Информационная онкологическая служба // Методы лечения рака // Отличия протонной терапии от других методов

Отличия протонной терапии от других методов рака

Что такое протонная терапия и в чем ее основные отличия от других методов радиотерапии?

Радиотерапия, в том числе трехмерная конформная радиотерапия или РТМИ (радиотерапия с модулированной интенсивностью), проводится с помощью линейного ускорителя заряженных частиц. При этом формируется рентгеновское излучение.

Рентгеновское излучение представляет собой фотонный пучок, который обладает высокой энергией и способен разрушать раковые клетки.

Другой формой излучения является корпускулярное, которое состоит из субатомных частиц, таких как электроны, нейтроны и протоны, также обладающих способностью к уничтожению клеток злокачественной опухоли. Таким образом, протонная терапия является разновидностью терапии заряженными частицами.

Основное различие между протонным пучком и рентгеновскими лучами обусловлено физическими свойствами самих протонов.

Протоны – это крупные, положительно заряженные частицы, проникающие в ткани на ограниченную глубину, которая зависит от энергии пучка, и высвобождающие основной объем своей энергии в конце пути.

Рентгеновские лучи – это электромагнитные волны, которые не имеют ни массы, не заряда и способны полностью проникать через ткани, постепенно высвобождая свою энергию по ходу пути. Следовательно, рентгеновские лучи проникают в тело пациента в одной точке, полностью проходят сквозь него и выходят в противоположной точке, тогда как энергия пучка постепенно ослабевает по мере прохождения через ткани.

С целью снижения облучения здоровых тканей пучки рентгеновских лучей подводятся к опухоли под разными углами, что позволяет излучению накапливаться в установленной мишени, не выходя за ее пределы в здоровые ткани. На цветном изображении показан процесс планирования РТМИ при опухоли предстательной железы.

Для доставки максимальной дозы используется 6 пучков излучения. При этом окружающие ткани получают незначительную дозу излучения. Протонный пучок, проникая в тело пациента, несет весьма незначительную энергию излучения, которая увеличивается до требуемой лечебной дозы на последних 3 мм пути пучка.

Основное различие между протонным пучком и рентгеновскими лучами обусловлено физическими свойствами самих протонов. Протоны – это крупные, положительно заряженные частицы, проникающие в ткани на ограниченную глубину, которая зависит от энергии пучка, и высвобождающие основной объем своей энергии в конце пути.

На данном цветном изображении показан процесс планирования РТМИ при опухоли предстательной железы. Для доставки максимальной дозы (показано красным цветом) используется 6 пучков излучения. При этом окружающие ткани (синий и зеленый цвет) получают незначительную дозу излучения.

Протонный пучок, проникая в тело пациента, несет весьма незначительную энергию излучения, которая увеличивается до требуемой лечебной дозы на последних 3 мм пути пучка. Помимо этого, после остановки пучка практическая никакая доза в ткани, расположенные позади него, не проникает, что сводит так называемую «дозу на выходе» к нулю.

Способность протонного пучка увеличивать дозу излучения на определенном отрезке пути носит название «пик Брегга». Глубина брегговского пика в ткани зависит от энергии пучка: чем выше энергия, тем глубже пик Брегга и, следовательно, выше доза.

Это позволяет лечащим врачам рассчитать энергию пучка, которая требуется для проникновения излучения внутрь опухоли, избегая окружающих здоровых тканей. Основным различием рентгеновского излучения и протонного пучка является возможность защиты нормальных тканей.

Исследования показывают, что биологический эффект, то есть способность к повреждению тканей, у обоих методов лечения практически одинакова. Это означает одинаковое губительное действие на клетки опухоли, однако существенно меньшую токсичность по отношению к здоровым тканям у протонного излучения.

На снимке показан план протонной терапии при опухоли предстательной железы с помощью лучей, идущих под двумя разными углами. Красным цветом показана область наибольшей дозы излучения (внутри предстательной железы), которая постепенно снижается (желтый и зеленый цвет) до минимальной дозы (синий цвет).

Пик Брегга представляет собой небольшой выброс или всплеск энергии, который покрывает всего лишь несколько миллиметров ткани. Для уничтожения большинства опухолей этого недостаточно, поэтому для распространения пика на большую глубину используются специальные модуляторы.

На диаграмме показаны примеры доз, которые можно получить с помощью различных методов радиотерапии. Поведение протонного пучка обозначено оранжевым цветом: после пика Брегга энергия пучка резко ослабевает.

Синим цветом показан модифицированный пик Брегга. Видно, что доза излучения «подстраивается» к контурам опухоли и резко ослабевает за ее пределами, что позволяет защитить здоровые ткани.

Примеры разных видов дозы излучения относительно глубины проникновения различных типов энергии: фотоны, протоны и углерод.

На изображении ниже представлен пример протонной терапии при опухоли спинного мозга в детском возрасте. На первом изображении можно видеть радиотерапию с помощью рентгеновского излучения. На втором изображении – использование протонной терапии.

На последнем снимке – сравнение двух методов лечения в поперечном срезе. Цветом показан объем дозы излучения, попадающего к тканям: фиолетовый - максимальная доза, зеленый - минимальная доза.

Протонная терапия

Отличия протонной терапии от других методов

История развития протонной терапии

Особенности протонной терапии

Распространенность протонной терапии

Радиотерапия

Побочные эффекты радиотерапии

Проведение радиотерапии

Моделирование радиотерапии

Выбор методики радиотерапии

РТМИ

СТР