Proton Therapy
Hur fungerar strålningsterapi med protoner?
Detaljerad information om:
Djupdosfördelning av protoner
Inom ramen av regelbundna, återkommande konstanskontroller på strålningsstället mäts protondosen i ett särskilt vattenfantom beroende på nedträngningsdjupet. Protonstrålarnas uppträdande i mjukvävnad liknar till stor del det i vatten, så att de kunskaper som erhålls i vattenfantomet om protonstrålens beskaffenhet enkelt kan överföras på förhållandena i mjukvävnad.
När protonerna har trängt in i vattenfantomet bromsas de upp eftersom på sin nästan rätlinjiga väg, och blir till till slut stående helt stilla efter en sträcka som är karakteristisk för deras energi. Monoenergetiska protoner, d.v.s. protoner med enhetlig energi, genererar härvid en s.k. Bragg-kurva med en brant dosspets (Bragg-peak) som dossvar i slutet av sträckan.
Denna dosprofil, som är typisk för monoenergetiska protoner, kan emellertid ännu inte användas för terapi p.g.a. sin spetsigt ingående form. För att protonstrålen skall vara användbar till behandling, måste man "stryka ut" dosen, beroende på tumörens form, över ett större djupområde, d.v.s. homogenisera den. Konsten att forma en strålprofil kallas modulation.
Jämförelse av djupdoskurvor av olika stråltyper. I konventionell strålbehandling används hårda röntgen- resp. gammastrålar eller elektronstrålar. Deras dosfördelning i djupled skiljer sig väsentligt från dosfördelningen hos högenergetisk protonstrålning. Användningen av protonstrålar medger en klart snävare begränsning av stråldosen på tumören.
Principen för strålmodulation
Vid utformningen av önskad strålprofil med ett visst maximalt inträngningsdjup (räckvidd) för protonerna och dosplatålängd (modulationsdjup) utgår man från den ovannämnda Bragg-kurvan för monoenergetiska protoner.
Deras energi har härvid bestämts på basis av den terapeutiskt nödvändiga räckvidden i ögonvävnaden. Den dos som ligger runt Bragg-peaken "fylls ut" till en platå så mycket som krävs för den individuella behandlingen.
Man minskar då energin för en del av protonerna, varvid dessa i sin tur får en mindre räckvidd i ögonvävnaden. För att bromsa upp vissa av protonerna gradvis tills att de måste avge en del av sin energi redan innan det egentliga målet har nåtts, används för-absorberingsskivor av olika tjocklek.
Protoner med en energetisk mångfald av detta slag behöver blandas om kontinuerligt så att den önskade homogeniteten i dosplatån uppstår. Av praktiska skäl arrangerar man en sekvens av för-absorberingsskivor av olika tjocklek i nivåer i ett särskilt hjul (modulatorhjul), vilket införs i strålvägen under snabb rotation. På detta sätt genererar modulatorhjulets segment i snabb följd individuella Bragg-kurvor, förskjutna i räckvidd, med exakt definierad intensitet, så att önskad djupdosfördelning uppstår i den kronologiska mitten. Räckvidd och modulationsdjup anpassas individuellt för varje patient så att den tumör som skall bestrålas säkert ligger på djupdoskurvans platå.
Formning av bestrålningsfältet
Protonstrålen förbereds för terapin så att dels bestrålningsdjupet, dels fältkanten definieras. Utanför fältet döljs protonerna effektivt med hjälp av metalliska kollimatorer. Innanför fältet ställs tuffa krav på kvaliteten på strålen när det gäller inriktning (parallellitet, centrering) och likformighet (homogenitet). Inom ramen för kvalitetssäkringen kontrollerar man regelbundet före bestrålningen att den önskade dosen faktiskt avges på målet. Detta sker med hjälp av provmätningar.
Schema för strålförberedelse. Från vänster kommer den högenergetiska protonstrålen, vars räckvidd i vävnaden bestäms genom val av för-absorberare och vars sidobegränsning bestäms av skärmen. Inriktningen av det öga som skall behandlas sker med hjälp av röntgen. Att ögat har rätt läge kontrolleras med övervakningskameror.