هناك العديد من جوانب تقديم العلاج الإشعاعي بالحزمة الخارجية، والتي يجب معالجتها عند محاولة تحسين خطة العلاج. ومع ذلك، في الوقت الحالي ولأغراض تقديم المشكلة، نفترض أنه تم تحديد الحجم المستهدف من خلال طريقة التصوير والنظر في طريقة بسيطة من خلال شريحة عبر المحور للمريض.

 

تحسين خطة العلاج الإشعاعي

 

يتم تقليل الحجم المستهدف إلى منطقة هدف بسيطة، وذلك مع بعض الخطوط العريضة البسيطة، على سبيل المثال دائرية، سيكون الهدف المثالي في هذا الإصدار المصغر من مشكلة التخطيط ثلاثي الأبعاد، هو تقديم جرعة موحدة محددة لتلك المنطقة وتقديم جرعة صفرية في مكان آخر ومن الواضح أنه من المستحيل نظرًا للوصول إلى المنطقة المستهدفة، يجب أن تنتقل الفوتونات عبر الأنسجة المحيطة التي تودع جرعة في الطريق.

 

ومن ثم يتم تعديل الهدف بشكل عام إلى الهدف المتمثل في تقديم جرعة عالية محددة إلى المنطقة المستهدفة وجرعة منخفضة قدر الإمكان في مكان آخر، كيفية القيام بذلك عن طريق العلاج بالتناوب، بدلاً من العدد الصغير التقليدي للحقول الثابتة أو المسطحة، تخيل أن الحزمة قابلة للتسليم من مجموعة كاملة من الاتجاهات. علاوة على ذلك، تخيل أن ملف تعريف الحزمة قد يكون متنوعًا، أي أن الشدة قد تكون غير منتظمة على عرض منفذ الحزمة.

 

 تقنيات تحسين التصوير المقطعي

 

باستخدام تقنيات التصوير المقطعي الحديثة متعددة الشرائح، من الممكن إنشاء مشكلة تخطيط ثلاثية الأبعاد بمواصفات ثلاثية الأبعاد كاملة لموقع أحجام الورم والبنى الحساسة، كما يمكن تشكيل مجالات العلاج بما يتناسب مع رؤية الشعاع للحجم المستهدف بناءً على هذه التركيبات باستخدام ميزاء متعدد الصفائح.

 

الافتراضي في هذه الحالة هو ببساطة ترجيح الحقول بالتساوي، ومع ذلك تنشأ الحاجة إلى تحسين وضع هذه الحزم وشدتها. ليس هناك شك في أن هذا لا يمكن أن يتم عن طريق التجربة والخطأ المخصصين وأن تحسين الكمبيوتر أمر ضروري، بدأ العديد من العمال في الآونة الأخيرة في معالجة هذه المشكلة، تم استخدام تقنية محاكاة التلدين لتحسين دالة التكلفة التي تم إنشاؤها من توزيع الجرعة جنبًا إلى جنب مع احتمالات السيطرة على الورم وبيانات احتمالية حدوث مضاعفات الأنسجة الطبيعية.

 

تم توزيع الحقول ذات الشكل الهندسي في ترتيب متحد المستوى مع مواضع غير مستوية موجهة عند 15 ‘إلى 30’ من مستوى الدوران الرئيسي. علاوة على ذلك، تم النظر في إمكانية تعديل شدة الإشعاع داخل المجال، لم يتم تقديم أية نتائج. وفي نفس الوقت وبشكل مستقل، قام الباحثون ببناء تقنية محاكاة التحمية لتحسين شدة مجالات المعالجة متعددة الأوراق ذات الشكل الهندسي مع إمكانية الحقول غير المستوية، تم تضمين تعديل مكاني محدود ولكن دالة التكلفة لم تتضمن الاستجابة البيولوجية.

 

تم عرض نتائج تطبيق هذه الطريقة على عدد من مشاكل النموذج، وقد تبين أن موازاة الحقول لاستبعاد رؤية الهياكل الحساسة (الأعضاء المعرضة للخطر) بما يتماشى مع الحجم المستهدف، حيث أعطى تجانسًا ضعيفًا للجرعة للحجم المستهدف. من ناحية أخرى، إذا تم تحديد مجموعة من الأوزان المثلى واحدة لكل منفذ، وفي تحقيق جرعة موحدة للحجم المستهدف، فإن جرعة الأنسجة الحساسة تظل مرتفعة بشكل غير مقبول. تم تحديد حلين. في الأول يرى الحجم المستهدف فقط والآخر لهذا الجزء من الحقل يرى الحجم المستهدف والأنسجة الحساسة.

 

كان الحل الثاني، الذي كان غير عملي بشكل شبه مؤكد في أوائل التسعينيات، هو السماح لشدة الشعاع بالتغير حسب الرغبة، كما تمت دراسة كلا الحلين نظريًا وأعطيا فصلًا جيدًا  للهدف والأحجام الحساسة لمشكلات النموذج، حتى عندما يتشابك الأول مع الأخير.

تتطابق مشكلة تحديد التوزيع الأمثل للكثافة عبر الميزاء متعدد الأوراق، نظرًا لقيود الجرعة المحددة، بشكل رسمي مع مشكلة تحديد معوضات الإشعاع ثنائية الأبعاد المثلى. في الوقت الحالي، يمكن لعدد قليل جدًا من آلات العلاج أن تقدم حزمًا مُعدَّلة مكانيًا، ولكن يمكن للمرء أن يتصور كيف يمكن ترتيب ذلك عن طريق مسح زوجين من الفكين.

 

أحدهما في كل اتجاه متعامد خلف أوراق الميزاء (شكل الفك لملف السرعة غير المنتظم)، تم بالفعل اختبار هذه الطريقة لإنتاج تعديل مكاني أحادي البعد، كان عملهم قابلاً للتطبيق على الموازنات متعددة الأوراق ولكن في الممارسة العملية، تم استخدام مجموعة من المعوضات المصنعة بواسطة الكمبيوتر.

 

هذه الطريقة ليست مثل محاكاة التلدين، والتي تعتمد على تقليل وظيفة موضوعية إلى الحد الأدنى بناءً على مطابقة الجرعة للوصفة الطبية، كما لا يتمثل الهدف في تقديم جرعة تتطابق مع وصفة طبية بقدر ما يتمثل في إيجاد مجموعة من الشروط التي توفر جرعة ضمن القيود، يبحث عن حل ممكن.

 

كما قد لا يكون هناك مثل هذا الحل العملي وتكمن قوة الخوارزمية في أنها لا تزال توفر معلومات مفيدة سريريًا في حالة عدم استيفاء قيود الجرعة المحددة من خلال أي مجموعة من أوزان الحزمة، يُعرض على المخطط النتيجة في تلك المرحلة (حد أدنى محلي للفرق بين الجرعات المحسوبة وحدود الجرعة المحددة)، ويمكنه بشكل تفاعلي اتخاذ خيارات فيما إذا كان يمكن تغيير موانع للتغلب على الصعوبة.

 

كيف يتم العلاج بالفوتونات

 

لنفترض أن الهدف هو إنتاج حجم جرعة عالية في حجم إعادة الدخول، يمكن تحقيق ذلك إذا تمكنت حزمة البروتون من إجراء اجتياز خطي من جانب واحد من المنطقة إلى الجانب الآخر وفي نفس الوقت يمكن ضبط قمة براج على أعماق مختلفة، عند كل موضع للحزمة أثناء اجتيازها الخطي. (بدلاً من ذلك، إذا كانت طاقة البروتون ثابتة فإن معالجة الحجم يتطلب الدوران كما هو الحال بالنسبة للفوتونات).

 

ضع في اعتبارك الحالة مع وجود كمية شعاع واحدة، افترض أن توزيع الجرعة من شعاع بروتون أحادي الطاقة متوازي الضيق هو h (r) وتوزيع الجرعة المطلوب هو D (r)، إذا كانت الاستجابة النبضية h يمكن اعتبارها غير متغيرة مكانيًا، فعندئذٍ، كما هو الحال بالنسبة للفوتونات، قد نكتب أي أن توزيع الجرعة هو التفاف للتوزيع الأولي h مع كثافة من هذه التوزيعات الأولية.

 

يمكن الحصول على دالة كثافة الإشعاع بنفس الطريقة تمامًا مثل الفوتونات بواسطة المعادلتين، حيث مرة أخرى من السهل استحضار الإيجابية، قدم الباحثون هذه الطريقة حيث طبقوها على عدد من المشكلات النموذجية. عيب هذه التقنية أحادية المنفذ هو أنه من الواضح أن الأنسجة الموجودة خارج حجم العلاج ولكن من خلالها يمر العلاج، سيتم تشعيعها، ويمكن التغلب على ذلك باستخدام طرق الدوران أو المنافذ المتعددة.