Lékařská fakulta, Masarykova Univerzita

Příloha VIII. Ozařování těžkými ionty
Princip: Při vyšších energiích se vlastnosti částic začínají podobat elektromagnetickému (EM) vlnění, co se týče prostupnosti tkání, jejich chování je řízeno „optickými“ vlastnostmi tkáně pro tu kterou částici. Nicméně interakce se tkání je naprosto odlišná od EM záření. Dochází k rezonanční interakci – Braggovskému rozptylu na atomech tkáně, což dává velmi úzkou podmínku pro energie nalétávajících částic (Wilson 1946, Austin-Seymour 1989). Po dosažení rezonanční energie částic v hloubce, která je dána počáteční rychlostí, dojde k rezonanční interakci s tkání – částice předají najednou veškerou svou energii. Biologická dávka záření v místě před tumorem je tak nižší než v oblasti tumoru, a za ním je NULOVÁ. Následující graf (Graf PVIII-1) ukazuje právě efekt superpozice svazků protonů o různých energiích.

Graf PVIII-1: Závislost výsledné absorbované dávky na hloubce jako výsledek superpozice několika svazků částic o různých energiích.

Výsledná celková dávka absorbovaná tkání (SOBP – summ of Bragg peaks) je v oblasti nádoru homogenní a maximální, postupně narůstá od povrchu těla k oblasti nádoru a za nádorem není tkáň ozářena vůbec. Pro ilustraci je přidána absorbovaná dávka záření od 10 MeV fotonu. Je zřejmé, že tímto způsobem lze dosáhnout kompletního ošetření nádoru se šetřením zdravé tkáně před ním i při použití pouze jediného ozařovacího pole. Efekt lze ještě zvětšit ozářením z několika polí.

Biologický účinek záření je úměrný tzv. lineárnímu přenosu energie, tj. energie odevzdané tím, kterým typem záření tkáni při interakci (LET – linear energy transfer). Biologický účinek je navíc daleko méně ovlivněn stavem ozařované tkáně jako je tkáňová oxygenace a aktuální stav DNA, tj. fáze buněčného cyklu nebo stav oprav DNA.

Při ozařování ionty uhlíku bylo prokázáno, že ozáření těžkými ionty účinně inhibuje angioneogenezi i v subletálních dávkách (Takahashi 2003) s účinkem na matrixmetaloproteinázu-2 a downregulaci adhezivních molekul. Byla také pozorována lehká up-regulace membránové matrix-metaloproteinázy-1 a významná up-regulace tkáňového inhibitoru metaloproteinázy-2. RTG záření naopak stimulovalo v subletálních dávkách kapilární novotvorbu. Lze proto předpokládat při ozáření uhlíkem ischemizaci a zpomalení růstu nádorů i mimo oblast absorpce letální dávky záření.

MedAustron: Medaustron je společný projekt některých evropských zemí včetně Slovenska! Zahrnuje centrum s výstavbou 2 cyklotronů, které budou využity nejen pro lékařské účely. Participujícími organizacemi jsou Lékařská Univerzita ve Vídni a Lékařská Univerzita v Insbrucku, Fotec Vídeňské nové město, ve spolupráci s Lékařskou univerzitou v Gratzu, Nemocnicí Vídeňské nové město, Vídeňskou Technologickou univerzitou, Společným evropským pracovištěm pro jaderný výzkum CERN, PSI. Dále je to Slovenská Technická Univerzita v Bratislavě, a Institut Josefa Stefana v Lublani. Do spolupráce je také zapojeno GSI v Darmstadtu a CNAO nadace v Miláně. Základní plánované charakteristiky svazků částic cyklotronů projektu MedAustron jsou uvedeny v následující tabulce (Tabulka PVIII-1).

Tabulka PVIII-1: parametry iontových svazků projektu MedAustron