Kanser tedavilerinde proton terapisi her geçen gün daha önemli bir rol oynuyor. Bu yöntem tümörleri yüksek hassasiyetle hedefliyor. Sistem aynı zamanda çevredeki sağlıklı dokuları koruyor. Ancak proton ışınlaması tedavi edici ışının nükleer etkileşimleri nedeniyle ikincil nötronlar üretiyor. Modern kalem ışın taramalı sistemler hastanın içinde doğrudan nötronlar oluşturuyor. Bu nötronlar alan dışı dozun ana kaynağını meydana getiriyor. Bu istenmeyen radyasyon hastalar için ikincil kanser risklerini potansiyel olarak artırıyor.
Proton Terapisi ve İkincil Nötronlar
Bir araştırma ekibi tedavi odasındaki nötron alanını deneysel olarak karakterize etti. Uzmanlar bu işlem için farklı dedektörler kullandı. Araştırmacılar elde ettikleri bulguları pratik bir hesaplama aracına dönüştürdü. Ekip rastgele ışınlamalar için nötron dozunu tahmin eden Python tabanlı yeni bir sistem yarattı.
Projeyi yürüten medikal fizik uzmanı aracın işlevini şöyle açıklıyor:
“Araç tedavi planından aldığı bilgileri kullanıyor. Sistem tedavi odasının herhangi bir yerindeki nötron dozları için hızlı bir ilk tahmin sağlıyor. Bu araç doğrudan ölçümlerin mümkün olmadığı durumlarda radyasyondan korunma çalışmalarını, iş yeri doz değerlendirmelerini ve araştırma projelerini doğrudan destekliyor.”
Nötron Alanının Doğrudan Ölçümü
Araştırmacılar çalışmaları için kalem ışın taramalı modern bir sistem kullandı. Ekipler iki ortam dedektörü ve dört farklı kişisel dozimetre ile nötron dozunu ölçtü. Uzmanlar tedavi odası içinde 21 farklı ölçüm noktası belirledi. Ekip alan dışı nötron dozunun gantry açısı ve alan boyutu gibi parametrelere bağımlılığını inceledi.
Ortam dedektörleri 270 ile 90 derecelik gantry çifti için odanın simetrik olduğunu gösterdi. 0 ile 180 derecelik çift için ise 0 derecedeki dozlar 180 dereceye göre ortalama yüzde 8 daha düşük çıktı.
Proje yöneticisi bu simetrinin sağladığı avantajı şu sözlerle belirtiyor:
“Odanın belirli gantry yönelimleri için büyük ölçüde simetrik olduğunu bulduk. Bu durum ihtiyaç duyduğumuz ölçüm sayısını azaltıyor. Aynı zamanda doz hesaplama modelinin uygulanabilirliğini genişletmemize yardımcı oluyor.”
Ölçümler tek noktalı alan ile 10×10 santimetrelik alanın benzer nötron dozları ürettiğini kanıtladı. Uzmanlar bu iki alanı birbirinin yerine kullanılabilir olarak değerlendiriyor. 20×20 ve 30×30 santimetrelik alanlar ise tek noktaya göre yüzde 22’ye varan farklılıklar gösterdi. Nötron dozunun proton enerjisine bağımlılığı beklenen güç yasasını izledi. Ortam dedektörleri bu yasaya en iyi uyumu sağladı. Kabarcık dedektörleri ve termolüminesans dozimetreleri bu durumu sırasıyla takip etti.
Proton Terapisi İçin Yeni Hesaplama Aracı
Araştırmacılar bir saçılma fantomuna 121.6 ile 173.1 megaelektronvolt arasında değişen 27 enerji katmanından oluşan klinik bir tedavi uyguladı. Ekip toplam nötron dozunun doğrusal bir hesaplama ile bulunup bulunmayacağını inceledi. Bu doğrusal süperpozisyon yaklaşımı ortam dedektörleri ve kabarcık dedektörleri ile başarılı sonuçlar verdi. Elektronik kişisel dozimetreler ise bu testte daha geniş ve belirsiz aralıklar sundu.
Araştırmacılar elektronik dozimetreleri sistemde tutma nedenlerini şöyle açıklıyor:
“Tüm proton terapisi merkezleri aynı dedektör türlerine erişim sağlamıyor. Bu tür ortamlarda dedektöre özgü yaklaşık tahminler pratik bir ilgi alanı oluşturmaya devam ediyor.”
Ekip tedavi odasındaki herhangi bir noktada nötron dozunu tahmin eden Python tabanlı aracı başarıyla geliştirdi. Araç radyoterapi planını ve dedektör verilerini girdi olarak alıyor. Sistem ardından ilişkili belirsizliklerle birlikte nötron dozu tahminleri üretiyor. Araç geliştirme aşamasında yer almayan yeni noktalarda bile son derece güvenilir tahminler sağladı.
Gelecekteki Klinik Uygulamalar
Bilim insanları bu aracın tedavi odası ölçümlerine dayalı alan dışı nötron dozunu tahmin eden ilk sistem olduğunu belirtiyor.
Uzmanlar bu yeni hesaplama aracının yaygınlaşma potansiyelini şu sözlerle vurguluyor:
“Modern kalem ışın taramalı proton terapisi sistemleri farklı tesislerde benzer nötron alanları üretiyor. Bu nedenle aracın arkasındaki metodolojinin benzer teknolojileri kullanan diğer merkezlere de aktarılacağına inanıyoruz.”
Araştırmacılar şimdi aracı pediatrik vakaları ve farklı hasta boyutlarını içerecek şekilde genişletiyor.
Araştırmanın başındaki uzman uzun vadeli hedeflerini şöyle özetliyor:
“Bu yöntemlerin hastaların aldığı nötron dozlarını tahmin etmek için nasıl uygulanacağını araştırıyoruz. Uzun vadede proton terapisinde alan dışı radyasyon maruziyetinin karakterizasyonunu iyileştirmeyi hedefliyoruz.”
Haberi Derleyen: Dilara SİPAHİ
KAYNAKÇA:
Easy-to-use calculation tool estimates out-of-field neutron dose during proton therapy