Hadronová radioterapie


Vlevo: Braggovy křivky hloubkové závislosti efektivní dávky záření v tkáni při ozařování zářením gama, vysokoenergetickými elektrony a urychlenými protony. Vpravo: Selektivní ozáření nádorového ložiska pomocí svazku protonů o takové energii, při níž Braggovo maximum leží v hloubce lokalizace tumoru.

Při konvenčním ozařování fotonovými svazky je nejvíce energie předáváno tkáním nacházejícím se na povrchu a v malých hloubkách v těle, přičemž s rostoucí hloubkou průniku do tkáně dochází k pomalému exponenciálnímu poklesu - černá křivka. Podobně by tomu bylo i při ozařování elektronovými svazky (červená křivka). V každém jednotlivém svazku z daného směru jsou tedy místa ležící před cílovou tkání ozařována dokonce poněkud více než vlastní ložisko a jen o málo menší radiační zátěži jsou vystavena i místa ležící za cílovou oblastí. Ozařováním z více směrů sice převáží radiační dávka v cílovém místě, avšak gradient a selektivita dávky nemusí být vždy dostatečná, zvláště při ozařování nádorů ležících v těsné blízkosti důležitých tkání a orgánů. Existuje však fyzikální mechanismus, jak tuto selektivitu ozáření zvýšit: je jím tzv. hadronová terapie

Ozařujeme-li tkáň svazkem urychlených protonů (o energii cca 200 MeV), má křivka hloubkové závislosti dávky, tzv. Braggova křivka, zcela jiný tvar než pro záření gama, jak je vidět na obrázku (modrá křivka). Největší část své energie předávají urychlené protony v úzké hloubkové oblasti tzv. Braggova píku, těsně před svým maximálním doběhem. Tkáně ležící před tímto maximem jsou ozářeny výrazně menší dávkou, tkáně ležící za tímto maximem nedostanou dokonce téměř žádnou radiační dávku, neboť tam protony vůbec nedoletí. Hloubka, v níž nastává Braggovo maximum v určité látce, je dána energií protonů; pro protony energie 200 MeV činí tato hloubka v tkáni asi 25cm. Změnou energie svazku částic lze velmi přesně nastavovat hloubku, v níž dochází k maximální radiační dávce.

Podobně jako v běžné radioterapii se i zde používá frakcionované ozařování z více směrů. Výhodou hadronové radioterapie je možnost pro každý svazek nastavit oblast maximální předávané energie do nádorového ložiska. Díky této zvýšené selektivitě lze zvýšit ložiskovou dávku (s tím zvýšit pravděpodobnost účinné likvidace nádorových buněk), aniž by došlo k vážnějšímu poškození okolních tkání.

Pro tento druh terapie se v současné době používají urychlené protony (energie do 250 MeV), avšak podobný a ještě větší účinek by měly mít i těžší urychlené částice - částice alfa či ionty lithia, berylia, bóru, uhlíku a pod., jejichž využití lze snad v budoucnu očekávat.