Протонная терапия в основном использует сканирование карандашным пучком (PBS) для точного распределения дозы. Но этот метод ограничен количеством направлений пучка, которые можно доставить за приемлемое время лечения. Протонная дуговая терапия (PAT) решает эту проблему, используя траекторию дуги. PAT отличается от PBS большим количеством углов пучка и возможностью оптимизировать энергию для каждого направления, что сокращает время лечения.
Исследователи из Центра протонной терапии Тренто совместно с коллегами из RaySearch Laboratories сравнили дозиметрические параметры планов протонной дуговой терапии с современными планами сканирования карандашным пучком, оптимизированными по нескольким полям (MFO PBS). В исследовании участвовали 10 пациентов с раком головы и шеи. Эта локализация была выбрана из-за большого количества важных органов, расположенных рядом с опухолью, которые можно защитить с помощью новой методики.
В будущем лечение методом PAT планируется проводить с пучком, включенным во время движения гентри (динамический режим). Это значит, что нужно будет автоматически настраивать все параметры системы, пока конструкция вращается. Из-за сложности оборудования и программ такое лечение пока не используется в больницах. Вместо того, чтобы использовать динамический PAT, ученые применили более простой, статический вариант. Они разделили дугу на несколько пучков PBS и использовали обычный способ доставки излучения. С помощью программы RayStation были созданы планы MFO (с шестью направлениями пучка) и планы PAT (с 30 направлениями лучей), оптимизированные для минимизации погрешностей.
Выяснилось, что новые планы PAT гораздо лучше направляют излучение на опухоль, чем старые методы MFO. Хотя оба способа одинаково хорошо покрывали пораженную ткань, PAT снизил дозу, которую получают важные органы.
Особенно сильно это заметно на стволе головного мозга — там доза уменьшилась на 19,6 единиц (Gy (RBE)) в максимуме и на 9,5 в среднем. Для других близко расположенных органов разница была незначительной, но PAT сильно снизил дозу для тех органов, которые находятся далеко от опухоли.
Ученые также изучили, как различия в облучении влияют на вероятность побочных эффектов. Оказалось, что PAT уменьшает риск сухости во рту на 8,5%, а также немного снижает вероятность других проблем, таких как трудности с глотанием, необходимость в питании через зонд и повышенное слюноотделение.
Чтобы проверить, можно ли использовать PAT в реальной больнице, команда облучила одного пациента, используя оба плана — MFO и PAT — на клиническом гентри. Оказалось, что время облучения почти одинаковое: 36 минут для PAT (30 направлений) и 31 минута для MFO. Если уменьшить количество направлений до 20, то время сократится до 25 минут, и при этом качество облучения почти не изменится.
Девять пациентов уже получили или получают лечение PAT: пять с опухолями головы и шеи, трое с опухолями мозга и один с раком груди. Первым двум пациентам с опухолями головы и шеи были назначены планы PAT с полудугой (180°) и 10 направлениями пучка, среднее время лечения составило 12 минут. Следующие два пациента получили лечение с полной дугой (360°) и 20 направлениями, среднее время лечения — 24 минуты. Контроль качества показал высокий уровень соответствия (99,6%), и только одному пациенту потребовалось корректировка плана. Исследователи планируют выяснить, снижает ли этот метод токсичность, и работают над сокращением времени доставки.