विकिरण योजना और प्रोटॉन चिकित्सा के लिए प्रसव के एक मॉडल के रूप में प्रोस्टेट कैंसर का उपयोग कर की बुनियादी बातों प्रस्तुत कर रहे हैं । अंय चयनित रोग साइटों के लिए इन सिद्धांतों के आवेदन पर प्रकाश डाला गया कैसे प्रोटॉन रेडियोथेरेपी कैंसर रोगियों के लिए नैदानिक परिणाम में वृद्धि हो सकती है ।
विकिरण चिकित्सा ठोस कैंसर के उपचार के लिए एक बार इस्तेमाल किया मोडल है । हालांकि कोशिका को मारने के तंत्र विकिरण के सभी रूपों के लिए समान हैं, फोटॉन और प्रोटॉन मुस्कराते हुए vivo गुण में बहुत अलग है और शायद नैदानिक परिणामों का अनुकूलन शोषण किया । विशेष रूप से, प्रोटॉन कणों एक पूर्वानुमान तरीके से ऊर्जा खो के रूप में वे शरीर के माध्यम से गुजरती हैं । इस गुण नैदानिक गहराई जिस पर प्रोटॉन बीम समाप्त हो गया है, और लक्ष्य क्षेत्र से परे विकिरण खुराक की सीमा को नियंत्रित करने के लिए प्रयोग किया जाता है । यह रणनीति सिर्फ एक ट्यूमर लक्ष्य से परे स्थित सामान्य ऊतकों को विकिरण खुराक में पर्याप्त कटौती के लिए अनुमति दे सकते हैं. हालांकि, शरीर में प्रोटॉन ऊर्जा का क्षरण ऊतक घनत्व के प्रति अत्यधिक संवेदनशील रहता है । एक परिणाम के रूप में, उपचार के दौरान ऊतक घनत्व में कोई परिवर्तन काफी प्रोटॉन dosimetry बदल सकते हैं । इस तरह के परिवर्तन शरीर के वजन, श्वसन, या आंत्र भरने/में परिवर्तन के माध्यम से हो सकता है, और प्रतिकूल खुराक जमाव में परिणाम हो सकता है । इस पांडुलिपि में, हम दोनों निष्क्रिय तितर बितर और पेंसिल बीम प्रोस्टेट कैंसर के लिए तकनीक स्कैनिंग का उपयोग कर प्रोटॉन थेरेपी के वितरण के लिए एक विस्तृत विधि प्रदान करते हैं । हालांकि वर्णित प्रक्रिया सीधे प्रोस्टेट कैंसर रोगियों से संबंधित है, विधि और अनुकूलित किया जा सकता है वस्तुतः सभी ठोस ट्यूमर के उपचार के लिए लागू । हमारा उद्देश्य प्रोटॉन चिकित्सा वितरण और परिणामों की एक बेहतर समझ के साथ पाठकों को सुसज्जित करने के लिए कैंसर थेरेपी के दौरान इस रूपरेखा के उचित एकीकरण की सुविधा है ।
यह अनुमान है कि संयुक्त राज्य अमेरिका में १,७००,००० व्यक्तियों २०१८ में कैंसर के साथ का निदान किया जाएगा, ६००,००० से अधिक1रोग के झुकने के साथ । वर्तमान उपचार के विकल्प शामिल मोनो या बहु-मोडल सर्जरी का उपयोग चिकित्सा, विकिरण चिकित्सा (आरटी), और प्रणालीगत उपचार. RT को संमान के साथ, एक नए निदान रोगियों की तिमाही यह उनके प्रारंभिक कैंसर चिकित्सा के भाग के रूप में प्राप्त होगा और लगभग आधे अंततः यह उनकी बीमारी पाठ्यक्रम2,3के दौरान की आवश्यकता होगी ।
RT के आगमन १८९५ को वापस तिथियां जब विलियम कॉनराड एक्स एक्स-रे की खोज की है जबकि जर्मनी में Würzberg विश्वविद्यालय में अपनी प्रयोगशाला में एक कैथोड रे ट्यूब के साथ काम कर4। लंबे समय के बाद नहीं, एक प्रकार का वृक्ष और कैंसर के रूप में व्यापक लेकर रोगों के साथ रोगियों रेडियम किरणों का उपयोग उपचार प्राप्त कर रहे थे । जल्दी जटिलताओं का एहसास था और भी अपने नोबेल पुरस्कार व्याख्यान5में पियरे क्यूरी द्वारा चर्चा की गई । विकिरण दोनों सामान्य और ट्यूमर ऊतकों को प्रभावित करता है के बाद से, विकिरण का ध्यान से नियंत्रित खुराक चिकित्सकीय अनुपात को अधिकतम करने के लिए उपयोग किया जाना चाहिए, अस्वीकार्य विषाक्तता की संभावना बनाम ट्यूमर नियंत्रण की संभावना के रूप में परिभाषित. प्रौद्योगिकी के रूप में अच्छी तरह से radiobiology और भौतिकी की बेहतर समझ में क्रमिक प्रगति के साथ, इस चिकित्सीय अनुपात काफी समय के साथ सुधार हुआ है । आरटी के उपयोग के कई कैंसर के लिए काफी परिणाम बढ़ाया है, के रूप में कैंसर थेरेपी6,7,8,9के लिए राष्ट्रीय दिशा निर्देशों में शामिल किए जाने से परिलक्षित । कुछ मामलों में, आर टी10चिकित्सा के लिए एकमात्र मोडल के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जबकि अन्य रोगों में, यह स्थानीय रोग नियंत्रण या सूक्ष्म रोग के उन्मूलन के लिए बहु-साधन चिकित्सा के भाग के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है11. हालांकि अक्सर एक उपचारात्मक इरादे के साथ प्रयोग किया जाता है, कई आर टी रोगियों दर्द या अंय लक्षण है कि ट्यूमर प्रेरित संपीड़न, आक्रमण, या लोको क्षेत्रीय या व्यापक, मेटास्टेटिक की स्थापना में सामांय ऊतकों के विनाश से विकसित की palliation के लिए इलाज कर रहे है रोग.
आरटी के पीछे बुनियादी सिद्धांतों सीधी हैं । विकिरण के आवेदन के साथ, ऊर्जा कोशिकाओं में परमाणुओं के ionization के माध्यम से जमा है । यह ऊर्जा, हालांकि यह केवल कुछ microkelvin द्वारा एक विकिरणित क्षेत्र का तापमान बढ़ा सकते हैं, मुक्त कण है कि सीधे डीएनए चोट12,13के रास्ते से कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकता है पैदा करता है । उच्च ऊर्जा कण विकिरण के बारे में हमारी समझ के बहुत और बात के साथ अपनी बातचीत ब्रह्मांडीय किरणों के सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक अध्ययन से आता है और ऊपरी वायुमंडल में उनकी बातचीत जल्दी 20वीं सदी में14में बाहर किया । उच्च ऊर्जा (MeV GeV करने के लिए) का आरोप लगाया कणों मुख्यतः विद्युत बल के माध्यम से बात के साथ बातचीत: के रूप में इन कणों बात या ऊतक के माध्यम से पारित, कक्षीय इलेक्ट्रॉनों के साथ लोचदार टकराव ionization और लक्ष्य बात की उत्तेजना के लिए नेतृत्व, और परमाणु नाभिक के साथ लोचदार collisions तितर बितर या कण पथ के विक्षेपन के लिए सीसा । इसके अलावा, परमाणु टकराव और इलेक्ट्रॉनों के साथ कठिन टकराव माध्यमिक विकिरण का एक झरना है कि कण विकिरण के लिए कहते हैं के साथ जोड़ने के लिए सीसा । उच्च ऊर्जा इस प्रकार है कि रासायनिक प्रतिक्रियाशील रहे है और मुक्त इलेक्ट्रॉनों और संभावित जीवविज्ञान परिवर्तन या इन क्षेत्रों को उजागर जीवों को नुकसान प्रेरित कर सकते है के एक जगा के पीछे छोड़ बात पार कणों ।
रेडियोथेरेपी के एक प्रमुख दीर्घकालिक लक्ष्य को जानने के लिए कैसे सबसे अच्छा एक तरह से है कि प्रभावी ढंग से मानव रोग का इलाज करेंगे में इन क्षेत्रों में उपयोग करने के लिए किया गया है । चिकित्सकीय, विकिरण के आदर्श रूप (जैसे फोटॉन, प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, या भारी आयन के रूप में) रोग लक्ष्य में पर्याप्त ionization उपचारात्मक विरोधी ट्यूमर प्रभाव प्रदान करने के लिए प्रेरित करना चाहिए, जबकि एक ही समय में सामान्य आसपास में न्यूनतम ionization कारण ऊतकों बचके प्रभाव को कम करने के लिए । आरटी के लिए किस प्रकार का विकिरण का चयन किया जाता है रोग पर भाग में निर्भर करता है इलाज । ट्यूमर है कि शरीर के भीतर गहरे स्थित है और भी शल्य चिकित्सा अप्रभावी हो सकता है के लिए, megavolt फोटॉनों, प्रोटान, और भारी आयनों इष्टतम15,16माना जाता है । ऐसी त्वचा को शामिल करने के रूप में सतही कैंसर के लिए, इलेक्ट्रॉन चिकित्सा इष्टतम और भी सौंदर्यवर्धन के लिए शल्य चिकित्सा के लिए बेहतर हो सकता है । दूसरी ओर, megavolt फोटॉनों का लाभ त्वचा को नुकसान सीमित करते हुए ऊतक में गहरी घुसना करने की क्षमता में निहित है । ऐसे इलेक्ट्रॉनों, प्रोटान, या भारी आयनों के रूप में चार्ज कणों, के मामले में, अपने प्राथमिक लाभ उनके ‘ रोक ‘ विशेषताओं में निहित है; यही है, आरोप कणों ऊपर वर्णित लोचदार टकराव के माध्यम से लगातार ऊर्जा खो, और इस ऊर्जा हानि मिलीमीटर पैमाने पर अत्यधिक पूर्वानुमान है । इसलिए, एक चार्ज कण बीम वांछित गहराई के लिए सटीक ऊर्जा के साथ एक रोगी को दिया जा सकता है । इसके अलावा, चार्ज कणों कोई बाहर निकलें खुराक17के लिए थोड़ा उत्पादन । इसके विपरीत, फोटॉनों जैसे unchargeed कणों को बढ़ाने के साथ एक घातीय falloff (क्षीणन) गहराई है, जो अक्सर एक महत्वपूर्ण बाहर निकलें खुराक कि लक्ष्य के लिए बाहर स्वस्थ ऊतकों समझौता कर सकते है सुराग की ओर जाता है । इन अवधारणाओं चित्रा 1में प्रदर्शन कर रहे हैं, जो विकिरण खुराक (ionization) नैदानिक विकिरण के विभिंन प्रकार के गुणों का इस्तेमाल से पता चलता है । गहरे ट्यूमर लक्ष्य के लिए फोटॉनों के बजाय प्रोटान या कार्बन आयनों का उपयोग करने के लिए एक केंद्रीय प्रेरणा है कि वहां ंयूनतम खुराक प्रवेश खुराक और लक्ष्य के ऊतकों से परे शूंय से बाहर निकलें खुराक है । तालिका 1 फोटॉन और प्रोटॉन मुस्कराते हुए के नैदानिक प्रासंगिक विशेषताओं में से कुछ संक्षेप ।
, प्रोटॉन थेरेपी सहित रेडियोथेरेपी के क्षेत्र में अग्रिम दो प्रमुख मोर्चों पर हुई है: 1) कुशल कण के निर्माण में सक्षम त्वरक उच्च ऊर्जा (MeV) विकिरण जैसे सिंक्रोट्रॉन और साइक्लोट्रॉन त्वरक, और 2 के रूप में) अत्याधुनिक गणना विधियों के विकास कि रोग इमेजिंग डेटा और विकिरण परिवहन गणना गठबंधन के लिए कंप्यूटर नकली “उपचार योजना की अनुमति.” उपचार योजना के लिए, रोगियों को आम तौर पर गणना टोमोग्राफी (सीटी) इमेजिंग से गुजरना । सीटी छवियों रोगी के बारे में 3 आयामी शारीरिक जानकारी के रूप में के रूप में अच्छी तरह से ऊतक घनत्व के सटीक ठहराव होते हैं । सीटी छवियों और घनत्व नक्शे तो विकिरण उपचार की योजना के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन में इस्तेमाल कर रहे हैं: दोनों ऊर्जा और विकिरण क्षेत्र की तीव्रता गणितीय प्रत्येक रोगी के लिए अनुकूलित कर रहे हैं । एक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) स्कैन या एक पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) स्कैन भी सीटी डेटा पूरक करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
नीचे, हम कैसे रोगियों को उनके विकिरण उपचार पाठ्यक्रम के माध्यम से नेविगेट कर रहे हैं की एक कदम दर कदम रूपरेखा का वर्णन, कुछ ट्यूमर प्रकार प्रोटॉन चिकित्सा के साथ इलाज के उदाहरण के बाद.
विकिरण उपचार योजना और कैंसर के लिए वितरण एक उच्च अनुकूलित प्रक्रिया प्रत्येक व्यक्तिगत रोगी और उसके विशेष कैंसर के लिए व्यक्तिगत है । आधुनिक विकिरण उपचार एक छवि निर्देशित हस्तक्षेप-सीटी एक स्वनिर्धारित विकिरण योजना अनुकरण के दौरान प्राप्त छवियों आधारित है । सीटी इमेजिंग अनिवार्य है क्योंकि यह 3 आयामी (3 डी) रोगी के बारे में शारीरिक जानकारी के रूप में अच्छी तरह से शरीर है कि खुराक गणना के लिए आवश्यक है के भीतर विभिंन स्थानों पर ऊतक घनत्व की सटीक ठहराव शामिल है । सीटी इमेजिंग के दौरान मरीज को एक मोटर चालित टेबल पर तैनात किया जाता है । कई यांत्रिक स्थिरीकरण उपकरणों आमतौर पर इमेजिंग के दौरान और बाद में आरटी प्रसव के दौरान रोगी आंदोलन को प्रतिबंधित करने के लिए कार्यरत हैं । आवश्यक परिशुद्धता पर निर्भर करता है, इन उपकरणों सरल मोल्ड-प्रकार कुशन और प्लास्टिक के जाल, जो रोगी की सतह के अनुरूप है और फिर गति को प्रतिबंधित करने के लिए कठोर, कठोर खोपड़ी उपकरणों के रूप में अधिक आक्रामक उपकरणों है कि जगह में drilled रहे है से लेकर । अक्सर, स्थिर उपकरण के आवश्यक परिशुद्धता के पास महत्वपूर्ण संरचनाओं के लिए ट्यूमर ऊतक की निकटता से तय होता है । एक उदाहरण के रूप में, सबसे आक्रामक स्थिरीकरण उपकरण, एक सिर हेलो जगह में drilled, जब एक मिलीमीटर परिशुद्धता आंखों या ऑप्टिक नसों के पास एक ट्यूमर का इलाज करने के लिए अंधापन है कि रोगी से हो सकता है की संभावना को कम करने के लिए की जरूरत है कभी इस्तेमाल किया जा रहा है उपचार के दौरान एक गलत स्थिति में ।
सीटी इमेजिंग जानकारी भी आंतरिक सामांय ऊतक शरीर रचना विज्ञान का अनुकूलन किया जाता है । उदाहरण के लिए, मूत्राशय निरोध अक्सर प्रोस्टेट के विकिरण से मूत्राशय और छोटे आंत्र खुराक जोखिम को कम करने के लिए उपयोग किया जाता है के रूप में ऊपर प्रोटोकॉल में उल्लेख किया । इसी प्रकार, पेट के ऊपरी पेट विकिरण के लिए सिमुलेशन के दौरान भोजन के साथ विशेष रूप से कर रहे हैं, तो (उदाहरण के लिए, गैस्ट्रिक, जिगर, बाहर घेघा), तो रोगी पेट और आंत्र पथ के माध्यम से पारित करने के लिए भोजन की अनुमति के बाद फिर से अनुकरणीय है . यह पेट हटना और ऊपरी पेट के ट्यूमर के रेडियोथेरेपी के दौरान विकिरण जोखिम की संभावना को कम करेगा । मामलों में जहां पेट या मूत्राशय खुद विकिरण लक्ष्य कर रहे हैं, वे जानबूझकर किया जा सकता है या खुराक वितरण का अनुकूलन करने के लिए खाली कर दिया ।
कुछ उदाहरणों में, एक ट्यूमर पर्याप्त रूप से या मज़बूती से सीटी पर visualized नहीं है, लेकिन अधिक सही एक एमआरआई या एक पालतू स्कैन द्वारा पहचाना जा सकता है । ऐसे मामलों में, पीईटी या एमआरआई स्कैन बाद अभी भी खुराक गणना के लिए आवश्यक है के बाद से सीटी डेटा पूरक करने के लिए उपयोग किया जाता है । यह एमआरआई और योजना चिकित्सा के लिए सीटी छवियों के लिए पीईटी छवियों दर्ज द्वारा हासिल की है । एमआरआई स्कैन अक्सर अधिक से अधिक दृश्य इसके विपरीत और सीटी, जो मस्तिष्क या जिगर में उन लोगों के रूप में एक ट्यूमर की पतली, कोमल ऊतक सीमाओं की पहचान करने के लिए फायदेमंद हो सकता है उच्च संकल्प प्रदान करते हैं । पालतू रेडियोधर्मी के वितरण के एक कार्यात्मक दृश्य प्रदान करता है-अनुरेखक रोगी में इंजेक्शन अणुओं ।
कुछ ट्यूमर छाती या पेट के क्षेत्रों में उत्पन्न होते हैं जहाँ वे श्वसन के साथ काफी आगे बढ़ सकते हैं । आदेश में इस प्रस्ताव के लिए खाते में विकिरण सटीकता, एक 4 आयामी सीटी, “मूवी-मोड” सीटी इमेजिंग, का एक प्रकार सुनिश्चित करने के लिए 3 डी रोगी शरीर रचना विज्ञान पर कब्जा के रूप में यह श्वसन के दौरान समय के साथ परिवर्तन किया जा सकता है । कुछ वक्ष और उदर के लक्ष्य के लिए, संपीड़न बेल्ट या गति शमन के अंय साधनों के लिए चिकित्सा के दौरान इस्तेमाल किया जा सकता है गति और सीमा को प्रतिबंधित ट्यूमर स्थान४५के बारे में अनिश्चितता ।
एक बार रोगी के उपचार के लिए अनुकरणीय है, एक व्यक्तिगत उपचार योजना कैंसर प्रोटोकॉल, ट्यूमर स्थान, और शारीरिक सुविधाओं, जो विकिरण मुस्कराते हुए, कण प्रकार, ऊर्जा के इष्टतम विन्यास को प्रभावित के विचार के साथ विकसित की है, और प्रत्येक व्यक्ति के रोगी के लिए खुराक स्तर । प्रत्येक रोगी के लिए, बुनियादी सवालों की एक संख्या शुरू में नैदानिक टीम द्वारा विचार कर रहे है एक इष्टतम उपचार योजना विकसित करना । एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में, विकिरण का सबसे उपयुक्त रूप चयनित किया जाना चाहिए । विकल्प फोटॉनों, इलेक्ट्रॉनों, या प्रोटान शामिल हैं । यह आमतौर पर विकिरण वितरण के लिए बीम कोण (ओं) के चयन के बाद है । सबसे आरटी मशीनों एक रोबोट रोगी पोजीशनिंग मेज और एक घूर्णन गैन्ट्री कि आर टी बीम वस्तुतः किसी भी कोण से रोगी में निर्देशित किया जा करने की अनुमति शामिल हैं । निर्णय है कि सबसे प्रभावी ढंग से आरटी के साथ लक्ष्य हमलों और सबसे अच्छा गैर लक्ष्य है कि चयनित मुस्कराते हुए रास्ते में हो सकता है से बचा जाता है खोज शामिल है । कुछ मामलों में, बीम कोण योजना प्रणाली द्वारा ही ट्यूमर और सामांय ऊतकों के लिए विकिरण के लक्ष्यों में डालने के बाद निर्धारित कर रहे हैं । इस प्रक्रिया “व्युत्क्रम योजना” है और अक्सर IMRT के मामले में किया जाता है, जो कई की तीव्रता, आने वाले विकिरण एक समान लक्ष्य खुराक प्रदान करता है, लेकिन अत्यधिक गैर वर्दी खुराक के लिए नेतृत्व कर सकते हैं कि एक समय-निर्भर तरीके से बीम का नियमन शामिल है लक्ष्य से बाहर । हालांकि दोनों फोटॉन या प्रोटॉन थेरेपी तीव्रता संग्राहक हो सकता है, व्युत्क्रम योजना काफी हद तक फोटॉन आधारित IMRT में ही उपयोग किया जाता है । ठोस विकिरण मुस्कराते हुए इस्तेमाल किया जा करने के लिए कर रहे हैं, तो कस्टम धातु collimators ट्यूमर के आकार के साथ विकिरण बीम के आकार से मेल करने के लिए गढ़े जा सकता है ।
यदि प्रोटॉन थेरेपी का चयन किया जाता है, तो बाद के निर्णय में निष्क्रिय बिखराव या पंजाबियों की तकनीक के उपयोग के संबंध में किए जाने की आवश्यकता होती है । पंजाब के मामले में, एक अतिरिक्त निर्णय MFO या एकल क्षेत्र अनुकूलन/एकल क्षेत्र वर्दी खुराक (SFO/SFUD) रणनीतियों के उपयोग के बारे में आवश्यक है । MFO उपचार में, एकाधिक बीम हर अंश के दौरान एक ट्यूमर के इलाज के बाद से प्रत्येक बीम केवल लक्ष्य के एक हिस्से के लक्ष्य की आवश्यकता है । इसके विपरीत, SFO योजनाओं के लिए, हर बीम पूरे लक्ष्य को शामिल किया गया । MFO अक्सर एक महत्वपूर्ण संरचना के पास ट्यूमर के लिए इष्ट है (उदाहरणके लिए, ऑप्टिक तंत्रिका के पास ब्रेन ट्यूमर) जहां बीम कोण की एक किस्म विकिरण खुराक खोदना करने के लिए लाभप्रद हो सकता है । MFO रणनीतियों यह भी सुनिश्चित करें कि सभी विकिरण मुस्कराते हुए/एक ही क्षेत्र है जहां खुराक अप्रत्याशित रूप से डींग मारने का चरम प्रभाव की वजह से उच्च हो सकता है में “अंत सीमा” नहीं है । दूसरी ओर, SFO शारीरिक अनिश्चितता के क्षेत्रों के पास लक्ष्य के लिए इष्ट है, प्रोस्टेट जो अंतर मूत्राशय और मलाशय भरने के कारण स्थानांतरित कर सकते हैं के रूप में । SFO शारीरिक प्रसरण के कारण खुराक परिवर्तन के खिलाफ बढ़ाया मजबूती प्रदान करता है ।
एक बार बुनियादी योजना रणनीति का फैसला किया है, उपचार की योजना बना के अगले चरण आमतौर पर विकिरण क्षेत्रों के गणितीय अनुकूलन शामिल है । ऊर्जा, तीव्रता, और स्थानिक वितरण (स्थानिक रूप से बदलती प्रवाह) आने वाले विकिरण के अनुकूलन में आम तौर पर मुक्त मापदंडों हैं । सीटी द्वारा रोगी शरीर रचना विज्ञान के बड़े 3 डी मैट्रिक्स प्रतिनिधित्व के साथ साथ, इन मुक्त चर एक बहुत बड़ी समस्या का आकार और इसी बड़े अनुकूलन मैट्रिक्स का नेतृत्व (जैसे, सीटी मूल्यों के हजारों और संभव बीम तीव्रता के हजारों चाहिए माना जा) । इन मैट्रिक्स को एक उद्देश्य समारोह है, जो “उपचार योजना के लक्ष्य” का एक गणितीय निर्माण है में तैयार कर रहे हैं । जैसा कि ऊपर उल्लेख किया है, उपचार के लक्ष्यों को पहले लक्ष्य को निर्धारित खुराक प्राप्त करने के लिए प्राथमिकता है, और दूसरे के रूप में एक खुराक के रूप में कम प्राप्त करने के लिए सामान्य ऊतकों के लिए संभव है. इस उद्देश्य फ़ंक्शन को छोटा करने के लिए, उच्च कंप्यूटिंग पावर मैट्रिक्स पॉप्युलेट, और सांख्यिक ऑप्टिमाइज़ेशन विधियों, जैसे ग्रैडिएंट-खोज एल्गोरिथ्म, जल्दी से स्थानीय minima के लिए खोज करने के लिए उपयोग किए जाते है कि तेज़ RT ट्रांसपोर्ट परिकलन निष्पादित करने के लिए इच्छित है समारोह । इन minima प्रत्येक अद्वितीय रोगी के लिए इष्टतम उपचार योजनाओं के अनुरूप है । उपचार योजना में कंप्यूटर की भूमिका को नहीं किया जा सकता है । आधुनिक विकिरण उपचार और नैदानिक रेडियोलॉजी पिछले तीन दशकों के कंप्यूटर प्रगति के बिना संभव नहीं होगा ।
एक अंतिम चरण के रूप में, अनुकूलित उपचार योजना चिकित्सा टीम द्वारा समीक्षा की है (चिकित्सक, dosimetrist, और भौतिक विज्ञानी) । कई मामलों में, योजना को आगे अनुकूलित किया जा सकता है या अलग उद्देश्यों के साथ फिर से अनुकूलित करने के लिए समग्र गुणवत्ता में सुधार होगा । एक बार योजना इष्टतम पाया जाता है, योजना के तकनीकी मापदंडों एक भौतिक विज्ञानी द्वारा समीक्षा की और उपचार वितरण मशीन को हस्तांतरित कर रहे हैं ।
कई मामलों में, कई हफ्तों के लिए हर काम करने के लिए अक्सर रोगी एकाधिक उपचार भागों (सत्र) के लिए रिटर्न । बहु दिन भिन्नीकरण तीव्र विकिरण प्रेरित दुष्प्रभावों को तेज कर सकते हैं, लेकिन संभावित देर से कम हो सकता है, आरटी के अधिक गंभीर दुष्प्रभाव एकल-अंश उपचार12के साथ तुलना में । बहु अंश दृष्टिकोण ट्यूमर है कि तेजी से विभाजित या आरटी से घातक क्षति की मरंमत करने में असमर्थ है के लिए इष्टतम हैं । हालांकि, यह सटीक उपचार साइट और आसपास के सामान्य ऊतकों की संवेदनशीलता पर निर्भर करता है । विकिरण उपचार के वितरण के लक्ष्य के बाद से प्रत्येक अंश के दौरान एक ही उपचार प्रशासन है, यहां तक कि रोगी की स्थिति में गति या अनिश्चितता के कुछ मिलीमीटर कण चिकित्सा उपचार योजना के क्षरण के लिए नेतृत्व कर सकते हैं । इस कारण से, पर बोर्ड छवि मार्गदर्शन प्रणाली multifraction RT. X-रे imagers, शंकु बीम सीटी स्कैन, या ऑप्टिकल, लेजर स्कैनिंग सतह imagers के दौरान सर्वोपरि महत्व के है इस प्रयोजन के लिए सभी उपलब्ध हैं । इन उपकरणों की अनुमति छवि निर्देशित रेडियोथेरेपी (IGRT) संरचनात्मक स्थलों की इमेजिंग के माध्यम से, ट्यूमर लक्ष्य, या किराए की रेडियो-अपारदर्शी फिड्यूशियल मार्करों । IGRT छवियों को मूल सिमुलेशन स्कैन की तुलना में कर रहे है और विकिरण के प्रत्येक अंश से पहले के रूप में आवश्यक समायोजित ।
प्रोटॉन चिकित्सा की परिमित सीमा के लाभ के बावजूद, जो निकास खुराक सीमा, रेंज आम तौर पर उपचार की योजना में देखा भविष्यवाणी की परिशुद्धता कुछ मिलीमीटर के आदेश पर है । अलग रोगी के ऊतकों में सटीक ऊर्जा नुकसान अनिश्चित है, सबसे पहले, के बाद से ऊतक के सटीक आणविक घटकों अस्पष्ट हैं, और, दूसरे, समय के साथ रोगी शरीर रचना विज्ञान परिवर्तन, दोनों कम timescales पर (जैसे, श्वास) और अब timescales (जैसे, वजन घटाने, ट्यूमर संकोचन, सामांय एनाटॉमी परिवर्तन) । इस अनिश्चितता का पता करने के लिए, एक “बाहर मार्जिन” लक्ष्य मात्रा है कि सिर्फ अधिकतम ट्यूमर गहराई से परे सामान्य ऊतक के एक अतिरिक्त मार्जिन है करने के लिए जोड़ा जाता है । इस तरह के एक मार्जिन सुनिश्चित करता है कि रेंज पूर्वानुमान में अनिश्चितताओं के साथ, पूरे ट्यूमर गहराई उच्च विश्वास के साथ इलाज किया जाएगा । दुर्भाग्य से, सामांय ऊतक मार्जिन के रूप में एक परिणाम पूर्ण आरटी खुराक को उजागर किया जा सकता है, जो संभवतः महत्वपूर्ण आरटी के साइड इफेक्ट है कि ऊतक में ले जा सकते हैं । इसके विपरीत, के रूप में फोटॉनों रोक नहीं है बल्कि लक्ष्य से बाहर निकलें, ऐसा कोई बाहर मार्जिन के लिए सीमा अनिश्चितता भरपाई की जरूरत है । एक ज्यामितीय मार्जिन अभी भी फोटॉन चिकित्सा में प्रयोग किया जाता है लक्ष्य की स्थिति अनिश्चितताओं पता है, लेकिन फोटॉनों बहुत कम रोगी ऊतकों के लक्ष्य के ऊपर की सटीक स्थिति प्रोटान से संवेदनशील हैं । इसलिए, आवश् यक हाशिया कभी-प्रोटान से फोटॉनों के लिए छोटा हो सकता है । इस विचार से समझा जा सकता है कि प्रोटान ऊतकों है कि बहुत उनकी सीमा की स्थिति को प्रभावित में सतत ऊर्जा नुकसान से गुजरना, जबकि फोटॉनों और unchargeed कर रहे है स्वतंत्र रूप से परमाणु और उनके orbitals के बीच खाली जगह में यात्रा, दुर्लभ के अलावा इलेक्ट्रॉनों या नाभिक के साथ टकराव । ऊतक में बड़े घनत्व मतभेद, जैसे, धातु वस्तुओं या हवा गुहाओं, तथापि, अभी भी फोटॉन खुराक के रूप में के रूप में अच्छी तरह से प्रोटॉन खुराक को प्रभावित, लेकिन एक कम परिमाण के लिए.
एक अंतिम और महत्वपूर्ण अनिश्चितता विकिरण के विभिन्न रूपों की radiobiological प्रभावशीलता (RBE) से संबंधित है । RBE खुराक का अनुपात है, एक संदर्भ विकिरण प्रकार और एक परीक्षण विकिरण प्रकार से, शर्त के तहत कि दोनों विकिरण प्रकार एक ही जैविक प्रभाव का उत्पादन. उच्च RBE, ऊतक में ऊर्जा जमाव की इकाई प्रति विकिरण अधिक हानिकारक । RBE अनुपात फोटॉन विकिरण के संदर्भ में परिभाषित किया गया है । यह सीधा वर्णन के बावजूद, वहां वास्तव में महान आरोप लगाया कणों के लिए RBE मूल्यों के बारे में अनिश्चितता के रूप में फोटॉनों का विरोध किया है । जीवविज्ञान प्रभाव में अंतर करने के लिए माइक्रोमीटर और नैनोमीटर स्केल पर फोटॉनों और चार्ज किए गए कणों के बीच स्थानिक खुराक वितरण में अंतर, यहां तक कि जब macroscopic खुराक समान हैं. यह अलग खुराक और विभिन्न काइनेटिक ऊर्जा पर आरोप लगाया कणों के लिए जोखिम के बाद डीएनए क्षति के स्थानिक पैटर्न की जांच से समझा जा सकता है । विभिंन काइनेटिक ऊर्जा और प्रोटान के विभिंन शुल्क (+ 1) और कार्बन आयनों (+ 6) रोगी में अलग गहराई में ऊर्जा हस्तांतरण में अंतर करने के लिए सीसा, जबकि फोटॉनों के लिए, ऊर्जा हस्तांतरण तुलनात्मक कम है और यह भी अधिक सजातीय भर में रोगी । जबकि सैद्धांतिक रूप से समझ, विकिरण कैंसर विज्ञान समुदाय में महत्वपूर्ण बहस के लिए सही ऐसे जीवविज्ञान प्रभाव की भविष्यवाणी करने की क्षमता के बारे में है । कार्बन आयन चिकित्सा के लिए, वहां कैसे सबसे अच्छा इन जीवविज्ञान प्रभाव मॉडल पर आम सहमति की कमी है, हालांकि वहां है कि इस तरह के प्रभाव चिकित्सा प्रदान करने के लिए मॉडलिंग की जानी चाहिए समझौता है । प्रोटान के लिए, सबसे नैदानिक केंद्रों RBE प्रभाव के स्पष्ट मॉडलिंग के बिना वर्तमान योजना चिकित्सा, १.१ के एक निरंतर सुधार कारक का उपयोग करने के लिए छोड़कर, लेकिन यह निकट भविष्य में बदलने की संभावना है के रूप में नए वाणिज्यिक उपचार योजना प्रणाली के लिए शुरुआत कर रहे है प्रोटॉन थेरेपी के RBE को मॉडल करने के लिए जैविक मॉडलिंग सॉफ्टवेयर टूल्स शामिल करें ।
यादृच्छिक परीक्षण के पूरा होने के साथ, RADCOMP, PARTIQoL और RTOG १३०८ सहित, हम और अधिक ठोस जवाब के रूप में होना चाहिए जो विकिरण के रूपों स्तन के लिए बेहतर हो सकता है, प्रोस्टेट, और फेफड़ों के कैंसर, क्रमशः. इसी तरह के अध्ययन अंय रोग साइटों है कि बेहतर उन ट्यूमर प्रकार के लिए सबसे अच्छा उपचार साधन की पहचान करने में मदद कर सकते है के लिए योजना बनाई है । हालांकि, वहां पहले से ही पर्याप्त डेटा के लिए कुछ सेटिंग्स में प्रोटान की श्रेष्ठता सुझाव है, विशेष रूप से बाल चिकित्सा आबादी में, जहां पर्याप्त सामांय ऊतक बख्शना बहुत विषाक्तता से रुग्णता को कम कर सकते हैं, माध्यमिक सहित दुर्दमताओं.
The authors have nothing to disclose.
सेवाराम NIH ऋण चुकौती कार्यक्रम से अनुदान धन स्वीकार करता है. A.H. को बायर, Clovis, तारामंडल, Agensys, Sotio, आसमानी, और Calithera से फंडिंग मिली है ।
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Proton Range Shifter | .Decimal | RS-AC 1018 | Adjusts proton beam tissue depth penetration |
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