Protonová terapie a porovnání ozařovacích metod
Přes pokrok dosažený zaváděním moderních metod léčby zůstávají zhoubné nádory jedním z největších problémů současné medicíny. Ve vyspělých zemích přibližně jedna ze tří osob onemocní a jedna z pěti zemře na maligní onemocnění. V roce 2011 lze očekávat v České republice až 70 000 nových případů zhoubných onemocnění.
Radioterapie patří k nejekonomičtějším způsobům léčby nádorových onemocnění s poměrně vysokým léčebným efektem. Ve vyspělých státech je radioterapie v současnosti užívána u 50-60% nemocných zhoubným nádorem a její zastoupení v komplexní léčbě stále roste. Z tohoto počtu je asi jedna třetina nemocných léčena samostatně radioterapií a téměř dvě třetiny pacientů jsou léčeny radioterapií v kombinaci s chirurgií, chemoterapií, hormonální terapií či biologickou cílenou léčbou. V České republice léčbu zářením dle dostupných statistik podstupuje asi jen 30-35 % (ÚZIS 2009) pacientů. Vzhledem k uvedeným skutečnostem lze očekávat strmý vzestup počtu nemocných indikovaných pro tento typ léčby.
Radioterapie se provádí v zásadě dvěma způsoby. Prvním je aplikace vhodného radioizotopu do tělesné dutiny anebo přímo do tkáně. Metoda se nazývá brachyterapie a její užití je limitováno anatomickou lokalizací nádoru a malou přesností rozsahu působení. Brachyterapie má své přesně definované využití, přičemž indikační spektrum je výrazně užší ve srovnání se zevní radioterapií.
Mnohem častější je zevní radioterapie, tj. ozařování ze zdroje záření, který se nachází mimo tělo pacienta. V současné době je nejvíce používaná konvenční (klasická) fotonová radioterapie (využívá svazek elektromagnetického záření) a dále radioterapie pevnými částicemi jádra atomu (helia, vodíku, uhlíku, neutronů). Z uvedených pevných částic se nejvíce využívají v klinické praxi kladně nabité částice jádra atomu vodíku - protony.
Biologický efekt konvenční a protonové terapie je stejný. Svazek nese určitou energii, při průchodu tkáněmi je brzděn a energie je předávána tkáním. Velikost této energie závisí na hmotnosti a rychlosti částic. Konvenční svazek dosahuje energie maximálně do 30 MeV (megaelektronvolt), protože hodnota hmotnosti se blíží nule, zatímco svazek protonů nese energii o jeden řád vyšší (200 – 230 MeV). Z didaktických důvodů je někdy používáno přirovnání ping-pongového míčku a míčku golfového.
Při vyzáření energie dojde ve tkáni, která část svazku zabrzdila, k ionizaci a vzniklé volné radikály poškodí DNA (deoxyribonukleová kyselina - nositel genetické informace). Rozsah ionizace závisí kromě jiného na míře okysličení této tkáně. Poškození DNA je buď napravitelné, anebo nikoliv a zasažená buňka se nemůže dále dělit, popřípadě umírá.
Základním cílem radioterapie je, aby byla nevratně poškozena buňka nádorová, zatímco buňky zdravé tkáně by měly být poškozeny „jen opravitelně" anebo nejlépe vůbec. Tomuto cíli se v současnosti nejvíce přiblížila protonová terapie.
Proč tomu tak je?
Konvenční fotonová radioterapie vykazuje plynulou ztrátu energie ve zdravých tkáních před nádorem a do samotného nádoru (v závislosti na hloubce pod povrchem těla) dorazí jen část této energie. Aby byl nádor zničen, jsou často při průchodu záření tělem pacienta poškozeny i zdravé tkáně, obzvláště ty, které jsou na ozáření velmi citlivé (mozek, mícha, plíce, slinné žlázy, sliznice zažívacího a močového traktu a zejména tkáně rostoucího organismu dětí). Cena za odstranění nádoru konvenční radioterapií tak může být relativně vysoká ve smyslu jak časných, tak pozdních nežádoucích změn.
Použití nejmodernějších metod konvenční radioterapie, jako jsou metody radioterapie s modulovanou intenzitou (IMRT - Intensity Modulated Radiotherapy), kde je nádor ozařován svazky s proměnlivou intenzitou, či techniky stereotaktické radioterapie (kybernetický nůž - Cyber Knife a gama nůž – Gama Knife) přinesly značné zlepšení rozložení dávky v nádoru a zdravých tkáních. Tyto techniky představují velmi přesné vysokodávkové ozáření malého cílového objemu, zpravidla větším počtem cíleně nasměrovaných tenkých paprsků intenzivního ionizujícího záření s úbytkem radiační dávky mimo cílový objem. Fyzikální vlastnosti fotonů se ovšem ani u těchto moderních metod nemění a zdravé tkáně tak nejsou radiace zcela ušetřeny. Využití stereotaktické radioterapie je navíc omezeno pouze pro velmi malé nádory.
Svazek protonů ztrácí svou energii ve zdravých tkáních před nádorem také, ale mnohem méně, v závislosti na hloubce pod povrchem těla. Do centra nádoru se dostane 70-80% energie svazku, zde je svazek prudce zbrzděn a předá své ničivé účinky právě nádorovým buňkám. Za nádorem klesá energetická hodnota svazku k nule. Tkáně ležící za nádorem ve směru pohybu částic jsou tedy na rozdíl od konvenční radioterapie ochráněny úplně. Protože současná technologie umožňuje ozařovat protonovým svazkem z mnoha směrů a záření lze dobře modulovat (IMPT – Intensity Modulated Proton Therapy), je možné úplně ochránit před poškozením životně důležité orgány v těsné blízkosti nádoru.
Svazkem protonů je možné léčit zhoubné nádory, kde jsou léčebné možnosti omezené a konvenční radioterapie je spojena s významným rizikem vedlejších účinků. Jedná se zejména o nádory dětského věku, nádory oka a některých oblastí mozku. Tím je dána jedinečnost protonové radioterapie. U všech ostatních nádorů vykazuje svazek protonů vždy nízké riziko vedlejších účinků léčby, což činí protonovou radioterapii léčbou budoucnosti.