Kansere bağlı olarak her yıl ölen insan sayısı gitgide artmaktadır. Bu sebeple kanser ile ilgili çalışmalar büyük bir önem kazanmaktadır. Cerrahi, radyoterapi, ilaç tedavileri günümüz kanser tedavisi için uygulanan en bildik yöntemlerdir. Fakat bu yöntemlerde önemli bir problem söz konusudur: İyonlaştırıcı radyasyon(ana hedef olan tümör bölgelerine odaklanan) sağlıklı bazı dokulara zarar vermektedir. Radyoterapi uygulamalarında en sık kullanılan iyonlaştırıcı radyasyon 1895’te W. C. röntgen tarafından bulunan X ışınlarıdır.
Günümüz radyoterapi yönteminde doğrusal hızlandırıcı ismi verilen aletlerde üretilen yüksek enerjili X ışınları hasar görmüş tümörlü dokuya uygulanmaktadır. Fakat X ışınları tümöre odaklanırken, vücuda girerken ve vücut içerisinden çıkarken hasarlı olmayan dokulardan geçtiği için bu bölgelere de zarar vermektedir.
Son 20 yılda büyük ilerleme kaydeden bilişim teknolojisi sayesinde bu ışınların odaklanma işlemi geçmişle karşılaştırılamayacak boyutta hassas bir biçimde gerçekleştirilir. Bilim insanları bununla beraber bu uygulamayı daha da iyi hale getirecek bazı ışınlar üzerinde araştırmalar yapmaktadır. İşte bu tür çalışmaların sonucunda yeni ve farklı bir radyoterapi sistemi olan protonterapi cihazları tıp alanına dahil olmaya başladı. Aslında hız kazandırılmış olan protonlar kanser hastalığı tedavisinde 50 yılı aşkın bir süredir doktorlar tarafından kullanılmaktadır. Laurance Berkeley laboratuvarlarında 1950’li yıllarda parçacık hızlandırıcı deneyler yapılmış ve bu süreç 1990’lı senelerin başına dek daima araştırma laboratuvarlarında sürdürülmüş yüksek maliyetleri ve devasa boyutları nedeniyle hastanelere aktarılamamıştır. 1990’lı yılların sonrasında hastanelerde kurulmuş olan protonterapi merkezlerinin miktarı dünya üzerinde büyük bir atış göstermiştir.
Neden Protonterapi?
Proton parçacıklarının X ışınından avantajlı yanı kendilerine özgü bazı yanı fiziksel özelliklerinin olmasıdır. Nobel fizik ödülünü alan William Henry Bragg, 1903’te ağır yüklü parçacıkların ve protonların durmaya yakınken enerjilerinin çoğunu “Bragg Peak” isminde bir etki ile ortama verdiğini keşfetmiştir. Bu durumun insan bedenindeki karşılığı tümöre odaklanmış olan parçacıklarının giriş noktalarında normal dokulara daha az dozda verilmesi, çıkışlardaki dokulara ise verilmemesi idi. Bu durum yüzyıllık rüyanın gerçekleşmesi gibi bir şeydi. Bir takım dozimetrik çalışmalar da bunları destekler nitelikte idi. Çıkış bölgelerinde sıfır dozun olması heyecan verici bir durumdur.
Protonterapi Merkezlerinin Özellikleri
Proton hızlandırıcı ünite olarak siklotron ya da sinkrotron, tedavi odaları ve enerji transport ünitesi olmak üzere protonterapi merkezleri üç ana kısımdan oluşmaktadır. Siklotronlarda dairesel hareketlerle manyetik alan içinde hızlandırılan protonlar elde edilmek istenen enerjiyi kazanmakta ve yüksek enerjili proton atomları enerji transport sistemine yönlendirilmektedir. İstikrarlı ve hızlı olması, proton demeti üretiminin süreklilik göstermesi protonterapinin üstün özelliklerindedir. Hızlandırıcı olan bölgede radyoaktivasyon düzeyinin yüksek olması radyoaktivitenin bu yüksekliğinden dolayı ile oluşan arıza durumlarında bakım işleminin hemen yapılamaması protonterapi yönteminin dezavantajlarındandır. Farklı enerji düzeylerini dengelemek için enerji azaltıcı metal parçalar kullanılmaktadır. Bu parçalar nötron kirliliğinde yükselmeye sebep oluyor ve bu da radyasyon güvenliği anlamında büyük bir problem teşkil etmektedir.
Proton hızlandırıcı odasında meydana gelen etkileşimler sonucunda açığa çıkan ve aşırı radyoaktivite içeren maddelerin depolanması için ayrı bir yere ihtiyaç duyuluyor. Proton hızlandırma işlemi için kullanılan sinkrotronlarda da enerji düzeyi doğrudan bir şekilde ayarlanabiliyor. Enerji azaltan metal parçalarının kullanılmamasının sonucunda meydana gelen nötron kirlenmesi daha düşüktür. Radyoaktivitenin çok üst düzeylerde olmaması sebebiyle istenilen zamanda bakım işlemleri yapılabilir ve hiçbir şekilde zaman kaybı durumu söz konusu olmaz. Açığa çıkmış radyoaktif madde miktarı siklotronlara oranla daha azdır ve ayrı bir depolama bölgesi gerektirmemektedir. Sinkrotronların en büyük dezavantajı doz hızlarının az olması ve iniş çıkışlar göstermesidir.
Protonların enerji düzeyleri istenilen düzeye getirildikten sonra enerji transport sistemi ile tedavi odalarına aktarılır. Bu tedavi odaları günümüzde iki türdür: Sabit gantrili ve rotasyon kabiliyeti olan gantrili tedavi odasıdır. Sabit olan tedavi odaları genellikle göz tümörlerinin tedavisi için kullanılırken diğer rotasyonlu sistemler hem vücudun bazı yerlerindeki hem de beyindeki tümörlerin tedavisinde kullanılmaktadırlar.
Proton demetleri iki farklı yöntemle hastaya odaklandırılır. Tarama tekniği ve pasif saçıcı tekniği. Pasif saçıcı teknikte proton parçacıklar yol üzerinde bulunan saçıcı bir katmana çarptırılıp etrafa saçılır. Sonrasında ise sistemler ve özel filtreler yardımı ile doz dağılımları hedefe uygun olarak sağlanır. Bu tekniğin üstünlüğü teknolojik anlamda çok basit bir sistem olması ve tümör hareketine daha az hassasiyet göstermesidir. Demeti modifiye edici ekipmanlar ya da ek cihazlar gerektirmesi dezavantajdır. Bu dezavantajın yanında Tedavi süresini uzatması, nötronkontaminasyonunu arttırması ve normal dokularda gereksiz doz artışıdır.
Günümüzde uygulanan yeni bir teknoloji olarak nokta tarayıcı sistemler; mıknatıslar yardımı ile proton demetleri nokta tarama biçiminde saçılıp bütün tümöre göre biçimlendirilebiliyor. Modifiye edici ek cihazların yardımı olmadan tedavi süresi kısalmış oluyor. Bunun yanında normal dokular da çok iyi korunuyor, nötronkontaminasyonunun düzeyi düşüyor. Tümör hareketine karşı duyarlı bir teknoloji olduğu için tümörün hareketini kaçırma riski daha yüksektir.
Protonterapinin Geleceği
İlk protonterapi uygulamasından sonra 60 yıl gibi bir zaman geçmesine rağmen protonterapi merkezlerinin neden yaygınlık kazanmadığı merak konusudur. Merkezlerin işletim ve kurulum maliyeti durumun en temel nedeni olarak görülmektedir. İki üç yıllık bir çalışma ile bir protonterapi merkezinin kurulması mümkündür. Klinik çalışmalarda proton demetleri ile tedavi gören kanser hastaları X ışınları ile tedavi edilenlerden farklı bir iyileşme süreci görülmemiştir.
Hangi Tümörlerin Tedavisinde Protonterapi Tekniği Kullanılıyor?
Protonterapi özellikle çocukluk çağı tümörlerinde, birçok iyi huylu ve kötü huylu olan beyin tümörlerinde, baş ve boyun kanserlerinde, uygun akciğer kanserlerinde, sindirim sistemi kanserlerinde ve prostat kanserlerinde de kullanılıyor. Ayrıca bir çeşit göz içi tümörü uveal melanomların tedavisinde yaygın şekilde kullanılıyor. 1954-2013 yılları arasında ortalama 100.000 hasta proton demetleri sayesinde tedavi edilmiş. Ancak klinik çalışmalarda elde edilen bir takım sonuçlara göre, çocukluk çağı tümörleri dışında olan tümörlerde, klasik bazı sistemlere göre ne kadar üstün oldukları halen tartışılmaktadır.
Protonterapinin Tarihçesi
*1929 Ernest O. Lawrence nükleer parçacıkları hızlandıran ilk siklotronu icat etti.
*1939 E. O. Lawrence siklotron buluşu nedeni ile Nobel Fizik Ödülü’nü kazandı.
*1954 Berkeley Radyasyon Laboratuvarı’nda hızlandırılmış olan proton demetleri ile ilk kez bir kanser hastası tedavi edildi.
*1988 Bazı tümörlerin tedavisinde protonterapi kullanımı FDA (Amerikan Gıda İlaç Dairesi) tarafından onaylandı.
*1990 Hastane tabanlı ilk protonterapi merkezi 19,6 milyon dolar bütçe ile Loma Linda Üniversitesi’nde kuruldu.
Kaynakça:
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/en/
http://www.proton-therapy.org/
Yazar: Taner Tunç