Особенности протонного излучения

Протоны, разогнанные с помощью цикло- или синхротронов до 60% от скорости света, проникают на 38 см в тело. При этом они отдают довольно мало энергии (низкая степень ионизации) в лежащие на их пути ткани, но тем не менее замедляются.

Чем медленнее становятся частицы, тем больше отдаваемая ими энергия и торможение. Это приводит к «энергетическому взрыву» в конце их пути, называемому пиком Брэгга. Таким образом, при протонном облучении (в отличие от рентгеновского) ткани перед опухолью получают меньшую дозу облучения, чем опухоль, а за опухолью вообще не получают облучения. Этот физический феномен позволяет, регулируя глубину пика Брэгга с помощью скорости частиц, направлять излучение с точностью до миллиметра по всему объему опухоли и избегать ненужного облучения здоровых тканей.

Протоны отдают в конце своего пути (на пике Брэгга) столько же энергии, сколько и фотоны (рентгеновское излучение). Действие в обоих случаях одинаковое - так называемая ионизация: выбивание электронов из ядер. Идентичная в обоих излучениях, однако в протонном более точно направленная, ионизация действует как яд для клеток: клетки, лишенные ядер, при делении погибают. Идентичность биологического действия обоих видов излучения позволяет использовать весь накопленный за более чем 100 лет опыт лучевой терапии с использованием рентгеновского излучения и переносить те же дозы облучения, которые были рассчитаны и испытаны применением рентгеновского излучения, в протонную терапию.

Благодаря использованию протонного излучения вместо рентгеновского можно повышать дозы облучения опухолей, не увеличивая дозы облучения здоровых тканей. В клинической практике это ведет к уменьшению доз облучения здоровых тканей на 43-78%, в зависимости от формы опухоли.