การบำบัดด้วยโปรตอน
อุปกรณ์การรักษาด้วยโปรตอนที่คลินิกเมโยในเมืองโรเชสเตอร์ รัฐมินนิโซตา
ชื่ออื่นๆ	การรักษาด้วยลำแสงโปรตอน
ไอซีดี-10-พีซี	Z92.3

ในทางการแพทย์การรักษาด้วยโปรตอนหรือรังสีรักษาด้วยโปรตอน เป็นการ รักษาด้วยอนุภาคชนิดหนึ่งที่ใช้ลำแสงโปรตอนฉายรังสีไปยังเนื้อเยื่อที่เป็นโรคโดยส่วนใหญ่ใช้ในการรักษามะเร็งข้อดีหลักของการรักษาด้วยโปรตอนเมื่อเทียบกับรังสีรักษา แบบอื่นๆ คือ ปริมาณโปรตอนจะถูกส่งไปยังบริเวณที่มีความลึกจำกัด ดังนั้นจึงมีปริมาณรังสีที่เข้าสู่เนื้อเยื่อ ออกจากเนื้อเยื่อ หรือกระจายไปยังเนื้อเยื่อปกติที่อยู่ใกล้เคียงน้อยที่สุด

เมื่อพิจารณาว่าจะรักษามะเร็งด้วยโฟตอนหรือโปรตอน แพทย์อาจเลือกการรักษาด้วยโปรตอนหากการให้รังสีในปริมาณที่สูงขึ้นแก่เนื้อเยื่อเป้าหมายมีความสำคัญ ในขณะที่ลดปริมาณรังสีที่อวัยวะใกล้เคียงที่มีความเสี่ยงลงอย่างมาก^{[ 1 ]} นโยบายแบบจำลอง ของสมาคมรังสีวิทยาแห่งอเมริกาสำหรับการรักษาด้วยลำแสงโปรตอนระบุว่า การรักษาด้วยโปรตอนถือว่าเหมาะสมหากการรักษาเนื้อเยื่อปกติโดยรอบ "ไม่สามารถทำได้อย่างเพียงพอด้วยรังสีรักษาแบบโฟตอน" และสามารถเป็นประโยชน์ต่อผู้ป่วยได้^{[ 2 ]}เช่นเดียวกับการรักษาด้วยรังสีโฟตอน การรักษาด้วยโปรตอนมักใช้ร่วมกับการผ่าตัดและ/หรือเคมีบำบัดเพื่อรักษามะเร็งได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

การบำบัดด้วยโปรตอนเป็นการบำบัดด้วยรังสีภายนอกชนิดหนึ่งที่ใช้รังสีไอออนไนซ์ในการบำบัดด้วยโปรตอน บุคลากรทางการแพทย์จะใช้เครื่องเร่งอนุภาคเพื่อกำหนดเป้าหมายเนื้องอกด้วยลำแสงโปรตอน^{[ 4 ] [ 5 ]}อนุภาคที่มีประจุเหล่านี้ จะ ทำลายDNAของเซลล์ ทำให้เซลล์ตายในที่สุดโดยการหยุดการสืบพันธุ์และกำจัดเนื้องอก เซลล์มะเร็งมีความอ่อนแอเป็นพิเศษต่อการโจมตี DNA เนื่องจากมีอัตราการแบ่งตัว สูง และความสามารถในการซ่อมแซมความเสียหายของ DNA ที่จำกัด มะเร็งบางชนิดที่มีข้อบกพร่องเฉพาะในการซ่อมแซม DNA อาจมีความไวต่อรังสีโปรตอนมากกว่า^{[ 6 ]}

การบำบัดด้วยโปรตอนช่วยให้แพทย์สามารถส่งลำแสงที่มีความแม่นยำสูง กล่าวคือ การส่งรังสีที่สอดคล้องกับรูปร่างและความลึกของเนื้องอก และช่วยรักษาเนื้อเยื่อปกติโดยรอบไว้ได้มาก^{[ 7 ]}ตัวอย่างเช่น เมื่อเปรียบเทียบการบำบัดด้วยโปรตอนกับการบำบัดด้วยโฟตอนขั้นสูงที่สุด เช่น การบำบัดด้วยรังสีแบบปรับความเข้ม ( IMRT ) และการบำบัดด้วยรังสีแบบปรับปริมาตร (VMAT) การบำบัดด้วยโปรตอนสามารถให้ปริมาณรังสีที่ใกล้เคียงกันหรือสูงกว่าแก่เนื้องอกได้ โดยมีปริมาณรังสีรวมต่อร่างกายต่ำกว่า 50%-60% ^{[ 8 ] [ 1 ]}

โปรตอนสามารถโฟกัสการส่งพลังงานให้เข้ากับรูปร่างของเนื้องอก โดยส่งรังสีในปริมาณต่ำไปยังเนื้อเยื่อรอบข้างเท่านั้น ส่งผลให้ผู้ป่วยมีผลข้างเคียงน้อยลง โปรตอนทุกตัวที่มีพลังงานที่กำหนดจะมีระยะการทะลุทะลวง ที่แน่นอน มีโปรตอนเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นที่ทะลุทะลวงเกินระยะนั้น^{[ 9 ]}นอกจากนี้ปริมาณรังสีที่ส่งไปยังเนื้อเยื่อจะสูงสุดเฉพาะในช่วงไม่กี่มิลลิเมตรสุดท้ายของระยะการทะลุทะลวงของอนุภาคเท่านั้น ค่าสูงสุดนี้เรียกว่าจุดสูงสุดของแบร็กที่กระจายออกซึ่งมักเรียกว่า SOBP (ดูภาพประกอบ) ^{[ 10 ]}

ในการรักษาเนื้องอกที่อยู่ลึกลงไป จำเป็นต้องใช้ลำแสงที่มีพลังงานสูงกว่า โดยทั่วไปจะระบุเป็น MeV (เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ ) เครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้สำหรับการบำบัดด้วยโปรตอนมักจะผลิตโปรตอนที่มีพลังงาน 70 ถึง 250 MeVการปรับพลังงานของโปรตอนในระหว่างการรักษาจะทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ภายในเนื้องอกมากที่สุด เนื้อเยื่อที่อยู่ใกล้ผิวของร่างกายมากกว่าเนื้องอกจะได้รับรังสีน้อยกว่า ดังนั้นจึงเกิดความเสียหายน้อยกว่า เนื้อเยื่อที่อยู่ลึกเข้าไปในร่างกายจะได้รับโปรตอนน้อยมาก ดังนั้นปริมาณรังสีจึงน้อยมากจนวัดไม่ได้^{[ 9 ]}

ในการรักษาส่วนใหญ่ จะใช้โปรตอนที่มีพลังงานต่างกันและมีจุดสูงสุดของแบร็ก (Bragg peak) ที่ระดับความลึกต่างกัน เพื่อรักษาก้อนเนื้องอกทั้งหมด จุดสูงสุดของแบร็กเหล่านี้แสดงด้วยเส้นสีน้ำเงินบางๆ ในรูปในส่วนนี้ เนื้อเยื่อด้านหลัง (หรือลึกกว่า) เนื้องอกแทบจะไม่ได้รับรังสีเลย ในขณะที่เนื้อเยื่อด้านหน้า (ตื้นกว่า) เนื้องอกจะได้รับปริมาณรังสีตามค่า SOBP (Surface-Based Progress)

ระบบการรักษาด้วยโปรตอนส่วนใหญ่ที่ติดตั้งนั้นใช้ไซโคลตรอน แบบไอโซโครนั ส^{[ 11 ] [ 12 ]}ไซโคลตรอนถือว่าใช้งานง่าย เชื่อถือได้ และสามารถทำให้มีขนาดกะทัดรัดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด^{[ 13 ]}ซินโครตรอนก็สามารถนำมาใช้ได้เช่นกัน โดยมีข้อดีคือผลิตได้ง่ายกว่าที่พลังงานต่างๆ^{[ 14 ]}เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น ดังที่ใช้สำหรับการรักษาด้วยรังสีโฟตอน กำลังเริ่มวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์มากขึ้น เนื่องจากข้อจำกัดด้านขนาดและต้นทุนได้รับการแก้ไขแล้ว^{[ 15 ]}ระบบโปรตอนที่ทันสมัยได้รวมเอาการถ่ายภาพคุณภาพสูงสำหรับการประเมินขอบเขตของเนื้องอกในแต่ละวัน ซอฟต์แวร์วางแผนการรักษาที่แสดงการกระจายปริมาณรังสีแบบ 3 มิติ และการกำหนดค่าระบบต่างๆ เช่น ห้องรักษาหลายห้องที่เชื่อมต่อกับเครื่องเร่งอนุภาคเครื่องเดียว ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเหล่านี้ และส่วนหนึ่งเป็นเพราะปริมาณข้อมูลทางคลินิกของโปรตอนที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จำนวนโรงพยาบาลที่ให้บริการการรักษาด้วยโปรตอนจึงยังคงเติบโตต่อไป

การรักษาด้วยรังสี FLASH เป็นเทคนิคที่อยู่ระหว่างการพัฒนาสำหรับการรักษาด้วยโฟตอนและโปรตอน โดยใช้ปริมาณรังสีที่สูงมาก (ซึ่งจำเป็นต้องใช้กระแสลำแสงขนาดใหญ่) หากนำไปใช้ในทางคลินิก จะสามารถลดระยะเวลาการรักษาเหลือเพียงหนึ่งถึงสามครั้ง ครั้งละ 1 วินาที และยังช่วยลดผลข้างเคียงได้อีกด้วย^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

ข้อเสนอแนะแรกที่ว่าโปรตอนพลังงานสูงอาจเป็นการรักษาที่มีประสิทธิภาพนั้นมาจากRobert R. Wilsonในบทความที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2489 ^{[ 20 ]}ขณะที่เขามีส่วนร่วมในการออกแบบห้องปฏิบัติการไซโคลตรอนฮาร์วาร์ด (HCL) ^{[ 21 ]}การรักษาครั้งแรกดำเนินการโดยใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่สร้างขึ้นเพื่อการวิจัยทางฟิสิกส์ โดยเฉพาะที่ห้องปฏิบัติการรังสีเบิร์กลีย์ในปี พ.ศ. 2497 และที่อุปซาลาในสวีเดนในปี พ.ศ. 2490 ในปี พ.ศ. 2504 ความร่วมมือระหว่าง HCL และโรงพยาบาลแมสซาชูเซตส์ เจเนอรัล (MGH) ได้เริ่มต้นขึ้นเพื่อศึกษาการรักษาด้วยโปรตอน ตลอดระยะเวลา 41 ปีถัดมา โปรแกรมนี้ได้ปรับปรุงและขยายเทคนิคเหล่านี้ในขณะที่ทำการรักษาผู้ป่วย 9,116 ราย^{[ 22 ]}ก่อนที่ไซโคลตรอนจะถูกปิดตัวลงในปี 2545 ในสหภาพโซเวียตลำแสงโปรตอนบำบัดที่มีพลังงานสูงถึง 200 MeVได้รับจากซิงโครไซโคลตรอนของJINRในเมืองดูบนาในปี 2510 ศูนย์ ITEPในมอสโกประเทศรัสเซียซึ่งเริ่มทำการรักษาผู้ป่วยในปี 2512 เป็นศูนย์โปรตอนที่เก่าแก่ที่สุดที่ยังคงดำเนินการอยู่สถาบัน Paul Scherrerในสวิตเซอร์แลนด์เป็นศูนย์โปรตอนแห่งแรกของโลกที่ทำการรักษาเนื้องอกในตาตั้งแต่ปี 2527 นอกจากนี้ พวกเขายังคิดค้นการสแกนลำแสงดินสอในปี 2539 ซึ่งกลายเป็นรูปแบบการบำบัดด้วยโปรตอนที่ทันสมัยที่สุด^{[ 23 ]}

ศูนย์โปรตอนบำบัดแห่งแรกของโลกที่ตั้งอยู่ในโรงพยาบาลคือศูนย์ไซโคลตรอนพลังงานต่ำสำหรับเนื้องอกในตาที่ศูนย์มะเร็งแคลตเตอร์บริดจ์ในสหราชอาณาจักร ซึ่งเปิดทำการในปี 1989 ^{[ 24 ]}ตามมาด้วยศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยโลมาลินดา (LLUMC) ในโลมาลินดา รัฐแคลิฟอร์เนีย ในปี 1990 ต่อมา ศูนย์โปรตอนบำบัดภาคตะวันออกเฉียงเหนือที่โรงพยาบาลแมสซาชูเซตส์เจเนอรัลได้เปิดใช้งาน และโปรแกรมการรักษา HCL ได้ถูกย้ายไปยังศูนย์ดังกล่าวในปี 2001 และ 2002 ในช่วงต้นปี 2023 มีศูนย์โปรตอนบำบัด 41 แห่งในสหรัฐอเมริกา^{[ 25 ]}และรวมทั้งหมด 89 แห่งทั่วโลก^{[ 26 ]}ณ ปี 2020 มีผู้ผลิตระบบโปรตอนบำบัด 6 ราย ได้แก่Hitachi , Ion Beam Applications , Mevion Medical Systems, ProNova SolutionsและVarian Medical Systems

การบำบัดด้วยโปรตอนรูปแบบใหม่ล่าสุด คือ การสแกนลำแสงแบบดินสอ ซึ่งให้การบำบัดโดยการกวาดลำแสงโปรตอนไปด้านข้างเหนือเป้าหมาย เพื่อให้ได้ปริมาณที่ต้องการในขณะที่สอดคล้องกับรูปร่างของเนื้องอกเป้าหมายอย่างใกล้ชิด ก่อนที่จะมีการใช้การสแกนลำแสงแบบดินสอ แพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านมะเร็งใช้การกระเจิงเพื่อกำหนดทิศทางลำแสงกว้างไปยังเนื้องอก ^{[ 27 ]}

ระบบการส่งโปรตอนเชิงพาณิชย์ชุดแรกใช้กระบวนการกระจาย หรือการกระจายแบบพาสซีฟ เพื่อส่งการรักษา ในการรักษาด้วยโปรตอนแบบกระจาย ลำแสงโปรตอนจะถูกกระจายออกโดยอุปกรณ์กระจาย และจากนั้นลำแสงจะถูกปรับรูปร่างโดยการวางสิ่งต่างๆ เช่นคอลลิเมเตอร์และคอมเพนเซเตอร์ไว้ในเส้นทางของโปรตอน คอลลิเมเตอร์ถูกสร้างขึ้นตามสั่งสำหรับผู้ป่วยโดยใช้เครื่องกัด^{[ 28 ]}การกระจายแบบพาสซีฟทำให้ปริมาณรังสีสม่ำเสมอตามปริมาตรเป้าหมาย ดังนั้น การกระจายแบบพาสซีฟจึงควบคุมการกระจายปริมาณรังสีใกล้กับเป้าหมายได้จำกัดกว่า เมื่อเวลาผ่านไป ระบบการรักษาด้วยการกระจายหลายระบบได้รับการอัปเกรดเพื่อส่งการสแกนลำแสงแบบดินสอ เนื่องจากการรักษาด้วยการกระจายเป็นประเภทแรกของการรักษาด้วยโปรตอนที่มีอยู่ ข้อมูลทางคลินิกส่วนใหญ่ที่มีอยู่เกี่ยวกับการรักษาด้วยโปรตอน โดยเฉพาะข้อมูลระยะยาว ณ ปี 2020 ได้มาจากการใช้เทคโนโลยีการกระจาย

วิธีการส่งมอบแบบใหม่ที่มีความยืดหยุ่นกว่าคือการสแกนลำแสงแบบดินสอ โดยใช้ลำแสงที่กวาดไปด้านข้างเหนือเป้าหมายเพื่อส่งมอบปริมาณที่ต้องการในขณะที่สอดคล้องกับรูปร่างของเนื้องอกอย่างใกล้ชิด การส่งมอบแบบสอดคล้องนี้ทำได้โดยการปรับรูปร่างปริมาณผ่านการสแกนด้วยแม่เหล็กของลำแสงโปรตอนบาง ๆ โดยไม่จำเป็นต้องใช้ช่องเปิดและตัวชดเชย ลำแสงหลายลำถูกส่งมาจากทิศทางที่แตกต่างกัน และแม่เหล็กในหัวฉีดการรักษาจะควบคุมลำแสงโปรตอนให้สอดคล้องกับชั้นปริมาตรเป้าหมายในขณะที่ปริมาณถูกทาเป็นชั้น ๆ การส่งมอบแบบสแกนประเภทนี้ให้ความยืดหยุ่นและการควบคุมที่มากขึ้น ทำให้ปริมาณโปรตอนสอดคล้องกับรูปร่างของเนื้องอกได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น^{[ 28 ]}

การส่งโปรตอนผ่านการสแกนลำแสงแบบดินสอ ซึ่งใช้มาตั้งแต่ปี 1996 ที่สถาบัน Paul Scherrer [ ^{28 ]}ช่วยให้สามารถส่งโปรตอนได้อย่างแม่นยำที่สุด นั่นคือ การบำบัดด้วยโปรตอนแบบปรับความเข้ม (IMPT) IMPT เปรียบเสมือน IMRT ในการบำบัดด้วยโฟตอนแบบดั้งเดิม ซึ่ง^{เป็นการ}รักษาที่สอดคล้องกับเนื้องอกมากขึ้นในขณะที่หลีกเลี่ยงโครงสร้างโดยรอบ^{[ 29 ]}ระบบโปรตอนใหม่เกือบทั้งหมดใช้การสแกนลำแสงแบบดินสอเท่านั้น การศึกษาที่นำโดยศูนย์มะเร็ง Memorial Sloan Ketteringชี้ให้เห็นว่า IMPT สามารถปรับปรุงการควบคุมเฉพาะที่ได้เมื่อเทียบกับการกระจายแบบพาสซีฟสำหรับผู้ป่วยที่เป็นมะเร็งโพรงจมูกและไซนัสข้างจมูก^{[ 30 ]}

มีการประมาณการว่าภายในสิ้นปี 2019 มีผู้ป่วยได้รับการรักษาด้วยโปรตอนบำบัดไปแล้วประมาณ 200,000 ราย แพทย์ใช้โปรตอนในการรักษาโรคในสองประเภทหลักๆ ดังนี้:

• บริเวณที่เป็นโรคที่ตอบสนองได้ดีต่อปริมาณรังสีที่สูงขึ้น กล่าวคือ การเพิ่มปริมาณรังสี การเพิ่มปริมาณรังสีบางครั้งแสดงให้เห็นถึงโอกาสในการ "รักษา" (เช่น การควบคุมเฉพาะที่) ที่สูงกว่าการฉายรังสี แบบ ดั้งเดิม^{[ 31 ]}ซึ่งรวมถึงมะเร็งเมลาโนมาของยูเวีย (เนื้องอกในตา) เนื้องอกที่ฐานกะโหลกและข้างกระดูกสันหลัง ( คอนโดรซาร์โคมาและคอร์ดโดมา ) และซาร์โคมา ที่ไม่สามารถผ่าตัดได้ ในทุกกรณีเหล่านี้ การบำบัดด้วยโปรตอนช่วยเพิ่มโอกาสในการควบคุมเฉพาะที่ได้อย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับการฉายรังสีแบบดั้งเดิม^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}สำหรับเนื้องอกในตา การบำบัดด้วยโปรตอนยังมีอัตราการรักษาดวงตาตามธรรมชาติไว้ได้สูง^{[ 35 ]}
• การรักษาโดยที่การบำบัดด้วยโปรตอนมีความแม่นยำมากขึ้น ช่วยลดผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์โดยการลดปริมาณรังสีต่อเนื้อเยื่อปกติ ในกรณีเหล่านี้ ปริมาณรังสีที่เนื้องอกได้รับจะเท่ากับการรักษาแบบดั้งเดิม ดังนั้นจึงไม่มีความคาดหวังว่าจะเพิ่มโอกาสในการรักษาโรคให้หายขาด แต่เน้นที่การลดปริมาณรังสีต่อเนื้อเยื่อปกติ จึงช่วยลดผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์^{[ 31 ]}

ตัวอย่างที่เด่นชัดสองประการ ได้แก่เนื้องอก ในเด็ก (เช่นเมดุลโลบลาสโตมา ) และมะเร็งต่อมลูกหมาก

ผลข้างเคียงระยะยาวที่ไม่สามารถแก้ไขได้ของการรักษาด้วยรังสีแบบดั้งเดิมสำหรับมะเร็งในเด็กได้รับการบันทึกไว้อย่างดีและรวมถึงความผิดปกติของการเจริญเติบโต ความเป็นพิษต่อระบบประสาทและสมอง ความเป็นพิษต่อหูซึ่งส่งผลต่อการเรียนรู้และการพัฒนาภาษา และความผิดปกติของไต ต่อมไร้ท่อ และอวัยวะสืบพันธุ์ การเกิดมะเร็งทุติยภูมิที่เกิดจากรังสีเป็นผลข้างเคียงที่ร้ายแรงอีกอย่างหนึ่งที่ได้รับการรายงาน เนื่องจากการใช้รังสีโปรตอนมีปริมาณรังสีขาออกน้อยมาก ปริมาณรังสีต่อเนื้อเยื่อปกติโดยรอบจึงสามารถจำกัดได้อย่างมาก ลดความเป็นพิษเฉียบพลันซึ่งส่งผลดีต่อความเสี่ยงของผลข้างเคียงระยะยาวเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น มะเร็งที่ต้องได้รับการฉายรังสีบริเวณศีรษะและไขสันหลังจะได้รับประโยชน์จากการไม่มีปริมาณรังสีขาออกในการรักษาด้วยโปรตอน: ปริมาณรังสีต่อหัวใจช่องอก ลำไส้กระเพาะปัสสาวะ และเนื้อเยื่ออื่นๆ ที่อยู่ด้านหน้ากระดูกสันหลังจะถูกกำจัดออกไป ดังนั้นจึงลดผลข้างเคียงเฉียบพลันของทรวงอก ทางเดินอาหาร และกระเพาะปัสสาวะ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}

การบำบัดเนื้องอกในตา ด้วยโปรตอน ถือเป็นกรณีพิเศษ เนื่องจากการรักษานี้ต้องการโปรตอนที่มีพลังงานค่อนข้างต่ำ (≈70 MeV) เนื่องจากพลังงานต่ำนี้ ศูนย์บำบัดด้วยอนุภาคบางแห่งจึงรักษาเฉพาะเนื้องอกในตาเท่านั้น^{[ 22 ]} การบำบัดเนื้อเยื่อใกล้ดวงตา ด้วยโปรตอน หรือโดยทั่วไปคือแฮดรอนช่วยให้สามารถประเมินการจัดตำแหน่งของดวงตาได้อย่างซับซ้อน ซึ่งแตกต่างอย่างมากจากวิธีการตรวจสอบตำแหน่งผู้ป่วยอื่นๆ ในการบำบัดด้วยอนุภาคแบบนำทางด้วยภาพ^{[ 39 ]}การตรวจสอบและแก้ไขตำแหน่งต้องมั่นใจว่ารังสีจะไม่ทำลายเนื้อเยื่อที่บอบบาง เช่น เส้นประสาทตา เพื่อรักษาสายตาของผู้ป่วย

สำหรับการรักษาเนื้องอกในตา การเลือกประเภทของการฉายรังสีขึ้นอยู่กับตำแหน่งและขนาดของเนื้องอก ความต้านทานต่อรังสีของเนื้องอก (การคำนวณปริมาณรังสีที่จำเป็นในการกำจัดเนื้องอก) และผลข้างเคียงที่เป็นพิษที่อาจเกิดขึ้นจากการรักษาต่อโครงสร้างที่สำคัญใกล้เคียง^{[ 40 ]}ตัวอย่างเช่น การรักษาด้วยโปรตอนเป็นทางเลือกสำหรับเรตินอบลาสโตมา^{[ 41 ]}และมะเร็งเมลาโนมาในตา^{[ 42 ]}ข้อดีของลำแสงโปรตอนคือมีศักยภาพในการรักษาเนื้องอกได้อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่รักษาโครงสร้างที่บอบบางของดวงตาไว้^{[ 43 ]}ด้วยประสิทธิภาพดังกล่าว การรักษาด้วยโปรตอนจึงได้รับการอธิบายว่าเป็น "มาตรฐานทองคำ" ในการรักษามะเร็งเมลาโนมาในตา^{[ 44 ] [ 45 ]}การนำเทคนิคการระบายความร้อนด้วยโมเมนตัมมาใช้ในการรักษาด้วยโปรตอนสำหรับการรักษาดวงตาสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมาก^{[ 46 ]}เทคนิคนี้ช่วยลดปริมาณรังสีที่ส่งไปยังอวัยวะที่แข็งแรงในขณะที่ทำให้มั่นใจได้ว่าการรักษาจะเสร็จสิ้นภายในไม่กี่วินาที ส่งผลให้ผู้ป่วยรู้สึกสบายขึ้นในระหว่างขั้นตอนการรักษา

เมื่อได้รับการฉายรังสีสำหรับเนื้องอกที่ฐานกะโหลกศีรษะ ผลข้างเคียงของการฉายรังสีอาจรวมถึงความผิดปกติของฮอร์โมนต่อมใต้สมองและการมองเห็นบกพร่อง—หลังจากการฉายรังสีสำหรับเนื้องอกต่อมใต้สมอง—รวมถึงเส้นประสาทสมองเสียหายมะเร็งกระดูก ที่เกิดจากการฉายรังสี และภาวะกระดูกตายจากรังสี ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อการฉายรังสีทำให้กระดูกบางส่วนในขากรรไกรหรือฐานกะโหลกศีรษะตาย^{[ 47 ]}การบำบัดด้วยโปรตอนมีประสิทธิภาพมากสำหรับผู้ที่มีเนื้องอกที่ฐานกะโหลกศีรษะ^{[ 48 ]}แตกต่างจากการฉายรังสีโฟตอนแบบดั้งเดิม โปรตอนจะไม่ทะลุผ่านเนื้องอก การบำบัดด้วยโปรตอนช่วยลดความเสี่ยงของผลข้างเคียงที่เกี่ยวข้องกับการรักษาเมื่อเนื้อเยื่อปกติได้รับรังสี การศึกษาทางคลินิกพบว่าการบำบัดด้วยโปรตอนมีประสิทธิภาพสำหรับเนื้องอกที่ฐานกะโหลกศีรษะ^{[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]}

อนุภาคโปรตอนไม่ก่อให้เกิดปริมาณรังสีตกค้าง ดังนั้นการบำบัดด้วยโปรตอนจึงสามารถถนอมเนื้อเยื่อปกติที่อยู่ห่างจากเนื้องอกได้ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับเนื้องอกบริเวณศีรษะและลำคอ เนื่องจากข้อจำกัดทางกายวิภาคที่พบในมะเร็งเกือบทั้งหมดในบริเวณนี้ ข้อได้เปรียบด้านปริมาณรังสีที่เป็นเอกลักษณ์ของการบำบัดด้วยโปรตอนส่งผลให้ลดความเป็นพิษลง สำหรับมะเร็งศีรษะและลำคอ ที่กลับมาเป็นซ้ำ ซึ่งต้องได้รับการฉายรังสีซ้ำ การบำบัดด้วยโปรตอนสามารถเพิ่มปริมาณรังสีที่เน้นไปยังเนื้องอกให้สูงสุด ในขณะที่ลดปริมาณรังสีไปยังเนื้อเยื่อรอบข้างให้น้อยที่สุด ดังนั้นจึงมีผลข้างเคียงเฉียบพลันน้อยที่สุด แม้ในผู้ป่วยที่เคยได้รับการฉายรังสีมาก่อนหลายครั้ง^{[ 52 ]}

เมื่อมะเร็งเต้านมโดยเฉพาะมะเร็งเต้านมข้างซ้าย ได้รับการรักษาด้วยรังสีแบบดั้งเดิม ปอดและหัวใจซึ่งอยู่ใกล้กับเต้านมข้างซ้ายจะมีความเสี่ยงต่อความเสียหายจากรังสีโฟตอนเป็นพิเศษ ความเสียหายดังกล่าวอาจทำให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับปอด (เช่น มะเร็งปอด) หรือปัญหาเกี่ยวกับหัวใจต่างๆ ได้ในที่สุด ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเนื้องอก ความเสียหายอาจเกิดขึ้นกับหลอดอาหารหรือผนังทรวงอก (ซึ่งอาจนำไปสู่โรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวได้) ^{[ 53 ]}การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วยโปรตอนมีความเป็นพิษต่ำต่อเนื้อเยื่อปกติที่อยู่ใกล้เคียงและมีอัตราการควบคุมโรคที่คล้ายคลึงกันเมื่อเทียบกับรังสีแบบดั้งเดิม^{[ 54 ]}นักวิจัยคนอื่นๆ พบว่าเทคนิคการสแกนลำแสงโปรตอนสามารถลดปริมาณรังสีเฉลี่ยที่หัวใจได้ ในขณะที่ยังคงรักษาปริมาณรังสีที่สูงขึ้นให้กับต่อมน้ำเหลืองที่ได้รับรังสี^{[ 55 ]}

การศึกษาขนาดเล็กพบว่า เมื่อเปรียบเทียบกับการฉายรังสีโฟตอนแบบดั้งเดิม การบำบัดด้วยโปรตอนจะส่งปริมาณรังสีที่เป็นพิษน้อยที่สุดไปยังเนื้อเยื่อที่แข็งแรง^{[ 56 ]}และโดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณรังสีที่ลดลงไปยังหัวใจและปอด^{[ 57 ]}การทดลองขนาดใหญ่กำลังดำเนินการอยู่เพื่อตรวจสอบประโยชน์อื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้นจากการบำบัดด้วยโปรตอนเพื่อรักษามะเร็งเต้านม^{[ 58 ]}

แม้ว่าเคมีบำบัดจะเป็นการรักษาหลักสำหรับมะเร็งต่อมน้ำเหลือง แต่การฉายรังสีเสริมมักใช้ในมะเร็งต่อมน้ำเหลืองฮอดจ์กินและมะเร็งต่อมน้ำเหลืองชนิดไม่ใช่ฮอดจ์กิน ที่รุนแรง ในขณะที่การรักษาขั้นสุดท้ายด้วยการฉายรังสีเพียงอย่างเดียวใช้ในผู้ป่วยมะเร็งต่อมน้ำเหลืองเพียงส่วนน้อยเท่านั้น น่าเสียดายที่ผลข้างเคียงจากการรักษาที่เกิดจากสารเคมีบำบัดและการได้รับรังสีของเนื้อเยื่อปกติเป็นข้อกังวลหลักสำหรับผู้รอดชีวิตจากมะเร็งต่อมน้ำเหลือง เทคโนโลยีการฉายรังสีขั้นสูง เช่น การบำบัดด้วยโปรตอน อาจมีข้อดีที่สำคัญและเกี่ยวข้องทางคลินิก เช่น การรักษาอวัยวะสำคัญที่เสี่ยงและลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของเนื้อเยื่อปกติในระยะยาว ในขณะที่ยังคงบรรลุเป้าหมายหลักในการควบคุมโรค สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้ป่วยมะเร็งต่อมน้ำเหลืองที่ได้รับการรักษาโดยมีเจตนาให้หายขาดและมีอายุขัยยืนยาวหลังการรักษา^{[ 59 ]}

ใน กรณี ของมะเร็งต่อมลูกหมากประเด็นนี้ยังไม่ชัดเจนนัก งานวิจัยที่ตีพิมพ์บางฉบับพบว่าการรักษาด้วยโปรตอนแทนโฟตอน (หมายถึง การรักษาด้วย รังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมา ) ช่วยลดความเสียหายต่อทวารหนักและระบบทางเดินปัสสาวะในระยะยาวได้ ในขณะที่งานวิจัยอื่นๆ แสดงให้เห็นความแตกต่างเพียงเล็กน้อย ซึ่งจำกัดเฉพาะกรณีที่ต่อมลูกหมากอยู่ใกล้กับโครงสร้างทางกายวิภาคบางอย่างเป็นพิเศษ^{[ 60 ] [ 61 ]}การปรับปรุงที่ค่อนข้างน้อยที่พบอาจเป็นผลมาจากการตั้งค่าผู้ป่วยที่ไม่สม่ำเสมอและการเคลื่อนไหวของอวัยวะภายในระหว่างการรักษา ซึ่งหักล้างข้อดีส่วนใหญ่ของความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น^{[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]}แหล่งข้อมูลหนึ่งแนะนำว่าข้อผิดพลาดของปริมาณรังสีประมาณ 20% อาจเกิดจากข้อผิดพลาดในการเคลื่อนไหวเพียง 2.5 มม. (0.098 นิ้ว) และอีกแหล่งหนึ่งระบุว่าการเคลื่อนไหวของต่อมลูกหมากอยู่ระหว่าง 5–10 มม. (0.20–0.39 นิ้ว) ^{[ 64 ]}

จำนวนผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมากที่ได้รับการวินิจฉัยในแต่ละปีมีมากกว่าโรคอื่นๆ ที่กล่าวถึงข้างต้นมาก และส่งผลให้สถานพยาบาลบางแห่ง (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) จัดสรรช่วงเวลาการรักษาส่วนใหญ่ให้กับการรักษามะเร็งต่อมลูกหมาก ตัวอย่างเช่น สถานพยาบาลสองแห่งจัดสรรความสามารถในการรักษาด้วยโปรตอนประมาณ 65% ^{[ 65 ]}และ 50% ^{[ 66 ]}ให้กับมะเร็งต่อมลูกหมาก ในขณะที่สถานพยาบาลแห่งที่สามจัดสรรเพียง 7.1% ^{[ 67 ]}

การรวบรวมตัวเลขทั่วโลกเป็นเรื่องยาก แต่ตัวอย่างหนึ่งระบุว่าในปี 2546 การรักษาด้วยโปรตอนประมาณ 26% ทั่วโลกเป็นการรักษามะเร็งต่อมลูกหมาก^{[ 68 ]}

ข้อมูลที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ แสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วยโปรตอนมีศักยภาพอย่างมากในการเพิ่มความทนทานต่อการรักษาสำหรับผู้ป่วยที่เป็นมะเร็งในระบบทางเดินอาหาร ความเป็นไปได้ในการลดปริมาณรังสีต่ออวัยวะที่มีความเสี่ยงอาจช่วยอำนวยความสะดวกในการเพิ่มขนาดยาเคมีบำบัดหรืออนุญาตให้มีการผสมผสานเคมีบำบัดแบบใหม่ การบำบัดด้วยโปรตอนจะมีบทบาทสำคัญในการรักษาแบบผสมผสานที่เข้มข้นขึ้นสำหรับมะเร็งในระบบทางเดินอาหาร บทความทบทวนต่อไปนี้จะนำเสนอประโยชน์ของการบำบัดด้วยโปรตอนในการรักษามะเร็งตับ มะเร็งตับอ่อน และมะเร็งหลอดอาหาร^{[ 69 ]}

ภาวะตับเสื่อมหลังการรักษา และภาวะตับวายในเวลาต่อมา เป็นความเสี่ยงของการรักษาด้วยรังสีสำหรับมะเร็งตับชนิดเฮปาโตเซลลูลาร์คาร์ซิโนมา ซึ่งเป็นมะเร็งตับชนิดปฐมภูมิที่พบได้บ่อยที่สุด งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการรักษาด้วยโปรตอนให้ผลลัพธ์ที่ดีในด้านการควบคุมเนื้องอกเฉพาะที่ การอยู่รอดโดยปราศจากการลุกลาม และการอยู่รอดโดยรวม^{[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]}การศึกษาอื่นๆ ที่ตรวจสอบการรักษาด้วยโปรตอนเปรียบเทียบกับการรักษาด้วยโฟตอนแบบดั้งเดิม แสดงให้เห็นว่าการรักษาด้วยโปรตอนช่วยเพิ่มอัตราการอยู่รอดและ/หรือมีผลข้างเคียงน้อยลง ดังนั้นการรักษาด้วยโปรตอนจึงสามารถปรับปรุงผลลัพธ์ทางคลินิกได้อย่างมีนัยสำคัญสำหรับผู้ป่วยมะเร็งตับบางราย^{[ 74 ] [ 75 ]}

สำหรับผู้ป่วยที่เกิดการกลับมาเป็นซ้ำในบริเวณใกล้เคียงหรือภูมิภาคหลังจากการรักษาด้วยรังสีครั้งแรก แพทย์มีข้อจำกัดในตัวเลือกการรักษาเนื่องจากไม่ต้องการให้การรักษาด้วยรังสีโฟตอนเพิ่มเติมแก่เนื้อเยื่อที่ได้รับการฉายรังสีไปแล้ว การฉายรังสีซ้ำเป็นทางเลือกการรักษาที่อาจรักษาให้หายขาดได้สำหรับผู้ป่วยที่เป็นมะเร็งศีรษะและลำคอที่กลับมาเป็นซ้ำในบริเวณใกล้เคียง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสแกนด้วยลำแสงแคบอาจเหมาะสมที่สุดสำหรับการฉายรังสีซ้ำ^{[ 76 ]}งานวิจัยแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการใช้โปรตอนบำบัดโดยมีผลข้างเคียงที่ยอมรับได้ แม้ในผู้ป่วยที่เคยได้รับการรักษาด้วยรังสีโฟตอนหลายครั้งมาก่อน^{[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]}

งานวิจัยขนาดใหญ่เกี่ยวกับการเปรียบเทียบประสิทธิผลของการบำบัดด้วยโปรตอนได้รับการตีพิมพ์โดยทีมงานจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียและมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์ในวารสาร JAMA Oncologyโดยประเมินว่าการบำบัดด้วยโปรตอนในบริบทของการรักษาด้วยเคมีบำบัดและรังสีบำบัดพร้อมกันนั้นเกี่ยวข้องกับการเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลโดยไม่คาดคิดภายใน 90 วันและอัตราการรอดชีวิตโดยรวมที่น้อยกว่าเมื่อเทียบกับการบำบัดด้วยโฟตอนและเคมีบำบัดและรังสีบำบัดพร้อมกันหรือไม่^{[ 80 ]}งานวิจัยนี้รวมผู้ป่วยผู้ใหญ่ 1483 รายที่เป็นมะเร็งระยะลุกลามเฉพาะที่ที่ไม่แพร่กระจายซึ่งได้รับการรักษาด้วยเคมีบำบัดและรังสีบำบัดพร้อมกันโดยมีเจตนาในการรักษาให้หายขาด และสรุปว่า "การรักษาด้วยโปรตอนและเคมีบำบัดและรังสีบำบัดมีความเกี่ยวข้องกับการลดเหตุการณ์ไม่พึงประสงค์เฉียบพลันที่ทำให้ต้องเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลโดยไม่คาดคิดอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีอัตราการรอดชีวิตโดยปราศจากโรคและอัตราการรอดชีวิตโดยรวมที่คล้ายคลึงกัน" มีการดำเนินการทดลองแบบสุ่มควบคุมจำนวนมาก แต่มีเพียงจำนวนจำกัดเท่านั้นที่เสร็จสมบูรณ์ ณ เดือนสิงหาคม 2020 การทดลองแบบสุ่มควบคุม ระยะที่ 3 ของการบำบัดด้วยลำแสงโปรตอนเทียบกับการทำลายด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RFA) สำหรับมะเร็งตับที่กลับมาเป็นซ้ำ ซึ่งจัดโดยศูนย์มะเร็งแห่งชาติในเกาหลี แสดงให้เห็นว่าการรอดชีวิตโดยปราศจากการลุกลามเฉพาะที่ในระยะเวลา 2 ปีดีกว่าสำหรับกลุ่มที่ได้รับการบำบัดด้วยโปรตอน และสรุปว่าการบำบัดด้วยลำแสงโปรตอน (PBT) นั้น "ไม่ด้อยกว่า RFA ในแง่ของการรอดชีวิตโดยปราศจากการลุกลามเฉพาะที่และความปลอดภัย ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสามารถใช้ RFA หรือ PBT กับผู้ป่วย HCC ขนาดเล็กที่กลับมาเป็นซ้ำได้" ^{[ 70 ]}การทดลองแบบสุ่มควบคุมระยะที่ 2B ของการบำบัดด้วยลำแสงโปรตอนเทียบกับIMRT สำหรับ มะเร็งหลอดอาหารระยะลุกลามเฉพาะที่ ซึ่งจัดโดยศูนย์มะเร็ง MD Anderson แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสสรุปว่าการบำบัดด้วยลำแสงโปรตอนช่วยลดความเสี่ยงและความรุนแรงของเหตุการณ์ไม่พึงประสงค์เมื่อเทียบกับ IMRT ในขณะที่ยังคงรักษาการรอดชีวิตโดยปราศจากการลุกลามที่ คล้ายคลึงกัน ^{[ 81 ]}การทดลองแบบสุ่มควบคุมระยะที่ 2 อีกครั้งที่เปรียบเทียบโฟตอนกับโปรตอนสำหรับกลิโอบลาสโตมาสรุปว่าผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงต่อภาวะเม็ดเลือดขาว ต่ำอย่างรุนแรง อาจได้รับประโยชน์จากการบำบัดด้วยโปรตอน^{[ 82 ]}ทีมจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดประเมินความเสี่ยงของมะเร็งทุติยภูมิหลังจากการรักษามะเร็งหลักด้วยการฉายรังสีภายนอกโดยใช้ข้อมูลจากฐานข้อมูลมะเร็งแห่งชาติสำหรับมะเร็ง 9 ชนิด ได้แก่ ศีรษะและลำคอ ระบบทางเดินอาหาร นรีเวชวิทยา มะเร็งต่อมน้ำเหลือง ปอด ต่อมลูกหมาก เต้านม กระดูก/เนื้อเยื่ออ่อน และสมอง/ระบบประสาทส่วนกลาง^{[ 83 ]}การศึกษานี้รวมผู้ป่วยทั้งหมด 450,373 รายและสรุปว่าการบำบัดด้วยโปรตอนมีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงของมะเร็งทุติยภูมิที่ต่ำกว่า

ประเด็นเรื่องเวลา วิธีการ และวิธีที่ดีที่สุดในการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ยังคงอยู่ระหว่างการอภิปรายโดยแพทย์และนักวิจัย วิธีการที่เพิ่งนำมาใช้เมื่อเร็ว ๆ นี้ คือ 'การเลือกตามแบบจำลอง' ซึ่งใช้แผนการรักษาเปรียบเทียบสำหรับ IMRT และ IMPT ร่วมกับแบบจำลองความน่าจะเป็นของภาวะแทรกซ้อนของเนื้อเยื่อปกติ (NTCP) เพื่อระบุผู้ป่วยที่อาจได้รับประโยชน์สูงสุดจากการบำบัดด้วยโปรตอน^{[ 84 ] [ 85 ]}

ขณะนี้กำลังมีการทดลองทางคลินิกเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพเชิงเปรียบเทียบของการรักษาด้วยโปรตอน (เทียบกับการฉายรังสีโฟตอน) สำหรับโรคต่อไปนี้:

• มะเร็งในเด็ก—โดยโรงพยาบาลวิจัยเด็กเซนต์จูด^{[ 86 ]}ศูนย์การแพทย์ซัมซุง^{[ 87 ]}
• มะเร็งฐานกะโหลกศีรษะ—โดยมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์ก^{[ 88 ]}
• มะเร็งศีรษะและลำคอ—โดย MD Anderson ^{[ 89 ]} Memorial Sloan Kettering และศูนย์อื่นๆ^{[ 90 ]}
• มะเร็งสมองและไขสันหลัง—โดยโรงพยาบาลแมสซาชูเซตส์เจเนอรัล^{[ 91 ]}มหาวิทยาลัยอุปซาลาและศูนย์อื่นๆ^{[ 92 ]} NRG Oncology ^{[ 93 ] [ 94 ]}
• มะเร็งเซลล์ตับ (ตับ)—โดย NRG Oncology, ^{[ 95 ]}โรงพยาบาล Chang Gung Memorial, ^{[ 96 ]}มหาวิทยาลัย Loma Linda ^{[ 97 ]}
• มะเร็งปอด—โดยกลุ่มรังสีบำบัดมะเร็งวิทยา (RTOG) ^{[ 98 ]}กลุ่มความร่วมมือโปรตอน (PCG) ^{[ 99 ]}คลินิกเมโย^{[ 100 ]}
• มะเร็งหลอดอาหาร—โดย NRG Oncology, ^{[ 101 ]}ศูนย์มะเร็ง Abramson มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย^{[ 102 ]}
• มะเร็งเต้านม—โดยมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย^{[ 103 ]}กลุ่มความร่วมมือโปรตอน (PCG) ^{[ 104 ]}
• มะเร็งตับอ่อน—โดยมหาวิทยาลัยแมริแลนด์^{[ 105 ]}กลุ่มความร่วมมือโปรตอน (PCG) ^{[ 106 ]}

ภาพด้านขวามือของหน้าแสดงให้เห็นว่าลำแสงเอ็กซ์เรย์ ( IMRT ; ภาพซ้าย) และลำแสงโปรตอน (ภาพขวา) ที่มีพลังงานต่างกัน สามารถทะลุผ่านเนื้อเยื่อของมนุษย์ได้อย่างไร เนื้องอกที่มีความหนาพอสมควรจะถูกปกคลุมด้วยการกระจายตัวของยอดแบร็ก (SOBP) ของ IMRT ซึ่งแสดงเป็นเส้นสีแดงในภาพ SOBP คือการทับซ้อนกันของยอดแบร็กบริสุทธิ์หลายยอด (เส้นสีน้ำเงิน) ที่ระดับความลึกต่างกัน

การรักษาด้วยรังสีเอกซ์เมกะโวลต์มี "ศักยภาพในการปกป้องผิวหนัง" น้อยกว่าการรักษาด้วยโปรตอน: ปริมาณรังสีเอกซ์ที่ผิวหนังและที่ความลึกเล็กน้อยนั้นต่ำกว่าการรักษาด้วยโปรตอน การศึกษาหนึ่งประเมินว่าสนามโปรตอนที่กระจายแบบพาสซีฟมีปริมาณรังสีที่ผิวหนังสูงกว่าเล็กน้อย (≈75%) เมื่อเทียบกับลำแสงโฟตอนเมกะโวลต์ (MeV) ที่ใช้ในการรักษา (≈60%) ^{[ 3 ]}ปริมาณรังสีเอกซ์จะลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป ทำให้เนื้อเยื่อที่อยู่ลึกเข้าไปในร่างกายได้รับอันตรายโดยไม่จำเป็น และทำลายผิวหนังและเนื้อเยื่อผิวตรงข้ามกับทางเข้าของลำแสง ความแตกต่างระหว่างสองวิธีนี้ขึ้นอยู่กับ:

• ความกว้างของ SOBP
• ความลึกของเนื้องอก
• จำนวนลำแสงที่ใช้รักษาเนื้องอก

ข้อดีของการใช้รังสีเอกซ์คือทำให้ผิวหนังได้รับอันตรายน้อยลงบริเวณทางเข้า แต่ข้อดีนี้ก็ถูกหักล้างไปบางส่วนด้วยอันตรายที่เกิดขึ้นกับผิวหนังบริเวณทางออก

เนื่องจากการรักษาด้วยรังสีเอกซ์มักจะทำโดยการฉายรังสีหลายครั้งจากด้านตรงข้าม ผิวหนังแต่ละส่วนจึงได้รับรังสีเอกซ์ทั้งขาเข้าและขาออก ในการรักษาด้วยโปรตอน ผิวหนังจะได้รับรังสีที่จุดเข้ามากกว่า แต่เนื้อเยื่อด้านตรงข้ามของร่างกายกับเนื้องอกจะไม่ได้รับรังสี ดังนั้น การรักษาด้วยรังสีเอกซ์จึงทำให้เกิดความเสียหายต่อผิวหนังและเนื้อเยื่อผิวเผินน้อยกว่าเล็กน้อย และการรักษาด้วยโปรตอนทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่อยู่ลึกกว่าด้านหน้าและเลยเป้าหมายน้อยกว่า^{[ 5 ]}

ข้อพิจารณาที่สำคัญในการเปรียบเทียบการรักษาเหล่านี้คือ อุปกรณ์ส่งโปรตอนโดยใช้วิธีการกระจาย (ซึ่งในอดีตเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุด) หรือวิธีการสแกนแบบจุด การสแกนแบบจุดสามารถปรับความกว้างของ SOBP ได้แบบจุดต่อจุด ซึ่งช่วยลดปริมาณเนื้อเยื่อปกติ (ที่แข็งแรง) ภายในบริเวณที่มีปริมาณรังสีสูง นอกจากนี้ การสแกนแบบจุดยังช่วยให้สามารถทำการบำบัดด้วยโปรตอนแบบปรับความเข้ม (IMPT) ได้ ซึ่งจะกำหนดความเข้มของแต่ละจุดโดยใช้อัลกอริทึมการปรับให้เหมาะสมที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างสมดุลระหว่างเป้าหมายที่ขัดแย้งกันของการฉายรังสีเนื้องอกในขณะที่ยังคงรักษาเนื้อเยื่อปกติไว้ ความพร้อมใช้งานของการสแกนแบบจุดขึ้นอยู่กับเครื่องและสถาบัน การสแกนแบบจุดเป็นที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อการสแกนลำแสงดินสอและมีให้บริการในIBA , Hitachi, Mevion (รู้จักกันในชื่อ HYPERSCAN ^{[ 107 ]}ซึ่งได้รับการอนุมัติจาก US FDA ในปี 2017) และ Varian

แพทย์จะตัดสินใจว่าจะใช้การผ่าตัดหรือการฉายรังสีโปรตอน (หรือการฉายรังสีชนิดใดก็ตาม) โดยพิจารณาจากชนิด ระยะ และตำแหน่งของเนื้องอก บางครั้งการผ่าตัดอาจได้ผลดีกว่า (เช่น มะเร็งผิวหนัง ชนิด เมลาโนมา ) บางครั้งการฉายรังสีอาจได้ผลดีกว่า (เช่นมะเร็ง กระดูกอ่อนบริเวณฐานกะโหลกศีรษะ ) และบางครั้งก็อาจได้ผลใกล้เคียงกัน (เช่นมะเร็งต่อมลูกหมาก ) บางครั้งก็ใช้ร่วมกัน (เช่น มะเร็งลำไส้ใหญ่ส่วนปลายหรือมะเร็งเต้านมระยะเริ่มต้น)

ประโยชน์ของการฉายรังสีโปรตอนจากภายนอกนั้นอยู่ที่ ความแตกต่าง ของปริมาณรังสีจากการฉายรังสีเอกซ์จากภายนอกและการรักษาด้วยรังสี ภายใน ในกรณีที่การใช้รังสีบำบัดมีความเหมาะสมอยู่แล้ว มากกว่าที่จะเป็นการแข่งขันโดยตรงกับการผ่าตัด^{[ 31 ]}ในมะเร็งต่อมลูกหมาก ซึ่งเป็นข้อบ่งชี้ที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการรักษาด้วยรังสีโปรตอน ไม่มีงานวิจัยทางคลินิกใดที่เปรียบเทียบการรักษาด้วยรังสีโปรตอนโดยตรงกับการผ่าตัด การรักษาด้วยรังสีภายใน หรือการรักษาอื่นๆ ที่แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ทางคลินิกใดๆ ของการรักษาด้วยรังสีโปรตอน อันที่จริง งานวิจัยที่ใหญ่ที่สุดจนถึงปัจจุบันแสดงให้เห็นว่า IMRT เมื่อเปรียบเทียบกับการรักษาด้วยรังสีโปรตอนมีความเกี่ยวข้องกับภาวะแทรกซ้อน ทางระบบ ทาง เดินอาหารน้อยกว่า ^{[ 108 ]}

การบำบัดด้วยโปรตอนเป็นการบำบัดด้วยรังสีภายนอกชนิดหนึ่ง และมีความเสี่ยงและผลข้างเคียงเช่นเดียวกับการบำบัดด้วยรังสีรูปแบบอื่น ปริมาณรังสีนอกบริเวณที่ทำการรักษาอาจน้อยกว่าการบำบัดด้วยรังสีเอกซ์อย่างมีนัยสำคัญสำหรับเนื้องอกในเนื้อเยื่อส่วนลึก เนื่องจากโปรตอนบำบัดใช้ประโยชน์จากจุดสูงสุดของแบร็กได้อย่างเต็มที่ โปรตอนบำบัดถูกนำมาใช้มานานกว่า 40 ปีแล้ว และเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาแล้ว เช่นเดียวกับความรู้ทางการแพทย์ทั้งหมด ความเข้าใจเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของรังสีกับเนื้องอกและเนื้อเยื่อปกติยังคงไม่สมบูรณ์^{[ 109 ]}

ในอดีต การรักษาด้วยโปรตอนมีราคาแพง การวิเคราะห์ที่ตีพิมพ์ในปี 2546 พบว่าค่าใช้จ่ายของการรักษาด้วยโปรตอนสูงกว่าการรักษาด้วยรังสีเอกซ์ประมาณ 2.4 เท่า^{[ 110 ]}ศูนย์รักษาด้วยโปรตอนที่ทันสมัยกว่า ราคาถูกกว่า และมีจำนวนมากขึ้น กำลังช่วยลดค่าใช้จ่ายลง และยังมีการกำหนดเป้าหมายแบบสามมิติที่แม่นยำกว่า การใช้โปรตอนในปริมาณที่สูงขึ้นในจำนวนครั้งการรักษาที่น้อยลง (น้อยลง 1/3 หรือน้อยกว่า) ก็ช่วยลดค่าใช้จ่ายลงเช่นกัน^{[ 111 ] [ 112 ]}ดังนั้นจึงคาดว่าค่าใช้จ่ายจะลดลงเมื่อเทคโนโลยีโปรตอนที่ดีขึ้นแพร่หลายมากขึ้น การวิเคราะห์ที่ตีพิมพ์ในปี 2548 พบว่าค่าใช้จ่ายของการรักษาด้วยโปรตอนไม่สูงเกินจริง และไม่ควรเป็นเหตุผลในการปฏิเสธการเข้าถึงเทคโนโลยีนี้แก่ผู้ป่วย^{[ 113 ]}ในบางสถานการณ์ทางคลินิก การรักษาด้วยลำแสงโปรตอนมีประสิทธิภาพเหนือกว่าทางเลือกอื่นอย่างชัดเจน^{[ 114 ] [ 115 ]}

การศึกษาในปี 2550 แสดงความกังวลเกี่ยวกับประสิทธิภาพของการบำบัดด้วยโปรตอนสำหรับมะเร็งต่อมลูกหมาก^{[ 116 ]}แต่ด้วยการพัฒนาใหม่ๆ ในด้านเทคโนโลยี เช่น เทคนิคการสแกนที่ดีขึ้นและการส่งปริมาณรังสีที่แม่นยำยิ่งขึ้น (' การสแกนลำแสงดินสอ ') สถานการณ์นี้อาจเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก^{[ 117 ]}อมิตาบห์ จันทรา นักเศรษฐศาสตร์ด้านสุขภาพจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด กล่าวว่า "การบำบัดด้วยลำแสงโปรตอนเปรียบเสมือนดาวมรณะของเทคโนโลยีทางการแพทย์ของอเมริกา... มันเป็นอุปมาอุปไมยสำหรับปัญหาทั้งหมดที่เรามีในวงการแพทย์ของอเมริกา" ^{[ 118 ]}การบำบัดด้วยโปรตอนคุ้มค่าสำหรับมะเร็งบางชนิด แต่ไม่ใช่ทุกชนิด^{[ 119 ] [ 120 ]} โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การรักษาอื่นๆ บางอย่างให้คุณค่าโดยรวมที่ดีกว่าสำหรับการรักษามะเร็งต่อมลูกหมาก^{[ 119 ]}

ณ ปี 2018 ระบบบำบัดด้วยอนุภาคแบบห้องเดียวมีราคาสูงถึง 40 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ในขณะที่ระบบแบบหลายห้องมีราคาสูงถึง 200 ล้านดอลลาร์สหรัฐ^{[ 121 ] [ 122 ]}

ณ เดือนสิงหาคม พ.ศ. 2563 มีสถานบริการการรักษาด้วยอนุภาคมากกว่า 89 แห่งทั่วโลก^{[ 123 ]}และอีกอย่างน้อย 41 แห่งกำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง^{[ 124 ]}ณ เดือนสิงหาคม พ.ศ. 2563 มีศูนย์การรักษาด้วยโปรตอน 34 แห่งในสหรัฐอเมริกา ณ สิ้นปี พ.ศ. 2558 มีผู้ป่วยได้รับการรักษาทั่วโลกมากกว่า 154,203 ราย^{[ 125 ]}

อุปสรรคประการหนึ่งในการใช้โปรตอนในการรักษาโรคมะเร็งอย่างแพร่หลายคือขนาดและต้นทุนของอุปกรณ์ไซโคลตรอนหรือซินโครตรอนที่จำเป็น ทีมงานอุตสาหกรรมหลายทีมกำลังทำงานเพื่อพัฒนาเครื่องเร่งอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าเพื่อนำการบำบัดด้วยโปรตอนมาใช้กับผู้ป่วย^{[ 126 ]}เทคโนโลยีที่กำลังได้รับการศึกษา ได้แก่ซินโครไซโคลตรอนตัวนำยิ่งยวด (หรือที่รู้จักกันในชื่อ FM ไซโคลตรอน) ซิ น โครตรอน ขนาดกะทัดรัดพิเศษเครื่องเร่งอนุภาคผนังไดอิเล็กทริก^{[ 126 ]}และเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น^{[ 112 ]}

• การบำบัดด้วยอนุภาค
• การบำบัดด้วยอนุภาคประจุ
• แฮดรอน
• ไมโครบีม
• การรักษาด้วยนิวตรอนเร็ว
• การบำบัดด้วยการจับนิวตรอนของโบรอน
• การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น
• รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและสุขภาพ
• การวัดปริมาณรังสี
• รังสีไอออนไนซ์
• รายชื่อคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งวิทยา

• Greco C.; Wolden S. (เม.ย. 2550). "สถานะปัจจุบันของการรักษาด้วยรังสีโดยใช้ลำแสงโปรตอนและไอออนเบา" . Cancer . 109 (7): 1227– 1238. doi : 10.1002/cncr.22542 . PMID  17326046 . S2CID  36256866 .
• Koehler, AM (1971). "การใช้โปรตอนสำหรับการรักษาด้วยรังสี"รายงานการประชุมสัมมนาเรื่องรังสีวิทยาไพอนและโปรตอน ห้องปฏิบัติการเร่งอนุภาคแห่งชาติเฟอร์มิ บาตาเวีย รัฐอิลลินอยส์หน้า  63–68
• Koehler, AM; Preston, WM (1972). "โปรตอนในการรักษาด้วยรังสี". Radiology . 104 (1). Radiological Society of North America (RSNA): 191– 195. doi : 10.1148/104.1.191 . ISSN  0033-8419 . PMID  4624458 .
• Kjelberg, RN (1977). "การผ่าตัดด้วยรังสีโปรตอนแบบ Bragg Peak สำหรับความผิดปกติของหลอดเลือดแดงและหลอดเลือดดำในสมอง" สัมมนาวิชาการนานาชาติครั้งแรกเกี่ยวกับการใช้ลำแสงโปรตอนในการรักษาด้วยรังสี มอสโก
• Austin-Seymour, Mary; Munzenrider, John; และคณะ (1990). "การรักษาด้วยรังสีโปรตอนแบบแบ่งส่วนสำหรับเนื้องอกในกะโหลกศีรษะและในสมอง" American Journal of Clinical Oncology . 13 (4). Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health): 327– 330. doi : 10.1097/00000421-199008000-00013 . ISSN  0277-3732 . PMID  2165739 . S2CID  26465153 .
• Hartford, Zietman และคณะ (1999). "การรักษาด้วยรังสีโปรตอน". ใน A. D'Amico, GE Hanks (บรรณาธิการ). การจัดการการรักษาด้วยรังสีสำหรับมะเร็งต่อมลูกหมาก . ลอนดอน สหราชอาณาจักร: สำนักพิมพ์ Arnold. หน้า  61–72 .

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ การ รักษาด้วยโปรตอน

• หนังสือการ์ตูนเพื่อการศึกษาเรื่อง " The Intrepid Proton-Man" โดย Steve Englehartและ Michael Jaszewski สำหรับผู้ป่วยเด็กถูกเก็บถาวรไว้เมื่อวันที่ 5 สิงหาคม 2021 ในWayback Machine
• สารคดี BBC Horizon ปี 2019
• วิดีโอ Jove ปี 2019 จากคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยแมริแลนด์ อธิบายกระบวนการรักษา: การให้การรักษาด้วยโปรตอนและการประยุกต์ใช้ทางคลินิกในมะเร็งเนื้องอกแข็งบางชนิด
• โครงการการรักษาด้วยลำแสงโปรตอนของ NHSปี 2019
• กลุ่มความร่วมมือการบำบัดด้วยโปรตอน(PTCOG)
• Alliance for Proton Therapy ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 15 กรกฎาคม 2019 ที่Wayback Machine
• เครือข่าย CARES Cancer Network เก็บถาวรเมื่อวันที่ 27 ตุลาคม 2020 ที่Wayback Machine
• สมาคมแห่งชาติเพื่อการบำบัดด้วยโปรตอน
• นโยบายต้นแบบของสมาคมรังสีรักษามะเร็งแห่งอเมริกา – การรักษาด้วยลำแสงโปรตอน(เก็บถาวรเมื่อ 11 มิถุนายน 2022 ที่Wayback Machine)
• การรักษาด้วยโปรตอน – สารานุกรมทางการแพทย์MedlinePlus
• การบำบัดด้วยโปรตอน
• โปรตอนบำบัดคืออะไร ( ข้อมูลถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 27 ตุลาคม 2020 ในWayback Machine)