Partikelterapi - Particle therapy
| Partikelterapi | |
|---|---|
| ICD-9 | 92,26 |
Partikelterapi är en form av strålbehandling med yttre strålar med strålar av energiska neutroner , protoner eller andra tyngre positiva joner för cancerbehandling. Den vanligaste typen av partikelterapi från 2012 är protonterapi .
Till skillnad från röntgenstrålar ( fotonstrålar ) som används vid äldre strålbehandling, uppvisar partikelstrålar en Bragg-topp i energiförlust genom kroppen, levererar sin maximala strålningsdos vid eller nära tumören och minimerar skador på omgivande normala vävnader.
Partikelterapi är också kallad mer tekniskt som hadron terapi , exklusive foton- och elektron terapi . Neutronfångsterapi , som är beroende av en sekundär kärnreaktion, övervägs inte heller här. Muonterapi , en sällsynt typ av partikelterapi som inte ingår i kategorierna ovan, har också försökt.
Metod
Partikelterapi fungerar genom att rikta energiska joniserande partiklar mot måltumören. Dessa partiklar skadar vävnadscellernas DNA och orsakar slutligen deras död. På grund av deras minskade förmåga att reparera DNA är cancerceller särskilt sårbara för sådana skador.
Figuren visar hur strålar av elektroner, röntgenstrålar eller protoner av olika energier (uttryckt i MeV ) penetrerar mänsklig vävnad. Elektroner har en kort räckvidd och är därför endast av intresse nära huden (se elektronterapi ). Bremsstrahlung -röntgenstrålar tränger djupare in, men dosen som absorberas av vävnaden visar sedan det typiska exponentiella sönderfallet med ökande tjocklek. För protoner och tyngre joner ökar däremot dosen medan partikeln tränger in i vävnaden och förlorar energi kontinuerligt. Därför ökar dosen med ökande tjocklek upp till Bragg -toppen som inträffar nära slutet av partikelns intervall . Bortom Bragg -toppen sjunker dosen till noll (för protoner) eller nästan noll (för tyngre joner).
Fördelen med denna energiavsättningsprofil är att mindre energi deponeras i den friska vävnaden som omger målvävnaden. Detta möjliggör högre dosrecept till tumören, vilket teoretiskt leder till en högre lokal kontrollhastighet, samt uppnår en låg toxicitetsgrad.
Jonerna accelereras först med hjälp av en cyklotron eller synkrotron . Den slutliga energin hos den framväxande partikelstrålen definierar penetrationsdjupet och därmed placeringen av den maximala energiavsättningen. Eftersom det är lätt att avleda strålen med hjälp av elektro-magneter i tvärriktning, är det möjligt att använda en rasteravsökningsmetod , dvs att skanna målområdet snabbt som elektronstrålen skannar ett TV-rör. Om dessutom strålenergin och därmed penetrationsdjupet varieras, kan en hel målvolym täckas i tre dimensioner, vilket ger en bestrålning exakt efter tumörens form. Detta är en av de stora fördelarna jämfört med konventionell röntgenbehandling.
I slutet av 2008 var 28 behandlingsanläggningar i drift över hela världen och över 70 000 patienter hade behandlats med hjälp av pioner , protoner och tyngre joner. Det mesta av denna terapi har utförts med protoner.
I slutet av 2013 hade 105 000 patienter behandlats med protonstrålar och cirka 13 000 patienter hade fått koljonterapi.
Från och med 1 april 2015, för protonstrålebehandling, finns det 49 anläggningar i världen, varav 14 i USA med ytterligare 29 anläggningar under uppbyggnad. För koljonterapi finns det åtta centra som arbetar och fyra under uppbyggnad. Koljonterapicenter finns i Japan, Tyskland, Italien och Kina. Två amerikanska federala myndigheter hoppas kunna stimulera inrättandet av minst ett amerikanskt jonterapicenter.
Protonterapi
Protonterapi är en typ av partikelterapi som använder en stråle av protoner för att bestråla sjuk vävnad , oftast för att behandla cancer . Den främsta fördelen med protonterapi jämfört med andra typer av strålbehandling av yttre strålar (t.ex. strålterapi eller fotonterapi) är att dosen av protoner deponeras över ett smalt djupområde, vilket resulterar i minimal in-, utgång eller spridd strålningsdos till friska närliggande vävnader.
Snabb neutronbehandling
Snabb neutronbehandling använder neutroner med hög energi vanligtvis mellan 50 och 70 MeV för att behandla cancer . De flesta snabba neutronterapibalker produceras av reaktorer, cyklotroner (d+Be) och linjära acceleratorer. Neutronterapi finns för närvarande i Tyskland, Ryssland, Sydafrika och USA. I USA är tre behandlingscenter verksamma i Seattle, Washington, Detroit, Michigan och Batavia, Illinois. Centren i Detroit och Seattle använder en cyklotron som producerar en protonstråle som träffar ett berylliummål ; Batavia -centrum på Fermilab använder en protonlinjär accelerator.
Koljonstrålbehandling
Kol jon terapi (CIRT) använder partiklar mer massiv än protoner eller neutroner. Koljonstrålbehandling har alltmer fått vetenskaplig uppmärksamhet eftersom tekniska leveransalternativ har förbättrats och kliniska studier har visat dess behandlingsfördelar för många cancerformer som prostata, huvud och hals, lung- och levercancer, ben- och mjukvävnadsarkom, lokalt återkommande rektalcancer, och bukspottskörtelcancer, inklusive lokalt avancerad sjukdom. Det har också tydliga fördelar med att behandla annars svårbehandlad hypoxisk och radioresistent cancer samtidigt som dörren öppnas för väsentligt hypofraktionerad behandling av normal och radiokänslig sjukdom.
I mitten av 2017 har mer än 15 000 patienter behandlats över hela världen i över 8 operativa centra. Japan har varit en iögonfallande ledare inom detta område. Det finns fem tungjonstrålningsanläggningar i drift och planer finns på att bygga fler anläggningar inom en snar framtid. I Tyskland finns denna typ av behandling tillgänglig vid Heidelberg Ion-Beam Therapy Center (HIT) och vid Marburg Ion-Beam Therapy Center (MIT). I Italien tillhandahåller National Center of Oncological Hadrontherapy (CNAO) denna behandling. Österrike kommer att öppna ett CIRT -center 2017, med centra i Sydkorea, Taiwan och Kina som snart öppnas. Ingen CIRT -anläggning verkar nu i USA men flera befinner sig i olika utvecklingslägen.
Biologiska fördelar med tungjonstrålning
Ur strålningsbiologisk synvinkel finns det en betydande motivering för att stödja användning av tungjonstrålar vid behandling av cancerpatienter. Alla proton- och andra tungjonstrålebehandlingar uppvisar en definierad Bragg -topp i kroppen så att de levererar sin maximala dödliga dos vid eller nära tumören. Detta minimerar skadlig strålning till de omgivande normala vävnaderna. Koljoner är emellertid tyngre än protoner och ger därför en högre relativ biologisk effektivitet (RBE), som ökar med djupet för att nå maximalt vid slutet av strålens räckvidd. Således ökar RBE för en koljonstråle när jonerna går djupare in i det tumörliggande området. CIRT ger den högsta linjära energioverföringen (LET) av alla tillgängliga former av klinisk strålning. Denna höga energileverans till tumören resulterar i många dubbelsträngade DNA-avbrott som är mycket svåra för tumören att reparera. Konventionell strålning producerar huvudsakligen enkelsträngade DNA -brytningar som kan tillåta många av tumörcellerna att överleva. Den högre regelbundna celldödligheten som produceras av CIRT kan också ge en tydligare antigensignatur för att stimulera patientens immunsystem.
Partikelterapi av rörliga mål
Partikelterapins precision hos tumörer belägna i bröstkorg och bukregion påverkas starkt av målrörelsen. För att mildra dess negativa inflytande krävs avancerade tekniker för övervakning av tumörpositioner (t.ex. fluoroskopisk avbildning av implanterade radio-ogenomskinliga fiducialmarkörer eller elektromagnetisk detektion av införda transpondrar) och bestrålning (gating, rescanning, gated rescanning och tumörspårning).