การบำบัดรักษาด้วยลำอนุภาคโปรตอน (Proton Therapy)

28 มิถุนายน 2560

 

 1.คำนำ

              ท่านผู้อ่านที่สงสัยว่าเรื่องนี้เกี่ยวกับชีวิตประจำวันของคนไทยอย่างไร ก็จะขอเฉลยเสียเลยว่า หลังปีพ.ศ. 2564 เป็นต้นไป จะมีวิธีบำบัดรักษามะเร็งแบบใหม่เกิดขึ้นในประเทศไทย และจะเป็นแห่งแรกของภูมิภาคอาเซียนด้วย ทั้งนี้ต้นเรื่องมาจากข่าวในสื่อต่างๆ (เช่น นสพ. ไทยโพสต์, ผู้จัดการ Online และ สำนักข่าวอีไฟแนนซ์ไทย) ตอนกลางเดือนพฤษภาคมที่เพิ่งผ่านมา เมื่อสืบสาวราวเรื่องก็มีข้อมูลเพิ่มเติมว่า บริษัทบิสซิเนสอะไลเม้นท์ จำกัด (มหาชน) หรือ BIZ ได้รับความไว้วางใจให้ดำเนินโครงการก่อสร้าง ติดตั้งเครื่องจักรและอุปกรณ์สำหรับ “ศูนย์รักษาผู้ป่วยมะเร็งด้วยอนุภาคโปรตอน” ที่โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์  ซึ่งมีมูลค่าโครงการประมาณ 1,200 ล้านบาท โดยเป็นค่าก่อสร้างอาคารประมาณ 200 ล้านบาท ใช้ระยะเวลาดำเนินการประมาณ 40 เดือน

 

2.การบำบัดรักษามะเร็งแบบ Radiation Therapy

การบำบัดรักษาโรคมะเร็งในปัจจุบันมีอยู่หลายวิธี เช่น โดยการผ่าตัดเอาก้อนเนื้อร้ายออกไป, การให้ยา ซึ่งเรียกว่า Chemotherapy หรือเรียกกันสั้นๆว่า “Chemo” อีกวิธีการหนึ่งเรียกว่ารังสีรักษา (Radiation Therapy)  ซึ่งเป็นคำรวมของการบำบัดรักษาที่ใช้รังสีหลายวิธี เช่น การฝังไอโซโทปกัมมันตรังสีบางชนิดตรงตำแหน่งมะเร็ง ซึ่งเรียกกันสั้นๆว่า “ฝังแร่” ดังที่เคยเป็นข่าวในสื่อต่างๆว่ามีคนไข้ไทยหลายคนไปฝังแร่ไอโอดีน -125 (เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสีที่ปลดปล่อยรังสีแกมมาพลังงาน 35 keV เป็นส่วนใหญ่) ที่โรงพยาบาลแห่งหนึ่งในประเทศจีน [1]  หรือ โดยการ “ฉายแสง หรือ ฉายรังสี” ซึ่งคือการพยายามทำลายมะเร็งหรือเนื้องอกจากภายนอกด้วยการฉายรังสีแกมมาจากต้นกำเนิดไอโซโทปกัมมันตรังสีโคบอลต์-60 (อนุภาคโฟตอนของรังสีแกมมานี้มีพลังงานเฉลี่ย 1.25 MeV) หรือ รังสีเอกซ์ หรือลำอนุภาคอิเล็กตรอน เข้าไปทำลายก้อนเนื้อร้ายในตัวคนไข้ ซึ่งสองกรณีหลังนี้ผลิตโดยเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น Linac (ย่อมาจากคำว่า linear accelerator) (รูปที่ 1) การบำบัดรักษาด้วยอนุภาคโปรตอนจัดอยู่ในหมวดนี้ด้วย โดยมีชื่อเรียกเฉพาะว่า Proton Therapy

 

                     

                         (ก)

 

                           

                     (ข)

 

รูปที่ 1 (ก) เครื่องบำบัดรักษามะเร็งด้วยรังสีเอกซ์หรือลำอนุภาคอิเล็กตรอน โดยเมื่อมองจากภายนอกจะไม่เห็นเครื่องเร่งอนุภาค Linac แต่รูป  (ข) แสดงให้เห็นเครื่องเร่งอนุภาค Linac ขนาดกะทัดรัดที่ซ่อนอยู่ภายในหัวด้านบนของ gantry โดยลำอิเล็กตรอนจะถูกผลิตและเร่งในแนวนอน (มีพลังงานระหว่าง 4-22 MeV) แล้วถูกแม่เหล็ก (270o bending magnet) บังคับให้วิ่งเลี้ยวลงมาในแนวดิ่ง [2,3] ในกรณีที่ต้องการรังสีเอกซ์ ก็ใช้วิธีสอดเป้าโลหะหนักเข้ามาขวางลำอนุภาคอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนชนเข้ากับเป้าโลหะหนักจะทำให้เกิดรังสีเอกซ์  (ที่มา : (ก) http://thewestsidestory.net/shorter-radiation-therapy-found-equally-effective-many-breast-cancer-cases/, (ข) http://www.neurinoma.com.br/neuritrat.html )

             

                    การใช้ลำอนุภาคโปรตอนบำบัดรักษามะเร็งมีมาหลายปีแล้วในต่างประเทศ เช่น ที่สถาบันวิจัย PSI (Paul Scherrer Institute) ของประเทศสวิสเซอร์แลนด์ ที่ให้บริการรักษาคนไข้ทั่วทวีปยุโรปมาตั้งแต่เมื่อปีพ.ศ. 2527 หรือที่ศูนย์การแพทย์ของ Loma Linda University ที่เมืองโลมาลินดา มลรัฐแคลิฟอร์เนีย ก็ได้ให้การบำบัดรักษามะเร็งด้วยลำอนุภาคโปรตอนมาตั้งแต่ปีพ.ศ. 2533 ถือเป็นแห่งแรกๆของประเทศสหรัฐอเมริกา อันที่จริงนั้น Robert R. Wilson นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันผู้มีชื่อเสียง (เป็นผู้ก่อตั้งศูนย์วิจัยแห่งชาติ Fermilab  ใกล้นครชิคาโก) ได้เคยเสนอแนวความคิดให้ใช้ลำอนุภาคโปรตอนในการบำบัดรักษามะเร็งไว้ตั้งแต่เมื่อปีพ.ศ. 2489 เพราะรู้ว่ามีศักยภาพมากกว่ารังสีแกมมา รังสีเอกซ์ และลำอนุภาคอิเล็กตรอน แต่ติดปัญหาสำคัญประการหนึ่งตรงที่ว่าในยุคสมัยนั้นการผลิตลำอนุภาคโปรตอนที่มีพลังงานจลน์นับเป็น 100 MeV ต้องใช้เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ที่มีความซับซ้อนสูง ซึ่งมีศูนย์วิจัยทางฟิสิกส์ขนาดใหญ่เพียงบางแห่งเท่านั้นที่จะสร้างได้  แต่ปัจจุบันนี้วิทยาการและเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้นมาก มีบริษัทเอกชนที่สามารถสร้างเครื่องเร่งอนุภาคในเชิงพาณิชย์ได้แล้วหลายเจ้า แถมเป็นเครื่องที่มีขนาดเล็กลงกว่าแต่ก่อนมาก อีกทั้งยังใช้งานง่ายขึ้นเพราะใช้คอมพิวเตอร์ช่วยควบคุมในหลายส่วน

 

 

รูปที่ 2 การใช้ลำอนุภาคโปรตอนรักษาเนื้องอกในดวงตาที่สถาบัน PSI (ที่มา : http://neutronsources.org/news/news-from-the-neutron-centers/the-proton-accelerator-at-the-paul-scherrer-institute.html )

 

             จวบจนถึงปัจจุบันได้ประจักษ์แล้วว่ามีโรคมะเร็งหลายชนิดที่รักษาได้ผลดีมากด้วย Proton Therapy เช่น มะเร็งต่อมลูกหมาก, เนื้องอกบนเส้นประสาทหู ซึ่งทำให้ถึงขั้นพิการหูหนวกได้, มะเร็งสมอง, มะเร็งปอด, เนื้องอกที่ต่อมใต้สมอง, มะเร็งจอตาในเด็ก, มะเร็งที่แกนสันหลัง และมะเร็งระบบทางเดินปัสสาวะ

 

3.จุดเด่นของอนุภาคโปรตอน

มะเร็งบางชนิดจำเป็นต้องใช้วิธีการ “ฉายรังสี” จากภายนอกเข้าไปทำลายก้อนเนื้อร้าย เช่นมะเร็งสมองที่อยู่ลึก เพราะการผ่าตัดจะเสี่ยงต่อการทำให้คนไข้พิการ ที่ผ่านมาการบำบัดรักษามะเร็งโดยการฉายรังสีในประเทศไทยหมายถึงการฉายรังสีแกมมา หรือรังสีเอกซ์ หรือลำอนุภาคอิเล็กตรอน แต่อีกไม่นานจะมีลำอนุภาคโปรตอนเพิ่มขึ้นมา ข้อดีของลำอนุภาคโปรตอนที่เหนือกว่า รังสีแกมมา, รังสีเอกซ์ และ ลำอนุภาคอิเล็กตรอน เห็นได้ชัดที่สุดจากรูปที่

 

 

รูปที่ 3 เปรียบเทียบค่าโดส (แกนตั้ง) ในเนื้อเยื่อที่ระดับลึกต่างๆ (แกนนอน) ได้รับจากรังสี หรืออนุภาคต่างกัน 4 ชนิด คือ อนุภาคอิเล็กตรอนพลังงาน 20 MeV (เส้นสีน้ำเงินเข้ม) รังสีแกมมาจากโคบอลต์ – 60 (เส้นสีเขียว) รังสีเอกซ์ที่เกิดจากการเร่งอนุภาคอิเล็กตรอนด้วยความต่างศักย์ 8 ล้านโวลต์ (8 MV) ให้วิ่งเข้าชนเป้าโลหะหนัก (เส้นสีเหลือง) และอนุภาคโปรตอนพลังงาน 230 MeV (เส้นสีแดง) (ที่มา : http://www.mdpi.com/2076-3417/4/3/402/htm 

                 

                     ค่าโดส (dose) ซึ่งมีคำเต็มว่า absorbed dose คือค่าพลังงานที่หนึ่งหน่วยมวลของวัตถุตัวกลางได้รับจากรังสีหรืออนุภาค (มีหน่วยเป็น จูลส์ / กิโลกรัม หรือ gray ซึ่งตั้งตามชื่อของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Louis Harold Gray) จะเห็นได้จากรูปที่ 3 ว่าลักษณะเส้นกราฟค่าโดสตามความลึกในตัวกลางที่เป็นเนื้อเยื่อของรังสีแกมมา รังสีเอกซ์ และอนุภาคอิเล็กตรอนจะมีลักษณะคล้ายกันคือมีค่าสูงที่สุดที่บริเวณผิวหน้าแล้วลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อลึกเข้าไปในเนื้อเยื่อมากขึ้น  แต่ของอนุภาคโปรตอนจะแตกต่างออกไปมาก กล่าวคือเมื่อถึงช่วงระยะสุดท้ายก่อนที่อนุภาคโปรตอนจะหยุดการเคลื่อนที่ ค่าโดสจะพุ่งสูงขึ้นอย่างพรวดพราด โดยสูงกว่าค่าโดสช่วงต้นๆหลายเท่า ยอดแหลมนี้เรียกว่า Bragg peak (ตั้งตามชื่อของ Sir William H. Bragg นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ) ที่มีความแตกต่างกันเช่นนี้ก็เพราะว่าอนุภาคโฟตอน (photon คืออนุภาคของรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์) อนุภาคอิเล็กตรอน และอนุภาคโปรตอนมีสมบัติที่ต่างกันมาก กล่าวคืออนุภาคโฟตอนไม่มีทั้งประจุไฟฟ้าและมวล แต่อนุภาคโปรตอนมีมวลมากกว่าอนุภาคอิเล็กตรอนถึง 1,836 เท่า และเป็นประจุไฟฟ้าบวก ในขณะที่อนุภาคอิเล็กตรอนเป็นประจุไฟฟ้าลบ ด้วยเหตุนี้อันตรกิริยา (interaction) ระหว่างอนุภาคโปรตอนที่มีพลังงานจลน์กับอะตอมต่างๆที่เป็นองค์ประกอบของเนื้อเยื่อจึงแตกต่างจากกรณีของอนุภาคโฟตอนและอิเล็กตรอนมาก ปัจจุบันนักฟิสิกส์มีองค์ความรู้ในเรื่องเหล่านี้อย่างทะลุปรุโปร่ง มีสมการต่างๆที่สามารถคิดคำนวณผลลัพธ์ที่จะเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ จึงสามารถวางแผนการบำบัดรักษาได้อย่างแม่นยำมาก

                    การที่ลำอนุภาคโปรตอนมีการคายพลังงานในตัวกลางแบบที่มี Bragg peak เป็นข้อดีอย่างมากในการที่จะนำไปใช้บำบัดรักษามะเร็งหรือเนื้องอก ดังจะเห็นได้จากรูปที่ 4 ด้วยลักษณะการคายพลังงานของรังสีเอกซ์ (รวมถึงรังสีแกมมากับลำอนุภาคอิเล็กตรอน) ดังแสดงในรูปที่ 3 เนื้อเยื่อหรืออวัยวะปกติ ทั้งด้านหน้าและด้านหลังก้อนเนื้อร้าย ซึ่งอาจมีปริมาณมากกว่าก้อนเนื้อร้ายด้วยซ้ำพลอยถูกทำลายไปด้วย โดยเฉพาะเนื้อเยื่อปกติส่วนที่อยู่ด้านหน้าก้อนมะเร็ง ซึ่งได้รับโดสสูงกว่าก้อนมะเร็งเสียอีก แต่ถ้าใช้โดสต่ำกว่าที่ควรจะเป็นเพราะต้องการจะลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อหรืออวัยวะปกติ ก้อนเนื้อร้ายก็ได้รับโดสน้อยเกินไป จึงไม่ตายสนิท ถ้าต้องการให้ตายสนิทก็ต้องใช้โดสแรง ซึ่งเนื้อเยื่อหรืออวัยวะปกติก็จะถูกทำลายมาก ทำให้เกิดผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ตามมาแก่คนไข้หลังการฉายรังสี เช่นอ่อนเพลีย ผิวหนังแห้ง หนังกำพร้าแห้ง หลุดลอกบางส่วน ถ้าฉายรังสีบริเวณศีรษะ ผมจะร่วง แต่เมื่อหยุดฉายรังสี ผมก็จะงอกขึ้นใหม่ได้ ถ้าฉายรังสีบริเวณช่องปากและคอ จะทำให้ต่อมน้ำลายทำงานลดลง ผู้ป่วยจะรู้สึกว่าปากและคอแห้ง น้ำลายเหนียว ต่อมรับรสทำงานน้อยลง รับประทานอาหารรสไม่อร่อย และเจ็บเวลากลืน ถ้าฉายรังสีบริเวณท้อง ก็อาจมีอาการคลื่นไส้ อาเจียน และท้องเสียได้บ้าง ถ้าฉายรังสีบริเวณท้องน้อย ผู้ป่วยอาจจะปัสสาวะบ่อย มีอาการปวดถ่วงท้อง อยากอุจจาระตลอดเวลา ผลข้างเคียงต่างๆ จะค่อยๆ เริ่มเกิดขึ้นในขณะได้รับรังสี เมื่อรักษาครบ เนื้อเยื่อต่างๆ ก็จะซ่อมแซมตัวเอง อาการต่างๆ ก็จะทุเลาลง และหายภายใน 2-4 สัปดาห์ [4] แต่บางครั้งก็อาจเกิดผลกระทบที่ถาวรเช่นกรณีเกิดเนื้องอกที่บริเวณดวงตา การใช้รังสีรักษาแบบดั้งเดิมมีความเสี่ยงสูงที่ตาจะบอดหลังการบำบัดรักษาเพราะรังสีที่ใช้จะไปทำลายประสาทตาด้วย ทำให้คุณภาพชีวิตของคนไข้หลังจากนั้นต้องเสื่อมถอยลงอย่างมาก

 

                 

                     (ก)

 

                   

                         (ข)

 

รูปที่ 4 เปรียบเทียบการบำบัดรักษามะเร็งระหว่างการใช้ลำอนุภาคโปรตอน กับการใช้รังสีเอกซ์ (รวมถึงรังสีแกมมากับลำอนุภาคอิเล็กตรอน) สำหรับเนื้องอกหรือมะเร็งในสมอง (ก) และที่บริเวณลำตัว (ข) (ที่มา : (ก) http://www.dailytelegraph.com.au/news/nsw/proton-therapy-the-new-weapon-of-choice-against-cancer-is-coming-to-australia/news-story/f9d66b22dd364d74359b014b7d6259cc), (ข) http://w3.ai-hosp.or.jp/_en/ptc/what_ptc.html )

 

สรุปข้อดีของ Proton Therapy

  • ทำลายเนื้อเยื่อปกติ (healthy tissue) และเกิดผลข้างเคียงน้อยกว่า
  • สามารถให้การบำบัดรักษาแบบคนไข้นอกได้
  • สามารถจัดการกับเซลล์มะเร็งที่อยู่ใกล้กับเนื้อเยื่อที่อ่อนแอต่อรังสีได้ดี
  • มีความเสี่ยงต่ำกว่าต่อการเกิดมะเร็งทุติยภูมิที่เป็นผลมาจากการบำบัดรักษาแบบรังสีรักษาในกรณีของผู้ป่วยกลุ่มเด็ก
  • สามารถใช้ได้ดีกว่ากับคนไข้สูงวัยหรือคนไข้ที่มีปัญหาต่อการรักษาโดยการผ่าตัด
  • สามารถรักษาสภาพและรูปร่างของเนื้อเยื่อรอบก้อนมะเร็งไว้ได้ดี จึงลดผลกระทบต่อการดำเนินชีวิตของคนไข้หลังการบำบัดรักษา

 

4.บทส่งท้าย 

       ผู้เขียนสันนิษฐานว่าเครื่องที่จะนำมาติดตั้งที่โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์จะมีหน้าตาดังแสดงในรูปที่ 5 คือเป็นเครื่องรุ่น ProBeam Compact Proton Therapy ของ Varian Medical System เพราะบริษัท BIZ เป็นตัวแทนของ Varian Medical System แต่เพียงผู้เดียวในประเทศไทย

 

 

รูปที่ 5ครื่อง ProBeam Compact Proton Therapy ของ Varian Medical System มีขนาดเท่ากับสนามเทนนิส โดยส่วนที่ 1 เป็นเครื่องเร่งอนุภาคไซโคลตรอน (Isochronous superconducting cyclotron) ที่มีหน้าที่ผลิตลำอนุภาคโปรตอนพลังงานสูงสุด 250 MeV ส่วนที่ 2 เป็นส่วนที่ลำเลียงลำอนุภาคโปรตอนไปให้ถึงส่วนที่ 3 อย่างมีคุณภาพ โดยส่วนที่ 3 เป็นส่วนปรับทิศทางของลำอนุภาคโปรตอน ซึ่งหมุนได้รอบตัวคนไข้ (360 o rotating gantry) และส่วนที่ 4 เป็นบริเวณที่แพทย์และนักฟิสิกส์การแพทย์ (Medical Physicist) ให้การบำบัดรักษาคนไข้ (ที่มา :http://https://www.varian.com/oncology/products/treatment-delivery/probeam-compact-proton-therapy-solution)

 

เอกสารอ้างอิง

[1] “แพทย์เตือน ! ฝังแร่รักษามะเร็งไม่ถูกวิธีอาจเกิดผลร้าย”, ไทยรัฐออนไลน์,  7 พฤษภาคม 2558, ที่เว็บไซต์ : https://www.thairath.co.th/content/497035.

[2] จิตรลดา ทองใบ และ สาคร ริมแจ่ม, “เครื่องเร่งอิเล็กตรอนเชิงเส้นแบบอาร์เอฟและการประยุกต์  ”, บทที่ 5 ในหนังสือ “เครื่องเร่งอนุภาค : การกำเนิดและการใช้งานเชิงฟิสิกส์และประยุกต์เพื่อสังคมไทย”, ISBN 978-616-395-261-5, ศูนย์ความเป็นเลิศด้านฟิสิกส์, พ.ศ. 2558, หน้า 128-130.

[3] Victor M. Tello, “Medical Linear Accelerators and How They Work”, ที่เว็บไซต์ : http://hpschapters.org/florida/13PPT.pdf.

[4] “รังสีรักษา”, บทความสมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทย, ที่เว็บไซต์ : http://www.nst.or.th/article/article491/article4902.html