light
- Večina
- zdravila
- Blizu
- ponudba
- Ponudbe
- načrtovanje
- Portal
- Precision
- zaščita
- Zaščitna
- Sevanje
- območje
- Cene
- Raziskave
- majhna
- Študije
- študija
- sistem
- ciljna
- Tehnologija
- pove
- Terapevtsko
- terapija
- thumbnail
- tkiva
- potovanja
- Zdravljenje
- Preverjanje