Ακτινοθεραπεία με πρωτόνια: Γνωστή ερευνητικά από το 1946 στη θεραπεία ασθενών με καρκίνο

Κύριο έργο  της Ακτινοθεραπευτικής Ογκολογίας είναι η αντιμετώπιση του καρκίνου με όπλο την χορήγηση  πολύ υψηλής δόσης ακτινοβολίας σε έναν όγκο, με όσο το δυνατόν μικρότερη επιβάρυνση των γύρω φυσιολογικών ιστών. Το επιθυμητό αποτέλεσμα είναι η καταστροφή του όγκου που θα μπορούσε να έχει ως επακόλουθο την ίαση ή την αύξηση της επιβίωσης των ασθενών και την όσο το δυνατόν καλύτερη ποιότητα ζωής τους μειώνοντας στο ελάχιστο τις παρενέργειες. Είναι λοιπόν εξαιρετικά σημαντικό για έναν ασθενή που αντιμετωπίζει τον καρκίνο και να έχει το καλύτερο θεραπευτικό αποτέλεσμα αλλά και να έχει όσο το δυνατόν λιγότερες συνέπειες από τις θεραπείες που έκανε . Με δύο λόγια να έχει και ποσότητα αλλά και ποιότητα ζωής μετά την θεραπεία.Τα τελευταία χρόνια η εξέλιξη της τεχνολογίας έχει βοηθήσει εκπληκτικά την ειδικότητα της  Ακτινοθεραπευτικής Ογκολογίας στο θέμα αυτό. Με την ανάπτυξη σύγχρονων απεικονιστικών μέσων και υπολογιστικών συστημάτων ο σχεδιασμός και η χορήγηση της ακτινοθεραπείας γίνεται σήμερα με μεγάλη γεωμετρική ακρίβεια.

Αν και πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι η θεραπεία πρωτονίων είναι σχετικά νέα μορφή Ακτινοθεραπείας, είναι γνωστή ερευνητικά από το 1946, όταν ο RobertWilson χρησιμοποίησε τα πρωτόνια για την θεραπεία σε ασθενείς με καρκίνο. Οι πρώτοι ασθενείς υποβλήθηκαν σε ακτινοθεραπεία με πρωτόνια στο Berkelyτης Καλιφόρνιας και αμέσως μετά στην Uppsala της Σουηδίας στο 1957.

Το Κέντρο Θεραπείας Πρωτονίων στο Πανεπιστήμιο LomaLinda ήταν το μόνο μέρος στον κόσμο που προσέφερε θεραπεία πρωτονίων για θεραπεία ασθενών και έρευνα. Λειτούργησε το 1990 και παρέμεινε το μόνο νοσοκομειακό κέντρο θεραπείας του είδους του στις Ηνωμένες Πολιτείες έως το 2001.

Στην Ευρώπη η θεραπεία με πρωτόνια εφαρμόστηκε για πρώτη φορά πριν από μισό αιώνα από τον BörjeLarsson, ο οποίος, το 1957, χρησιμοποίησε το κυκλοτρόνιο του Ινστιτούτου GustafWerner στην Uppsala της Σουηδίας, για να στοχεύσει έναν καρκίνο του τραχήλου της μήτρας με δέσμη πρωτονίων υψηλής ενέργειας.

Τα πρωτόνια,έχουν πολύ διαφορετικό τρόπο που εναποθέτουν την ενέργειά τους στο σώμα σε σχέση με τα φωτόνια. Ανάλογα με το πόσο βαθιά στο σώμα βρίσκεται ο όγκος καθορίζονται και  οι ενέργειες των πρωτονίων εκεί δηλαδή πουθα αποθέσουν το μέγιστο της ενέργειάς τους. Τα πρωτόνια εισέρχονται με χαμηλή δόση στο σώμα και εναποθέτουν το μέγιστο σε μία μικρή περιοχή στον όγκο(καμπύλη ‘Braggpeak’) Ο συνδυασμός των διαφορετικών ενεργειών επιτρέπει στις θεραπείες με πρωτόνια να προστατεύουν τους φυσιολογικούς ιστούς με απλούς συνδυασμούς πράγμα που επιτυγχάνουν τα φωτόνια με πολύ πιο συνθέτες τεχνικές ( ΙMRT,VMAT,SBRTκλπ)
Τα πρωτόνια παράγονται σε ένα επιταχυντή σωματιδίων γνωστό ως κυκλοτρόνιο.

Η Ακτινοθεραπεία με πρωτόνια σήμερα γίνεται με την χρήση περιστρεφόμενης δέσμης πρωτονίων με την τεχνολογία της περιστρεφόμενης κεφαλής στην αίθουσα θεραπείας των πρωτονίων (gantry), χρησιμοποιώντας μεταβαλλόμενης έντασης πεδία. 
Ταξιδεύοντας με ταχύτητα 100.000 μίλια ανά δευτερόλεπτο, που ισοδυναμεί με τα δύο τρίτα της ταχύτητας του φωτός, κατευθύνονται με ακρίβεια στον όγκο.

Αυτή είναι η σημαντική διαφορά μεταξύ της συμβατικής Ακτινοθεραπείας με φωτόνια (ακτίνες Χ) και της θεραπείας με ακτινοβολία με πρωτόνια. Η θεραπεία πρωτονίων είναι ένας  προηγμένος τρόπος θεραπείας των καρκίνων χωρίς να βλάπτουν τους ιστούς γύρω από τους όγκους; Δύο,άλλα, βασικά ερώτημα είναι αν τα πρωτόνια είναι πιο αποτελεσματικά από τα φωτόνια γιατί έχουν μεγαλύτερη ακτινοβιολογική δράση και αν οι μικρές δόσεις που λαμβάνουν οι γειτονικοί ιστοί με τα φωτόνια έχουν κάποια κλινική σημασία.Η θεραπεία με πρωτόνια  θεωρείται συχνά περίπλοκη και ακριβή και μη τεκμηριώνοντας κλινικά την ανωτερότητα έναντι της συμβατικής θεραπείας με ακτίνες Χ.

Και για τα δύο ερωτήματα υπάρχει πολύ μεγάλη βιβλιογραφία αλλά σε γενικές γραμμές οι διαφορές δεν είναι τόσο μεγάλες όπως  πολλές φορές παρουσιάζονται. Το πλεονέκτημα των πρωτονίων είναι ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο και τη διαχείριση του καρκίνου χορηγώντας, μειώνοντας σημαντικά την πιθανότητα βλάβης σε υγιείς ιστούς και ζωτικά όργανα.

Μύθοι της ακτινοθεραπείας με πρωτόνια:

1. Η θεραπεία πρωτονίων δεν είναι σε πειραματικό στάδιο
2. Το πρώτο κέντρο πρωτονίων λειτούργησε στις Ην. Πολιτείες το 1990 και στην Ευρώπη το 1998
3. Στον κόσμο υπάρχουν σήμερα σε λειτουργία 104 κέντρα και βρίσκονται σε φάση σχεδιασμού και κατασκευής άλλα 50 κέντρα, σύμφωνα με την έκθεση του  PTCOG
4. Σήμερα το κόστος κατασκευής και λειτουργίας έχει σημαντικά μειωθεί λόγω των λιγότερων κατασκευαστικών απαιτήσεων και εξέλιξης της τεχνολογίας
5. Σήμερα όλο και περισσότερες χώρες δημιουργούν κέντρα θεραπείας με πρωτόνια

Κέντρα Θεραπείας με πρωτόνια
Σήμερα κέντρα  ακτινοθεραπείας με πρωτόνια υπάρχουν ή πρόκειται να λειτουργήσουν σε 33 χώρες σε όλο τον κόσμο. Το 2016 ήταν σε λειτουργία 67 Κέντρα Θεραπείας Πρωτονίων παγκοσμίως (τα 19 εκ των οποίων στην Ευρώπη) και το 2024-25 θα ευρίσκονται σε λειτουργία 154 Κέντρα. Τα περισσότερα από αυτά (εκτός των αμιγώς ερευνητικών), έχουν μικρή έως καθόλου κρατική χρηματοδότηση και δημιουργούνται σε χώρες ή περιοχές οι οποίες έχουν το ανάλογο βιοτικό και πληθυσμιακό επίπεδο.

Κέντρα Πρωτονίων ανά χώρα

Χώρες	Κέντρα	% των κέντρων
Ην. Πολιτείες	46	29,87%
Ευρώπη	48	31,17%
Ιαπωνία	20	12,99%
Κίνα	20	12,99%
Ασία	13	8,44%
Αυστραλία	1	0,65%
Αφρική	1	0,65%
Καναδάς	1	0,65%
Λατινική Αμερική	1	0,65%
Αραβική Χερσόνησος	3	1,95%
Κόσμος	154	100,00%

Κέντρα πρωτονίων ανά γεωγραφική περιοχή

Ήπειροι	χώρες	Κέντρα Πρωτονίων
Βόρειος Αμερική	2	47
Κεντρική Αμερική	13	0
Νότιος Αμερική	12	1
Ευρώπη	51	48
Ασία	48	56
Αυστραλία/Ωκεανία	14	1
Αφρική	54	1
	194	154

Ιστορική αναδρομή της εξέλιξης της θεραπείας με πρωτόνια

1904 W.H. Braggu. R. Kleeman, Ontheionisationcurvesofradium“,Phil. Mag. 8 (1904)
1931 1 MeVProtonen-Zyklotron (Lawrence)
1946 R. Wilson, „Radiologicaluseoffastprotons“, Radiology 47  (1946)
1954 UCBerkeley, firstmedicaluse
1957 Uppsala, GustavWernerInstitute
1961 Harvard Cyclotron Laboratory
1984 OPTISfacilityatSIN (today: PSI)
1990 FirsttreatmenthospitalbasedtreatmentsstartatLomaLinda
2010 23 κέντρα πρωτονίων σε 7 χώρες στον κόσμο σε κλινική λειτουργία
2016 67 κέντρα πρωτονίων στον κόσμο
2021 104 κέντραπρωτονίωνσε23χώρεςστονκόσμοσεκλινικήλειτουργία
2024-25154 κέντρα πρωτονίων στον κόσμο σε κλινική λειτουργία

Η ταχεία αύξηση του αριθμού των κέντρων θεραπείας πρωτονίων, (είτε με την χρηματοδότηση των κυβερνήσεων, είτε με την σύμπραξη Πανεπιστημιακών  Νοσοκομείων είτε ιδιωτικά) έχει δημιουργήσει μια επιστημονική συζήτηση αναφορικά με τις αρχές της ιατρικής βάσει τεκμηρίων. Η θεραπεία με πρωτόνια θεωρείται συχνά περίπλοκη και ακριβή και μη τεκμηριώνοντας κλινικά την ανωτερότητα έναντι της συμβατικής θεραπείας με ακτίνες Χ. 

Σύμφωνα με τα στοιχεία των εταιρειών που εξοπλίζουν τα κέντρα πρωτονίων, η παγκόσμια αγορά εκτιμάται σε 886,5 εκατομμύρια δολάρια το 2020. Στην παγκόσμια αγορά δραστηριοποιούνται

1. IBA (Βέλγιο)
2. Varian (SiemensHealthineers μετά την εξαγορά της)
3. Hitachi (Ιαπωνία)
4. Mevion (ΗΠΑ)
5. Sumitomo (Ιαπωνία). Ο Όμιλος SHI ανέπτυξε κυκλοτρόνια για τη θεραπεία δέσμης πρωτονίων χρησιμοποιώντας την τεχνολογία επιταχυντή που αναπτύχθηκε από τις αρχές της δεκαετίας του 1970. Το 1997, εγκατέστησε το πρώτο σύστημα θεραπείας με δέσμη πρωτονίων στο NationalCancerCenterHospitalEast.
6. ProNova (ΗΠΑ)

Αυτό όμως που μπορούμε να πούμε είναι ότι 75 χρόνια μετά την πρώτη εφαρμογή στην κλινική πράξη της θεραπείας με πρωτόνια έχει έρθει η στιγμή που μπορούμε, συγκεντρώνοντας την παγκόσμια εμπειρία να δώσουμε επιστημονικές απαντήσεις στα ερωτήματά μας μακριά από τις εμπορικές πιέσεις. Πηγές:
1. https://www.mevion.com/newsroom/press-releases
2. https://www.iba-worldwide.com/media-room/type/press-release
3. https://www.shi.co.jp/english/products/industry/proton/
4. https://provisionhealthcare.com/about-us/innovative-solutions/proton-therapy-system/
5. https://www.hitachi.com/businesses/healthcare/products-support/pbt/
6. https://www.varian.com/about-varian/newsroom/press-releases
7. https://www.ptcog.ch/index.php/facilities-in-operation
8. https://www.proton-therapy.org/map/