ประวัติและพัฒนาการของการใช้รังสีรักษาด้วยอนุภาคชนิดต่าง ๆ |
วรรณี ศรีนุตตระกูล
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) |
หลักการของ รังสีรักษา หรือ การรักษาด้วยรังสี (radiotherapy) คือ การให้รังสีในปริมาณที่ถูกต้อง และตรง จุดเป้าหมาย ในขณะที่เนื้อเยื่อบริเวณรอบ ๆ ต้องได้รับความเสียหายน้อยที่สุด ดังนั้น ความสำเร็จของการรักษา จึงขึ้นอยู่กับสมรรถนะ และความสามารถ ของเครื่องฉายรังสี ระบบการวางแผนการรักษา และเครื่องมือและอุปกรณ์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งได้ปรากฎอย่างชัดเจนเมื่อมีการค้นพบในช่วง ค.ศ. 1950-1959 ว่าโฟตอนที่มีพลังงานสูง เช่น เอกซเรย์ และแกมมา ที่มีพลังงานสูงถึงระดับเมกะโวลต์ ให้ผลการรักษาที่มีประสิทธิภาพสูง ในช่วง ค.ศ. 1950-1959 ได้มี การพัฒนาและประยุกต์ใช้เครื่องเร่งพลังงานสูง เช่น เครื่องเทเลโคบอลต์ และ เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น (linear accelerator) ซึ่งนับเป็นจุดเริ่มต้นของรังสีรักษาแบบสมัยใหม่ในเวลาต่อมา ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 มีการใช้ รังสีรักษาด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัย ได้แก่ รังสีรักษาแบบปรับความเข้ม (intensity modulated radiotherapy) และ รังสีรักษาด้วยการพิกัดจุดสามมิติ (three-dimensional stereotactic radiotherapy) ซึ่งทำให้รังสีรักษา มีประสิทธิภาพสูงและได้รับผลสำเร็จ
การใช้รังสีรักษาด้วยอนุภาคที่มีประจุ ซึ่งมีประวัติยาวนานมากกว่า 50 ปี เป็นการรักษาที่สามารถกำหนดรูปแบบ ของปริมาณรังสีได้ตามต้องการ และมีผลทางชีววิทยาที่มากกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้รังสีรักษาด้วยโฟตอน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างหนึ่ง ที่ทำให้ความสามารถของรังสีรักษาเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ลำอนุภาคที่ใช้ ได้แก่ ลำของอนุภาคชนิดต่าง ๆ โดยเฉพาะอนุภาคที่มีประจุที่ได้รับความสนใจ และเป็นวิธีการรักษาที่ทันสมัยที่สุดในโลก ยุคปัจจุบัน คือ ลำโปรตอน และ ลำไอออนคาร์บอน ตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบันมีการใช้รังสีรักษาด้วยอนุภาคที่สำคัญ ได้แก่
1. การใช้รังสีรักษาด้วยนิวตรอนเร็ว (Fast Neutron Radiotherapy)
เมื่อวันที่ 28 กันยายน 1938 ที่เบิร์กลีย์ สหรัฐอเมริกา ได้มีการประยุกต์ใช้ลำอนุภาค ในการรักษาทางคลินิกครั้งแรก ของโลก คือ การใช้รังสีรักษาด้วยนิวตรอนเร็ว โดยการใช้ลำนิวตรอน [d(8) + Be] ซึ่งผลิตจากไซโคลทรอนขนาด 37 นิ้ว ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การใช้รังสีรักษาด้วยนิวตรอนเร็วก็ได้แพร่ขยายไปยังทั่วโลก ในช่วงปลายของปี 1970-1979 การใช้รังสีรักษาด้วยนิวตรอนเร็ว ได้ถึงขีดสูงสุดในยุโรป สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น ซึ่งบรรดานักวิจัย ได้รายงานผล ของการรักษาที่ได้ผลในการรักษา เนื้องอกต่อมน้ำลาย มะเร็งเซลล์นอน-สความัสบริเวณศีรษะและคอ (head-and-neck non-squamous cell carcinomas) มะเร็งเมลาโนมา (malignant melanomas) เนื้องอกที่กระดูก และเนื้อเยื่ออ่อน เนื้องอกชนิดเนื้อร้าย และเนื้องอกชนิดอื่น ๆ ที่ไม่ตอบสนองต่อการรักษาด้วยรังสีเอกซ์ อย่างไรก็ตาม การรักษาด้วยวิธีนี้ไม่ประสบผลสำเร็จ ต่อการรักษาเนื้องอกชนิดอื่น ๆ นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้น เนื่องจาก การรักษาไม่สามารถควบคุมปริมาณรังสีได้ ทำให้เกิดปฏิกิริยาที่รุนแรงที่ไม่คาดคิดขึ้น เป็นผลให้หลาย ๆ สถาบันยกเลิก การรักษาด้วยวิธีนี้ ในปัจจุบันนี้มีหน่วยงานทางการแพทย์เพียง 2-3 แห่งของโลกเท่านั้น ที่ยังคงมีการใช้รังสีรักษา ด้วยนิวตรอนเร็ว |
|
|
|
|
ภาพจากการใช้รังสีรักษาด้วยนิวตรอนเร็วของมหาวิทยาลัยวอชิงตัน
ภาพจาก http://en.wikipedia.org/wiki/Fast_neutron_therapy |
|
2. การใช้รังสีรักษาด้วยไพ-มีซอน (Pi-Meson Radiotherapy)
ค.ศ. 1935 ดอกเตอร์ฮิเดะกิ ยุกะวะ (Hideki Yukawa) ได้ทำนายทฤษฎีของการมีอนุภาค มีซอน (meson) และการดึงดูดของ hat proton และนิวตรอนในนิวเคลียสโดยการแลกเปลี่ยนอนุภาค ไพ-มีซอน (pi-meson) ในอดีตมีการใช้รังสีรักษาด้วยไพ-มีซอน ในการรักษามะเร็งทางคลินิก โดยการใช้ negative pi-meson อนุภาคของ ธาตุเหล่านี้ถูกผลิตโดยการชนของโปรตอน (หรืออิเล็กตรอน) ขนาด 400 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) หรือมากกว่า กับนิวคลีออนในเป้ายิง เมื่อมีการนำ negative pi-meson มาใช้ในรังสีรักษา negative pi-meson เหล่านี้จะถูกจับยึด โดยนิวเคลียสขนาดกลางที่ปลายทาง และปล่อยไอออนช่วงสั้นออกมา ซึ่งมี การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (linear energy transfer) ชนิดสูงและต่ำผสมกัน การใช้รังสีรักษาด้วยไพ-มีซอน ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก และมีสถาบัน จำนวน 3 แห่ง ที่ทำการรักษาด้วยวิธีนี้ในช่วงปี 1980-1989 อย่างไรก็ตามสถาบันเหล่านี้ได้หยุดใช้รังสีรักษาด้วยวิธีนี้ ในเวลาต่อมา และปี 1994 หน่วยงานสุดท้ายได้ปิดการรักษาลง เหตุผลหลักที่สถาบันได้หยุดใช้รังสีรักษาด้วยวิธีไพ-มีซอนนี้ เนื่องจากไพ-มีซอนมี ผลทางชีววิทยาสัมพัทธ์ (relative biological effectiveness; RBE) ต่ำ เท่ากับ 1.5 รูปแบบการกระจายของปริมาณรังสีไม่เป็นที่น่าพอใจ และการรักษาได้ผลไม่ดี |
|
|
| |
|
ห้องควบคุมการใช้รังสีรักษาด้วยไพ-มีซอนของ Batho Biomedical Lab
(ภาพจาก http://www.triumf.ca/node/1546)
|
|
3. การใช้รังสีรักษาด้วยโปรตอนและไอออนคาร์บอน (Proton and Carbon Ion Radiotherapy)
ปัจจุบันนี้การรักษาโรคมะเร็งโดยการใช้รังสีรักษาด้วยโปรตอนและไอออนคาร์บอน ได้รับความนิยมมากที่สุด ทีมนักวิจัย ที่นำโดย J. Lawrence และ C. Tobias ที่ห้องปฏิบัติเบิร์กลีย์ สหรัฐอเมริกา ได้เป็นผู้บุกเบิกกลุ่มแรก ในการนำ ลำโปรตอน มาประยุกต์ใช้ในทางการแพทย์ในช่วงปี 1954-1957 ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การใช้รังสีรักษาด้วยโปรตอน ก็ได้รับความนิยมไปทั่วโลก จากข้อมูลการศึกษาพบว่า การใช้รังสีรักษาด้วยลำโปรตอน ให้ผลการรักษาที่มีประสิทธิภาพ ต่อการรักษาเนื้อร้ายที่หนังกระโหลก มะเร็งคอรอยดัลเมลาโนมา (malignant choroidal melanomas) มะเร็งตับ มะเร็งต่อมลูกหมาก และมะเร็งในเด็ก ซึ่งมีคนไข้เป็นโรคเหล่านี้เป็นจำนวนมาก และพบว่ามีผู้ป่วยที่เป็น มะเร็งคอรอยดัลเมลาโนมาจำนวนมาก ที่ใช้รังสีรักษาด้วยลำโปรตอน ซึ่งเนื้องอกชนิดนี้เป็นชนิดแรกที่ได้รับการรักษา อย่างปลอดภัย ด้วยปริมาณรังสีสมมูลในระดับสูงเท่ากับ 60-70 เกรย์สมมูล (GyE) โดยแบ่งเป็น 4-5 ครั้งต่อสัปดาห์ |
|
การใช้รังสีรักษาด้วยโปรตอน (ภาพจาก http://www.radiologyinfo.org/en/info.cfm?pg=protonthera)
|
| |
|
ห้องควบคุมของการใช้รังสีรักษาด้วยโปรตอน
(ภาพจาก http://www.radiologyinfo.org/en/info.cfm?pg=protonthera) |
|
| ในปี 1957 กลุ่มนักวิจัยที่เบิร์กลีย์ได้เริ่มต้นใช้รังสีรักษาด้วยไอออนฮีเลียม และในปี 1975 ได้ใช้รังสีรักษาด้วย ไอออนนีออน แต่ได้หยุดการรักษาทั้งหมดในปี 1992 ต่อมาในปี 1993 สถาบันในประเทศญี่ปุ่น คือ สถาบันวิทยาศาสตร์รังสีแห่งชาติ หรือ เอ็นไออาร์เอส (National Institute of Radiological Sciences: NIRS) ได้ก่อสร้างและติดตั้ง เครื่องเร่งอนุภาคหนักที่มีประจุ (heavy charged particle accelerator) สำหรับรักษาโรค เพื่อใช้ในทางการแพทย์ขึ้น ซึ่งสถาบันฯ ได้เปิดให้บริการใช้รังสีรักษาด้วยไอออนคาร์บอน ในเดือนมิถุนายนของปีต่อมา (ค.ศ. 1994) สถาบันฯ ประสบความสำเร็จในการใช้รังสีรักษาด้วยไอออนคาร์บอน โดยได้รับการรับรองในเดือนตุลาคม 2003 จากกระทรวงสุขภาพ แรงงาน และสวัสดิการในหัวข้อ การรักษาเนื้องอกชนิดแข็งด้วยอนุภาคหนักที่มีประจุ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมการรักษาโรคด้วยเทคโนโลยีขั้นสูง ที่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาล เอ็นไออาร์เอส ได้รักษาคนไข้ไปแล้วมากกว่า 6,000 คน และการรักษาได้ผลที่มีประสิทธิภาพ ต่อการรักษาเนื้องอกชนิดร้าย ได้หลายชนิด โดยเฉพาะเนื้องอกที่ทนทานต่อรังสี เช่น เนื้องอกที่กระดูกและเนื้อเยื่ออ่อน เนื้องอกที่หนังกระโหลก เนื้องอกที่ศีรษะถึงคอ มะเร็งปอด มะเร็งตับ มะเร็งต่อมลูกหมาก และ มะเร็งที่เกิดขึ้นที่ลำไส้ใหญ่ส่วนไส้ตรง (rectum) ซึ่งมีลักษณะที่เฉพาะคือ ระยะเวลาที่ใช้ในการรักษาเนื้องอกส่วนใหญ่ เป็นเพียงระยะสั้น ๆ เท่านั้น |
|
|
| |
|
อาคาร Heavy Ion Medical Accelerator ใน Chiba (HIMAC) ของสถาบัน NIRS |
| |
|
ห้องสำหรับใช้รังสีรักษาด้วยไอออนคาร์บอนของ Heidelberg Ion-Beam Therapy Center
(ภาพจาก http://newscenter.lbl.gov/feature-stories/2010/10/18/ion-beam-therapy/) |
|
นอกจากการใช้รังสีรักษาด้วยอนุภาคหนักที่มีประจุของไอออนคาร์บอนที่สถาบัน NIRS ประเทศญี่ปุ่น แล้ว ยังมีหน่วยงานอื่น ๆ อีก ได้แก่
- German Ion Research Center (GSI) เมือง Darmstadt ประเทศเยอรมนี
- Heavy Ion Therapy facility (HIT) เมือง Heidelberg ประเทศเยอรมนี
- Hyogo Ion Beam Medical Center (HIBMC) เมือง Hyogo ประเทศญี่ปุ่น
- Gunma University Heavy Ion Medical Center (GHMC) เมือง Gunma ประเทศญี่ปุ่น
- Institute of Modern Physics (IMP) เมือง Lanzhou ประเทศจีน
เมื่อเดือนตุลาคม 2011 ที่ National Center of Oncological Hadrontherapy (CNAO) ประเทศอิตาลี ได้เปิดให้บริการ ใช้รังสีรักษาด้วยโปรตอน ส่วนการใช้รังสีรักษาด้วยไอออนคาร์บอนจะดำเนินการได้ภายใน 1 ปีข้างหน้านี้ นอกจากนี้ยังมี หน่วยงานอื่น ๆ ที่อยู่ในระหว่างดำเนินการก่อสร้าง ทั้งในประเทศญี่ปุ่น เยอรมนี และจีน และอีกหลาย ๆ แห่งอยู่ใน ขั้นตอนการวางแผนและเตรียมการการก่อสร้าง
ที่มา
H. Tsujii. History and Development of Various Particle Therapies. Proceeding of 10th Heavy Ion Charged Particle Therapy Symposium, International Symposium on Heavy Ion Radiotherapy and Advanced Technology. January 12-13, 2011. |
โพสต์เมื่อ : 14 กุมภาพันธ์ 2555 |
| |
