Proton Therapy
Jak funkcjonuje radioterapia protonowa?
Dalsze informacje na temat:
Rozłożenie dawki głębokiej protonów
W ramach regularnych kontroli w miejscu przeprowadzania radioterapii dokonywany jest pomiar dawki protonów w zależności od głębokości penetracji w specjalnym fantomie wodnym. Zachowanie promieniowania protonowego w tkance miękkiej jest bardzo podobne do tego w wodzie, tak więc wyniki uzyskane podczas badania zachowania się wiązki protonów w wodzie dają się łatwo przenieść na tkankę miękką.
Po wejściu do fantomu wodnego protony przemieszczają się po prawie prostoliniowej linii, stopniowo ulegając wyhamowaniu aż do całkowitego zatrzymania się po osiągnięciu odcinka typowego dla ich energii. Monoenergetyczne protony, czyli protony o jednolitej energii, przebywają drogę według tzw. krzywej Bragga, która w końcowym odcinku przyjmuje największe wartości (Braag Peak). Ten profil przekazywania energii przez protony monoenergetyczne nie może jednak zostać jeszcze zastosowany w terapii ze względu na spiczastą formę krzywej. Aby wiązka protonów mogła zostać wykorzystana do leczenia, konieczne jest „wygładzenie” (ujednorodnienie) dawki stosownie do formy nowotworu. Sposób formowania profilu wiązki nazywany jest modulacją.
Porównanie krzywych dawek głębokich różnego rodzaju promieniowania. W tradycyjnej radioterapii stosowane są promienie rentgenowskie wzgl. gamma lub też promienie elektronowe. Ich rozłożenie w głębi znacznie różni się do wysokoenergetycznego promieniowania protonowego. Zastosowanie promieniowania protonowego umożliwia wyraźnie lepsze ograniczenie dawki promieniowania do okolicy tkani nowotworowej.
Zasada modulacji promieniowania
Podstawę formowania żądanego profilu wiązki promieni z zadaną maksymalną głębokością penetracji protonów i głębokością modulacji stanowi krzywa Bragga dla monoenergetycznych protonów.
Ich energia jest zadana zgodnie z zasięgiem w tkance oka wymaganym w ramach leczenia. Dawka w obszarze przed wartością szczytową krzywej Bragga zostaje „wypełniona” w formie „płaskowyżu”, koniecznego do indywidualnej terapii pacjentów. W tym celu energia części protonów zostaje zmniejszona, przez co mają one mniejszy zasięg w tkance oka. Do stopniowego wyhamowywania części protonów tak, aby oddały one część swojej energii jeszcze przed osiągnięciem właściwego celu, służą tarcze absorberów wstępnych o różnej grubości.
Forma budowy koła modulatora. Przez obracające się koło modulatora z precyzyjnie obliczonymi stopniami wytwarzany jest rozciągnięty "płaskowyż" dawki głębokiej. W zależności od profilu wiązki promieni stosowane jest specjalnie skonstruowane koło modulatora. Centrum HZB posiada ponad 50 kół modulatora do modulacji wiązki promieni.
Protony tak zróżnicowane energetycznie muszą być stale mieszane, aby możliwe było uzyskanie żądanej jednorodności w obszarze "płaskowyżu" dawki. Ze względów praktycznych tarcze absorberów wstępnych zostają stosownie do grubości ustawione na specjalnym kole (kole modulatora), który wprawiony zostaje w szybki ruch obrotowy i umieszczony w wiązce promieni. W ten sposób poszczególne segmenty koła modulatora wytwarzają po kolei poszczególne krzywe Bragga o przesuniętym zasięgu i określonej intensywności, tak więc w średniej czasowej powstaje żądane rozłożenie dawki głębokiej. Zasięg i głębokość modulacji są indywidualnie dopasowane do każdego pacjenta, tak by naświetlany nowotwór pewnie znajdował się w „płaskowyżu” krzywej dawki głębokiej.
Kształtowanie pola naświetlania
Wiązka protonów zostaje na cel terapii tak przygotowana, aby obok głębokości naświetlania określona została również krawędź pola naświetlania. Poza polem protony zostają za pomocą metalowych kolimatorów skutecznie wytłumione. Wewnątrz pola wiązce promieni stawiane są surowe wymagania odnośnie jakości promieniowania pod względem ustawienia (równoległości i wycentrowania) oraz równomierności (jednorodności). W ramach zabezpieczenia jakości przed naświetlaniem przeprowadzane są regularne pomiary próbne gwarantujące, że żądana dawka zostanie rzeczywiście aplikowana w określonym obszarze.
Schemat przygotowania promieni. Z lewej strony wchodzi wysokoenergetyczny strumień wiązki protonów, którego zasięg w tkance określony jest przez wybór absorbera wstępnego, a jego boczne ograniczenie przez przesłonę. Ustawienie leczonego oka następuje za pomocą promieni rentgenowskich. Za pomocą kamer kontrolnych sprawdzone zostaje prawidłowe położenie oka.