- Τι είναι η ακτινοθεραπεία πρωτονίων;
- Πως λειτουργεί η Ακτινοθεραπεία στην καταστροφή των όγκων;
- Γιατί η Ακτινοθεραπεία με Πρωτόνια υπερτερεί των φωτονίων;
- Ποιους ασθενείς αφορά;
Τι είναι η ακτινοθεραπεία πρωτονίων;
Πρόκειται για μια μέθοδο ακτινοβόλησης των όγκων με πρωτόνια (θετικά φορτισμένα σωματίδια), η οποία κατατάσσεται στις ακτινοθεραπείες υψηλής ακρίβειας (στερεοτακτική ακτινοθεραπεία). Για την εφαρμογή της απαιτείται ένας ογκώδης και ακριβός επιταχυντής σωματιδίων (κύκλοτρο ή συγχρονοκύκλοτρο) και εγκαταστάσεις που καταλαμβάνουν συνολικά το μέγεθος ενός… γηπέδου μπάσκετ!
Τέτοιου είδους επιταχυντές παλαιότερα διέθεταν ορισμένα εργαστήρια Πανεπιστημίων Φυσικής, αλλά καθώς γινόταν σαφές ότι τα πρωτόνια μπορούν να έχουν εφαρμογή στην Ιατρική, τα εργαστήρια άρχισαν να «δανείζουν» για περιορισμένο χρόνο τους επιταχυντές τους σε δημόσια νοσοκομεία, τα οποία, προκειμένου να εξυπηρετήσουν περισσότερους ασθενείς, εφαρμόζουν συνδυαστική θεραπεία πρωτονίων και φωτονίων.
Πως λειτουργεί η Ακτινοθεραπεία στην καταστροφή των όγκων;
Τα φορτισμένα σωματίδια, όπως πρωτόνια ή άλλων μορφών ακτινοβολίας, κατά την είσοδο τους στο ανθρώπινο σώμα, περνά κοντά από την τροχιά των ηλεκτρονίων, το θετικό φορτίο των πρωτονίων προσελκύει τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια, τραβώντας τα έξω από τις τροχιές τους. Αυτό ονομάζεται ιονισμος και αλλάζει τα χαρακτηριστικά του ατόμου και κατά συνέπεια την μορφή του μορίου μέσα στο οποίο βρίσκεται το άτομο. Αυτή η κρίσιμη αλλαγή είναι η βάση για τις ευεργετικές πτυχές όλων των μορφών θεραπείας με ακτινοβολία. Λόγω του ιονισμού από την ακτινοβολία προκαλούνται βλάβες των μορίων εντός των κυττάρων, ιδίως του DNA.
Οι βλάβες στο DNA μπλοκάρουν και καταργούν συγκεκριμένες λειτουργίες των κυττάρων, ιδιαίτερα την ικανότητα να διαιρούνται ή να πολλαπλασιαζονται. Ειδικά ένζυμα προσπαθούν να επανορθώσουν τις βλάβες στις «τραυματισμένες» περιοχές του DNA και να αποκαταστήσουν τα κύτταρα. Εάν η βλάβες από την ακτινοβολία είναι περιορισμένες, μονήρεις βλάβες του DNA (single strand breaks), τα ένζυμα έχουν περισσότερες πιθανότητες να τις επισκευάσουν επαρκώς. Εάν η βλάβες από την ακτινοβολία είναι πολύ εκτεταμένες, διπλές βλάβες του DNA (double strand breaks), τα ένζυμα αποτυγχάνουν να τις επισκευάσουν επαρκώς και μετά από κάποιες προσπάθειες, οδηγούνται στον κυτταρικό θάνατο.
Ενώ και τα φυσιολογικά και τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να περάσουν από αυτή τη διαδικασία «επισκευής», η ικανότητα ενός καρκινικού κυττάρου να επισκευάσει το μοριακό τραυματισμό είναι συχνά κατώτερη σε σύγκριση με ένα φυσιολογικό κύτταρο. Ως αποτέλεσμα, είναι μεγαλύτερη η πιθανότητα σε ένα καρκινικό κύτταρο να παραμείνει η βλάβη και να ακολουθήσει ο κυτταρικός θάνατος από ότι σε ένα φυσιολογικό κύτταρο. Αυτό επιτρέπει την επιλεκτική καταστροφή των καρκινικών κυττάρων όταν αυτά αναπτύσσονται ανάμεσα σε υγιή κύτταρα.
Και οι δύο δέσμες ακτινοθεραπείας, και των φωτονίων και των πρωτονίων, λειτουργούν με την αρχή της «επιλεκτικής καταστροφής» των κυττάρων. Ωστόσο, το σημαντικότερο πλεονέκτημα της θεραπείας πρωτονίων έναντι της συμβατικής ακτινοβολίας με φωτόνια παραμένει η «ιδανική» κατανομή της δόσης των πρωτονίων στον «όγκο-στόχο».
Γιατί η Ακτινοθεραπεία με Πρωτόνια υπερτερεί των φωτονίων;
Η συμβατική ακτινοβολία με φωτόνια, λόγω του της έλλειψης φορτίου και μάζας, αποθέτουν μεγάλο μέρος της ενέργειάς τους είτε σε φυσιολογικούς ιστούς πριν την επιφάνεια του σώματος, καθώς και σε φυσιολογικούς ιστούς μετά τον όγκο. Αυτό το ανεπιθύμητο πρότυπο της απόθεσης ενέργειας μπορεί να οδηγήσει σε περιττές βλάβες στους υγιείς ιστούς και συχνά εμποδίζει τους γιατρούς να χρησιμοποιήσουν την απαιτούμενη δόση ακτινοβολίας για τον έλεγχο του όγκου. Τα πρωτόνια, από την άλλη πλευρά, έχουν ενέργειες που καθορίζουν το πόσο βαθιά στό σώμα θα αποθέσουν το μέγιστο της ενέργειας τους. Καθώς τα πρωτόνια κινούνται μέσα στο σώμα, επιβραδύνουν, προκαλώντας απότομα αυξημένη αλληλεπίδραση με τα ηλεκτρόνια.
Η μέγιστη αλληλεπίδραση με τα ηλεκτρόνια συμβαίνει καθώς τα πρωτόνια πλησιάζουν το σημείο που πρόκειται να σταματήσουν και που έχει επιλεχθει από τον Ακτινοθεραπευτη και τον Ακτινοφυσικό να είναι το σημείο που βρίσκεται ο όγκος. Έτσι, η μέγιστη ενέργεια απελευθερώνεται εντός του καθορισμένου όγκου-στόχου και αυτή η εναπώθεση αποτυπώνεται στο διάγραμμα με την καμπύλη ‘Bragg peak’. Τα περιβάλλοντα υγιή κύτταρα, τόσο πριν αλλα όσο και μετά τον όγκο, λαμβάνουν σημαντικά λιγότερη δόση από τα κύτταρα στο καθορισμένο όγκο.
Εάν μπορούσε να δοθεί σε επαρκείς δόσεις η ακτινοβολία με φωτόνια θα μπορούσε να καταστρέψει πολλούς όγκους. Κάτι τέτοιο δεν είναι δυνατό λόγω της αδυναμίας των φωτονίων να επιτύχουν την επιθυμητή κατανομή της δόσης όταν εισέλθουν μέσα στο ανθρώπινο σώμα. Αν ο Ακτινοθεραπευτής-Ογκολόγος δοκίμαζε να αυξήσει την δόση στον όγκο, οι περιβάλοντες υγιείς ιστοί θα ελάμβαναν μια παρόμοια δόση που θα προκαλούσε σημαντικές βλάβες για την ποιότητα ζωής ή ακόμα να έβαζε σε κίνδυνο και για την ίδια την ζωή του ασθενούς.
Κατά συνέπεια αυτό που γίνεται στην πράξη κάποιες φορές είναι να χορηγούνται χαμηλότερες δόσεις από τις επιθυμητές με σκοπό τη μείωση της πιθανότητας της βλάβης στους υγιείς ιστούς και την αποφυγή ανεπιθύμητων παρενεργειών.
Αυτή είναι η σημαντική διαφορά μεταξύ της συμβατικής Ακτινοθεραπείας με φωτόνια (ακτίνες Χ) και της θεραπείας με ακτινοβολία με πρωτόνια. Το πλεονέκτημα των πρωτονίων είναι ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο και τη διαχείριση του καρκίνου χορηγόντας, μειώνοντας σημαντικά την πιθανότητα βλάβης σε υγιείς ιστούς και τα ζωτικά όργανα.
Για να αποφευχθούν οι άσκοπες παρενέργειες από τους περιβάλλοντες υγιείς ιστούς η τεχνική της ακτινοθεραπείας με Πρωτόνια έχει εξελιχθεί τις τελευταίες τρείς δεκαετίες επιτρέποντας την καλύτερη στόχευση του όγκου, με ακόμα μεγαλύτερη ακρίβεια,. Η ακτινοθεραπεία πρωτονίων πραγματοποιείται με μία υψηλής ακρίβειας ελεγχόμενη δέσμη ακτινοβολίας που στοχεύει τον όγκο. Η δέσμη ακτινοβολίας πρωτονίων επιβραδύνεται κατά την είσοδο της στο ανθρώπινο σώμα, τα πρωτόνια αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρόνια, κι αυτό επιτρέπει την απελευθέρωση υψηλής ενέργειας.
Η κατεύθυνση, το σχήμα και η δοσολογία της δέσμης πρωτονίων είναι προκαθορισμένα από τον Ακτινοθεραπευτή-Ογκολόγο και τον Ακτινοφυσικό με ακρίβεια κάτω του χιλιοστού. Η δέσμη πρωτονίων στοχεύει επιλεκτικά το σχήμα και το βάθος του όγκου ώστε ο υγιής ιστός να παραμένει υγιής λαμβάνοντας την ελάχιστη δόση.
Συμπερασματικά οι φυσικές ιδιότητες μίας δέσμης πρωτονίων την κάνουν να υπερτερεί από μία αντίστοιχη δέσμη φωτονίων «συμβατικής» ακτινοβολίας σε ακρίβεια κατανομής της δόσης. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα με την ακτινοβολία πρωτονίων να μπορούμε να χορηγήσουμε μεγαλύτερες θεραπευτικές δόσεις στον όγκο και ταυτόχρονα μικρότερες δόσεις στους περιβάλοντες υγειείς ιστούς, κάτι που μεταφράζεται σε καλύτερο θεραπευτικό αποτέλεσμα με λιγότερες παρενέργειες.
Αν και πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι η θεραπεία πρωτονίων είναι σχετικά νέα μορφή Ακτινοθεραπείας, είναι γνωστή ερευνητικά από το 1946, με θεραπείες σε ασθενείς που ξεκινούν γύρω στο 1954. Η ακτινοθεραπεία πρωτονίων έχει εξελιχθεί και επεκταθεί σε διάφορες χώρες και πόλεις σε όλο τον κόσμο, στην Αμερική, την Ευρώπη και την Ασία.
Η Ακτινοθεραπείας με πρωτόνια σήμερα γίνεται με την χρήση περιστρεφόμενης δέσμης πρωτονίων με την τεχνολογία της περιστρεφόμενης κεφαλής στην αίθουσα θεραπείας των πρωτονίων (gantry), χρησιμοποιεί «μεταβαλλόμενης έντασης πεδία» και ονομάζεται «Intensity Modulated Proton Therapy (IMPT) Διαμορφούμενης Έντασης Ακτινοθεραπεία Πρωτονίων».
Σε κάποια επιλεγμένα κέντρα Πρωτονίων εφαρμόζεται η τελευταία εξέλιξη της τεχνολογίας της «Intensity Modulated Proton Therapy (IMPT) – Διαμορφούμενης Έντασης Ακτινοθεραπείας Πρωτονίων», που είναι η ακτινοθεραπεία πρωτονίων με την μορφή «Pencil-beam scanning». Με το «pencil-beam scanning» συνδυάζουμε ταυτόχρονα:
(i) την ανωτερότητα των φυσικών ιδιοτήτων των πρωτονίων
(ii) με ένα ηλεκτρονικά καθοδηγούμενο σύστημα σάρωσης που επιλεκτικά και με μεγάλη ακρίβεια κινεί μία δέσμη πρωτονίων με pencil point sharpness, κινούμενη εμπρός και πίσω σε κάθε επίπεδο του πάχους του όγκου (tumors thickness) ώστε να ακτινοβοληθεί τρισδιάστατα ο όγκος με την επιθυμητή αυξημένη συνολική δόση, ενώ ταυτόχρονα η δόση στους υγιείς ιστούς μειώνεται δραματικά. Η μέγιστη ακρίβεια του pencil beam scanning το καθιστά μία ιδανική θεραπεία για όγκους που έχουν μη συμμετρικό σχήμα και είναι σε απόσταση χιλιοστών από σημαντικούς υγιείς ιστούς και όργανα.
“Pencil beam scanning is one of the most highly developed tools available to radiation oncologists today, and we are very pleased to offer our patients this new dimension of precision and flexibility in planning radiation treatments”, δηλώνει ο Dr. Oren Cahlon, Ο Δ/ντης του ProCure Proton Therapy Center . “With the increased accuracy of pencil beam scanning, we can now use proton therapy to treat some of the most challenging tumors, helping to ensure that more patients will have access to a precise radiation treatment with reduced risk of side-effects”.
Ποιους ασθενείς αφορά;
Θεωρητικά, ακτινοθεραπεία πρωτονίων μπορεί να γίνει σε κάθε καρκινικό όγκο, είτε ενηλίκων είτε παιδιών. Πρακτικά όμως, επειδή ο αριθμός των κέντρων Ακτινοθεραπείας Πρωτονίων είναι ακόμα περιορισμένος σε όλο τον κόσμο, γίνεται αυστηρή επιλογή στα περιστατικά που καλύπτουν οι κρατικές ή οι δημόσιες ασφαλιστικές εταιρείες.
Τα περιστατικά που επιλέγονται κατά προτεραιότητα είναι όγκοι που η συμβατική Ακτινοθεραπεία με φωτόνια δεν μπορεί να δώσει την απαιτούμενη θεραπευτική δόση γιατι περιορίζεται από τις γύρω ευαίσθητες δομές (οπτικά νεύρα, οπτικό χίασμα, στέλεχος του εγκεφάλου, νωτιαίο μυελό). Είναι συνήθως ενδοκρανιακοί όγκοι της βάσης του κρανίου (χορδώματα, χονδροσαρκώματα, κακοήθη ή άτυπα μηνιγγιώματα), όγκοι που εδράζονται στην ρινική κοιλότητα ή στα ιγμόρεια και είναι πολύ κοντά ή σε επαφή με το οπτικό νεύρο ή το οπτικό χίασμα, παρασπονδυλικοί όγκοι κ.α.
Τεχνικά αυτό εξαρτάται από το είδος του επιταχυντή που διαθέτει κάθε κέντρο. Οι επιταχυντές μικρής ενέργειας (μέχρι 70 ΜeV) είναι αποτελεσματικοί για το μελάνωμα της ίριδας του ματιού, ενώ για τους όγκους που βρίσκονται βαθύτερα στο σώμα και στο κρανίο απαιτούνται μεγαλύτερης ενέργειας μηχανήματα (>150 MeV).
Ειδικότερα για τα παιδιά, τα πρωτόνια θεωρούνται καταλληλότερα σε σύγκριση με τα φωτόνια, δεδομένου ότι επηρεάζουν λιγότερο τους γύρω υγιείς ιστούς, γεγονός που μειώνει την πιθανότητα εμφάνισης νέων όγκων καθώς το παιδί μεγαλώνει.
