Partikkelterapi - Particle therapy
| Partikkelterapi | |
|---|---|
| ICD-9 | 92,26 |
Partikkelterapi er en form for ekstern strålebehandling ved bruk av stråler av energiske nøytroner , protoner eller andre tyngre positive ioner for kreftbehandling. Den vanligste typen partikkelbehandling fra 2012 er protonterapi .
I motsetning til røntgenstråler ( fotonstråler ) som brukes ved eldre strålebehandling, viser partikkelstråler en Bragg-topp i energitap gjennom kroppen, og leverer sin maksimale stråledose ved eller i nærheten av svulsten og minimerer skader på omkringliggende normale vev.
Partikkel terapi er også referert til mer teknisk som hadron terapi , med unntak av foton og elektron terapi . Nøytronfangstbehandling , som er avhengig av en sekundær atomreaksjon, blir heller ikke vurdert her. Muonterapi , en sjelden type partikkelterapi som ikke er innenfor kategoriene ovenfor, har også blitt forsøkt.
Metode
Partikkelterapi virker ved å sikte energiske ioniserende partikler mot måletumoren. Disse partiklene skader DNA i vevsceller og forårsaker til slutt deres død. På grunn av deres reduserte evne til å reparere DNA, er kreftceller spesielt sårbare for slike skader.
Figuren viser hvordan bjelker av elektroner, røntgenstråler eller protoner av forskjellige energier (uttrykt i MeV ) trenger inn i menneskelig vev. Elektroner har en kort rekkevidde og er derfor bare av interesse nær huden (se elektronterapi ). Bremsstrahlung røntgenstråler trenger dypere inn, men dosen som absorberes av vevet viser da det typiske eksponentielle forfallet med økende tykkelse. For protoner og tyngre ioner derimot, øker dosen mens partikkelen trenger inn i vevet og mister energi kontinuerlig. Derav dose øker med økende tykkelse opp til Bragg topp som opptrer nær enden av partikkelens rekkevidde . Utover Bragg -toppen synker dosen til null (for protoner) eller nesten null (for tyngre ioner).
Fordelen med denne energipåfyllingsprofilen er at mindre energi avsettes i det friske vevet som omgir målvevet. Dette muliggjør høyere doseringsresept til svulsten, noe som teoretisk fører til en høyere lokal kontrollhastighet, samt oppnår en lav toksisitetsrate.
Ionene akselereres først ved hjelp av en syklotron eller synkrotron . Den endelige energien til den fremvoksende partikkelstrålen definerer dybden av penetrasjon, og dermed plasseringen av den maksimale energiavsetningen. Siden det er lett å bøye strålen ved hjelp av elektro-magneter i tverrretning, er det mulig å anvende en raster-skanningsmetode , dvs. å skanne målområdet raskt som elektronstrålen skanner et TV-rør. Hvis i tillegg strålenergien og dermed penetrasjonsdybden varieres, kan et helt målvolum dekkes i tre dimensjoner, noe som gir en bestråling nøyaktig etter svulstens form. Dette er en av de store fordelene sammenlignet med konvensjonell røntgenbehandling.
På slutten av 2008 var 28 behandlingsanlegg i drift over hele verden og over 70 000 pasienter hadde blitt behandlet med pioner , protoner og tyngre ioner. Det meste av denne terapien har blitt utført ved hjelp av protoner.
I slutten av 2013 hadde 105 000 pasienter blitt behandlet med protonstråler, og omtrent 13 000 pasienter hadde fått karbonionterapi.
1. april 2015, for protonstrålebehandling, er det 49 anlegg i verden, inkludert 14 i USA med ytterligere 29 anlegg under bygging. For karbonionterapi er det åtte sentre som opererer og fire under bygging. Karbonionterapisentre eksisterer i Japan, Tyskland, Italia og Kina. To amerikanske føderale byråer håper å stimulere til etablering av minst ett amerikansk tungionsterapisenter.
Protonterapi
Proton terapi er en type partikkel terapi som benytter en stråle av protoner for å bestråle sykt vev , som oftest for å behandle kreft . Den viktigste fordelen med protonterapi i forhold til andre typer ekstern strålebehandling (f.eks. Strålebehandling eller fotonterapi) er at dosen av protoner avsettes over et smalt dybdeområde, noe som resulterer i minimal inngang, utgang eller spredt stråledose til friske nærliggende vev.
Rask nøytronbehandling
Rask nøytronbehandling bruker nøytroner med høy energi vanligvis mellom 50 og 70 MeV for å behandle kreft . De fleste raske nøytronterapibjelker produseres av reaktorer, syklotroner (d+Be) og lineære akseleratorer. Nøytronterapi er for tiden tilgjengelig i Tyskland, Russland, Sør -Afrika og USA. I USA er tre behandlingssentre operative i Seattle, Washington, Detroit, Michigan og Batavia, Illinois. Detroit- og Seattle -sentrene bruker en syklotron som produserer en protonstråle som rammer et berylliummål ; Batavia -senteret på Fermilab bruker en proton lineær akselerator.
Kullionstrålebehandling
Carbon ion terapi (CIRT) bruker partikler som er mer massiv enn protoner eller nøytroner. Karbonionstrålebehandling har i økende grad fått vitenskapelig oppmerksomhet ettersom teknologiske leveringsmuligheter har blitt bedre og kliniske studier har vist fordelene ved behandling av mange kreftformer som prostata, hode og nakke, lunge og leverkreft, bein og bløtvevssarkomer, lokalt tilbakevendende endetarmskreft, og kreft i bukspyttkjertelen, inkludert lokalt avansert sykdom. Det har også klare fordeler ved å behandle ellers ugjennomtrengelige hypoksiske og radioresistente kreftformer mens du åpner døren for vesentlig hypo-fraksjonert behandling av normal og radiofølsom sykdom.
I midten av 2017 har mer enn 15 000 pasienter blitt behandlet over hele verden på over 8 operasjonssentre. Japan har vært en iøynefallende leder på dette feltet. Det er fem tunge ion-strålebehandlinger i drift, og det finnes planer om å bygge flere flere anlegg i nær fremtid. I Tyskland er denne typen behandling tilgjengelig ved Heidelberg Ion-Beam Therapy Center (HIT) og ved Marburg Ion-Beam Therapy Center (MIT). I Italia gir National Center of Oncological Hadrontherapy (CNAO) denne behandlingen. Østerrike åpner et CIRT -senter i 2017, med sentre i Sør -Korea, Taiwan og Kina som snart åpnes. Ingen CIRT -anlegg opererer nå i USA, men flere er i forskjellige utviklingstilstander.
Biologiske fordeler med tungionstrålebehandling
Fra et strålingsbiologisk synspunkt er det en betydelig begrunnelse for å støtte bruk av tunge ionebjelker i behandling av kreftpasienter. Alle proton- og andre tungionstrålebehandlinger viser en definert Bragg -topp i kroppen, slik at de leverer sin maksimale dødelige dosering ved eller i nærheten av svulsten. Dette minimerer skadelig stråling til det omkringliggende normale vevet. Karbonioner er imidlertid tyngre enn protoner og gir derfor en høyere relativ biologisk effektivitet (RBE), som øker med dybden for å nå maksimum på slutten av strålens område. Dermed øker RBE for en karbonionstråle etter hvert som ionene går dypere inn i det tumor-liggende området. CIRT gir den høyeste lineære energioverføringen (LET) av alle tilgjengelige former for klinisk stråling. Denne høye energitilførselen til svulsten resulterer i mange dobbeltstrengede DNA-brudd som er svært vanskelige for svulsten å reparere. Konvensjonell stråling produserer hovedsakelig enkeltstrengede DNA -brudd som kan la mange av tumorcellene overleve. Den høyere direkte celledødeligheten produsert av CIRT kan også gi en tydeligere antigensignatur for å stimulere pasientens immunsystem.
Partikkelterapi av bevegelige mål
Presisjonen ved partikkelbehandling av svulster i brystkassen og magen er sterkt påvirket av målbevegelsen. For å redusere den negative påvirkningen krever avanserte teknikker for tumorposisjonsovervåking (f.eks. Fluoroskopisk avbildning av implanterte radio-ugjennomsiktige fiducialmarkører eller elektromagnetisk deteksjon av innsatte transpondere) og bestråling (gating, rescanning, gated rescanning og tumor tracking).