Hadronová radioterapie

V konvenční radioterapii se využívá ozařování pomocí fotonových nebo elektronových svazků, jejichž zdrojem bývají kobaltové zářiče či lineární urychlovače. Nejvíce energie je těmito částicemi předáváno tkáním ležícím na povrchu těla nebo těsně pod ním, viz obrázek: s rostoucí hloubkou průniku do tkáně dochází u fotonů po mírném počátečním nárůstu k exponenciálnímu poklesu předávané energie. Místa ležící před cílovou oblastí jsou jednotlivými svazky ozářena zpravidla více než vlastní ložisko. Určité radiační zátěži jsou vystavena i místa ležící za cílovou oblastí. Ozařováním z více směrů lze vliv těchto nepříznivých skutečností snížit, avšak pouze do určité míry. Pro mnohé nádory ležící v těsné blízkosti kritických orgánů vede radioterapie konvenčními svazky k vysokému riziku nepřípustného poškození těchto struktur, takže ji nelze úspěšně aplikovat.

Naproti tomu předávají protony a lehké ionty (nabité hadrony) největší část své energie v úzké oblasti tzv. Braggova vrcholu (angl. Bragg peak), viz obrázek. Tkáně ležící před tímto maximem jsou zasaženy výrazně menší dávkou, tkáně ležící za oblastí doběhu částic nejsou vystaveny prakticky žádné radiační zátěži. Protony i lehké ionty jsou navíc charakterizovány minimálním bočním rozptylem. Díky fyzikálním vlastnostem těchto částic lze oblast maximální předávané dávky velmi přesně vymezit.

Poloha Braggova maxima v dané látce je dána energií částic. Jeho šířka bývá často značně menší než rozměr nádoru. Použitím speciálních absorpčních filtrů lze tuto úzkou oblast rozšířit do požadovaných rozměrů tak, aby pokrývala celé nádorové ložisko (tzv. pasivní rozptyl svazku). Alternativní možností je ozáření cílové oblasti ostrým Braggovým maximem meandrovitým způsobem (tzv. aktivní skenování).

Základní výhodou hadronové radioterapie je možnost umístit oblast maximální předávané energie do nádorového ložiska a přesněji ji přizpůsobit jeho tvaru. Díky tomu lze zvýšit ložiskovou dávku a tím výrazně zvýšit pravděpodobnost lokální kontroly nádoru (jeho eradikace), aniž by došlo ke zvýšení zátěže okolních tkání a zvýšenému riziku vzniku komplikací. Podobně jako v konvenční radioterapii se i zde využívá ozařování z více polí a frakcionované ozařování.

Ionty vykazují v oblasti Braggova maxima ve srovnání s protony vyšší hustotu ionizace, tedy vyšší hodnotu lineárního přenosu energie. To vede ke zvýšené biologické účinnosti při stejné dávce a současně ke snížení nepříznivého kyslíkového poměru. Proto se očekává, že např. ionty uhlíku budou v některých případech, zejména pro hypoxické nádory resistentní vůči konvenčnímu záření, léčebně výhodnější než protony. Ukazuje se také, že při ozařování lehkými ionty lze snížit počet frakcí, do kterých je celková aplikovaná dávka rozdělena. Zkrácením celkové doby léčby se významně snižují ekonomické náklady a zvyšuje kapacita příslušného centra. Rovněž se snižuje celková léčebná náročnost z pohledu pacienta. Detailní ověření uvedených závěrů na základě klinických dat je jedním z úkolů evropského výzkumného projektu ENLIGHT, zaštítěného společností ESTRO (The European Society for Therapeutic Radiology and Oncology).