Terapia protonowa wykorzystuje głównie skanowanie wiązką ołówkową (PBS) w celu precyzyjnego rozłożenia dawki. Jednak ta metoda jest ograniczona liczbą ukierunkowanych wiązek, które można dostarczyć w akceptowalnym czasie leczenia. Terapia łukiem protonowym (PAT) rozwiązuje ten problem, wykorzystując trajektorię łuku. PAT różni się od PBS dużą liczbą kątów wiązki i możliwością optymalizacji energii dla każdego kierunku, co skraca czas leczenia.
Naukowcy z Trento Proton Therapy Center wraz z kolegami z RaySearch Laboratories porównali parametry dozymetryczne planów terapii łukiem protonowym z nowoczesnymi planami skanowania wiązką ołówkową zoptymalizowanymi dla kilku pól (MFO PBS). W badaniu wzięło udział 10 pacjentów z rakiem głowy i szyi. Lokalizacja ta została wybrana ze względu na dużą liczbę ważnych narządów zlokalizowanych w pobliżu guza, które można chronić za pomocą nowej techniki.
W przyszłości leczenie metodą PAT ma być przeprowadzane z włączoną wiązką podczas ruchu gentra (tryb dynamiczny). Oznacza to, że wszystkie parametry systemu będą musiały być automatycznie dostosowywane podczas obracania się konstrukcji. Ze względu na złożoność sprzętu i programów, ta metoda leczenia nie jest jeszcze stosowana w szpitalach. Zamiast stosowania dynamicznego PAT, naukowcy zastosowali prostszą, statyczną opcję. Podzielili łuk na kilka wiązek PBS i zastosowali zwykłą metodę dostarczania promieniowania. Za pomocą programu RayStation stworzono plany MFO (z sześcioma kierunkami wiązki) i plany PAT (z 30 kierunkami wiązki), zoptymalizowane w celu zminimalizowania błędów.
Okazało się, że nowe plany PAT kierują promieniowanie do guza znacznie lepiej niż stare metody MFO. Chociaż obie metody pokrywały dotkniętą tkankę równie dobrze, PAT zmniejszył dawkę do ważnych organów.
Szczególnie zauważalne jest to w pniu mózgu – tam dawka zmniejszyła się maksymalnie o 19,6 jednostek (Gy (RBE)) i średnio o 9,5. W przypadku innych blisko położonych narządów różnica była nieznaczna, ale PAT znacznie zmniejszyła dawkę dla tych narządów, które są daleko od guza.
Naukowcy badali również, jak różnice w ekspozycji wpływają na prawdopodobieństwo wystąpienia skutków ubocznych. Okazało się, że PAT zmniejsza ryzyko suchości w ustach o 8,5%, a także nieznacznie zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia innych problemów, takich jak trudności z połykaniem, konieczność zadawania pytań przez rurkę i zwiększone wydzielanie śliny.
Aby sprawdzić, czy PAT można stosować w prawdziwym szpitalu, zespół napromieniował jednego pacjenta, stosując zarówno plany MFO, jak i PAT w warunkach klinicznych. Okazało się, że czas napromieniowania jest prawie taki sam: 36 minut dla PAT (30 ukierunkowanych) i 31 minut dla MFO. Jeśli zmniejszysz ilość promieniowania do 20, czas skróci się do 25 minut, a jakość promieniowania w ogóle się nie zmieni.
Dziewięciu pacjentów już otrzymało lub otrzymuje leczenie PAT: pięciu z guzami głowy i szyi, trzech z guzami mózgu i jeden z rakiem piersi. Pierwszym dwóm pacjentom z guzami głowy i szyi przydzielono plany PAT z półłukiem (180°) i 10 kierunkami wiązki, średni czas leczenia wyniósł 12 minut. Następni dwaj pacjenci otrzymali leczenie pełnym łukiem (360°) i 20 kierunkami, średni czas leczenia wyniósł 24 minuty. Kontrola jakości wykazała wysoki poziom zgodności (99,6%), a tylko jeden pacjent wymagał dostosowania planu. Naukowcy planują dowiedzieć się, czy ta metoda zmniejsza toksyczność i pracują nad skróceniem czasu realizacji.
