Метод компенсира движението на тумора по време на протонна терапия

Учени от Школата „Фотонни и квантови технологии и дигитална медицина“ и от Института по физика „П. Н. Лебедев“ под ръководството на проф. Александър Черняев, завеждащ катедрата по физика на ускорителите и радиационна медицина във Факултета по физика на Московския държавен университет и един от инициаторите за развитието на научното направление медицинска физика, разработват метод, който позволява да бъде взето предвид дишането на болния при провеждането на лъчева терапия с помощта на протонни лъчи.

Физическото и техническо обосноваване на метода е дело на младши научният сътрудник от Института по физика на Руската академия на науките Михаил Белихин.

Методът

Допълнителна трудност при извършването на терапия с протонен лъч се явяват движението на тумора и заобикалящите го органи.

Както пояснява Михаил Белихин става дума за движение, наречено интрафракционно. „В по-голямата си част то се причинява от дишането и от сърдечната дейност на болния. Проблемът е, че движението води не само до изместване на тумора, но и до локални промени в плътността по пътя на лъча. В резултат на това, но и на други ефекти, разбира се, разпределението на погълнатата доза се изкривява и се появяват участъци, които или са свръхоблъчени, или са облъчени недостатъчно“, разяснява специалистът.

>>>Аркадий Столпнер: Протонната терапия дава възможност на децата с рак да живеят пълноценен и дълъг живот

В основата на работата на екипа е именно желанието да се пребори с тези недостатъци.

Новият метод цели да компенсира движението на тумора и успява да го постигне. Методът е оптимален що се отнася до доставката на абсорбираната доза към движещия се тумор на медицинските инсталации, базирани на протонни синхротрони.

Освен това разработеният от екипа метод позволява дозата в здравите тъкани да бъде сведена до минимум, което от своя страна намалява сериозно вероятността от бъдещи и продължителни последици от лъчетерапията. Факт е, казват учените, че самата процедура се увеличава с 25% ако бъде сравнена със свободното дишане, но ако бъдат използване други компесаторни методи, тогава увеличението може да достигне 120%.

>>>Възможно ли е протонна терапия да лекува ефективно деца с рак на мозъка

В една от публикациите по темата, тази във Physics of Atomic Nuclei, авторите отбелязват: „Представяме възможностите на компактен неантропоморфен динамичен воден образ за точково сканираща протонна терапия. Той симулира вътрешнофракционното движение на тъканно-еквивалентната цел във вода в различни режими. Дизайнът му е оптимизиран за определени хоризонтални настройки на лъча. За него е характерна широка функционалност, която може да бъде усъвършенствана. Може да бъде използват както за изследвания, така и за рутинни процедури, чрез които се извършва контрол на качеството при протонната терапия на тумори, които се движат интрафракционно.“

Резултатите са публикувани в още две научни списания – Physica Medica и Bulletin of the Lebedev Physics Institute.

Значение

Това е поредната стъпка по отношение усъвършенстването протонната терапия. Усилията на учените са разбираеми, като се има предвид, че в последните години определят протонно-лъчевата терапия като един от най-ефективните и точни методи на радиотерапията. Дължи се на особения начин, по който протоните си взаимодействат с материята и на наличието на пика на Брег (Кривата на Брег представлява графика на зависимостта на загубата на енергия от частица при дълбочината на проникване във веществото. За алфа частиците и за други йони кривата има ясно изразен пик малко преди частицата да спре. Този връх се нарича пик на Брег). Именно пика на Брег показва максимума на прехвърлената енергия в края на пътя, който ускорените протони изминават. По този начин има възможност до тумора да бъде доставена максимална доза, а в същото време ефектът върху околната здрава тъкан да бъде сведен до минимум.

Както споделя Михаил Белихин, който обосновава метода, протонната терапия показва редица дозиметрични предимства пред традиционната фотонна терапия. „Най-новите проучвания показват, че използването на протони може да намали риска от развитието на радиационна пневмония от трета степен при лечението на ранните етапи на дребноклетъчен рак на белия дроб. Може още да намали натоварването на дозата върху сърцето и белите дробове при рак на гърдата“, пояснява Михаил Белихин.