Partikül tedavisi - Particle therapy

Partikül tedavisi
ICD-992.26

Partikül tedavisi bir biçimdir dış ışın radyoterapisi enerjik ışınlar kullanarak nötronlar, protonlar veya diğer daha ağır pozitif iyonlar kanser tedavisi için. 2012 itibariyle en yaygın partikül tedavisi türü proton tedavisi.

Kıyasla X ışınları (foton kirişler) eski radyoterapide kullanılan parçacık ışınları bir Bragg zirvesi vücutta enerji kaybında, maksimum radyasyon dozunu tümörde veya yakınında verir ve çevredeki normal dokulara verilen zararı en aza indirir.

Parçacık terapisi ayrıca daha teknik olarak şu şekilde adlandırılır: Hadron terapifoton hariç ve elektron tedavisi. Nötron yakalama tedavisi İkincil bir nükleer reaksiyona bağlı olan, burada da dikkate alınmaz. Müon Yukarıdaki kategorilere dahil olmayan nadir bir partikül terapisi türü olan terapi de denenmiştir.

Yöntem

Elektronlardan veya X ışınlarından farklı olarak, protonlardan dokuya doz maksimum, parçacığın aralığının son birkaç milimetresinin biraz üzerindedir.

Partikül terapisi, enerjik iyonlaştırıcı partikülleri hedef tümöre hedefleyerek çalışır.[1][2] Bu parçacıklar DNA Sonuçta ölümlerine neden olan doku hücrelerinin sayısı. DNA'yı tamir etme yeteneklerinin azalması nedeniyle kanserli hücreler bu tür hasara karşı özellikle savunmasızdır.

Şekil, farklı enerjilere sahip elektron, X-ışınları veya proton ışınlarının ( MeV ) insan dokusuna nüfuz eder. Elektronlar kısa bir menzile sahiptir ve bu nedenle yalnızca cilde yakın ilgi konusudur (bkz. elektron tedavisi ). Bremsstrahlung X ışınları daha derine nüfuz eder, ancak doz doku tarafından emilir daha sonra tipik gösterir üstel bozulma artan kalınlıkla. Protonlar ve daha ağır iyonlar için ise partikül dokuya nüfuz ederken doz artar ve enerji kaybeder devamlı olarak. Bu nedenle doz, kalınlık arttıkça artar. Bragg zirvesi bu, parçacığın sonuna yakın Aralık. Bragg zirvesinin ötesinde, doz sıfıra (protonlar için) veya neredeyse sıfıra (daha ağır iyonlar için) düşer.

Bu enerji biriktirme profilinin avantajı, hedef dokuyu çevreleyen sağlıklı dokuya daha az enerji depolanmasıdır. Bu, tümöre daha yüksek doz reçetesini mümkün kılar ve teorik olarak daha yüksek bir lokal kontrol oranına yol açar ve aynı zamanda düşük bir toksisite oranı sağlar.[3]

İyonlar ilk olarak bir siklotron veya senkrotron. Ortaya çıkan parçacık ışınının nihai enerjisi, penetrasyon derinliğini ve dolayısıyla maksimum enerji birikiminin yerini tanımlar. Elektro mıknatıslar vasıtasıyla ışının enine yönde saptırılması kolay olduğundan, bir raster taraması yöntem, yani hedef alanı elektron ışınının bir TV tüpünü taraması gibi hızlı bir şekilde taramak için. Ek olarak, ışın enerjisi ve dolayısıyla penetrasyon derinliği değişirse, tam olarak tümör şeklini takip eden bir ışınlama sağlayarak, hedef hacmin tamamı üç boyutta kaplanabilir. Bu, geleneksel X-ışını tedavisine kıyasla en büyük avantajlardan biridir.

2008 yılı sonunda, dünya çapında 28 tedavi tesisi faaliyete geçmişti ve 70.000'den fazla hasta, pionlar,[4][5] protonlar ve daha ağır iyonlar. Bu terapinin çoğu protonlar kullanılarak yapılmıştır.[6]

2013 yılı sonunda 105.000 hasta proton ışınları ile tedavi edilmişti.[7] ve yaklaşık 13.000 hasta karbon-iyon tedavisi almıştır.[8]

1 Nisan 2015 itibarıyla proton ışın tedavisi için dünyada 49 tesis var, bunlardan 14'ü ABD'de ve 29'u da yapım aşamasında. Karbon-iyon tedavisi için, çalışan sekiz merkez var ve dört yapım aşamasında.[8] Karbon-iyon tedavi merkezleri Japonya, Almanya, İtalya ve Çin'de bulunmaktadır. İki ABD federal kurumu, en az bir ABD ağır iyon tedavi merkezinin kurulmasını teşvik etmeyi umuyor.[8]

Proton tedavisi

Ana makale: Proton tedavisi

Proton tedavisi bir tür parçacık tedavisi bir ışın kullanan protonlar -e saçmak hastalıklı doku, çoğu zaman tedavi etmek için kanser. Proton terapisinin diğer türlere göre başlıca avantajı dış ışın radyoterapisi (Örneğin., radyasyon tedavisi veya foton terapisi), proton dozunun dar bir derinlik aralığında birikmesi ve bu da sağlıklı yakın dokulara minimum giriş, çıkış veya saçılmış radyasyon dozu ile sonuçlanmasıdır.

Hızlı nötron tedavisi

Ana makale: Hızlı nötron tedavisi

Hızlı nötron tedavisi yüksek enerji kullanır nötronlar tipik olarak 50 ile 70 arasında MeV tedavi etmek kanser. Hızlı nötron tedavi ışınlarının çoğu reaktörler, siklotronlar (d + Be) ve doğrusal hızlandırıcılar tarafından üretilir. Nötron tedavisi şu anda Almanya, Rusya, Güney Afrika ve Amerika Birleşik Devletleri'nde mevcuttur. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Seattle, Washington, Detroit, Michigan ve Batavia, Illinois'de üç tedavi merkezi faaliyet göstermektedir. Detroit ve Seattle merkezleri, bir siklotron kullanıyor ve bu da bir proton ışını üretiyor. berilyum hedef; Batavia merkezinde Fermilab bir proton doğrusal hızlandırıcı kullanır.

Karbon iyon radyoterapi

Karbon iyon terapi (CIRT), protonlardan veya nötronlardan daha büyük parçacıkları kullanır. Karbon iyon radyoterapisi, teknolojik uygulama seçenekleri geliştikçe ve klinik çalışmalar prostat, baş ve boyun, akciğer ve karaciğer kanserleri, kemik ve yumuşak doku sarkomları, lokal olarak tekrarlayan rektal kanser gibi birçok kanser için tedavi avantajlarını gösterdikçe, bilimsel olarak giderek daha fazla ilgi görmüştür. ve yerel olarak ilerlemiş hastalık dahil olmak üzere pankreas kanseri. Normal ve radyoya duyarlı hastalığın büyük ölçüde hipo-fraksiyonlu tedavisi için kapıyı açarken, aksi takdirde inatçı olmayan hipoksik ve radyoya dirençli kanserleri tedavi etmenin de açık avantajları vardır.

2017 ortasına kadar, dünya çapında 8'den fazla operasyon merkezinde 15.000'den fazla hasta tedavi edildi. Japonya bu alanda göze çarpan bir lider olmuştur. Faaliyette olan beş ağır iyon radyoterapi tesisi var ve yakın gelecekte birkaç tane daha tesis inşa etme planları var. Almanya'da bu tür bir tedavi Heidelberg İyon Işını Terapi Merkezi'nde (HIT) ve Marburg İyon Işını Terapi Merkezi'nde (MIT) mevcuttur. İtalya'da Ulusal Onkolojik Hadronterapi Merkezi (CNAO) bu tedaviyi sağlamaktadır. Avusturya 2017'de bir CIRT merkezi açacak ve yakında Güney Kore, Tayvan ve Çin'de merkezler açılacak. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde hiçbir CIRT tesisi çalışmamaktadır, ancak birkaçı çeşitli gelişme durumlarında bulunmaktadır.[9]

Ağır iyon radyoterapisinin biyolojik avantajları

Radyasyon biyolojisi açısından, kanser hastalarının tedavisinde ağır iyon ışınlarının kullanımını desteklemek için önemli bir mantık vardır. Tüm proton ve diğer ağır iyon ışın tedavileri vücutta tanımlanmış bir Bragg zirvesi sergiler, böylece maksimum öldürücü dozajlarını tümörde veya yakınında verirler. Bu, çevredeki normal dokulara zararlı radyasyonu en aza indirir. Bununla birlikte, karbon iyonları protonlardan daha ağırdır ve bu nedenle, ışın menzilinin sonunda maksimuma ulaşmak için derinlikle artan daha yüksek bir göreceli biyolojik etkinlik (RBE) sağlar. Bu nedenle, bir karbon iyon demetinin RBE'si, iyonlar tümörün bulunduğu bölgenin derinliklerine doğru ilerlerken artar.[10] CIRT, şu anda mevcut herhangi bir klinik radyasyon formunun en yüksek doğrusal enerji transferini (LET) sağlar.[11] Tümöre bu yüksek enerji iletimi, tümörün onarımı çok zor olan birçok çift sarmallı DNA kırılmasına neden olur. Geleneksel radyasyon, esas olarak, tümör hücrelerinin çoğunun hayatta kalmasına izin verebilen tek sarmallı DNA kırıkları üretir. CIRT tarafından üretilen daha yüksek doğrudan hücre ölüm oranı, ayrıca hastanın bağışıklık sistemini uyarmak için daha net bir antijen imzası sağlayabilir.[12][13]

Hareketli hedeflerin parçacık tedavisi

Göğüs ve karın bölgesinde yer alan tümörlerin partikül tedavisinin hassasiyeti, hedef hareketten büyük ölçüde etkilenir. Negatif etkisinin hafifletilmesi, gelişmiş tümör pozisyon izleme teknikleri (örneğin implante edilmiş radyo-opak referans işaretleyicilerin floroskopik görüntülemesi veya yerleştirilmiş transponderlerin elektromanyetik tespiti) ve ışınlama (geçitleme, yeniden tarama, kapılı yeniden tarama ve tümör izleme) gerektirir.[14]

Referanslar

  1. ^ Amaldi U, Kraft G (2005). "Karbon iyonları ışınları ile radyoterapi". Fizikte İlerleme Raporları. 68 (8): 1861–1882. doi:10.1088 / 0034-4885 / 68/8 / R04.
  2. ^ Jäkel O (2007). "Hadron terapisinde son teknoloji". AIP Konferansı Bildirileri. 958 (1): 70–77. doi:10.1063/1.2825836.
  3. ^ Mohan, Radhe; Grosshans, David (Ocak 2017). "Proton tedavisi - Şimdiki ve gelecek". Gelişmiş İlaç Teslimi İncelemeleri. 109: 26–44. doi:10.1016 / j.addr.2016.11.006. PMC  5303653. PMID  27919760.
  4. ^ von Essen CF, Bagshaw MA, Bush SE, Smith AR, Kligerman MM (Eylül 1987). "Los Alamos'ta pion terapisinin uzun vadeli sonuçları". Uluslararası Radyasyon Onkolojisi Dergisi, Biyoloji, Fizik. 13 (9): 1389–98. doi:10.1016/0360-3016(87)90235-5. PMID  3114189.
  5. ^ "TRIUMF: Pions ile Kanser Tedavisi". Arşivlenen orijinal 2008-12-05 tarihinde.
  6. ^ PTCOG: Partikül Tedavisi İşbirliği Grubu
  7. ^ Jermann M (Mayıs 2014). "2013 Yılında Partikül Tedavisi İstatistikleri". Uluslararası Partikül Terapisi Dergisi. 1 (1): 40–43. doi:10.14338 / IJPT.14-editoryal-2.1.
  8. ^ a b c Kramer D (2015/06/01). "Karbon iyon kanser tedavisi umut veriyor". Bugün Fizik. 68 (6): 24–25. doi:10.1063 / PT.3.2812. ISSN  0031-9228.
  9. ^ Tsujii H (2017). "Karbon-iyon Radyoterapisine Genel Bakış". Journal of Physics: Konferans Serisi. 777 (1): 012032. doi:10.1088/1742-6596/777/1/012032.
  10. ^ Tsujii H, Kamada T, Shirai T, Noda K, Tsuji H, Karasawa K, eds. (2014). Karbon-İyon Radyoterapi: İlkeler, Uygulamalar ve Tedavi Planlaması. Springer. ISBN  978-4-431-54456-2.
  11. ^ Ando K, Koike S, Oohira C, Ogiu T, Yatagai F (Haziran 2005). "Yerel olarak karbon iyonları ile ışınlanmış farelerde tümör indüksiyonu: retrospektif bir analiz". Radyasyon Araştırmaları Dergisi. 46 (2): 185–90. doi:10.1269 / jrr.46.185. PMID  15988136.
  12. ^ Ebner DK, Kamada T (2016). "Karbon-İyon Radyoterapisinin Ortaya Çıkan Rolü". Onkolojide Sınırlar. 6: 140. doi:10.3389 / fonc.2016.00140. PMC  4894867. PMID  27376030.
  13. ^ "Radyasyon Tedavisinin Yan Etkileri". Cumartesi 3 Ağustos 2019
  14. ^ Kubiak T (Ekim 2016). "Hareketli hedeflerin parçacık tedavisi - tümör hareketini izleme ve hareketli hedef ışınlama stratejileri". İngiliz Radyoloji Dergisi. 89 (1066): 20150275. doi:10.1259 / bjr.20150275. PMC  5124789. PMID  27376637.

Dış bağlantılar