Как работает протонная терапия?

Базовые принципы терапевтического действия

Основой терапевтического действия протонной терапии является попадание лучевой энергии внутрь опухолевой клетки и разрушение ее ДНК. Это приводит к прерыванию деления клеток опухоли и остановке ее роста.

Благодаря своим физическим особенностям, протоны двигаются по прямой траектории, а их лучевая энергия не рассеивается во время движения. Масса протонов позволяет точно управлять ими и останавливать частицу внутри опухоли, в этот момент протон выделяет максимальное количество энергии и разрушает опухоль, не задевая окружающие ткани. 

Это отличает протонную терапию от традиционной лучевой терапии, при которой рентгеновский луч не останавливается в опухоли, а проходит насквозь, рассеивая энергию на всем своем пути и облучая окружающие ткани, в результате чего опухоль получает меньше лучевой энергии, а здоровые ткани подвергаются лишнему облучению. 

На этих изображениях мы видим сравнение действия традиционной лучевой терапии (1)  и протонной терапии (2).
В первом случае луч проходит тело человека насквозь и облучает не только саму опухоль, но и ствол головного мозга и органы шеи. 

Протонный луч, напротив, останавливается в области расположения опухоли и выделяет максимальную энергию в этой точке, максимально воздействует на опухоль и не касается ствола головного мозга и шеи.

Как работает аппарат протонной терапии

Устройство аппарата протонной терапии намного более сложное, чем устройство ускорителя используемого для традиционной лучевой терапии. Аппарат, в который помещается пациент во время сеанса протонной терапии, является лишь конечным звеном огромной технологической системы, которая начинается с циклотрона и заканчивается гентри — устройством из которого протоны выходят наружу и попадают в тело пациента.

Размеры системы сравнимы с двухэтажным домом, обычно ее устанавливают под землей, под зданием центра протонной терапии. 

Атомы водорода разделяются на электроны и протоны, после чего протоны попадают в циклотрон, где происходит их ускорение и акселерация энергии. Затем, протоны проходят через длинную систему энергетических преобразователей, которая позволяет максимально точно скорректировать дозу лучевой энергии.

На финальном участке цепи — гентри, протон выходит наружу и попадает в тело пациента по заранее запрограммированной траектории. Гентри имеет возможность вращения на 360° вокруг тела пациента, что позволяет направить протоны точно в цель.

Вы можете наглядно увидеть процесс в этом видео: