A protonterápia a részecsketerápia egyik fajtája , amely protonokat használ a beteg szövetek besugárzására , leggyakrabban a rákterápiában .
A protonterápia a többi sugárterápiához hasonlóan úgy működik, hogy felgyorsított ionizáló részecskéket (ebben az esetben részecskegyorsítóban felgyorsított protonokat) céloz a besugárzott daganatra. Ezek a részecskék károsítják a sejtek DNS-ét, és végül halálukat okozzák. A rákos sejtek osztódásuk nagy sebessége és a sérült DNS-t kevésbé helyreállító képességük miatt különösen érzékenyek az öröklődésük hordozója elleni támadásra [1] .
Viszonylag nagy tömegük miatt a protonok csak kismértékű keresztirányú szóródást tapasztalnak a szövetben, és úthosszukban nagyon kicsi a terjedés; a sugár a daganatra fókuszálható anélkül, hogy elfogadhatatlan károkat okozna a környező egészséges szövetekben. Egy adott energia minden protonjának nagyon határozott tartománya van; jelentéktelen részük haladja meg ezt a távolságot. Sőt, szinte a teljes sugárdózis a részecskeút utolsó millimétereiben kerül a szövetbe; ezt a maximumot Bragg-csúcsnak nevezzük . A Bragg-csúcs helye attól függ, hogy a részecskék milyen energiára gyorsultak fel a gyorsítóban, ennek az energiának a legtöbb esetben 70 és 250 millió elektronvolt (MeV) tartományban kell lennie. Következésképpen lehetővé válik a sejtpusztulás területének a protonsugárral történő fókuszálása a daganatot körülvevő egészséges szövet mélységében; a Bragg-csúcs előtt elhelyezkedő szövetek jelentéktelen dózist kapnak. Ezen túlmenően ez a dózis tovább csökkenthető akár magának a sugárnak a páciens körüli precíziós elforgatásával egy speciális portáleszköz [2] segítségével, akár a páciens teljes testének precíz elforgatásával egy térben stabil protonsugárral. A Bragg-csúcs mögött elhelyezkedő szövetek gyakorlatilag nem kapnak ionizációs dózist.
Az első javaslatot arra vonatkozóan, hogy a felgyorsított protonok hatékony kezelést jelenthetnek , Robert Wilson tette fel egy 1946-ban megjelent cikkében [3] . Ez idő alatt részt vett a Harvard Cyclotron Laboratory (HCL) tervezésében. A betegek besugárzásával kapcsolatos első kísérleteket fizikai kutatásra épített gyorsítókon végezték, konkrétan a Berkeley Radiation Laboratory-ban 1954-ben és az Uppsalai Egyetemen (Svédország) 1957-ben.
1961-ben együttműködés indult a HCL és a Massachusetts General Hospital (MGH) között a protonterápia módszerének kidolgozására.Az elkövetkező 41 év során a programot korszerűsítették és továbbfejlesztették, a ciklotron 2002-es bezárásáig 9116 beteget kezeltek.
A Szovjetunióban a Joint Institute for Nuclear Research (Dubna) szinkrociklotronjában 1967-ben 200 MeV energiájú terápiás protonnyalábot nyertek . A sugár a szinkrociklotron testéhez erősített speciális kezelőhelyiségbe került, ahol egy forgószéket helyeztek el a páciens rögzítésére, a dozimetriai, beállító és egyéb, a betegek expozíciójának szabályozására szolgáló segédberendezéseket [4] .
Az Egyesült Államokban 1990-ben a kaliforniai Loma Lindában egy speciális klinikai központot építettek a protonterápiára (Loma Linda Egyetemi Orvosi Központ (LLUMC), amelyet nemrégiben James Slater Protonterápiás Központnak, James M. Slater Protonterápiás Központnak neveztek el.
Aztán jött a Massachusetts General Hospital Northeast Proton Therapy Center (nemrég átnevezték Francis H. Burr Protonterápiás Központnak). 2001 és 2002 folyamán az összes HCL terápiás programot ide helyezték át.
A módszer lehetővé teszi a daganat pontos megcélzását és elpusztítását a test bármely mélységében. A környező szövetek minimális sérülést szenvednek. Emiatt a protonterápia különösen jó bizonyos típusú daganatok esetében, ahol a hagyományos sugárterápia elfogadhatatlan károsodást okoz a környező szövetekben. Ez különösen fontos a gyermekek kezelésében, amikor a hosszan tartó expozíció másodlagos daganatokhoz vezet, amelyek túlzott sugárdózis esetén fordulnak elő. Az egészséges szövetek kisebb dózisterhelése miatt a protonok sokkal kevesebb melléksugárzást okoznak, mint a hagyományos sugárterápia során.
Úgy tűnik, hogy a protonterápia alkalmazásának logikája a leggyakoribb daganatok (pl. tüdő-, intracranialis, méhnyakrák stb.) kezelésében hasonló a sebészethez, mint a végső lokális terápiához. Ez azonban nem egészen igaz. A rákos sejtek mikroszkopikus mennyiségben képesek terjedni a daganat helyéről a betegség korai szakaszában.
Történelmileg volt egy terület, ahol a protonterápia vitathatatlan előnyökkel járt: a koroidális rosszindulatú melanoma , mivel ebben a betegségben az egyetlen módszer a szem eltávolítása volt. Ma a protonterápia képes megcsonkítás nélkül gyógyítani ezt a daganatot. A szemdaganatok protonkezelését Sacramentóban, a Kaliforniai Egyetem Davis-i intézményében végzik, amelyet a Kaliforniai Egyetem sugáronkológiai osztálya üzemeltet. Becslések szerint több mint 44 000 beteget kezeltek protonterápiával pozitív eredménnyel. 1984 óta körülbelül 5000 szemdaganatos beteget kezelnek Svájcban a Paul Scherer Intézetben.
A proton-besugárzás lenyűgöző előrehaladást ért el számos ráktípus kezelésében, beleértve az agyrákot, a gerincrákot és a prosztatarákot. Egyes kutatók szerint az antiprotonok még hatékonyabbak lehetnek a rákos sejtek elleni küzdelemben. Egyelőre azonban a sejtszerkezetek kutatásának csak a kezdeti szakasza zárult le.
A protonterápia eddig nagyon masszív és nehéz, több száz tonnás berendezéseket használt. Így például az Orsay-i (Franciaország) terápiás központ szinkrociklotronjának össztömege 900 tonna. Korábban ilyen berendezések csak az elemi részecskék tanulmányozására szolgáló fizikai központokban álltak rendelkezésre; Orsayval kapcsolatban a fizikai kísérletekhez szükséges gépet orvosivá kellett átalakítani.
A protonok rákkezelésben való széles körű felhasználásának egyik akadálya a szükséges ciklotron vagy szinkrociklotron berendezés mérete és költsége. A Massachusetts Institute of Technology (MIT) egy gyártócsoporttal együttműködve egy viszonylag kompakt gyorsítórendszert fejleszt a betegek protonokkal történő besugárzására. Amint ezt a technológiát hibakeresésre hajtják végre, és ha a szövetekben elérik a hatékony kezeléshez szükséges dózisterhelést, az ilyen telepítések számának jelentős növekedése lehetséges. Így a már említett Missouri állambeli St. Louis-i és két floridai kórház tervezi ezen egységek megszerzését. Oklahoma City központja egy IBA ciklotron használatát tervezi.
A mai napig elindult az Indiana Egyetem Midwest Proton Therapy Intézete. 2006 nyarán további két egészségügyi központ indult: az A.I.-ről elnevezett kereskedelmi Proton Cancer Center. M.D. Anderson a Texasi Egyetemen, Houstonban, Texasban és a Floridai Egyetem Protonterápiás Intézetében a floridai Jacksonville-ben. (Utóbbi intézet egyedülálló abban a tekintetben, hogy a föld felszínén található. Valamennyi ezt megelőzően épült központban a proton ciklotron a föld alatt helyezkedett el a sugárvédelem érdekében. Floridában nagyon magas a vízszint, ezért a gyorsító a helyiséget a felszínre emelték, és a falak vastagságát egyes területeken akár 5,5 méterrel is megnövelték a megbízható sugárvédelem érdekében.)
A Pennsylvaniai Egyetem a tervek szerint 2009-ben megnyitja a világ legnagyobb protonterápiás intézetét (a Roberts Proton Therapy Centert a Perelman Center for Advanced Medicine-ben). Az utolsó három épületet a Tsoi/Kobus & Associates építészeti cég tervezte, a protonterápiás berendezést pedig az Ion Beam Applications (IBA) szállítja.
2007 júliusában az illinoisi winfieldi DuPage Központi Kórház (CDH) bejelentette, hogy közös vállalatot kíván létrehozni a ProCure Treatment Centers Inc.-vel. és Radiation Oncology Consultants, Ltd. a rákos betegek kezelésének megszervezése érdekében Illinoisban. A betegek várhatóan 2010-ben kezdik meg a kezelést a CDH-n. Hasonló együttműködés keretében a ProCure protonterápiás központot épít az oklahomai Oklahoma Cityben, amelyet a tervek szerint 2009-2010-ben nyitnak meg. Mindkét intézmény felszerelést vásárol az IBA-tól.
A PTCOG (Particle Therapy Co-Operative Group) adatai szerint 2019 februárjában 92 protongyorsító működött a világon, beleértve a kutatóintézeti létesítményeket is, amelyeket betegségek kezelésére használtak. A legtöbben az USA-ban (31), Japánban (20) és Németországban (8) dolgoznak [6] .
Oroszországban egészen a közelmúltig nagyon korlátozott klinikai vizsgálatokat végeztek fizikai kutatóközpontok többfunkciós besugárzói alapján. Így a protonterápiát az ITEP (Moszkva), az RNTsRHT ( B.P. Konstantinov PNPI , Gatchina, Leningrádi régió), JINR (Dubna) alapján fejlesztették ki. Ez a három központ az összes ilyen típusú kezelésre szorulók körülbelül 1%-át tudta fogadni. . 2018-tól az orosz protonterápiás központok összesen legfeljebb 1150 beteget tudnak kezelni évente. A kezelés költsége csak a lakosság igen gazdag része számára elérhető [7] .
2020 óta a Szövetségi Kötelező Egészségbiztosítási Alapból finanszírozott high-tech orvosi ellátások listáján szerepel az onkológiai betegségek kezelésére szolgáló protonsugárterápia [8] .
2015. november végén [9] az A.F. Tsyba, Obninsk , a betegek kezelését a Protvino-i protonterápiás osztályon kezdték meg [10] [11] . 2016. március végén Obninszkben megtörtént a Prometheus protonterápiás komplexum fizikai elindítása [12] [13] [14] . 2016 novemberére az MRRC orvosai őket. A.F. A Tsyba több mint 60 beteget kezelt (körülbelül 2000 fej-nyaki daganatok besugárzását végezték el) protonsugárral a Prometheus komplexumban (az elsőként üzembe helyezték), amely Protvinóban található [15] [16] [17] [ 18] [19] . A meglévő egykabinos protonkomplexum a már megszerzett tapasztalatok alapján két műszakban működtetve évi 400-500 embert tud kezelni.
2015-ben Szentpéterváron megkezdődött az Orosz Föderáció első klinikai központjának építése a rotációs portálrendszerrel végzett protonterápiás központban . A projekt magánbefektetője a Berezin Sergey Medical Institute (MIBS) [20] volt, amely 7,5 milliárd rubelt fektetett be a központ felépítésébe és felszerelésébe. A projektet Szentpétervár stratégiai fontosságúnak ismerték el [21] . A központ a Varian Medical Systems által gyártott protongyorsítóval (ciklotron) és két forgó portálos kezelőszobával van felszerelve. 2017 őszén a MIBS Proton Therapy Center megkezdte a betegek fogadását [22] . A tervezett kapacitás évi 800 fő, ennek legalább a fele 18 év alatti beteg. A működés első teljes évében (2018) a MIBS Protonterápiás Központ közel 200 embert kezelt, akiknek több mint 45%-a gyermek volt [23] .
2019 januárjában a Dimitrovgradi Radiológiai Központ állami engedélyt kapott protonterápiás kezelésre. A tervezett áteresztőképesség évi 1200 beteg [24] [25] [26] . A központ 2019. szeptember 20-án kezdte meg a betegek fogadását [27] [28] [29] [30] .
Obninszkban , az A. F. Tsybről elnevezett Orvosi Radiológiai Kutatóközpontban kutatási munka folyik a protonterápia optimalizálásának módszereivel kapcsolatban [31] .
A moszkvai régió Protvino-ban, a High Energy Physics Intézetben folyamatban van a sugárrezisztens daganatok gyorsított szénion-nyaláb segítségével történő kezelésének alapvető szempontjain végzett munka (szénterápia) [32] .
2019 februárjában a szocsi orosz befektetési fórumon a Shvabe holding és a JSC Rusatom Healthcare egyetértési megállapodást írt alá a hadron (proton és ion) terápiás projektek végrehajtása terén [34] . Ugyanakkor Andrej Kaprin , az Országos Orvosi Radiológiai Kutatóközpont vezérigazgatója, az orosz egészségügyi minisztérium szabadúszó onkológus főorvosa azt mondta, hogy az orosz onkológia fejleszti a sugáregységek hazai gyártását. Andrey Kaprin sikeres példaként említette az első hazai protongyorsító megalkotását, amely 2017-ben kezdte meg működését az N.N.-ről elnevezett Orvosi Radiológiai Kutatóközpontban. A. F. Tsyba Obninskben (az Országos Orvosi Radiológiai Kutatóközpont fiókja) [35] .
Új módszert javasoltak az orvosi protonnyaláb biológiai hatékonyságának növelésére, amelyet a JINR tanulmányoz. Vizsgálták az onkológiai klinikákon használt gátlószerek hatását a DNS kettős szálú törések kialakulására az emberi sejtekben protonbesugárzás hatására a Bragg csúcson. A javasolt módszer alkalmazása, amely a protonnyalábok biológiai hatékonyságának növekedéséhez vezet, jelentősen összefogja a proton- és széngyorsítók terápiás célú felhasználási területeit [36] .
2017 májusától további hét Prometheus-berendezést szerelnek össze Protvinóban , amelyek közül hatot külföldre szállítanak [37] [38] .
A jelenlegi óvatos becslések szerint a sugárkezelést igénylő betegek 20%-ának jelentős előnye lesz a protonterápia alkalmazásából. Oroszország számára ez évente mintegy 50 000 beteget jelent. Mivel azonban a bizonyítékokon alapuló orvoslás szintjén mindeddig nem határozták meg azokat a lokalizációkat, ahol a protonterápiát vitathatatlan választásnak ismerik el, ezért minden állam saját anyagi lehetőségei alapján készíti el a saját listáját azokról a daganatokról, amelyekben alkalmazható. A protonterápia költségeit a költségvetésből fizetik.
- [39]Oroszországban protonterápiás központok építését tervezték Moszkvában a kórházban. Botkin (2013-ban fagyasztva [40] ), Protvinóban és Puschinóban (Moszkva régió). A PNPI (Gatchina, Leningrád régió) protonterápiás központjának rekonstrukciója folyamatban van [41] . A tervek szerint protonterápiás komplexumokat (PPT) helyeznek üzembe az Orosz Tudományos Akadémia Atommagkutató Intézetében a Moszkva melletti troickban, valamint az FMBA szibériai klinikai központjában Krasznojarszkban [42] .
2019 júliusában az RBC újság bejelentette, hogy a SOGAZ gyógyszeripari vállalat megkezdi a világ legnagyobb multifunkcionális nukleáris medicina központjának építését a leningrádi régióban [43] .
Az Egyesült Államokban a protonterápia egyre elfogadottabbá válik, fejlődik és növekedési potenciált kap. Számos új központ építését tervezik az Egyesült Államokban, amelyek többsége 120 és 200 millió dollár közötti befektetést igényel:
2009. november 10-én Heidelbergben (Németország) megnyitották az Ionsugárterápiás Központot - a világ legnagyobb gyógyászati technikai létesítményét. A központ teljes területe több mint 5000 m², a becsült költség körülbelül 119 millió euró.
2012-ben a csehországi Prágában megnyílt a Proton Therapy Cancer Center, amely rákos betegek kezelésére specializálódott nagy pontosságú protonsugaras besugárzási módszerrel. A központban 5 sugárterápiás szoba található, köztük egy szemdaganatok kezelésére szolgáló helyiség is. Több
2020 januárjában vált ismertté, hogy Oroszország és Kelet-Európa első szén-dioxid-központja, vagyis a szénterápia a leningrádi régióban épül fel. A "SOGAZ MEDICINE" klinikacsoport a "NOMEKO" JSC-vel együttműködve dolgozik a létrehozásán. A 2021 végére felépülő orvosi komplexum minden típusú rák kezelésére alkalmas lesz. Hiszen itt bemutatásra kerül az ionterápia teljes skálája: a protontól a szénig [44] [45] .
2021. július végén az orosz kormány bejelentette, hogy közel 4,7 milliárd rubelt különítenek el egy standard klinikai ionterápiás központ létrehozására a Moszkvai régióban lévő Protvino városában található Nagyenergiás Fizikai Intézetben, valamint további 1,83 milliárd rubelt. a Kurchatov Intézeten alapuló protonsugárterápiás komplexum létrehozására [46] .
Jelenleg a következő cégek szállítanak vagy fejlesztenek protonterápiás berendezéseket:
Nukleáris technológiák | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Mérnöki | |||||||
anyagokat | |||||||
Atomenergia _ |
| ||||||
nukleáris gyógyszer |
| ||||||
Atomfegyver |
| ||||||
|