Terapia protonowa wykorzystuje przede wszystkim skanowanie wiązką ołówkową (PBS) w celu precyzyjnego rozłożenia dawki. Metoda ta jest jednak ograniczona liczbą kierunków wiązki, które można dostarczyć w rozsądnym czasie terapii. Terapia łukiem protonowym (PAT) rozwiązuje ten problem, wykorzystując trajektorię łuku. PAT różni się od PBS tym, że oferuje większą liczbę kątów wiązki i możliwość optymalizacji energii dla każdego kierunku, co skraca czas terapii.
Naukowcy z Centrum Terapii Protonowej w Trento, wraz z kolegami z RaySearch Laboratories, porównali parametry dozymetryczne planów terapii łukiem protonowym z nowoczesnymi planami wielopolowego, zoptymalizowanego skanowania wiązką ołówkową (MFO PBS). W badaniu wzięło udział 10 pacjentów z rakiem głowy i szyi. Miejsce to wybrano ze względu na dużą liczbę ważnych narządów zlokalizowanych w pobliżu guza, które można chronić dzięki nowej technice.
W przyszłości planowane jest przeprowadzanie terapii PAT z włączoną wiązką podczas ruchu gantry (tryb dynamiczny). Oznacza to, że wszystkie parametry systemu będą musiały być automatycznie dostosowywane podczas obrotu konstrukcji. Ze względu na złożoność sprzętu i oprogramowania, ta metoda leczenia nie jest jeszcze stosowana w szpitalach. Zamiast dynamicznej terapii PAT, naukowcy zastosowali prostsze, statyczne podejście. Podzielili łuk na kilka wiązek PBS i zastosowali konwencjonalną metodę dostarczania promieniowania. Za pomocą oprogramowania RayStation stworzyli plany MFO (z sześcioma kierunkami wiązki) i plany PAT (z 30 kierunkami wiązki), zoptymalizowane pod kątem minimalizacji błędów.
Okazało się, że nowe metody PAT były znacznie skuteczniejsze w napromieniowaniu guza niż starsze metody MFO. Chociaż obie metody równie dobrze obejmowały dotkniętą tkankę, PAT zmniejszył dawkę promieniowania docierającą do ważnych narządów.
Było to szczególnie zauważalne w pniu mózgu, gdzie dawka spadła maksymalnie o 19,6 jednostek (Gy (RBE)) i średnio o 9,5. W przypadku innych pobliskich narządów różnica była nieznaczna, ale PAT znacząco zmniejszył dawkę w przypadku narządów położonych daleko od guza.
Naukowcy zbadali również, jak różnice w narażeniu na promieniowanie wpływają na prawdopodobieństwo wystąpienia skutków ubocznych. Okazało się, że PAT zmniejszył ryzyko suchości w ustach o 8,5%, a także nieznacznie zmniejszył prawdopodobieństwo wystąpienia innych problemów, takich jak trudności z połykaniem, konieczność karmienia przez sondę i zwiększone wydzielanie śliny.
Aby przetestować wykonalność zastosowania metody PAT w rzeczywistym szpitalu, zespół napromieniował jednego pacjenta, stosując zarówno plan MFO, jak i PAT na gantry klinicznej. Stwierdzono, że czas napromieniowania był niemal identyczny: 36 minut dla PAT (30 kierunków) i 31 minut dla MFO. Zmniejszenie liczby kierunków do 20 skróciło czas do 25 minut, przy zachowaniu praktycznie tej samej jakości napromieniowania.
Dziewięciu pacjentów otrzymało już lub otrzymuje leczenie metodą PAT: pięciu z guzami głowy i szyi, trzech z guzami mózgu i jeden z rakiem piersi. Pierwszym dwóm pacjentom z guzami głowy i szyi przypisano plany PAT z połową łuku (180°) i 10 kierunkami wiązki, ze średnim czasem leczenia 12 minut. Kolejnych dwóch pacjentów otrzymało leczenie z pełnym łukiem (360°) i 20 kierunkami wiązki, ze średnim czasem leczenia 24 minuty. Kontrola jakości wykazała wysoki wskaźnik przestrzegania zaleceń (99,6%), a tylko jeden pacjent wymagał modyfikacji planu. Naukowcy planują sprawdzić, czy ta metoda zmniejsza toksyczność i pracują nad skróceniem czasu realizacji.
