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Verfügbare Daten schlägt einen erheblichen Nutzen mit Protonentherapie für bestimmte Krebsarten20,21. PT kann für ausgewählte pädiatrische Tumoren, wiederkehrende Krebsarten in zuvor bestrahlten Regionen oder anderen Krebsarten, wo die Verletzungsgefahr Normalgewebe hoch mit Photon Behandlung ist, begünstigt werden. Im folgenden besprechen wir die Anwendung und den Nutzen der Protonentherapie für Prostata-, Brust- und Medulloblastom. Unser Ziel ist es, die Leser ein besseres Verständnis für die Anwendung der Protonentherapie für Tumoren häufig bei Männern, Frauen und Kinder zur Verfügung zu stellen.
In den Vereinigten Staaten ist Prostata-Krebs die am häufigsten diagnostizierte malignen Erkrankungen bei Männern und die zweithäufigste krebsbedingte Todesursache bei Männern. Im Jahr 2018 werden schätzungsweise 164.690 neue Fälle diagnostiziert, und mehr als 29.000 Männer der Krankheit sterben. Nicht-metastatischem Prostatakrebs-Patienten haben Anspruch auf Behandlungsoptionen, einschließlich aktive Überwachung, radikale Prostatektomie, Brachytherapie und externen Strahl Bestrahlung mit Photonen oder Protonen22. Je nach Anatomie des Patienten, Begleiterkrankungen, Tumorstadium, Arzt Urteil und Patienten bevorzugt werden genaue Behandlungsentscheidungen getroffen.
Strahlung Anlieferung für frühen Stadium Prostatakrebs ist auf die Prostata beschränkt. Bei mittleren Risiko Prostatakrebs sind die proximalen Samenbläschen sowie ausgerichtet. Obwohl teilweise Prostate Therapien erforscht werden, bleibt die ganze Drüse Therapie Standardbehandlung. Obturator, Pre-sakrale, interne Beckenkamm und externe Beckenkamm Knoten sind oft für Patienten mit ungünstigen zwischen- und risikoreiche Krankheit enthalten.
Vor der Bestrahlung können Planung, treuhändische Marker zur bildgestützten Behandlung mit Vorbehandlung Kilovoltage Bildgebung erlauben platziert werden (IE., standard Röntgenstrahlen)23. Darüber hinaus kann auch ein Hydrogel-Abstandhalter vor CT Simulation erstelle ich eine Lücke zwischen dem Rektum und Prostata auf weitere Begrenzung Dosis auf die rektale Gewebe24,25eingefügt werden. Während der Behandlung planen sollten Patienten in Rückenlage mit dem Becken immobilisiert mit einem angepassten Kissen Gerät simuliert werden. Ein rektale Ballon kann CT Simulation zur Begrenzung Prostata Bewegung und Unsicherheit in Bezug auf rektale Volumen und Dichte26angebracht werden. Bequem voller Blase wird empfohlen, die Dosis der Dünndarm und der vordere Teil der Blase27zu begrenzen. MRI-Simulation ist auch ratsam, erlauben eine genauere Ziel Lautstärke Abgrenzung26.
Behandlungen sollten entworfen werden, um Dosen von 75,6-79,2 liefern Gy an der Prostata mit Dosen von 45-50,4 Gy für elektive Abdeckung der Mondknotenachse empfohlen oder Samenblase Regionen gefährdet mikroskopische Krankheit verbreiten9. Alle Fraktionen werden einmal täglich in 1,8 bis 2 Gy pro angebrochene geliefert. Für zwischen- und Hochrisiko-Patienten, die Brachytherapie Auftrieb sollten die externen Strahl Strahlendosis auf ca. 45 Gy beschränkt. Brachytherapie Dosen von 110 Gy sollte mit I-125 niedrigen Dosis-Rate permanente Implantate verwendet werden. Mit der hohen Dosis Rate-Brachytherapie per Katheter gehören häufig verwendete Schub Regimen 13 bis 15 Gy X 1 Bruchteil, 8 bis 11,5 Gy 2 Fraktionen, 5,5 bis 6,5 Gy X 3 Brüche und 4,0 bis 6,0 Gy X 4 Brüche9.
Behandlungsplanung Dosimetrie ist optimiert, um die Dosis auf der Blase, Rektum und Darm zu begrenzen. Dosimetrische Vergleiche zwischen Photon-im Vergleich zu Proton - basierte Therapie (zB., IMRT versus FIPPEL Techniken) haben gezeigt, dass verbesserte Schonung von Dosen zu den normalen Geweben mit der letzteren Ansatz28.
Prostata-Krebsmortalität ist unter 2 % auf 10 Jahre für Männer mit frühen Stadium Krankheit22 unabhängig von der Behandlung ausgewählt. Mit Dosis-intensivierten RT zeigen Hochrisiko-Patienten auch eine niedrige Prostatakrebs Mortalität von 5 % bei 9 Jahre29. Sterblichkeit bleibt gering, vor allem wegen der Verwendbarkeit der systemische Therapien, die in der metastasierten Einstellung wirksam bleiben. Ergebnisse mit IMRT und Proton Therapie bleiben ausgezeichnete30,31. Die PARTIQoL (NCT01617161)-Studie ist eine laufende, randomisierten Studie zwischen Protonentherapie (PBT) und IMRT für schwach- und mittelaktive Risiko Prostatakrebs, die hoffentlich ermitteln kann, ob eine Modalität über den anderen überlegen ist.
Brustkrebs ist die am häufigsten diagnostizierte Malignität bei Frauen und die zweithäufigste krebsbedingte Todesursache bei amerikanischen Frauen. Im Jahr 2018 werden schätzungsweise 268.670 neue Fälle diagnostiziert, und 41.400 Frauen sterben der Krankheit1. Anders als bei Prostatakrebs, wo die meisten Patienten Strahlung als Monotherapie erhalten, erhalten Brustkrebspatientinnen Strahlung nach der Operation, um das Risiko von Krebs Wiederholung11. Je nach Ausmaß der Operation erforderlich, Bestrahlung der verbliebenen Brust nach Tumor Lumpektomie oder der Brustwand nach Mastektomie11,32ausgerichtet werden kann. Regionalen Lymphknoten in der Achselhöhle, Supraclavicular und Mamma Innenbereich kann Ziel sein, wenn sie mit einem Risiko für Tumor verteilt gelten.
Behandlung Zeitpläne für Brustkrebs Patienten bedeuten in der Regel einmal täglich Behandlung, fünf Tage pro Woche. Frühen Stadium-Patienten sind in der Regel behandelt mit konventionell fraktioniert (1,8-2,0 Gy/Bruchteil; 50 Gy insgesamt) oder Hypofractionated (2,67 Gy/Bruchteil; 40.05 42,56 Gy insgesamt) Therapien, um die ganze Brust11,33. Patienten mit fortgeschrittenen, aber lokalisierte Erkrankung sind mit konventionellen Fraktionierung zu 50 Gy (1,8-2,0 Gy/Bruch) auf die ganze Brust oder Brust Wand und regionalen Lymphknoten behandelt. Diese Dosen sind wirksam für subklinische Erkrankung, die nach der Operation vorhanden sein kann.
CT-Simulation für Brust Krebs Strahlentherapie erfolgt in der Regel in Rückenlage. Im Gegensatz zu Prostatakrebs sind beide Arme über Kopf entführt, um Exposition der Brust Wand oder Brust Gewebe ermöglichen. Darüber hinaus werden eine maßgeschneiderte wiegte Gerät und Brust-Board oft genutzt, um den Brustkorb in einer angehobenen Position zu immobilisieren, so dass das Manubrium parallel auf dem Behandlungstisch. Dadurch wird sichergestellt, dass das Brustgewebe nicht souverän, der Hals-Bereich fällt.
Strahlenbelastung für das Herz bei Brustkrebs ist ein erhöhtes Risiko für zukünftige ischämischen Herzkrankheit34zugeordnet. Infolgedessen sind Techniken zur Minimierung der Herz-Dosen von größter Bedeutung. Ein Ansatz besteht darin tief inspiratorischen Atem halten (DIBH) zur Steigerung der intrathorakalen Raum und die Distanz zwischen dem Herz und dem vorderen Brust Wand/Brust beschäftigen. Wie die Methode schon sagt, werden mit DIBH behandelte Patienten unterbrechen ihre Atmungszyklus und Behandlung zum maximalen Zeitpunkt der Inspiration zu erhalten. Allerdings können nicht alle Patienten tolerieren Atem hält ausreichend lang um diese Technik zu ermöglichen. Bei einigen Patienten eine Bauchlage kann vorteilhaft sein und gestatten Brustgewebe hängen vom kritischen normalen Gewebe, einschließlich der Herz-35. Ein Nachteil dieses Ansatzes ist die Beschränkung auf die Fähigkeit, Lymphbahnen Zielregionen. Protonentherapie erzielen erhebliche kardiale Dosis zu schonen, ohne die Notwendigkeit von DIBH und anfällig Techniken36,37.
Protonentherapie überlegen Photon-basierte Techniken in Bezug auf Dosierung sparsam Auswirkungen auf kritische Strukturen wie Lunge und Herz38nachgewiesen und ist für Patientinnen mit Brustkrebs eingesetzt. Ein einzelnes Feld Bleistift Strahlschwenkung (PBS) Plan mit ein Auswahl-Shifter kann genutzt werden, um Protonenstrahlung auf die Brustwand und regionalen Knoten zu verwalten. Passive Scatter Ansätze können auch eingesetzt werden. Wenn mehrere Felder erforderlich sind, um die gesamte Brustwand und regionalen Knoten Feld bedingt zu behandeln, muss Feld passende Techniken eingesetzt werden. Eine Strategie ist, passende Supraclavicular und Brust Wand Felder mit einem Haut-Abstand von 2-4 mm unterhalb der clavicular Kopf39abgestimmt zu beschäftigen. Die Feldgrenzen werden über einen 1 cm Abstand zu verschiedenen Zeitpunkten im Verlauf der Strahlung verschoben, hot und cold Spots zu minimieren.
Klinische Ergebnisse mit Brust-Krebs-Strahlung ein Gesamtüberleben von 50 % für frühen Stadium Krankheit11 und 37 % bei lokal fortgeschrittenen Patienten bei 20 Jahren Follow-up-32. Angesichts der langen Remission Periode, Minimierung der Behandlung verbundenen Toxizität von großer Bedeutung ist. Obwohl Protonentherapie potenziell Kardiotoxizität Risiken zu senken voraussichtlich, wird diese Frage im Rahmen der laufenden RADCOMP Konsortium Prüfung (NCT02603341), untersucht die Frauen mit Brustkrebs zu Photon oder Proton Strahlentherapie randomizing ist.
Krebs ist die zweithäufigste Todesursache bei Kindern im Alter von 1-14 in den Vereinigten Staaten und wird nur übertroffen von Unfällen. Im Jahr 2018 10.590 Kinder mit Krebs diagnostiziert werden, und 1.180 sterben ihre Bösartigkeit1. Unter dieser Gruppe werden 250-500 Patienten mit Medulloblastom diagnostiziert werden. Das mittlere Alter bei der Diagnose von Medulloblastom ist 4 bis 6 Jahren. Angesichts des hohen Risikos für Liquor cerebrospinalis Beteiligung und Verbreitung (30-40 %), ist Thoraxregion Bestrahlung (CSI) standard der Versorgung bei diesen Patienten mit ca. 80 % Überleben bei entsprechender Behandlung.
Medulloblastom-Patienten sind in Standard-Risiko und risikoreichen Gruppen anhand ihres Alters, Vorhandensein von Anaplasie oder Metastasen und Höhe der residual Tumor nach der chirurgischen Resektion geschichtet. In beiden Fällen umfasst Behandlung postoperative Bestrahlung. RT für Medulloblastom beinhaltet anfängliche CSI auf eine Dosis von 23,4-36 Gy. Zusätzliche Dosis wird dann an das Tumorbett gegeben, um eine Dosis von 50,4-55,8 Gy der Primärtumor Seite40zu erreichen. Planungsüberlegungen Behandlung sind die Beschränkung der maximalen Dosen zum Hirnstamm und Rückenmark 54 Gy bis 45 Gy. CSI ist lieferbar mit Photon oder Protonen-Therapie. CT-Simulation und Behandlung oft erfordern Anästhesie um sicherzustellen, dass die Patienten während der Behandlung41nicht bewegen.
Aufgrund der großen Bereiche gezielt mit Strahlung, Photon-basierte RT Techniken führen zu erheblichen Bestrahlung ausgesetzt thorakalen und abdominalen Strukturen anterior Rückenmark, einschließlich der Lunge, Herz, Nieren Darm- und Brustkrebs. Diese Regionen können überschüssige Bestrahlung mit Protonen Therapie (Abbildung 3)42verschont werden. PT basierte CSI erfordert zwei leicht schräg seitliche Felder an der oberen Halswirbelsäule und des Gehirns zu bestrahlen, sowie ein oder mehrere Posterior-anterior Balken auf den unteren Regionen der zervikale, thorakale, lumbale und sakrale Wirbelsäule ausgerichtet. Mehrere Felder sind erforderlich, da das Ziel CTV für CSI umfasst den gesamten zerebrospinale Flüssigkeit (CSF) Raum erstreckt sich von der Gehirn-Stützpunkt, der Spinalkanal durch die Cauda Equina auf der Ebene der S2/S3 Wirbelkörper Kreuzung (Abbildung 3). Die Wirbelsäule Länge bestimmt die Gesamtzahl der spinalen Felder, die für die Behandlung erforderlich. Die überlegene Grenze des obersten Wirbelsäulen Bereich ist auf die minderwertige Rahmen der kranialen Felder abgestimmt. Wenn die Wirbelsäule Bereich die gesamte Wirbelsäule nicht decken kann, ist ein zweites Wirbelsäule Feld auf der schlechter als Grenze der oberen Wirbelsäule Bereich abgestimmt. Dieser Prozess wiederholt, wenn ein dritter Bereich für größere Patienten erforderlich ist. Für Patienten unter 15 Jahren ist die vordere Grenze der Wirbelsäule Felder erweitert die gesamten Wirbelkörper um eine homogene Dosis, um Knochen zu gewährleisten benötigt, um künftiges Wachstum Anomalien in den Entwicklungsländern Skelett zu verhindern. Für Personen über 15 Jahren ist die vordere Wirbelsäule Feldgrenze 2-3 mm über den Spinalkanal in der Wirbelsäule erweitert.
Passive Scatter und PBS Techniken wurden für CSI42,43genutzt. Spezielle Ziele der CSI-Therapie sind homogene Strahlendosis, der Liquor cerebrospinalis (CSF) am unteren Ende der thecal Sac (S2 oder S3), volle Dosis an der vorderen Schädel Basis und cribriform Platte, Minimierung der Dosis zu optischen Strukturen, Beschränkung der Schilddrüse nicht mehr als 5 % der Verschreibung Dosis und Minimierung der Dosis in die Speiseröhre43.
Passive Scatter Behandlungsplanung beginnt typischerweise mit der Schaffung des kranialen Felder. Palette-Kompensatoren mit manuellen Bearbeitung sind oft erforderlich, um eine homogene Dosisverteilung im Gehirn zu schaffen, bei der Begrenzung der Dosis, um die Augen und Cochlea. Für spinale Felder sind Kompensatoren auf die Schilddrüse Ebene Dosis minimieren verdickt. Besondere Aufmerksamkeit wird Feld Kreuzungen zwischen der kranialen und spinalen Felder und mehrere spinale Felder bei Bedarf dann geschenkt. Bereich Kreuzung ist definiert als die 1,25-1,5 cm Länge, wo die Felder angrenzen. Die Kreuzung ist in Richtung kranialen oder kaudalen wöchentlich, Entwicklung von heißen oder kalten Dosis Bereiche zu verhindern verschoben. Im Idealfall wird die Dosis Varianz zwischen 95-108 % der Dosis Rezept gehalten. Feld Gewichtung, Blende Bearbeitungen und Kompensator Bearbeitungen werden alle eingesetzt, um dieses Ziel43zu erreichen.
Forscher am M.D. Anderson Cancer Center haben eine schrittweise Strategie für CSI Planung42entwickelt. Dieser Ansatz beinhaltet die Entwicklung eines MFO-Plans, der kranialen und unteren Wirbelsäule Felder, gefolgt von der Erstellung eines SFO-Plans für die Brustwirbelsäule zu behandeln. Dosis Steigungen sind bei Kreuzung Bereichen genutzt. Der SFO-Plan wird dann in der Ausgangsplan MFO einen endgültigen, zusammengesetzte MFO Plan kopiert. Wirbelsäule Kreuzungen werden einmal um 2 cm über einen 4-Wochen-Kurs der Behandlung verschoben. PBS basiert im Vergleich zu passiven Scatter CSI CSI bietet wesentliche Senkung der Strahlendosis, Linsen, Cochlea und Ohrspeicheldrüse aber auf Kosten der erhöhten Schilddrüsen Dosis42.
Medulloblastom-Patienten erwartet Event kostenlos Überlebensraten von 60-80 % je nach Risiko Schichten44. Da die große Fläche des bestrahlten Gewebes mit CSI und der Sensibilität der pädiatrischen Patienten, Nebenwirkung Langzeitrisiken sind beträchtlich und beinhalten neurokognitiven Beeinträchtigung, sekundäre Malignome, Hypophyse Dysfunktion, Verlust der Hörfähigkeit, Herz-Kreislauferkrankungen , Unfruchtbarkeit, Hypothyreose, Vaskulopathie, trockene Augen, Katarakt, Verlust der Sehkraft und Strahlung Nekrose/Myelitis. Proton-basierte CSI kann daher einen erheblichen Nutzen für viele Patienten bieten.

Abbildung 1: Dosis Tiefenkurven zur Strahlentherapie. Dosisverteilungen als Funktion der Wassertiefe für verschiedene klinische Strahlenbündel gezeigt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 2: Vergleich der Proton und Photon Brust Strahlung. Prozent Dosis Verteilung für einen Patienten mit lokal fortgeschrittenem Brustkrebs erhalten Strahlentherapie IMRT (A, B) oder Protonen (C, D) und zeigen erhebliche Strahlung Dosisreduktion zu Herzen und lungen mit Protonen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 3: Vergleich der Proton und Photon Thoraxregion Strahlung. Prozent Dosis Verteilung für einen Patienten mit Medulloblastom empfangen Thoraxregion Bestrahlung mit Protonen (A) oder IMRT (B) und zeigen erhebliche Strahlung Dosis Reduktion auf Intra Thorax- und intra-abdominalen Regionen mit Protonen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
| Photon | Proton |
| Partikeltyp | Boson | Zusammengesetzte Fermion |
| Ladung [C] | 0 | +1.602 x 10-19
|
| Gewicht [kg] | 0 | 1.672 x 10-27
|
| Spin | 1 | 1/2 |
| Energy† [MeV] | 0,1 - 25 | 10 - 250 |
| Allgemeine Quellen | Linearbeschleuniger, Co-60 Radioisotope, Röntgenröhre | Zyklotron oder Synchrotron-Beschleuniger |
| Liefermethoden | Kollimierten soliden Balken, Multileaf-Kollimatoren, Intensität Modulation, Bögen | Passive Streuung, magnetische Scannen |
| † Energiespektrum normalerweise verwendet, um die menschlichen Krebserkrankungen zu behandeln | |
Tabelle 1: Vergleich der Proton und Photon-Strahlung.