Aplicațiile fizicii fundamentale în viața de zi cu zi sunt din ce în ce mai importante și mai prezente în societate, contribuind substanțial la îmbunătățirea calității vieții.
În numărul precedent v-am prezentat tehnica tomografiei cu emisie de pozitroni (Positron Emission Tomography, PET), utilizată pentru localizarea tumorilor sau verificarea eficienței metodelor de tratament (fără a tăia pacientul!).
În articolul de față continuăm seria exemplelor aplicațiilor fizicii în medicină, prin prezentarea unei metode de tratament a tumorilor cu ajutorul fasciculelor de protoni. Metoda poartă numele de protonoterapie și folosește instrumente și cunoștințe din fizica particulelor și fizica nucleară. Este vorba de fascicule de protoni provenind de la acceleratoare de particule și de cunoașterea procesului prin care particulele subatomice depun energie în materie în timp ce o străbat.
De obicei, în tratamentul tumorilor canceroase, pe lângă chirurgie și chimioterapie, se folosește și tratamentul cu diverse tipuri de radiații (radioterapie). De cele mai multe ori, ca radiație sunt folosiți fotonii (raze gamma), ce provin, de exemplu, din dezintegrarea Cobaltului 60. Acești fotoni sunt absorbiți pe tot parcursul lor către zona tumorală, afectând nu doar regiunea bolnavă, ci și țesuturile sănătoase din fața tumorii. Evident că în cazul tumorilor localizate în zone vitale – cum ar fi creierul sau ochiul – această metodă are, pe lângă eventualele efecte pozitive, și efecte extrem de negative, punând în pericol funcționarea organelor respective sau chiar viața pacienților.
Ideea de a folosi protonii ca radiație în tratamentul tumorilor a fost propusă în 1946 de fizicianul american R.R. Wilson și a fost aplicată pentru prima dată în 1954, la laboratorul de fizică nucleară Lawrence Berkley National Laboratory (California, SUA). În Europa, această metodă a ajuns mai întâi în Suedia, la Uppsala, în 1957, unde se utiliza un accelerator construit pentru cercetări fundamentale în fizică. De atunci, tehnica s-a perfecționat și este aplicată cu succes în centrele de protonoterapie din lume.
AVANTAJELE FOLOSIRII PROTONILOR CA RADIAȚIE ÎN TRATAMENTUL TUMORILOR
Protonii folosiți sunt particule grele (față de electroni), încărcate din punct de vedere electric, a căror pierdere de energie – de care depinde distrugerea tumorii – poate fi controlată, prin controlul energiei fasciculelor. Practic, ceea ce se întâmplă este următorul lucru: protonii accelerați la o anumită energie sunt direcționați spre pacient, intră în corpul acestuia, unde pot călători dăunând foarte puțin țesuturilor sănătoase, și ajung la tumoare unde depun aproape întreaga lor energie, ce distruge tumoarea prin ruperea/afectarea nucleelor atomice ale țesuturilor canceroase. În felul acesta, țesuturile sănătoase rămân practic neafectate de radiație, în timp ce cele bolnave sunt distruse. Pentru tumorile superficiale se folosesc protoni cu energii mai mici decât cei utilizați în tratamentul tumorilor aflate în profunzime.
Protocolul de tratament prevede o fază inițială, de câteva zile, de optimizare a energiei și orientare a fasciculelor în funcție de tumoarea care trebuie tratată. Apoi sunt efectuate între 12 și 16 ședințe de terapie de circa o oră.
O METODĂ COSTISITOARE
Pentru aplicarea acestui tratament este nevoie de un accelerator de particule, ceea ce face ca protonoterapia să fie mult mai costisitoare decât metodele care folosesc fotonii, de exemplu, sau chimioterapia. Investiția inițială pentru construirea unui centru de protonoterapie este la ora actuală în jur de 100-150 milioane de dolari. Din acest motiv, numărul centrelor este redus, iar numărul pacienților tratați relativ mic față de numărul celor care ar putea beneficia de această metodă.
În aprilie 2010, în întreaga lume, existau 29 de astfel de centre, în țări precum: Anglia, Canada (în Vancouver, la TRIUMF – National Laboratory for Particle and Nuclear Physics – n.r.), China, Coreea, Elveția, Franța, Germania, Italia, Japonia, Rusia, Africa de Sud, SUA și Suedia, centre în care au fost tratați cu succes aproape 70,000 de pacienți.
În prezent, obiectivul cercetării în acest domeniu este de a dezvolta acceleratoare mai mici și mai compacte, care să coste mai puțin, astfel încât să poată fi construite și folosite într-o cantitate mai mare, pentru tratamentul pacienților care au nevoie.
