4

مصادر الإشعاع والتقنيات البديلة في الطب والبحوث

يناقش هذا الفصل بعض الاستعمالات الرئيسية للمصادر المشعة في الطب والبحوث والوضع الحالي للتقنيات البديلة التي يمكن أن تحل محلها. ولا تشكل الإشارات إلى تقنيات محددة وفي بعض الحالات إلى منتجات تجارية وجهات تصنيع محددة بالضرورة أو تعني مصادقة اللجنة عليها.

4-1 تشعيع الدم

يمثل تشعيع الدم الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة في الولايات المتحدة في داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم (TA-GvHD). ويحدث داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم عندما يتم نقل مكون دم خلوي يحتوي على خلايا تائية من متبرع غير مؤهل مناعيًا إلى متلقٍ غير كفء مناعيًا (المضيف). وتتفاعل خلايا المتبرع المنقولة ضد أنسجة المتلقي وتتسبب في تلف الجلد والكبد والجهاز الهضمي. والأهم من ذلك، في داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم، تهاجم الكريات الدم البيضاء المتبرع بها أيضًا نخاع عظم المضيف وتنتج حالة قاتلة من نقص التنسج أو فشل نخاع العظم اللاتنسجي. وغالبًا ما يموت المضيف بسبب العدوى الناتجة عن تسمم الدم. ويحدث داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم أيضًا عندما يكون نوع مستضد كريات الدم البيضاء البشري للمتبرع والمتلقي مشابهًا لما يمكن أن يحدث في عمليات التبرع بالدم من الأقارب من الدرجة الأولى. وفي هذه الحالات، لا يستطيع الجهاز المناعي للمتلقي تحديد الخلايا الليمفاوية المانحة كخلايا غريبة وتدميرها (باهار وتورمي (Bahar and Tormey)، 2018). ونظرًا لوجود عدد قليل من التدخلات العلاجية الفعالة، إن وجدت، بمجرد حدوث داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم، فإن النهج الوحيد هو منع حدوثه في المقام الأول.

يعتمد الحد من مخاطر داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم على منع تكاثر الخلايا التائية عن طريق معالجة منتجات الدم الخلوية قبل نقل الدم إلى مريض قابل للتأثر. وفي الولايات المتحدة وأوروبا، لا تتطلب سوى مكونات الدم المستخدمة في علاج المرضى ذوي المخاطر المحددة، علاجًا مثل التشعيع. وتم تعريض ما يقرب من 16 في المائة من الخلايا الحمراء و52 في المائة من وحدات الصفائح الدموية في الولايات المتحدة للإشعاع الوقائي بمصادر غاما أو الأشعة السينية في عام 2017 لمنع داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم في المتلقين المعرضين للإصابة (سابيانو وآخرون (Sapiano et al.)، 2020). وتختلف النسب المئوية لمكونات الدم المعالجة بشكل كبير حسب البلد بناءً على مخاطر داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم. وتكون المخاطر أعلى في المجموعات السكانية الأكثر تجانسًا وراثيًا، كما هو الحال في اليابان، مقارنة بالسكان الذين لديهم درجات أكبر من عدم التجانس، مثل تلك الموجودة في العديد من البلدان الأفريقية.

تناقش الأقسام التالية إمكانيات التقنيات المختلفة للوقاية من داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم. ويوجد ملخص لها أيضًا في الجدول 4-1.

4-1-1 تقنيات النظائر المشعة

يعتبر تشعيع غاما لمكونات الدم بجرعات تحبط قدرة خلايا الدم البيضاء (WBCs) على التكاثر الطريقة السائدة لمنع داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم. يعتبر تشعيع غاما لمكونات الدم بجرعات تحبط قدرة خلايا الدم البيضاء (WBCs) على التكاثر الطريقة السائدة لمنع داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم (راجع الشكل 4-1 أ). وكانت مشعات الدم المخصصة التي تستخدم السيزيوم 137 (التي تحتوي على مسحوق كلوريد السيزيوم المضغوط (CsCl) المُحكم في كبسولات الفولاذ المقاوم للصدأ؛ ويشار إليها باسم مشعات السيزيوم في هذا الفصل) هي الطريقة القياسية لتشعيع مكونات الدم لتعطيل الخلايا الليمفاوية ومنع داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم لعقود. ويعد تشعيع الدم الاستعمال الأكثر شيوعًا باستخدام السيزيوم 137، يليه المشعات البحثية (راجع القسم 4-2). وتنتمي مشعات السيزيوم إلى مصادر الفئة 1 استنادًا إلى نظام التصنيف الخاص بالوكالة الدولية للطاقة الذرية وتحتوي عادةً على مصادر متعددة يبلغ مجموعها 1,000 إلى 5,000 كوري (37–185 تيرا بيكريل) من كلوريد السيزيوم المضغوط في وقت الشراء. ويستخدم حوالي 5 في المائة من مشعات الدم الكوبالت 60 عالي النشاط (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). ويتم احتواء المصدر المشع بالكامل في دروع من الرصاص، لذلك تسمى مشعات الدم مشعات "محمية ذاتيًا". وتعد هذه المشعات ثقيلة جدًا، بما في ذلك الدروع، وتزن أكثر من طن متري. وتقدر الإدارة الوطنية للأمن النووي وجود ما يقرب من 400 مشع للدم تعمل بالسيزيوم في الولايات المتحدة (إيتامورا وآخرون (Itamura et al.)، 2018).

بالنسبة للوقاية من داء الطعم حيال الثوي المرتبط بنقل الدم، توصي التوجيهات الحالية لإدارة الغذاء والدواء بوجوب توجيه 25 غراي (Gy) إلى المستوى الأوسط لعبوة التشعيع، مع عدم وجود جرعة داخل العبوة أقل من 15 غراي (إدارة الغذاء والدواء (FDA)، 1993). وتُصمم مشعات السيزيوم بحيث يحظى المشغل بحماية تلقائية بواسطة الدروع حيث يتم نقل العبوة التي تحمل منتجات الدم إلى غرفة التشعيع. ويتم تدوير عبوة التشعيع على قرص دوار لتوحيد الجرعة. ولا تختلف الجرعات عادة داخل العبوة بأكثر من 20 في المائة، باستثناء جزء صغير في الجزء العلوي والسفلي من العبوة (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). وبسبب التحلل الإشعاعي الطبيعي، يتم تحديد الجرعات المشعة للسيزيوم والكوبالت سنويًا ويتم إعادة حساب أوقات التعرض (موروف ولوبان (Moroff and Luban)، 1997) لضمان تطبيق الجرعة الموصى بها من قِبل إدارة الغذاء والدواء على مكونات الدم. وما لم يقترب مشع الدم من نهاية دورة حياته (أكثر من 30 عامًا تقريبًا)، أو تجاوزها، فإن أوقات التعرض تكون عادةً حوالي 5 دقائق. وتتراوح تكلفة شراء مشع السيزيوم اليوم من 200,000 دولار إلى 350,000 دولار.

4-1-2 التقنيات البديلة

يوجد بديلان لمشعات السيزيوم: مشعات الأشعة السينية لجميع مكونات الدم وطرق الحد من مسببات الأمراض لبعض مكونات الدم. ويجري مناقشتها في الأقسام التالية.

مشعات الأشعة السينية

حصلت مشعات الدم بالأشعة السينية على الموافقة لأول مرة من قبل إدارة الغذاء والدواء كبديل لمشعات السيزيوم في عام 1999. وخلال السنوات الأولى من التنفيذ، كانت مشعات الأشعة السينية عرضة لأعطال متكررة بالمقارنة مع مشعات غاما بسبب فشل أنبوب الأشعة السينية أو مصدر الطاقة. واشترت العديد من بنوك الدم أجهزة تشعيع احتياطية للأشعة السينية أو أبرمت اتفاقيات تعاون مع مؤسسات قريبة للحد من الأعطال (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008).

في فبراير 2009، منحت إدارة الغذاء والدواء الموافقة على مشعع الدم بالأشعة السينية RS3400 من شركة Rad Source Technologies الذي يحتوي على أنبوب للأشعة السينية معاد تصميمه (إدارة الغذاء والدواء (FDA)، 2021 ب). وتم إطالة الأنبوب الجديد والاحتفاظ بمصفوفة خطية من أسلاك الكاثود محاطة بأنود هدف محوري قابل للنقل بالأشعة السينية مصنوع من الذهب (Au)، وهو مادة هدف ذات عدد ذري أعلى. وسمحت مساحة السطح الأكبر للأنود مقارنة بأنابيب الأشعة السينية التقليدية بتبديد أفضل للحرارة. وباستخدام أسلاك الكاثود القصيرة المتعددة والهدف ذي الرقم الذري الأعلى، أنتجت هذه التقنية ناتج إشعاع أكبر بمقدار 360 درجة حول السلك بجهد أقل، مما أدى إلى إطالة دورة حياة أنبوب الأشعة السينية (أوسبورن (Ausburn)، 2016). ويتم تدوير العينات بشكل محوري حول الأنبوب الواحد لتوفير إشعاع متجانس. ويمكن تجديد الأنابيب ذات الأهداف التالفة بواسطة الشركة المصنعة بدلاً من التخلص منها. ونظرًا لمتطلبات الجهد المنخفض وتبديد الحرارة بشكل أفضل، يمكن تبريد الجهاز الذي يحتوي على أنبوب الأشعة السينية المعاد تصميمه (المشار إليه باسم أنبوب الأشعة السينية من الجيل الثاني في هذا التقرير) باستخدام نظام تدوير مياه مغلق بدلاً من الاضطرار إلى توصيله بالمياه العامة، وهو مطلب من الجيل الأول من أجهزة الأشعة السينية. وتم قبول تقنية الجيل الثاني من مشعات الدم بالأشعة السينية التي تم نشرها خلال السنوات العشر الماضية على نطاق واسع كبديل موثوق وفعال من حيث التكلفة لمشعات السيزيوم. الشكل 4-1 ب هو تمثيل تخطيطي لجهاز تشعيع الدم بالأشعة السينية.

في الوقت الحالي، تُنتج أربع جهات تصنيع على الأقل أو توزع مشعات الأشعة السينية: حيث تنتج شركة Rad Source Technologies المشع RS3400؛ وتنتج شركة Hitachi المشع Sangrey؛ وتوزع شركة R3 X-Ray LLC المشع RadGil2-

في الولايات المتحدة؛ وتنتج Best Theratronics المشع Raycell MK2. ومن بين هذه المنتجات، يحتوي المشع RS3400 على أنبوب الجيل الثاني الموصوف سابقًا في هذا القسم، وتحتوي المنتجات الأخرى على أنابيب من الجيل الأول. وتختلف تكوينات الجهاز، لكن مشعات الأشعة السينية من الجيل الأول تستخدم عادة نظام أنبوب أشعة سينية تقليدي من أنبوبين مغلقين في حاوية محمية بالرصاص. ولضمان جرعة إشعاع موحدة بدون دوران الهدف، قد يستخدم الجهاز أنبوبين متقابلين للأشعة السينية، أحدهما على كل جانب من الغرفة حيث يتم وضع الحاوية الهدف، ويتم التحكم في توصيل الجرعة عن طريق ضبط وقت التشعيع ومراقبته، بناءً على معدل الجرعة المركزي.

يمكن مقارنة إنتاجية أجهزة الأشعة السينية بمشعات السيزيوم بأوقات تعرض مماثلة تبلغ حوالي 5 دقائق. وتماثل أجهزة الأشعة السينية في الحجم مشعات غاما لكنها تزن أقل قليلاً. وتشبه تكلفة شراء مشع الدم بالأشعة السينية تكلفة مشع السيزيوم، حوالي 270,000 دولار (الإدارة الوطنية للأمن النووي (NTI)، 2018 أ).

تطور Stellarray، وهي شركة صغيرة حاصلة على جوائز أبحاث ابتكار الأعمال الصغيرة وبرامج نقل تقنية الأعمال الصغيرة التابعة للإدارة الوطنية للأمن النووي، مجموعة مشعات لاستبدال النظائر بناءً على بنية مصدر أشعة سينية جديد يسمى مصدر الأشعة السينية ذا اللوحة المسطحة بما في ذلك مشع الدم المستقل. وعلى عكس أنظمة الأشعة السينية التقليدية التي يتم إنشاء الأشعة السينية فيها من بقعة صغيرة على أنود مائل أو منحني، ينتج مصدر الأشعة السينية ذو اللوحة المسطحة أشعة سينية على مساحة أوسع بكثير على سطح أنود مسطح. ويوفر تعرض أحد جوانب الأنود للبيئة الخارجية للتبريد وغياب الأثر العقبي لأنبوب الأشعة السينية والقدرة على جعل منطقة تدفق المصدر مماثلة للمنطقة المستهدفة للإشعاع مزايا من حيث القوة الكفاءة والإدارة الحرارية. يوضح الشكل 4-2 عرضًا مقطعيًا للوحة FPXS. وتم وصف تكوين التقنية بشيء من التفصيل في مكان آخر (إيتون وآخرون (Eaton et al.)، 2019).

بدأ تصميم مصدر الأشعة السينية ذي اللوحة المسطحة منذ أكثر من 10 سنوات عندما كانت مشكلات موثوقية مصادر الأشعة السينية لتشعيع الدم يُمنع استخدامها في هذا الاستعمال. وصُمم مشع الدم المستقل لتقديم جرعة موحدة من 25 غراي لأكياس الدم ومنتجات الدم الأخرى ولتحقيق ما لا يزيد عن 10 في المائة من الاختلاف في الجرعة على طول أي محور، وهو ما يتم تحقيقه عادةً باستخدام أجهزة الأشعة السينية الموجودة حاليًا في السوق. وتتمثل إحدى الميزات المحتملة لهذا النظام في أنه يتمتع بالقدرة على إشعاع الدم في أقل من 4 دقائق، مما يجعله مناسبًا تمامًا للاستخدام في بنوك الدم والمستشفيات المزدحمة. وأيضًا، يبلغ حجم صناديق هذه المشعات حوالي ربع حجم المشعات المتوفرة حاليًا التي تستخدم الأشعة السينية أو أشعة غاما. وباستثناء هذه المزايا المحتملة، لا يبدو أن تقنية شركة Stellarray توفر فائدة واضحة لأنظمة الأشعة السينية لتشعيع الدم الموجودة بالفعل في السوق، ما لم يتم-

تسعيرها بشكل جذاب.¹ ومع ذلك، فإن هذه التقنية الجديدة، التي من المتوقع أن تدخل السوق في عام 2021، ستضيف المنافسة في سوق المنتجات. ويوجد نوعان من مشعات البحث ومشع تعقيم الحشرات قيد التطوير أيضًا باستخدام هيكل النظام الأساسي نفسه.

أُثبتت جدوى استخدام المسرعات الخطية الطبية لتشعيع مكونات الدم في عدد من الدراسات (بوتسون وآخرون (Butson et al.)، 2000؛ أوليفو وآخرون (Olivo et al.)، 2015؛ بينارو وآخرون (Pinnarò et al.)، 2011)، لكن استكشاف هذا الخيار فقط يكون منطقيًا في البيئات التي تفتقر إلى خيار لجهاز تشعيع الدم المخصص بسبب الموارد المحدودة. وكان التحدي في هذه الدراسات في المقام الأول يتمثل في إنشاء خطة قياس الجرعات لتحقيق توزيع متجانس للجرعات. وحاولت العديد من الشركات تطوير الجيل التالي من المسرعات صغيرة الحجك منخفضة الطاقة والمخصصة لاستبدال النظائر المشعة في مشعات الدم بالسيزيوم. على سبيل المثال، في عام 2010، طورت RadiaBeam Systems عملية تصنيع جديدة للمسرعات الخطية بهدف تقليل التكاليف والحجم، مما يجعلها مناسبة لهذه الاستعمالات. وتم تطوير المسرع، الذي أطلقوا عليه اسم MicroLinac، في Stanford Linear Accelerator Center (مركز المعجل الخطي في ستانفورد)، وهو قسم تابع لوزارة الطاقة (DOE). وكان هذا المسرع مدعومًا بمصدر تردد راديو مغنطروني (RF) متاح تجاريًا. وجرى بناء واختبار النموذج الأولي 2-MeV linac للمشعات المستقلة، لكنها اُعتبرت مكلفة للغاية بالنسبة للاستعمال.² ومنذ عام 2016، تتبع RadiaBeam نهج تصنيع مسرع خطي مُقسّم، قادر على خفض تكاليف التصنيع بشكل كبير بسبب قلة المكونات. وتتراوح أعمال التطوير بواسطة RadiaBeam في هذا المجال من مسرعات 0.2 إلى 1.0 ميغا إلكترون فولت للتصوير الشعاعي المحمول إلى أنظمة أكثر قوة بقدرة 6 ميغا إلكترون فولت لاستعمالات التشعيع.

طرق الحد من مسببات الأمراض

الحد من مسببات الأمراض (أو تعطيل مسببات الأمراض) عملية يتم من خلالها معالجة مكونات الدم بعد وقت قصير من جمعها لتعطيل أي عوامل معدية متبقية بما في ذلك الفيروسات والبكتيريا المعروفة بتلويث الصفائح الدموية،³ والطفيليات. وبصرف النظر عن تلك الموجودة في الكريات البيض (بما في ذلك الخلايا التائية)، لا ينبغي وجود أي أحماض نووية جينومية (DNA أو RNA) في دم الإنسان لغرض نقل الدم. ويرتبط أي DNA أو RNA موجود في الدم الذي تم جمعه بمسبب الأمراض. ويتم الحد من مسببات الأمراض باستخدام طرق تعديل الأحماض النووية لمسببات الأمراض في مكونات الدم المختلفة.⁴ وتختلف الحاجة إلى تصنيع مكونات الدم ذات النسب المنخفضة من مسببات الأمراض باختلاف المكونات. على سبيل المثال، تعتبر الحاجة إلى تصنيع صفائح دموية ذات نسب منخفضة من مسببات الأمراض أعلى من الحاجة إلى تصنيع بلازما ذات نسب منخفضة من مسببات الأمراض. ويرجع السبب في هذا إلى تخزين الصفائح الدموية في درجة حرارة الغرفة، وبالتالي يوجد خطر متزايد لنمو البكتيريا إذا كانت وحدة المكون معرضة للتلوث. ويتم تخزين البلازما مجمدة، ويقل احتمال حدوث التلوث البكتيري في مكون محفوظ بالتبريد.

في سياق هذا التقرير، تم التوصل إلى فعالية علاج بعض مكونات الدم بمنهجيات الحد من مسببات الأمراض ضد تكاثر الخلايا الليمفاوية وبالتالي في منع الأمراض المرتبطة عند حدوث رفض العائل لدم المضيف. ويجعل هذا طرق الحد من مسببات الأمراض بدائل أو بدائل ممكنة لمشعات السيزيوم والكوبالت 60 لعلاج بعض (وليس كل) مكونات الدم. ورغم أن بعض منهجيات الحد من مسببات الأمراض قد تكون بدائل لإشعاع غاما، فقد تم الإبلاغ عن إشعاع غاما كبديل غير فعال للحد من مسببات الأمراض (بيلو لوبيز وآخرون (Bello-López et al.)، 2016).

وافقت إدارة الغذاء والدواء (FDA) على نظامين للأشعة فوق البنفسجية (UV) من جهة تصنيع واحدة لمعالجة الصفائح الدموية والبلازما لتحقيق الحد من مسببات أمراض الدم في عام 2014. ولم تحصل أنظمة الحد من مسببات الأمراض لخلايا الدم الحمراء أو علاجات الدم الكامل بعد على تصريح من إدارة الغذاء والدواء.

تم منح ترخيص لأول طريقة للحد من مسببات الأمراض للصفائح الدموية والبلازما التي تتضمن ضوء السورالين وأموتوسالين والأشعة فوق البنفسجية (UVA) لشركة Cerus Corporation (إدارة الغذاء والدواء (FDA)، 2014) وهي تُستخدم في بعض البلدان في أوروبا منذ أوائل القرن الحادي والعشرين. ويثبط العلاج الفيروسات والبكتيريا والطفيليات والخلايا الليمفاوية بإنتاج ناتج الضم أموتوسالين في الأحماض النووية، ومنع مسببات الأمراض وتكاثر الخلايا الليمفاوية مع الاحتفاظ بالوظيفة العلاجية لمكون الدم (كاسترو وآخرون (Castro et al.)، 2018؛ غراس وآخرون (Grass et al.)، 1998) (راجع الشكل 4-3). وتكون كثافة نواتج الضم في الحمض النووي الليمفاوي المنتجة بواسطة أموتوسالين والأشعة فوق البنفسجية أ (حوالي 1 من 37 زوجًا قاعديًا) أكبر بكثير من كثافة تكسر الحمض النووي الذي يسببه 25 غراي من أشعة غاما أو الأشعة السينية (1 من 37,000 زوج قاعدي)، مما يشير إلى تثبيط أكبر للنسخ المتماثل وبالتالي زيادة تثبيط الخلايا الليمفاوية (كاسترو وآخرون (Castro et al.)، 2018).

___________________

¹ السعر المستهدف هو 175,000 دولار إلى 275,000 دولار وفقًا لـ CISA ‏(2019).

² سليم باوتشر، شركة راديابيام تكنولوجيز، عرض تقديمي أمام اللجنة في 17 ديسمبر 2020.

³ قامت إدارة الغذاء والدواء (FDA) بتحديث إرشاداتها الخاصة باستراتيجيات التحكم في المخاطر البكتيرية في ديسمبر 2020. تتطلب الإرشادات الجديدة تدابير أمان إضافية، ومن المحتمل أن تؤدي إلى زيادة استخدام طرق الحد من مسببات الأمراض في الولايات المتحدة (إدارة الغذاء والدواء، 2020).

⁴ لوحظ بعض الضرر في جودة الخلايا الحمراء والصفائح الدموية المعرضة للحد من مسببات الأمراض، لكن تم الحكم على الانخفاضات بأنها مقبولة بناءً على موافقات الهيئات التنظيمية.

في الصفائح الدموية، تم التعرف على علاج أموتوسالين والأشعة فوق البنفسجية أ كعلاج وقائي لتقليل مخاطر الأمراض المرتبطة عند حدوث رفض العائل لدم المضيف (TA-GvHD) وأصبح جزءًا من معايير AABB (الجمعية الأمريكية لبنوك الدم سابقًا) في عام 2016 (ريغان وماركويتز (Regan and Markowitz)، 2016) ويتم ممارستها حاليًا في العديد من مراكز الدم. واعتبارًا من أبريل 2021، جرت معالجة ما يقرب من 50 في المائة من مجموعات الصفائح الدموية لفصادة الصليب الأحمر الأمريكي باستخدام هذه التقنية بهدف الحد من مسببات الأمراض بنسبة 100 في المائة من مجموعات الصفائح الدموية باستخدام هذه التقنية بحلول عام 2023.

تمتلك Cerus نظامًا مشابهًا لتثبيط مسببات الأمراض في البلازما (إدارة الغذاء والدواء (FDA)، 2021 أ) ولصنع مركب موليد الليفين المُخفَّض للبكتيريا والمشتق من البلازما (إدارة الغذاء والدواء (FDA)، 2020)، وهو مرخص لعلاج النزيف الهائل المرتبط بنقص موليد الليفين والسيطرة عليه. ونادرًا ما يُعتبر تلوث خلايا الدم البيضاء بالخلايا التائية للبلازما المجمدة عامل خطر للإصابة بالأمراض المرتبطة عند حدوث رفض العائل لدم المضيف (TA-GvHD)، ونادرًا ما يستخدم مشع غاما؛ ومع ذلك، يمكن أن تظل بعض الخلايا التائية قابلة للحياة بعد التجميد. ولا يتم نقل البلازما السائلة التي لا يتم تجميدها أبدًا إلى بعض المرضى ونادرًا ما يتم علاجها بأشعة غاما. وتلقت تقنية الأشعة فوق البنفسجية أ والأموتوسالين الخاصة بالبلازما مؤشرًا للاستخدام المقصود من إدارة الغذاء والدواء لتقليل مخاطر العدوى المنقولة بنقل الدم وكبديل لتشعيع غاما للوقاية من الأمراض المرتبطة عند حدوث رفض العائل لدم المضيف للبلازما المجمدة والسائلة. ومع ذلك، على الرغم من موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية، إلا أن مسبب مرض البلازما الذي تم خفضه بواسطة هذه التقنية غير متوفر في الولايات المتحدة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى صعوبات التصنيع وجزئيًا كذلك إلى قيود الموارد في مراكز الدم.

يستخدم نظام الحد من مسببات الأمراض الثاني للصفائح الدموية ضوء الريبوفلافين والأشعة فوق البنفسجية ب. وكانت الطريقة في المرحلة الثالثة من التجارب السريرية في الولايات المتحدة (NLM، ‏2017) حتى انتهاء التجربة لأنها لم تستطع تلبية نقاط النهاية للدراسة الأولية. ومع ذلك، كانت هذه الطريقة طريقة معتمدة للاستخدام في أوروبا منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. ويتسبب العلاج في تعديل قاعدة الحمض النووي وانقسام الخيوط (موندت وآخرون (Mundt et al.)، 2014) في مسببات الأمراض ويعطل الخلايا الليمفاوية (فاست وآخرون (Fast et al.)، 2011). وتم فحص الريبوفلافين والأشعة فوق البنفسجية أ أيضًا في تثبيط مسببات أمراض الدم الكامل في الدراسات قبل السريرية والتجارب السريرية (يونيمورا وآخرون (Yonemura et al.)، 2017). ويمكن أن ينتج عن الحد من مسببات الأمراض في الدم الكامل مكونات الدم المعطلة عن طريق الصفائح الدموية وخلايا الدم الحمراء بطرق الطرد المركزي لبنك الدم.

تم فحص ضوء الأشعة فوق البنفسجية ج وحده (بدون العامل المحسس للضوء) بنجاح للحد من مسببات الأمراض وتعطيل خلايا الدم البيضاء في مكونات الصفائح الدموية، بما في ذلك الوقاية من الأمراض المرتبطة عند حدوث رفض العائل لدم المضيف في نموذج حيواني (بوهلر وآخرون (Pohler et al.)، 2015; سيلتسام ومولر(Seltsam and Muller)، 2011). ولا تزال طريقة

الأ شعة فوق البنفسجية ج، المسمى نظام الصفائح الدموية THERAFLEX UV (ماكو فارما، موفو، فرنسا) قيد التطوير السريري وغير مرخصة حاليًا في أي سوق.

كما ذكرنا سابقًا، لم تحصل أنظمة الحد من مسببات الأمراض في خلايا الدم الحمراء حتى الآن على تصريح من إدارة الغذاء والدواء. وتعتبر طرق الأشعة فوق البنفسجية أكثر صعوبة لتطبيقها على تثبيط الخلايا الحمراء لأن الهيموجلوبين أ الموجود في خلايا الدم الحمراء يمتص الأشعة فوق البنفسجية ويخمد التشابك الذي يحدث في الخلايا الحمراء المعالجة بالسورالين. وحققت Cerus في استخدام عامل "ألكلي" قابل للشفاء مشتق من حمض نووي، وهو الأموستالين (S-303)، لتعطيل الفيروسات والبكتيريا والطفيليات والخلايا الليمفاوية في خلايا الدم الحمراء على مدار العقد الماضي (هينشلر وآخرون (Henschler et al.)، 2011؛ نورث وآخرون (North et al.)، 2011). وجرت دراسة منتجات خلايا الدم الحمراء من الأموستالين في المرحلة الثانية من التجارب السريرية في الولايات المتحدة (كانسيلاس وآخرون (Cancelas et al.)، 2017) وفي تجربتين سريريتين من المرحلة الثالثة في أوروبا (أيدينوك وآخرون (Aydinok et al.)، 2019؛ بريكسنر وآخرون (Brixner et al.)، 2018). ويخضع تسجيل علامة CE الأوروبية للمراجعة. وتجري حاليا تجربتان من المرحلة الثالثة في الولايات المتحدة لخلايا الدم الحمراء المعالجة بالأموستالين. ويمكن توقع نتائج هذه التجارب في غضون 3 إلى 4 سنوات القادمة.

4-1-3 اعتبارات اعتماد التقنية البديلة

حدث اعتماد واسع النطاق لأجهزة إشعاع الأشعة السينية لمشعات الدم بعد تنفيذ مشروع استبدال جهاز إشعاع السيزيوم (CIRP) (راجع الشريط الجانبي 1-2)، ويستمر هذا الاعتماد الواسع في الحدوث. ويوفر مشروع استبدال جهاز إشعاع السيزيوم حوافز مالية على سعر شراء جهاز جديد غير مشع، بالإضافة إلى إزالة جهاز إشعاع السيزيوم والتخلص منه. وحتى الآن، ساعد مشروع استبدال مشع السيزيوم في إزالة 165 مشعًا تعمل بالسيزيوم، ويجري حاليًا جدولة استبدال 150 مشعًا أخرى. وخارج مشروع استبدال جهاز إشعاع السيزيوم، يوجد تتبع محدود على المستوى الوطني لمعدلات اعتماد التقنيات البديلة لأجهزة إشعاع السيزيوم. وأشارت دراسة استقصائية إلى أن حوالي 75 في المائة من مكونات الدم التي تعرضت للإشعاع في عام 2017 تم إجراؤها باستخدام مشعات السيزيوم والباقي باستخدام تقنيات الأشعة السينية (سابيانو وآخرون (Sapiano et al.)، 2020).

يتم التعرف على مشعات الدم بالأشعة السينية كبديل مناسب واقتصادي لمشع غاما. وأجرى باكن وزملاؤه (2013) تحليلاً للتكلفة والعائد لمقارنة مشعات الدم بالسيزيوم والأشعة السينية. وجرت مقارنات للتكلفة على ثلاثة مستويات من استخدام جهاز الإشعاع اعتمادًا على العدد السنوي لوحدات الدم المشعة. ودرست هذه المقارنات التكاليف المتكبدة من تأمين مصادر السيزيوم والتخلص منها، وتكاليف التشغيل والصيانة، فضلاً عن التكاليف المجتمعية. وخلصت الدراسة إلى وجود فائدة، في معظم الحالات، من حيث التكلفة للتحول إلى تقنيات الأشعة السينية لهذا الاستعمال (باكن وآخرون (Bakken et al.)، 2013).

قدم ممثل من مستشفى ماونت سيناي في مدينة نيويورك، وهي مؤسسة رائدة في اعتماد تقنية الأشعة السينية لتحل محل مشعات الدم والأبحاث التي تعمل بالسيزيوم، إلى اللجنة تحليل التكلفة والعائد للمؤسسة، الذي أظهر أيضًا تحقيق وفورات مالية من خلال الانتقال إلى مشعات الأشعة السينية. واعتبارًا من يناير 2018، انتقلت مستشفى ماونت سيناي تمامًا إلى مشعات الأشعة السينية وتخلصت من مشعات السيزيوم من خلال مشروع استبدال جهاز إشعاع السيزيوم (كامين وآخرون (Kamen et al.)، 2019). واستغرق إكمال هذا الجهد 9 سنوات. وأظهر تحليل مماثل للتكلفة والعائد أجراه مركز طبي أصغر، هو مستشفى كريستوس سبون في تكساس، تحقيق وفورات مالية من خلال الانتقال إلى المشع الذي يعمل بالأشعة السينية.⁵

بدأت منظمة الصليب الأحمر الأمريكية، أكبر منظمة لعلاج الدم وإمداداته في الولايات المتحدة، في استبدال مشعات السيزيوم لتحل محلها مشعات الأشعة السينية في عام 2017. وفي ذلك الوقت، كان لدى الصليب الأحمر الأمريكي 33 مشعًا للدم. واعتبارًا من أبريل 2021، تمت إزالة 27 مشعًا تعمل بالسيزيوم. وركبت المنظمة ما مجموعه 37 مشعًا بالأشعة السينية في 34 موقعًا لتحل محل مشعات السيزيوم ومشعات الأشعة السينية القديمة. وتطلب الأمر إجراء عدد قليل جدًا من الإصلاحات الرئيسية لأجهزة الأشعة السينية على الرغم من الاستخدام اليومي المكثف.

حدث اعتماد واسع النطاق لتقنية الأشعة السينية لمشع الدم في أماكن أخرى. وبدأت اليابان في استبدال مشعات الدم التي تعلم بالسيزيوم منذ 20 عامًا، وتم استبدال 80 في المائة منها بمشعات الأشعة السينية. ووفقًا لأحد التقارير، كان عبء اللوائح والخوف من النشاط الإشعاعي من قبل الجمهور الياباني في أعقاب حادث محطة فوكوشيما دايتشي للطاقة النووية من العوامل التي أدت إلى تسريع استخدام الأشعة السينية لمشع الدم (بينياوسكي وآخرون (Bieniawski et al.)، 2017) وفي النرويج، كانت هجمات يوليو 2011 الإرهابية التي استهدفت البنى التحتية الحكومية والعامة دافعًا للسلطات النرويجية لتعزيز الأمن للمنشآت عالية الخطورة وأصدرت سياسة تقضي باستبدال جميع المستشفيات لأجهزة أشعة الدم المعتمدة على أشعة غاما لتحل محلها تقنيات الأشعة السينية (Saxebøl وØvergaard، ‏2013). وفي عام 2015، أكملت النرويج التخلص التدريجي من خلال استبدال جميع المشعات التي تعتمد على غاما وعددها 13 وعن طريق إعادة مصادر السيزيوم 137 إلى الشركة المصنعة.

___________________

⁵ عرض تقديمي من مايكل إيتامورا وجودي ليبرمان، سانديا، أمام اللجنة في 29 أبريل 2020.

في عام 2013، أجرت شبكة سلطات الحماية من الإشعاع الأوروبية استبيانًا للدول الأوروبية حول استخدامها لمشعات الدم التي تعمل بالسيزيوم وتجاربها مع تقنية الأشعة السينية فيما يتعلق بالموثوقية والتكاليف والصيانة وعوامل أخرى. وضمن الدول التسعة⁶ التي استجابت للاستبيان، كان هناك ما لا يقل عن 100 جهاز مشع يعتمد على غاما وحوالي 20 مشعًا يعمل بالأشعة السينية. وذكر المشاركون في الاستبيان أن تقنية الأشعة السينية تعمل بشكل جيد بشكل عام، لكن العيوب تضمنت المزيد من الأعطال عندما تم تركيب هذا النوع من المشعات في منطقة دافئة؛ كما أن صيانة المعدات باهظة الثمن نسبيًا؛ وتحتاج إلى مصدر طاقة مستمر للجهاز بجهد وتردد ثابتين. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ أن المشعات المعتمدة على الأشعة السينية تحتاج إلى وقت طويل نسبيًا للإشعاع مقارنة بالمشعات المعتمدة على غاما، لكن لم يتم ذكر المقدار الفعلي للوقت الإضافي (Saxebøl وØvergaard، ‏2013).

منذ استبيان عام 2013، أحرزت بعض الدول الأوروبية تقدمًا ملحوظًا في التخلص التدريجي من مشعات غاما واستبدالها لتحل محلها تقنية الأشعة السينية. وبحلول نهاية عام 2016، استبدلت فرنسا جميع مشعات السيزيوم التي تعتمد على غاما التي يبلغ عددها 30 مشعًا (بينياوسكي وآخرون (Bieniawski et al.)، 2017). وفي يونيو 2017، حظرت الدنمارك استخدام المشعات التي تعتمد على غاما، وشجعت فنلندا والسويد استخدام تقنية الأشعة السينية (دالنوكي فيريس وبومبر (Dalnoki-Veress and Pomper)، 2017). وتشير الوكالة الدولية للطاقة الذرية إلى أنها لم تعد تزود الدول الأعضاء النامية بمصادر السيزيوم لمشعات الدم والأبحاث (الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA)، 2019 ج).

كما ذُكر في الفصل 1، كانت الهند أول دولة أبلغت عن استخدام السيزيوم المزجج في شكل قلم رصاص (مركز بهابها للبحوث الذرية (BARC)، ‏2017). وطور باحثو مركز بهابها للبحوث الذرية (BARC) مصفوفة زجاجية من البورسليكات لتضمين السيزيوم 137 المنقى في شكل غير قابل للتشتت ثم صب الخليط الزجاجي في أقلام رصاص مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. واعتبارًا من ربيع عام 2021، أفاد مركز بهابها للبحوث الذرية (BARC) أنه تم إنتاج 220 قلم رصاص زجاجيًا من السيزيوم لمشعات الدم ومشعات الحبوب.⁷ وكانت الأنشطة المحددة لأشكال السيزيوم المزجج هي 2.5 كوري/ غ (92.5 غيغا بيكريل/غ) و5 كوري/غ (185 غيغا بيكريل/غ)؛ وبالمقارنة، فإن النشاط المحدد لكلوريد السيزيوم 137 هو 87 كوري/غ (3220 غيغا بيكريل/غ)، مما يعني أن أقلام الرصاص الهندية المزججة لا يمكن استخدامها في مشعات الدم الموجودة، والتي يجب إعادة تصميمها لاستيعاب مواد الأنشطة المحددة الأقل بكثير.

يعد استخدام منهجيات الحد من مسببات الأمراض بديلاً آخر واعدًا لمشعات غاما لبعض مكونات الدم. وعلى الرغم من أن بنوك الدم يمكن أن تتجنب استخدام مشعات غاما والأشعة السينية للوقاية من الأمراض المرتبطة عند حدوث رفض العائل لدم المضيف من خلال استخدام طرق الحد من مسببات الأمراض لوحدات الصفائح الدموية، لم يتم اعتماد أي طريقة للحد من مسببات أمراض الخلايا الحمراء من قبل الهيئات التنظيمية. وإلى أن توجد طريقة مرخصة للحد من مسببات الأمراض للخلايا الحمراء، ستظل المستشفيات وبنوك الدم بحاجة إلى استخدام أشعة غاما أو الأشعة السينية. وحتى مع الموافقة التنظيمية على طريقة تعطيل الخلايا الحمراء، لا يمكن تقليل مسببات الأمراض لكل صفيحة فصادة لأن الوحدات يجب أن تفي بمواصفات الحجم ومحتوى الصفائح الدموية لتكون مؤهلة لاستخدامها للعلاج. ولذلك، من المرجح أن يستمر الاعتماد على أجهزة أشعة غاما أو الأشعة السينية في المستقبل القريب.

4-2 مشعات البحث

تُستخدم المشعات البحثية في مجموعة متنوعة من الدراسات التي تشمل الخلايا أو حيوانات المختبر الصغيرة وكذلك المواد غير البيولوجية. تتضمن الأمثلة:

• مشعات الخلايا المزروعة في المختبر لتوفير "خلايا مغذية" لدعم نمو أنواع معينة من الخلايا؛
• مشعات الخلايا لتوفير خلايا محفزة للتفاعلات المناعية؛
• مشعات الخلايا للبحوث الإشعاعية البيولوجية بما في ذلك تثبيط دورة الخلية؛
• مشعات حيوانات التجارب لعلاج الأورام؛
• مشعات حيوانات التجارب لاستنفاد أو استئصال نظام مكون الدم وتسهيل زراعة النخاع العظمي أو زرع الورم لأغراض البحث؛
• مشعات حيوانات التجارب لدراسة الأمراض المرتبطة بالإشعاع بعد الجرعات المختلفة ومعدلات الجرعات والطاقات من الإشعاع المطبق؛

___________________

⁶ بلجيكا وجمهورية التشيك وفرنسا وألمانيا (ولاية بافاريا فقط) ولوكسمبورغ وسلوفينيا وإسبانيا والسويد وسويسرا.

⁷ Kaushik, C. P. 2021. Recent Developments in Recovery of Radioisotopes by HLLW Partitioning. Indian Nuclear Society. INS Newsletter. May 2021.

• مشعات المواد (البوليمرات والمواد البيولوجية والغذائية والإلكترونيات الدقيقة ومواد أخرى) بجرعات إجمالية مختلفة ومعدلات جرعات وطاقات لفهم تأثيرات الإشعاع على هذه المواد.

يتم إجراء الدراسات التي تستخدم المشعات البحثية في معاهد البحوث والجامعات والمختبرات الحكومية والتجارية. وعلى عكس مشعات الدم، حيث توفر إدارة الغذاء والدواء مواصفات الدم المعرض للإشعاع، قد تختلف المواصفات في البحث بشكل كبير اعتمادًا على الاحتياجات التجريبية ونقاط النهاية المدروسة.

4-2-1 تقنيات النظائر المشعة

تتشابه المشعات البحثية التي تستخدم مصادر غاما في التصميم مع مُشعات الدم. ويبلغ النشاط النموذجي لمصادر إشعاع الفئتين 1 و2 من الكوبالت 60 أو السيزيوم 137 ما يقرب من 1,200–3,000 كوري (44.4-111.0 تيرا بيكريل). ويتطلب النصف العمري الأقصر للكوبالت 60 بالمقارنة مع السيزيوم 137 استبدال المصادر بشكل متكرر. ومع ذلك، فإن أشعة غاما عالية الطاقة من الكوبالت 60 والنشاط المرتفع نسبيًا الذي يمكن تحقيقه من كمية مكافئة من النويدات المشعة تجعله نظيرًا مشعًا جذابًا لإيصال معدلات جرعة أعلى مطلوبة في بعض بروتوكولات البحث.

يوجد حوالي 300 مشع بحثي تستخدم أشعة غاما تعمل في الولايات المتحدة (CISA، ‏2019). وفي جميع أنحاء العالم، تم تركيب أكثر من 2,000 مشع بحثي تعمل بالسيزيوم وحوالي 500 مشع تعمل بالكوبالت 60 (الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA)، 2019 ج).

4-2-2 التقنيات البديلة

يعد البديل الأكثر قابلية للاستعمال للمشعات البحثية التي تعمل بالسيزيوم 137 والكوبالت 60 هي مشعات الأشعة السينية. وتنتج مشعات الأشعة السينية المتوفرة تجاريًا والمستخدمة في الأبحاث حزمًا إشعاعية ذات هندسة مجال معقولة وتجانس شامل للجرعات (بوار وآخرون (Poirier et al.)، 2020). وتعمل هذه المشعات على نطاق واسع من الطاقات المختلفة، من 120 إلى 350 كيلو فولت، لتلبية الاحتياجات التجريبية المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، تنتج مشعات الأشعة السينية فوتونات على طيف طاقة مستمر. ولذلك، تعتمد نتائج مشع الأشعة السينية بشكل أكبر على طاقة الذروة وتوزيع الجرعة وجرعة العمق وترشيح الحزمة والمعلمات الأخرى لمعدات الأشعة السينية المحددة المستخدمة. ويزداد سعر المشعات مع زيادة الجهد، وكذلك الحجم الكلي للمُشعِ.

تم الإبلاغ عن مراجعات للعمليات ونتائج التجارب التي أجريت لتقييم استبدال مشعات غاما لتحل محلها تقنيات الأشعة السينية. وبشكل عام، من المرجح أن تصنع مشعات الأشعة السينية عالية الطاقة (220-350 كيلو فولت) بدائل مناسبة لإجراء دراسات على الحيوانات، في حين أن مشعات الأشعة السينية منخفضة الطاقة (160 كيلو فولت) تعد بدائل أكثر ملاءمة لدراسات الخلايا المختبرية (ميرفي وكامين (Murphy and Kamen)، 2019). وأشارت هذه المراجعات أيضًا إلى أن تحقيق قيمة فعالية بيولوجية نسبية مماثلة (RBE) قد يكون ممكنًا في بعض الحالات وليس جميعها (ماكينزي وآخرون (MacKenzie et al.)، 2020). من الممكن أن تساعد معرفة جرعة العمق المطلوبة في تحديد مشع الأشعة السينية المناسب والإعداد المطلوب (مورفي وكامين (Murphy and Kamen)، 2019). وكان منحنى جرعة العمق للمشع بالأشعة السينية بقدرة 320 كيلو فولت متطابقًا تقريبًا مع مشع السيزيوم 137 حتى عمق الأنسجة البالغ 4 سم، لكن المشع بالأشعة السينية بقدرة 160 كيلو فولت كان قادرًا فقط على إنتاج جرعات عميقة مماثلة لتلك الخاصة بالسيزيوم 137 لعمق الأنسجة أقل من 2 سم (ماكينزي وآخرون (MacKenzie et al.)، 2020).

وتعتبر مشعات الأشعة السينية منخفضة الطاقة غير مناسبة للدراسات على الحيوانات بسبب منحنى جرعة العمق الضحل وخطر الإصابة بحروق الجلد. ونظرًا لأن استخدام مشعات الأشعة السينية عالية الطاقة ضروري لتحقيق اختراق مناسب للأنسجة، يجب استخدام ترشيح الطاقة المناسب لمنع الفوتونات منخفضة الطاقة، مما يسمح باختراق الأنسجة بشكل جيد مع تجنب الأنسجة السطحية. وكما هو مذكور في القسم 4-1، تطور Stellarray مجموعة من المشعات لاستبدال النظائر بناءً على بنية مصدر الأشعة السينية الجديدة، مصدر الأشعة السينية ذو اللوحة المسطحة. ويمكن أن يوفر هذا النظام الجديد ميزة تحسين تجانس الجرعة في البحث لكن يجب إثبات ذلك في تجارب التكافؤ.

من المتفق عليه بشكل عام أن تقنيات الأشعة السينية يمكن أن تحل محل مشعات السيزيوم مع بعض الاستثناءات، على سبيل المثال، عند الحاجة إلى جرعات عالية جدًا من الإشعاع. وتتطلب بعض استخدامات المشعات البحثية اختراقًا أعلى للأشعة السينية مع تجانس جيد للجرعة وبالتالي طاقة أعلى. وسيكون للاختراق الأقصر للأشعة السينية مقارنةً بالسيزيوم 137 تأثير على بعض الدراسات البحثية، لا سيما تلك التي تستخدم حيوانات تجريبية أكبر من الفئران. ويمكن معالجة هذه المشكلة عمليًا من خلال الجهود المبذولة لتنفيذ الأشعة السينية بأعلى طاقة ممكنة للحزمة والاختراق (بوار وآخرون (Poirier et al.) ،2020). وعلى الرغم من أن المسرّعات الخطية بديل جذاب لمشع غاما لأنه يمكن استخدامها لتوليد حقل بالطاقة المتوسطة نفسها، فإن التكلفة المضافة لبناء وتشغيل المنشأة تجعلها بديلاً غير محتمل، مما يترك مشعات الأشعة السينية كخيار أكثر عملية (الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA)، 2019 ج).

4-2-3 اعتبارات اعتماد التقنية البديلة

بدأت العديد من معاهد البحوث والجامعات والمختبرات الحكومية في الانتقال من استخدام مشعات أبحاث السيزيوم 137 والكوبالت 60 إلى استخدام مشعات الأشعة السينية. وعلى غرار استبدال مشعات الدم، سهّل مشروع استبدال مشعات السيزيوم اعتماد تقنية الأشعة السينية لأغراض البحث في الولايات المتحدة. ومنذ بداية مشروع استبدال مشع السيزيوم، تم استبدال حوالي 25 في المائة من مشعات الأبحاث في الولايات المتحدة (CISA، ‏2019). ومع ذلك، واجهت هذه العملية عددًا من التحديات، ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى أنه يجب على الباحثين إجراء دراسات مقارنة بشكل فردي لإثبات التكافؤ بين أشعة غاما ومشع الأشعة السينية أو معايرة المعلمات التجريبية. ويجب عليهم أيضًا إنشاء بروتوكولات وإجراءات جديدة حتى يتمكنوا، مع يقين معقول، من تحديد ما إذا كان نوع معين من مشع الأشعة السينية مكافئًا بشكل كافٍ للمشع الذي كانوا يستخدمونه سابقًا أو تحديد عامل تحويل مثل الفعالية البيولوجية النسبية لحساب الفروق في النتائج وضمان الاستمرارية بين التجارب القديمة والنتائج المستقبلية.

تعتمد الحاجة إلى تحقيق التأثير البيولوجي نفسه من الأشعة السينية والسيزيوم 137 على السؤال التجريبي. ورغم أنه من الضروري في بعض الحالات توفير استبدال جرعة واحد لواحد، ففي بعض الحالات الأخرى قد يكون عامل التحويل البسيط كافيًا (أندرسون وآخرون (Andersen et al.)، 2020). نشرت وكالة الصحة العامة في إنجلترا مؤخرًا تقريرًا شاملاً يتضمن شجرة قرارات للمساعدة في توجيه اختيار تقنية بديلة لمشعات السيزيوم للاستعمالات البحثية (والدم) (برنارد وآخرون (Barnard et al.)، 2020؛ راجع الشكل 4-4).

كان على الباحثين، طوال الوقت، معالجة القضايا المتعلقة بالنموذج البيولوجي المستخدم وطيف الطاقة. وبالإضافة إلى التحديات التقنية المذكورة أعلاه، غالبًا ما تواجه الجامعات ومراكز الأبحاث التي تفكر في استبدال مشعاتها البحثية التي تعمل بالسيزيوم 137-

والكوبالت 60 تحديات لوجستية ومالية، رغم الحوافز التي يقدمها مشروع استبدال مشع السيزيوم (راجع الشريط الجانبي 1-2). وتستهلك تجارب المقارنة هذه الموارد النادرة في المؤسسات البحثية.

عند تقييم التقنيات البديلة، يعتمد الباحثون إلى حد ما على دراسات المقارنة المنشورة ذات الصلة من الباحثين الآخرين والمعلومات من الشركات المصنعة. ومع ذلك، تختص معظم دراسات المقارنة هذه بنوع خلية أو نموذج حيواني (أفرو وآخرون (Afrough et al.)، 2020؛ أندرسون وآخرون(Andersen et al.)، 2020؛ بيلي وآخرون (Belley et al.)، 2015؛ جيبسون وآخرون (Gibson et al.)، 2015 غوت وآخرون (Gott et al.)، 2020)، وبالتالي يؤدي استقراء المعرفة من نوع خلية إلى نوع مختلف من الخلايا أو نموذج حيواني أو نقطة نهاية إلى عدم اليقين. وقد يكون من الصعب أيضًا إعادة إنتاج دراسات للآخرين إذا لم يتم الكشف عن التفاصيل التجريبية في وصف ظروف المشع. على سبيل المثال، أظهر العمل الذي أجراه جيبسون وزملاؤه (2015) زيادة معدلات الاعتلال في الفئران التي تعرضت لأشعة سينية منخفضة الطاقة (130 كيلو فولت في الثانية) مقارنة بالفئران التي تعرضت لجرعة مكافئة من أشعة غاما من السيزيوم 137. ومع ذلك، لم يحدد الباحثون عددًا من المعلمات التجريبية بما في ذلك الترشيح المستخدم.

أشار ممثلو نظام جامعة كاليفورنيا الذين أطلعوا اللجنة على الدرس المستفاد من اعتماد مشعات الأشعة السينية للأغراض البحثية وأهمية إشراك الإدارة العليا والباحثين في عملية صنع القرار والسماح للاستثناءات عندما يتعذر تحديد معادلة السيزيوم 137 للأشعة السينية. وأشاروا كذلك إلى ضرورة تحديد موارد تمويل إضافية من خلال الجامعة أو المستشفى لدعم دراسات المعادلة.⁸

كما ذكرنا في القسم 4-1، هدفت العديد من المبادرات الحكومية إلى القضاء على استخدام السيزيوم 137 في الاستعمالات التجارية. وحدد الكونغرس في القسم 3141 من قانون تفويض الدفاع النووي لعام 2019 هدفًا طموحًا للتخلص التدريجي من جميع مشعات الدم والمشعات البحثية التي تعمل بالسيزيوم في الولايات المتحدة بحلول عام 2027 (الكونغرس الأمريكي، مجلس النواب (U.S. Congress, House)، 2018). ومن العقبات التي تحول دون تحقيق هذا الهدف استبدال مشعات غاما المستخدمة في الأبحاث. ومع ذلك، يمكن الوصول إلى الهدف من خلال التنسيق داخل الوكالات الفيدرالية التي تمول عادة الأبحاث للمساعدة في تسهيل دراسات المعادلة.

4-3 العلاج الإشعاعي بالشعاع الخارجي

يمثل العلاج الإشعاعي الخارجي الشكل الأكثر شيوعًا للعلاج الإشعاعي لإدارة الأورام الخبيثة الصلبة وأورام الدم. وتكون مجزأة، أي يتم تقديمها عادةً كدورة من العلاجات مرة واحدة يوميًا، 5 أيام في الأسبوع، على مدار أسابيع. وتسمى أجهزة العلاج التي تتضمن مصادر انبعاث غاما (الكوبالت 60) لاستخدامها في العلاج الإشعاعي الخارجي آلات العلاج عن بعد.

يتوافر في البلدان مرتفعة الدخل بشكل عام وصول كافٍ إلى العلاج الإشعاعي، على الرغم من وجود تفاوتات إقليمية وسكانية في الوصول والنتائج. ويوجد أيضًا ابتكار وتطوير مستمر لتقنيات علاجية جديدة وتحولات في ممارسات العلاج الإشعاعي، بهدف توفير علاجات أكثر استهدافًا تزيد من السيطرة على الورم وتجنب الأنسجة الطبيعية. وأظهرت بعض هذه الابتكارات التقنية نتائج صحية محسّنة للمرضى، لكنها لا تقدم في بعض الحالات سوى مزايا قياس الجرعات التي قد لا تحسن النتائج الصحية للمرضى على المدى الطويل. وفي الولايات المتحدة، وهي دولة ذات مرتفعة الدخل لديها مزيج من شركات التأمين العامة والخاصة والهادفة للربح وغير الهادفة للربح ومقدمي الرعاية الصحية، تعتبر القرارات المتعلقة بتقديم العلاج الإشعاعي معقدة وتنطوي على اعتبارات مالية مثل مدفوعات التأمين والعائد على الاستثمار. وتعكس القرارات المتعلقة بتقديم العلاج الإشعاعي أيضًا تفضيلات المريض فيما يتعلق بالمقايضات في مكافحة السرطان مقابل الآثار الجانبية والتكاليف.

تعتبر البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل (LMICs) بشكل عام غير مجهزة بشكل كافٍ لمواجهة العبء المتزايد للسرطان. ولا يحصل أكثر من 50 في المائة من المرضى الذين يحتاجون إلى العلاج الإشعاعي على علاج، والإحصاءات أسوأ في البلدان ذات الدخل المنخفض، حيث يزيد عدد السكان الذين لا يحصلون على الخدمة عن 90 في المائة (زوبيزاريتا وآخرون (Zubizarreta et al.)، 2015). وتفتقر بعض البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل إلى معدات العلاج الإشعاعي والخبرة تمامًا.

4-3-1 تقنيات النظائر المشعة

عتبر الكوبالت 60 حاليًا النويدات المشعة الوحيدة المتاحة تجاريًا للاستخدام السريري في العلاج عن بعد. وتم اختراع العلاج عن بعد بالكوبالت 60 في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي، مما جعل وحدة الكوبالت في طليعة العلاج الإشعاعي لسنوات عديدة. وعادةً ما يكون مصدر المعالجة عن بعد بالكوبالت 60 عبارة عن كبسولة أسطوانية ملحومة ومُحكمة الإغلاق من الفولاذ المقاوم للصدأ تحتوي على مئات الكريات المعدنية الصغيرة عالية النشاط من الكوبالت. ويتم استخدام غلق مزدوج اللحام لمنع أي تسرب-

___________________

⁸ كي إيواموتو، جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، وبايرون هان، جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو، عروض تقديمية أمام اللجنة في 9 سبتمبر 2020.

للمواد المشعة من حاوية المصدر (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). ويتراوح القطر النموذجي لمصدر المعالجة الأسطوانية عن بعد بين 1 و2 سم، ويبلغ ارتفاع الأسطوانة حوالي 2.5 سم. وتحتوي هذه الأسطوانات عادةً ما بين 5,000 و15,000 كوري (185-555 تيرابيكريل) من الكوبالت 60 في وقت الشراء، وعادةً ما تكون أعلى من حدود الفئة 1. ويوفر مصدر العلاج عن بعد بالكوبالت 60 معدل جرعة نموذجيًا في حدود 1 إلى 2 غراي/دقيقة على مسافة 80 سم من المصدر. وغالبًا ما يتم تحديد مخرجات آلة المعالجة عن بعد باستخدام RMM (روتنغن في الدقيقة عند 1 متر) كدليل تقريبي لقوة المصدر (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). بالنسبة لمستوى نشاط معين، ينتج عن قطر مصدر أصغر حجمًا ظلال مادية أصغر، مما يجعل حافة الحزمة أكثر وضوحًا. وغالبًا ما يتم تركيب المصدر بشكل متساوٍ، مما يسمح للشعاع بالدوران حول المريض على مسافة محور مصدر ثابت (SAD). وتمتلك آلات المعالجة عن بعد الحديثة حجم مسافة محور مصدر يبلغ 80 سم أو 100 سم (راجع الشكل 4-5).

لضمان السلامة، تستخدم وحدة المعالجة عن بعد إحدى طريقتين لتحريك مصدر الجهاز من موضع "إيقاف تشغيل" الشعاع إلى "تشغيل" الشعاع والعودة: مصدر في درج منزلق ومصدر في أسطوانة دوارة. وتتضمن كلتا الطريقتين ميزة أمان تنهي الحزمة (أي، نقل المصدر إلى وضع "إيقاف التشغيل") تلقائيًا في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو الطوارئ. وسينبعث بعض الإشعاع من الوحدة حتى عندما يكون المصدر في وضع "إيقاف التشغيل". ويصل تسرب الرأس هذا عادةً إلى أقل من 0.01 مللي زيفرت في الساعة (مللي سيفرت/ساعة) (1 مللي ريم في الساعة [مللي ريم/ساعة]) على مسافة 1 متر من المصدر. وتتطلب اللوائح الدولية أن يكون متوسط التسرب لرأس آلة العلاج عن بعد أقل من 0.02 مللي سيفرت/ساعة (2 مللي ريم/ساعة) عند 1 متر من المصدر (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008).

تعتبر أجهزة العلاج عن بعد التي تعمل بالكوبالت 60 غير مكلفة نسبيًا (بحدود 300,000 دولار) وسهلة الاستخدام. وعادة ما يتم استبدال مصادر المعالجة عن بعد خلال العمر النصفي لواحد من الكوبالت 60 (5.3 سنوات) من التركيب. ويعد استبدال المصادر أمرًا بسيطًا إلى حد ما ويتم إجراؤه بواسطة فنيين مدربين، مما يلغي الحاجة إلى نقل الآلات إلى الشركة المصنعة لتجديدها.

تم التخلص التدريجي من استخدام العلاج عن بعد بالكوبالت 60 في معظم البلدان ذات الدخل المرتفع، وكان يوجد تحول شبه كامل إلى العلاج الإشعاعي الخارجي باستخدام المسرعات الخطية الطبية. ويوجد في الولايات المتحدة ما يقرب من 3,000 مركز-

للعلاج الإشعاعي تخدم حوالي 325 مليون نسمة. ويعد عدد آلات العلاج عن بعد صغيرًا (حوالي 140). وبالمقارنة، يوجد أكثر من 3,400 مسرع خطي مركبة في هذه المراكز. ويوجد في أفريقيا حوالي 230 مركزًا للعلاج الإشعاعي تخدم أكثر من 1.2 مليار نسمة.⁹ ويوجد ما يقرب من 410 آلة للعلاج عن بعد و350 مسرعًا خطيًا في هذه المراكز،¹⁰ مما يشير إلى أن العلاج عن بعد بالكوبالت 60 لا يزال ضروريًا لتقديم العلاج الإشعاعي.

4-3-2 التقنيات البديلة

تعد المسرعات الخطية الطبية بديلاً واسع الاستخدام للعلاج عن بعد بالكوبالت 60. وأصبحت إمكانية استخدام المسرعات الخطية في العلاج الإشعاعي واضحة في الخمسينيات من القرن الماضي، في الوقت نفسه الذي اُخترعت فيه آلات العلاج عن بعد بالكوبالت 60. وبمرور الوقت، أصبح المسرع الخطي أكثر أشكال العلاج الإشعاعي استخدامًا. وكما ذكرنا سابقًا في هذا الفصل، يعد استخدام المسرعات الخطية ممارسة معيارية في الولايات المتحدة وغيرها من البلدان ذات الدخل المرتفع والعديد من البلدان ذات الدخل المتوسط. ويوجد ما يقرب من 3,400 مسرع خطي في الولايات المتحدة وحوالي 12,300 على مستوى العالم، وفقًا لدليل الوكالة الدولية لمراكز العلاج الإشعاعي. ويتوفر أقل من 750 في البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط وفقًا للدليل نفسه. ويتنبأ فريق خبراء السرطان الدولي (ICEC) بأنه ستوجد حاجة إلى 5,000 إلى 10,000 مسرع خطي في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل خلال العقدين إلى الثلاثة عقود القادمة لتلبية احتياجات علاج السرطان الحالية والمتوقعة.¹¹

على النقيض من وحدة الكوبالت 60 التي توفر شعاعي غاما فقط بطاقات 1.173 ميغا إلكترون فولت و1.333 ميغا إلكترون فولت، يُسرّع المسرع الخطي الطبي الإلكترونات إلى طاقات حركية بجهد كبير تتراوح من 4 ميغا إلكترون فولت إلى 25 ميغا إلكترون فولت ويمكن أن ينتج نوعين من الحزم الإشعاعية المفيدة في العلاج بالأشعة الخارجية: حزم الإلكترون وحزم الأشعة السينية. ويوجه العلاج الإشعاعي بحزمة الأشعة السينية شعاع إلكترون متسارعًا نحو هدف معدني، حيث يتم تحويل بعض الطاقة الحركية للإلكترون إلى فوتونات. وتتشكل هذه الفوتونات، التي يشار إليها باسم أشعة انكباح الأشعة السينية، في وقت لاحق في حزمة الأشعة السينية السريرية بمساعدة مرشح تسطيح وموجهات خاصة (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). وتُستخدم المسرعات الخطية التي تنتج حزم أشعة سينية عالية الجهد لعلاج الآفات العميقة ويمكن أن تصل إلى مناطق معقدة مثل جذع الدماغ. وتُستخدم حزم الإلكترون ذات الفولتية الضخمة بشكل شائع لعلاج الآفات السطحية (الجلدية). ويوفر مسرع خطي معدل جرعة نموذجي في حدود 3 إلى 6 غراي/دقيقة.

بالمقارنة مع آلات المعالجة عن بعد بالكوبالت 60، تعد المسرعات الخطية معقدة بسبب القدرات متعددة الأوضاع التي تطورت وباتت متاحة في معظم الأجهزة الحديثة. وتسمح البرامج والأجهزة المعقدة بأوضاع معدل الجرعات العالية، والتوجيه متعدد الأوراق، والعلاج بالقوس الإلكتروني، وحركة الموجه الديناميكي، والجراحة الإشعاعية التجسيمية (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008) (راجع القسم 4-4).

يتم تركيب المسرعات الخطية عادة بشكل متساوي المركز، ويتم توزيع الأنظمة التشغيلية الخاصة بالماكينة على خمسة أقسام: القنطرة، وحامل أو دعامة القنطرة، وخزانة جهاز التعديل، ومجموعة دعم المريض (أريكة العلاج)، ووحدة التحكم (راجع الشكل 4-6). وتتراوح تكلفة المسرع الخطي بين 2 مليون دولار و4 ملايين دولار، وهي أعلى بكثير مقارنة بآلات العلاج عن بعد بالكوبالت 60. وتعد متطلبات البنية التحتية والصيانة أيضًا أكثر طلبًا للمسرعات الخطية بسبب المكونات الكهربائية المعقدة والمتطلبات الأعلى للتوظيف والتدريب (هيلي وآخرون (Healy et al.)، 2017).

يجري تطوير تقدمات تدريجية في استعمالات الأشعة السينية وحزم أشعة الإلكترون الخاصة بالمسرع الخطي. وتتحول تلك التي تُظهر نتائج سريرية إيجابية بسرعة إلى "حديثة". وتتضمن بعض الأمثلة العلاج الإشعاعي معدل الشدة (IMRT)، والعلاج بالقوس المعدل الحجمي (VMAT)، والعلاج الإشعاعي الموجه بالصور (IGRT). ويبدو أن كل تقدم تقني يؤدي إلى تحسين دقة تخطيط العلاج وإيصال الجرعات، لكن التأثير على النتائج الصحية للمريض كان صغيرًا وبطيئًا بينما ارتفعت تكاليف العلاج بشكل كبير. وفي بعض الحالات، كان هناك فرق ملحوظ بين التحسينات النظرية للتكلفة والعائد التي روجت لها الشركات المصنعة وتلك التي حققها الممارسون (برونر وآخرون (Bruner et al.)، 2015؛ كالي وآخرون (Kale et al.)، 2016).

___________________

⁹ لا تمتلك 10 دول أفريقية على الأقل مراكز للعلاج الإشعاعي.

¹⁰ يتم تخزين المعلومات في دليل الوكالة الدولية للطاقة الذرية لمراكز العلاج الإشعاعي (DIRAC). يرجى الرجوع إلى dirac.iaea.org.

¹¹ سي نورمان كولمان، الهيئة الدولية لخبراء السرطان، عرض تقديمي أمام اللجنة في 18 أغسطس 2020.

المزيد من التقدم في التقنيات البديلة

يستمر التقدم في التقنيات الطبية للعلاج الإشعاعي الخارجي في التطور ويشمل تقنيات جديدة وحتى جسيمات جديدة. ويعد الوصف التفصيلي لتقنيات التطوير خارج نطاق عمل هذه اللجنة لأن هذه التقنيات لا تربط بشكل مباشر الانتقال من استخدام العلاج عن بعد بالكوبالت 60 إلى تقنيات النظائر غير المشعة. ولذلك تم وصف هذه التقنيات قيد التطور بإيجاز فقط في الفقرات التالية.

تستخدم علاجات البروتون والشعاع الأيوني أيونات موجبة عالية الطاقة (إما البروتونات أو أيونات الكربون) لعلاج السرطان. ويمكنها إيصال جرعة إشعاعية إلى الورم بشكل أكثر دقة مع انخفاض حاد في الطاقة عند حواف الورم، مما يعني تعرض الأنسجة الطبيعية للإشعاع بشكل أقل. وتختلف الفعالية البيولوجية النسبية المماثلة لحزم الجسيمات عن حزم الفوتون وتتطلب تعديلات في تخطيط العلاج (بومان وآخرون (Baumann et al.)، 2020). وتتميز علاجات البروتون والأيونات بمزايا أكثر من العلاج المعتمد على الفوتون، خاصة فيما يتعلق بخطر الإصابة بالأورام الخبيثة الثانوية، التي تتسبب في آثار مهمة على علاج العديد من أنواع السرطان بما في ذلك سرطانات الأطفال. ومع ذلك، تشبه السيطرة على الأورام لدى البالغين العلاج الإشعاعي القياسي للإجمالية المحددة نفسها، ويمكن أن تصل تكاليف العلاج إلى 10 أضعاف (بيترز وآخرون (Peeters et al.)، 2010) بسبب ارتفاع تكلفة المعدات.

يستخدم العلاج بأيون الكربون أيونات ثقيلة عالية الطاقة لقتل الخلايا السرطانية. وقد يكون لنقل الطاقة الخطية العالية (LET) والخصائص الأخرى لطريقة العلاج الإشعاعي هذه مؤشرات على الأورام التي كانت تقليديًا مقاومة للعلاج الإشعاعي الضوئي القياسي. وأدى العلاج بأيون الكربون، من حيث المبدأ، إلى تحسين الفعالية البيولوجية النسبية القابلة للمقارنة وانخفاض نسبة تعزيز الأكسجين على العلاج بحزمة البروتون. وقد يعني هذا أنه يمكن أن يحسّن نتائج الأورام المقاومة للإشعاع مثل الساركوما وسرطان الجلد الخبيث والأورام شديدة الوفاة مثل سرطان الكبد والبنكرياس. ولعل الجانب السلبي هو أن تكاليف العلاج باستخدام أيون الكربون أكبر بكثير من العلاج الإشعاعي القياسي وحوالي ضعف تكاليف العلاج بالبروتون (بومبوس وآخرون (Pompos et al.)، 2016). وتُقدَّر نسبة المرضى الذين يمكن أن يستفيدوا من التحسينات الإضافية في السيطرة على الورم التي يوفرها العلاج بأيون الكربون بحوالي 2% من المرضى المؤهلين للعلاج الإشعاعي (بلاكلي وآخرون (Blakely et al.)، 2019). وتوجد حاليًا 13 منشأة لأيون الكربون تعمل في جميع أنحاء العالم (مالوف وآخرون (Malouff et al.)، 2020).

يوجد أسلوب علاج إشعاعي في المراحل الأولى من التطور هو العلاج الإشعاعي بمعدل جرعة عالية جدًا (FLASH). وتم وصف العلاج الإشعاعي بمعدل الجرعة العالية جدًا لأول مرة في عام 2014، ويقدم العلاج الإشعاعي بمعدل الجرعة العالية جدًا (> 40 غراي/ثانية) مقارنة بالعلاج الإشعاعي التقليدي. وتشير الدراسات المختبرية المبكرة إلى أن العلاج الإشعاعي بمعدل الجرعة العالية جدًا قد يقلل بشكل أكبر من الآثار الضارة للأنسجة الطبيعية بما يتجاوز ما يُلاحظ حاليًا مع العلاجات الحالية بالفوتون (فافودون-

وآخرون (Favaudon et al.)، 2014). وبدأت التجارب السريرية على العلاج الإشعاعي بمعدل الجرعة العالية جدًا في أكتوبر 2020 ولا تزال في مرحلة تجنيد المرضى (NLM، ‏2020). ويعتبر الهدف من التجارب تقييم جدوى سير العمل للعلاج الإشعاعي بمعدل الجرعة العالية جدًا في بيئة سريرية، بالإضافة إلى السمية وتخفيف الآلام عند استخدامها لعلاج ورم خبيث في العظام. وإذا كان ذلك ممكنًا، سيتطلب تنفيذ هذه التقنية معدات مساعدة متقدمة مثل غرف التأين والأفلام المشعة وأجهزة اكتشاف أشباه الموصلات (إسبلن وآخرون (Esplen et al.)، 2020).

تطوير التقنية لمعالجة تكاليف وتعقيدات المسرعات الخطية

استثمرت شركتان كبيرتان على الأقل، وشركات مصنعة للأجهزة الطبية للعلاج بالأشعة، في أبحاث وتطوير الأجهزة التي يمكن أن تعالج تحديات البنية التحتية في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل التي غالبًا ما تمنع التشغيل الطبيعي لمسرع خطي. على سبيل المثال، أطلقت شركة Varian مؤخرًا Halcyon، وهو مسرع خطي تقول الشركة إنه سيزيد من الوصول العالمي إلى العلاج الإشعاعي مع تقليل التدريع والتوظيف ومتطلبات الكهرباء الموثوقة، فضلاً عن التكلفة. وتم وصف تجارب مستخدمي هذا الجهاز في نيجيريا وغواتيمالا في القسم 4-3-3.

وتطور شركة Best Automation & Robotics، وهي عضو في مجموعة شركات TeamBest، نظامًا لمواجهة تحديات تشغيل المسرع الخطي في البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط. ويقال إن متطلبات الطاقة لهذا النظام أكثر مرونة وسهلة التكيُّف وبالتالي فهي تتحمل تقلبات الإمداد الكهربائي. وليس لدى اللجنة معرفة بموعد توفر هذه التقنية.

تثمر الشركات الأصغر أيضًا في البحث والتطوير للآلات التي يمكنها معالجة تحديات البنية التحتية في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل. وتعمل شركة Euclid Techlabs LLC، الحاصلة على جائزة أبحاث الابتكار للأعمال الصغيرة من إدارة الأمن النووي الوطني، على تطوير عملية لتحسين مكونات المسرع الخطي التي من شأنها الحفاظ على الجودة وتقليل التكاليف. ويعتبر هدف الشركة هو تقليل تكاليف المسرع الخطي من خلال التخلص من خطوة اللحام بالنحاس (مزيج معقد من المعادن) واستخدام مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ بدلاً من النحاس. بالإضافة إلى ذلك، تهدف الشركة إلى تقليل وزن وبصمة آلة المسرع الخطي (راجع الشكل 4-7). وتقدر الشركة أن تكون تكلف النظام الجهاز للعمل بقدرة 1 ميغا إلكترون فولت حوالي 100,000 دولار. ويوجد أيضًا في المراحل الأولى من التطوير مشروع ثانٍ من نفس الشركة يهدف إلى عرض مصدر أشعة سينية محمول يعتمد على مسرع عازل بقدرة 1 ميغا إلكترون فولت وأيضًا إنتاج تصميم منخفض التكلفة وصغير الحجم للطاقة المتوسطة (حوالي 4 ميغا إلكترون فولت). وتحتوي حزمة الأشعة السينية بين 4 و6 ميغا إلكترون فولت على قطاع اختراق يمكن مقارنته بمصدر الكوبالت 60. وفي حالة إتاحة هذا النظام بتكلفة مماثلة لآلة العلاج عن بعد بالكوبالت 60 وكان مزودًا بمصدر طاقة مرن وسهل التكيُّف، فقد يكون بديلاً قابلاً للتنفيذ-

للعلاج عن بعد في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل. ويوجد مشروعان لشركة Euclid Techlabs LLC في مراحل مبكرة جدًا من التطوير ويخضعان للتحديات القياسية والشكوك المتعلقة بتقديم أفكار جديدة إلى السوق.

تهدف شركة صغيرة أخرى حاصلة على جائزة أبحاث ابتكار الأعمال الصغيرة (TibaRay) أيضًا إلى تصميم مسرع خطي بقدرة ميغا إلكترون فولت متعددة بأسعار معقولة. وتتضمن التصميمات التي طورتها هذه الشركة عدة عناصر جديدة في تصميم التجويف ومصادر الطاقة وإمدادات الطاقة وتتطلع إلى تقليل تكلفة التصنيع وكذلك تحسين مرونة النظام في بيئات التشغيل الصعبة. وتهدف TibaRay إلى جعل المسرعات الخطية منخفضة التكلفة لاعتمادها واستخدامها على نطاق واسع. ويعتبر الهدف الأساسي لشركة TibaRay هو إنتاج نظام مكون من 16 مسرعًا مصفوفة حول المريض (راجع الشكل 4-8) لتقديم العلاج للمريض بمعدل جرعة عالية جدًا، يعادل العلاج الإشعاعي بمعدل الجرعة العالية جدًا الموصوف سابقًا في هذا الفصل وتقديم ذلك بسعر يعادل أنظمة المسرع الفردي الحالية. ويعتمد التطوير والنشر الناجح لهذا الجهاز على خفض كبير في تكاليف مكونات المسرع الخطي.

بالإضافة إلى البحث والتطوير، دعمت الحكومة الأمريكية أيضًا أبحاث العلوم الأساسية. وفي عام 2019، استضاف مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة (DOE)، بدعم من الإدارة الوطنية للأمن النووي ووزارة الدفاع ووزارة الأمن الداخلي والمعاهد الوطنية للصحة ورشة هدفها العام النهوض تقنيات المسرع صغير الحجم ونشره في المستقبل القريب. وتم التركيز على تقنيات المسرع الواعدة التي يمكنها تحقيق مستوى جاهزية تقنية (TRL) من 5، مما يعني التحقق في البيئات ذات الصلة، خلال السنوات الخمس المقبلة (وزارة الطاقة (DOE)، 2019). حدد المشاركون في الورشة خمس أولويات بحثية رئيسية:

1. إحداث تغيير كامل في تصميم المسرع لإنتاج أنظمة معيارية وقابلة للتشغيل المتبادل وقوية؛
2. تطوير "مسرعات ذكية" تحقق النتائج المتوقعة في البيئات الصعبة؛
3. النظر بشكل يتجاوز الحدود التقنية الحالية؛
4. تأثيرات التحكم والنتائج التي تتجاوز الحدود التقنية الحالية؛
5. إحداث تغيير كامل في الحجم لتمكين الاستعمالات الجديدة والناشئة.

من الممكن أن تؤدي هذه الجهود التي يبذلها مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة (DOE) إلى تحسين تصميمات المسرعات الخطية ودعم اعتمادها بشكل أكبر في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل.

4-3-3 اعتبارات اعتماد التقنية البديلة

كما ذكرنا في بداية هذا القسم، فإن مناقشة اعتماد تقنيات بديلة للعلاج الإشعاعي بالكوبالت 60 ذات صلة بالبلدان منخفضة ومتوسطة الدخل لأن العلاج عن بعد بالكوبالت 60 قد تم التخلص منه بالكامل تقريبًا في الولايات المتحدة وغيرها من البلدان ذات الدخل المرتفع والعديد من البلدان ذات الدخل المتوسط وتم استبداله بالعلاج الإشعاعي الخارجي باستخدام المسرعات الخطية.

تعد كل من مصادر الكوبالت 60 والمسرعات الخطية مقبولة سريريًا ولديها تاريخ طويل من العلاج الناجح لمرضى السرطان؛ ومع ذلك، يعتبر العلاج الإشعاعي الخارجي باستخدام المسر الخطي أفضل من العلاج عن بعد بالكوبالت 60. وتعتبر وحدات الكوبالت 60 أبسط في الاستخدام، وأقل اعتمادًا على متطلبات موارد البنية التحتية، ويقال إن وقت تعطل الآلة أقل. ومع ذلك، تكون العلاجات التي تستخدم الكوبالت 60 عادة أطول بسبب انخفاض معدلات الجرعات مقارنة بالمسرعات الخطية. وتوفر المسرعات الخطية علاجًا موضعيًا أفضل لجرعة الإشعاع للورم وتحد من تلف الأنسجة المجاورة. وهي عمومًا آلات أكثر تكلفة وأكثر تعقيدًا، ولديها متطلبات أعلى من حيث القوى العاملة الماهرة، وارتفاع الطلب على الصيانة، مما قد يؤدي إلى فترات تعطل طويلة وتكاليف خدمة عالية. وتتطلب كذلك إمدادًا موثوقًا به من الكهرباء، وهو ما يمثل مشكلة في العديد من البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل. وأبلغ عدد من البلدان الأفريقية عن عدة ساعات من انقطاع التيار الكهربائي في أي شهر. وسجلت نيجيريا أعلى رقم (حوالي 33 ساعة في عام 2015). كما أبلغت بلدان في آسيا عن ارتفاع عدد ساعات انقطاع التيار الكهربائي. على سبيل المثال، أبلغت باكستان عن 72 ساعة في عام 2013، وأبلغت الهند عن 14 ساعة في عام 2014. وباستثناء دولة واحدة (غويانا (Guyana)، 8.5 ساعة في عام 2010)، أبلغت بلدان في أمريكا الوسطى والجنوبية عن أقل من 3 ساعات من انقطاع التيار الكهربائي (راجع الشكل 4-9).

وعلى الرغم من التطور المعترف به لأنظمة المسرع الخطي، فقد قيل إن المعالجة عن بعد بالكوبالت 60 قد تكون حلاً مناسبًا للعلاج الإشعاعي في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل (هيلي وآخرون (Healy et al.)، 2017). وجادل آخرون بأنه لأسباب تتعلق بالسلامة والأمان الإشعاعي، فإن المسرعات الخطية هي الحل الأكثر فعالية لاحتياجات العلاج الإشعاعي في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل (كولمان وآخرون (Coleman et al.)، 2017).

أدى الاعتماد شبه الكامل للمسرعات الخطية في العديد من البلدان ذات الدخل المرتفع والمتوسط إلى خلق فجوات في تقدم تقنية المعالجة عن بعد باستخدام الكوبالت 60. ويمكن أيضًا تثبيت بعض ميزات المسرعات الخطية، مثل موجهات الأشعة متعددة الأوراق، والأوتاد الديناميكية، والتشغيل الديناميكي، على آلات المعالجة عن بُعد بالكوبالت 60 لتحسين العلاج. ومع ذلك، في ظل عدم وجود-

سوق في البلدان ذات الدخل المرتفع والمتوسط، كان مصنعو آلات الكوبالت 60 بطيئين في تبني هذه الميزات الحديثة، معترفين بأهميتها لمصنعي المسرع الخطي حتى في أجزاء العالم التي قد تجد أنه من الأسهل والأكثر عملية تشغيل آلات المعالجة عن بعد بالكوبالت 60 (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008).

بالإضافة إلى التأخيرات التقنية، أدى الاعتماد شبه الكامل للمسرعات الخطية في البلدان ذات الدخل المرتفع وكذلك في العديد من البلدان ذات الدخل المتوسط إلى تجاهل العلاج عن بعد بالكوبالت 60 كخيار علاجي بواسطة مؤسسات علاج الأورام بالإشعاع المتخصصة التي تتولى تطوير وتحديث المبادئ التوجيهية للاستخدام و سلامة وحدات العلاج الإشعاعي. وأضر هذا التركيز على طرائق العلاج الأكثر تقدمًا والمعالجة كثيفة الاستخدام للموارد بطريقة النظر إلى العلاج عن بعد بالكوبالت 60، حتى في البلدان منخفضة الدخل حيث قد تكون طريقة العلاج الإشعاعي الوحيدة الصالحة لعلاج المصابين بالسرطان. بالإضافة إلى ذلك، يتلقى اليوم عدد قليل فقط من الأخصائيين الطبيين تدريبات على تشغيل آلات المعالجة عن بُعد، مما قد يؤدي إلى فجوة في مجموعة المهارات في المستقبل القريب.

تمتلك الوكالة الدولية للطاقة الذرية العديد من البرامج التي تهدف إلى مساعدة الدول الأعضاء ذات الدخل المنخفض والمتوسط في الوصول إلى العلاج الإشعاعي من خلال دعم القرارات في اختيار وشراء آلات العلاج الإشعاعي وإعداد الآلات والتدريب. وعلى سبيل المثال، عقدت الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA) في عام 1990 الاتفاق التعاوني الإقليمي الأفريقي للبحث والتطوير والتدريب المتصل بالعلم والتكنولوجيا النووية (AFRA). ويعد الاتفاق التعاوني الإقليمي الإفريقي للبحث والتنمية والتدريب في مجال العلم والتكنولوجيا النووية (AFRA) اتفاقًا حكوميًا دوليًا أنشأته الدول الأفريقية الأعضاء لتعزيز وتوسيع مساهمة العلوم والتقنية النووية في التنمية الاجتماعية والاقتصادية في القارة الإفريقية. وأنشأت الوكالة الدولية للطاقة الذرية كذلك برنامج عمل لعلاج السرطان في عام 2004 للعمل على دمج العلاج الإشعاعي في خطط شاملة لمكافحة السرطان وللتعامل مع المنظمات الدولية الأخرى مثل منظمة الصحة العالمية (WHO) لمعالجة مكافحة السرطان بطريقة شاملة. وتعمل الوكالة الدولية للطاقة الذرية عن كثب مع منظمة الصحة العالمية والوكالة الدولية لبحوث السرطان (IARC) والاتحاد الدولي لمكافحة السرطان (UICC) والعديد من المنظمات الأخرى لمواجهة تحديات رعاية مرضى السرطان في الدول الأعضاء منخفضة ومتوسطة الدخل. وتتشاور كذلك الوكالة الدولية للطاقة الذرية بشأن السلامة الإشعاعية والأمن مع البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط، رغم أن تمويل هذه الأنشطة يمثل تحديًا.

دراسات الحالة: الانتقال من العلاج عن بُعد بالكوبالت 60 إلى المسرعات الخطية في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل

تلقت اللجنة معلومات من ممثلين لدول إفريقية وأمريكية لاتينية لفهم الوضع الحالي بشكل أفضل لاعتماد المسرعات الخطية للعلاج الإشعاعي في إثيوبيا وغانا وغواتيمالا ونيجيريا والسنغال وزامبيا. ونعرض ملخصات للمعلومات المستلمة في الأقسام التالية. وتقدم دراسات الحالة هذه نظرة ثاقبة حول الصعوبات في موازنة رغبة في اعتماد تقنيات أكثر تعقيدًا لعلاج السرطان والانتقال إلى تقنيات أكثر أمانًا من حيث المخاطر الأمنية مع الحاجة إلى الحفاظ على تقنية النظائر المشعة لضمان العلاج الطبي المناسب للأشخاص المصابين بالسرطان في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل. وعلى وجه التحديد، تسلط دراسات الحالة الضوء على التحديات التالية مع اعتماد تقنيات المسرع الخطي في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل:

• يتم شراء المسرعات الخطية بشكل متكرر أو نشره قبل استكمال تعديلات المنشأة وتدريب الموظفين ويتم تخزينه دون استخدام في بعض الحالات لسنوات؛
• لا يشارك أصحاب المصلحة الأكثر صلة (أي الأخصائيون الطبيون، بما في ذلك الفيزيائيون الطبيون) دائمًا في عملية صنع القرار لضمان تلبية مواصفات الآلة للاحتياجات التشغيلية؛
• من الممكن أن يؤدي الافتقار إلى مصدر طاقة موثوق إلى فترات تعطل طويلة للمسرعات الخطية وبالتالي تأخير في علاج مرضى السرطان؛
• يؤدي عدم وجود مسار مستدام لإصلاح المعدات وصيانتها إلى فترات تعطل أطول للمسرعات الخطية؛
• لا يتم دائمًا التخلص على الفور من آلات العلاج عن بُعد بالكوبالت 60 التي حل محلها المسرعات الخطية.

بناءً على دراسات الحالة هذه، من المحتمل أن يلعب العلاج عن بعد بالكوبالت 60 على الأقل في المستقبل المنظور دورًا مهمًا في علاج السرطان في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل نظرًا لانخفاض التكلفة وبساطة التصميم والموثوقية وسهولة التشغيل.

إثيوبيا

تمتلك إثيوبيا آلة واحدة للعلاج عن بعد تعمل بالكوبالت 60 تخدم 105 مليون نسمة. وفي عام 2009، بدأت حكومة إثيوبيا، بالتعاون مع الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA)، مشروعًا وطنيًا يهدف إلى توسيع خدمات العلاج الإشعاعي والطب النووي في البلاد. وكجزء من المشروع الوطني، اشترت الحكومة ستة مسرعات خطية لستة مراكز طبية مشاركة. وتم اتخاذ قرارات اختيار وشراء المسرعات الخطية بواسطة وزارة الصحة فقط، دون استشارة أطباء الأورام والفرق الطبية وغيرهم من الخبراء بما في ذلك الوكالة الدولية للطاقة الذرية. وعلى الرغم من أن القيادة الحكومية ربما تكون قد بدأت جهودًا حسنة النية لتقديم أحدث التقنيات لمواطنيها، إلا أن هذا حدث دون النظر إلى واقع القوى العاملة واحتياجات البنية التحتية للموارد الأخرى المطلوبة لتشغيل المسرعات الخطية، مثل إمدادات الكهرباء الموثوقة. وتلقت اللجنة معلومات من أحد هذه المراكز، مستشفى بلاك ليون في أديس أبابا، عاصمة إثيوبيا وأكبر مدنها. تلقى مستشفى بلاك ليون أول مسرع خطي في عام 2018، لكن محاولات تشغيله لا تزال جارية، ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى نقص تدريب الأفراد المناسبين بانتظار تركيبه. علاوة على ذلك، كانت هناك صعوبات في بناء الخزانة التي ستؤوي الآلة بشكل آمن، ونتيجة لذلك ظلت الآلة والأجزاء في حاويات الشحن لمدة عامين قبل التركيب. بالإضافة إلى هذه التحديات، يتأثر تشغيل المسرع الخطي في إثيوبيا بانقطاع التيار الكهربائي المتكرر في البلاد. ولا تؤدي حالات الانقطاع هذه إلى تعطل الجهاز فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى وقت إضافي كبير مطلوب لإعادة تشغيله والتحقق من خرجه. وتخطط المستشفى لشراء مولد للمساعدة في حل مشكلة انقطاع التيار الكهربائي. واشار الخبراء في إثيوبيا الذين قدموا المعلومات إلى اللجنة إلى أن الاحتفاظ بآلة العلاج عن بعد بالكوبالت 60 مهم لضمان حصول المرضى على العلاج الإشعاعي لعلاجات السرطان.

غانا

توجد في غانا خمس آلات قيد التشغيل للعلاج الإشعاعي (ثلاثة مسرعات خطية وآلتين تعملان بالكوبالت 60) في ثلاثة مراكز للعلاج الإشعاعي تخدم 29 مليون نسمة. وبدأ اعتماد المسرع الخطي في عام 2008 عندما وافق صندوق أوبك للتنمية الدولية على قرض بقيمة 14.3 مليون دولار لحكومة غانا لتوسيع مراكز العلاج الإشعاعي في مستشفى كورلي بو التعليمي (KBTH) في أكرا، ومستشفى كومفو أنوكي التعليمي (KATH) في كوماسي. وتضمنت التوسعة بناء مبنى إضافي في كل مستشفى لاستيعاب مجموعة كاملة من معدات التشخيص وعلاج السرطان الحديثة، بما في ذلك المسرعات الخطية. وتم شراء المسرعات الخطية وتسليمها في عام 2012، لكن المبنى الذي سيضم المسرعات الخطية لم يكتمل حتى عام 2016 في مستشفى كورلي بو التعليمي وعام 2019 في مستشفى كومفو أنوكي التعليمي. ونتيجة لذلك، بقيت مكونات المسرع الخطي لسنوات في صناديق في ممرات قسم الأورام. وفي مستشفى كورلي بو التعليمي، تسبب انقطاع التيار الكهربائي في فشل مكونات المسرع الخطي وتأخيرات إضافية في تشغيله. وبدأ العلاج باستخدامها أخيرًا في الربع الثالث من عام 2020 (مستشفى كورلي بو التعليمي (KBTH)، 2020).

غواتيمالا

توجد في غواتيمالا ستة مسرعات خطية في أربعة مراكز للعلاج الإشعاعي تخدم حوالي 17 مليون نسمة. وتعاونت كلية الطب بجامعة واشنطن في سانت لويس مع ‎Liga Nacional Contra El Cancer (LIGA)/Instituto Nacional De Cancerologia (INCAN)‎ في غواتيمالا للمساعدة في تحديث العلاج الإشعاعي في البلاد. ويعالج المعهد حوالي 140 مريضًا بالسرطان يوميًا، معظمهم من سرطانات أمراض النساء. ويحتوي المركز حاليًا على ثلاثة مسرعات خطية؛ تم الحصول على اثنتين منها في عام 2014 والثالث في عام 2019. وأحدث مسرع خطي هو Varian Halcyon، وهو حاليًا الأكثر استخدامًا (يتم فحص حوالي 80 بالمائة من المرضى). وكان اعتماد Halcyon ناجحًا بسبب التزام الكيانات المختلفة المشاركة (فيلارد وآخرون (Velarde et al.)، 2020):

• الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية/المدارس الأمريكية والمستشفيات في الخارج (USAID/ASHA) قدمت المنحة لشراء جهاز Halcyon؛
• قدمت شركة Varian الجهاز بتكلفة منخفضة ودعمت إزالة مصدر الكوبالت 60 من القبو المخصص وتركيب المسرع الخطي وتشغيله وتدريب عليه؛
• دعم LIGA/INCAN تحويل غرفة معالجة الكوبالت 60 الحالية لاستيعاب نظام المسرع الخطي وحصلت على الموافقات التنظيمية؛
• دعمت جامعة واشنطن في سانت لويس إزالة جهاز العلاج عن بعد بالكوبالت 60 وقدمت الدعم الفني والتدريب.

تم تقديم طلب المنحة إلى الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية / المدارس الأمريكية والمستشفيات في الخارج في مايو 2017، قبل طرح Halcyon في السوق. وقُدمت المنحة في صيف 2018، وبدأت إزالة آلة الكوبالت 60 من القبو في أبريل 2019. وبدأ العلاج باستخدام جهاز Halcyon في نوفمبر 2019 وأسفر عن زيادة قدرة العلاج وتقليل أوقات الانتظار من 3 إلى 9 أشهر إلى أسبوعين. وحتى بعد انتهاء منحة الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية (في أكتوبر 2020) التي دعمت رسميًا التعاون بين جامعة واشنطن في سانت لويس وLIGA/INCAN، يواصل الخبراء من المؤسستين المشاركة في مكالمات أسبوعية لمناقشة التحديات المتبقية والمبادرات الجديدة.

على عكس العديد من البلدان الأفريقية، تمتلك غواتيمالا مصدر طاقة موثوقًا به. وتتمثل التحديات المتوقعة مع جهاز Halcyon وربما المسرع الخطي بشكل عام في تكاليف الصيانة بسبب الأجهزة والبرامج عالية التكلفة. وذكر المشاركون أن صيانة المسرع الخطي في البلدان منخفضة الموارد يجب أن تكون ميسورة التكلفة لتحقيق استدامة العلاج الإشعاعي عالي الجودة. وتوجد مشكلة إضافية تتمثل في التخلص من مصادر العلاج عن بُعد بالكوبالت 60 غير المستخدمة. وكان المعهد يعمل مع الإدارة الوطنية للأمن النووي لمدة 18 شهرًا تقريبًا على الأعمال الورقية اللازمة لإعادة اثنين من المصادر الثلاثة والتخلص منها عبر برنامج استعادة المصادر خارج الموقع. ومن المتوقع إزالة المصدرين في عام 2021. وسيتم التخلص من مصدر الكوبالت الثالث في نهاية المطاف في غواتيمالا. وستساعد الإدارة الوطنية للأمن النووي في إيقاف تشغيل وإزالة مصدر الكوبالت 60 هذا أيضًا.

نيجيريا

توجد في نيجيريا حاليًا تسع آلات للعلاج الإشعاعي (ستة مسرعات خطية وثلاث آلات تعملان بالكوبالت 60) في ستة مراكز للعلاج الإشعاعي تخدم 190 مليون نسمة. وطلبت اللجنة معلومات من جهة اتصال في المستشفى الوطني في أبوجا حول تجربة اعتماد Halcyon، وهو مسرع خطي يمكن (وفقًا لجهة تصنيعه، Varian) زيادة الوصول العالمي إلى العلاج الإشعاعي مع تقليل التدريع والتوظيف ومتطلبات الكهرباء والتكلفة. وتوجد آلة Halcyon في مركز NSIA-LUTH للسرطان (NLCC) في لاغوس وتم شراؤها بمساعدة من صندوق التدخل التابع للحكومة الفيدرالية لنيجيريا في عام 2018. واكتمل التركيب بعد حوالي 18 شهرًا. وكانت الدوافع الرئيسية لشراء هذه الآلة المحددة هي أنه يمكن تركيبها في المستودع الحالي لآلة العلاج عن بعد بالكوبالت 60 بالمستشفى وستوفر معالجة إشعاعية عالية الإنتاجية وموجهة بالصور. ولم يواجه المستشفى أي مشاكل كبيرة مع الجهاز ولم يتم الإبلاغ عن أي أعطال كبيرة.

السنغال

توجد في السنغال أربع آلات للعلاج الإشعاعي (أربعة مسرعات خطية) في ثلاثة مراكز للعلاج الإشعاعي تخدم 16 مليون نسمة. وكانت السنغال تعتمد على وحدة واحدة للعلاج عن بعد بالكوبالت 60 حتى عام 2016، وعندما تعطلت، تركت مجموعة كاملة من السكان بدون خيارات علاجية. وبعد هذا التعطل، أصبح النقاش العام حول عدم الوصول إلى خدمات العلاج الإشعاعي والعلاج الباهظ في الخارج قضية وطنية. وأدى هذا في النهاية إلى اتخاذ إجراء حكومي وقرار شراء ثلاثة مسرعات خطية. وتم إشراك المستخدمين النهائيين والتشاور معهم لضمان تلبية مواصفات الآلة للاحتياجات التشغيلية. وكان من بين المشاركين في عملية الانتقال وزارة الصحة والهيئة التنظيمية ووزارة المالية والمستشفى والمنظمات الدولية. وبدأ علاج المرضى باستخدام المسرعات الخطية في مارس 2018.

على الرغم من الانتقال السلس إلى المسرعات الخطية في السنغال، تواجه البلاد تحديات تمنع عملها السلس بالمثل. وتشمل هذه التكاليف الباهظة لمعدات المسرع الخطي وعقود الصيانة عالية التكلفة اللازمة للحفاظ على المسرع الخطي قيد التشغيل.

زامبيا

يوجد في زامبيا ثلاث آلات للعلاج الإشعاعي (جهاز ليناك واثنين من أجهزة العلاج عن بعد من الكوبالت-60) تقع في مركز للعلاج الإشعاعي يخدم 17 مليون نسمة. كلفت حكومة زامبيا مستشفى أمراض السرطان في لوساكا، بزامبيا، في عام 2007 واشترت آلة واحدة للعلاج عن بعد بالكوبالت 60 ومسرعًا خطيًا واحدًا. وتم تركيب آلة العلاج عن بعد بالكوبالت 60 الثانية في عام 2015. ولم تشارك في الشراء لا الوكالة الدولية للطاقة الذرية ولا الوكالات الأخرى ذات الخبرة في اعتماد تقنية المسرع الخطي والمعرفة بسوق المسرعات الخطية. ونتيجة لذلك، وفقًا لأحد الخبراء الذي قدم معلومات إلى اللجنة، ربما لم تتفاوض زامبيا بشأن أفضل عقد خدمة ممكن للمسرع الخطي. واعتمادًا على شدة المشكلة، من الممكن أن بتوقف تشغيل المسرع الخطي من أسبوعين (مشاكل بسيطة) إلى 6 إلى 8 أسابيع (مشاكل أكثر خطورة). وفي عام 2019، بلغ وقت تشغيل المسرع الخطي 80%. ويخطط المستشفى للتخلص التدريجي من العلاج عن بعد بالكوبالت 60 في حوالي 5 سنوات. تخطط زامبيا لتوسيع خدمات العلاج الإشعاعي إلى مناطق أخرى من البلاد في المستقبل القريب.

4-4 الجراحة الإشعاعية المجسمة

على الرغم من الانتقال من العلاج عن بُعد بالكوبالت 60 إلى العلاج بالمسرع الخطي للعلاج بالأشعة الخارجية، لا تزال العديد من الأجهزة المعتمدة على النظائر المشعة قيد الاستخدام لمجموعة فرعية من العلاج الإشعاعي تُعرف باسم الجراحة الإشعاعية التجسيمية (SRS). وتعد الجراحة الإشعاعية التجسيمية شكلاً من أشكال العلاج الإشعاعي الذي يركز على طاقة عالية لعلاج الأورام الصغيرة في الدماغ وتشوهات الدماغ الأخرى، مثل تكوينات الأوعية الدموية ومجموعة متنوعة من حالات جراحة الأعصاب بما في ذلك الصرع. وعندما يتم علاج أورام أسفل العمود الفقري أو أجزاء أخرى من الجسم، يُشار إلى هذه التقنية غالبًا باسم العلاج الإشعاعي الاستئصالي التجسيمي / العلاج الإشعاعي التجسيمي على الجسد (SBRT). ولا تعد الجراحة التجسيمية جراحية بالمعنى التقليدي لأنه لا يوجد شق. وبدلاً من ذلك، يستخدم التصوير ثلاثي الأبعاد لتوجيه جرعات عالية من الإشعاع إلى المنطقة المصابة.

تقدم الجراحة التجسيمية لعلاج أورام الدماغ والنقائل نتائج بقاء مماثلة لتلك التي يقدمها العلاج الإشعاعي التقليدي، لكن توجد بعض الأدلة على تحسينات تدريجية في الوظيفة الإدراكية العصبية بعد العلاج. ومع ذلك، يُعتقد أن المضاعفات المتعلقة بالعلاج مثل نخر الإشعاع المصحوب بأعراض أعلى من العلاج الإشعاعي التقليدي (لورانس وآخرون (Lawrence et al.)، 2010؛ ميلانو وآخرون (Milano et al.)، 2020؛ ريميك وآخرون (Remic et al.)، 2020).

4-4-1 تقنيات النظائر المشعة

يعد جهاز Gamma Knife®‎، المصنوع بواسطة شركة Elekta، تقنية تعتمد على أشعة غاما توفر الإشعاع أثناء الجراحة التجسيمية لعلاج أورام الدماغ والتشوهات الوظيفية الأخرى. ويحتوي Gamma Knife®‎ على حوالي 200 مصدر من الكوبالت 60. ويحتوي Gamma Knife®‎ الذي تم تحميله حديثًا على نشاط إجمالي بقوة 6,000 كوري (222 تيرا بيكريل) ويقدم علاجًا بمعدل جرعة يبلغ حوالي 3 غراي/دقيقة بدقة 0.3 مم. وسينخفض معدل الجرعة هذا حيث تتحلل مصادر الكوبالت 60 على مدى العمر النصفي البالغ 5.26 سنة تقريبًا.

يعد جهاز Gamma Knife®‎ بمثابة نظام مصمم بقنطرة حيث يستلقي المرضى على سرير ينزلق داخل الجهاز. وبمجرد محاذاة المريض، تعالج مصادر الكوبالت 60 التي يتم ترتيبها حول مركز متساوي واحد، المنطقة المستهدفة من زوايا متعددة في وقت واحد وتقدم توزيعات جرعة مطابقة للغاية. ويتم تزويد المرضى تقليديًا بإطار رأس مُثبَّت لإجراء العلاج للمساعدة في توجيه الحزم إلى موقع العلاج الدقيق وتجنب الأنسجة السليمة المحيطة (راجع الشكل 4-10 أ). ويقدم أحد أحدث الأنظمة، وهو Leksell Gamma Knife®‎، خيارات إعداد معتمدة على الإطار وبدون إطار (راجع الشكل 4-10 ب وج) مما يسمح بمرونة أكبر في العلاج. وتصنع شركة Varian Medical Systems وHuiheng Medical، Inc.‎ أيضًا الأجهزة التي تقدم الجراحة التجسيمية المعتمدة على أشعة غاما. وتبلغ تكلفة جهاز الجراحة التجسيمية المعتمد على أشعة غاما حوالي 3 ملايين دولار إلى 4 ملايين دولار (كابالا وآخرون (Capala et al.)، 2015) مع تكاليف إعداد إضافية تتراوح من مليون دولار إلى 2 مليون دولار تتعلق بالتدريع وإعداد الموقع. وتعد تكاليف الصيانة مرتفعة أيضًا، حوالي 10,000 دولار لكل وحدة سنويًا. ويبلغ العمر الإنتاجي المتوقع لجهاز الجراحة التجسيمية المعتمد على أشعة غاما مثل ‎Knife® حوالي 10 سنوات.

تقدر مراجعة حديثة وجود 113 جهازًا معتمدة على أشعة غاما في الولايات المتحدة (دين وآخرون (Dean et al.)، 2019)، وحيث زادت بشكل طفيفة من حوالي 104 جهازًا منذ حوالي 10-15 عامًا (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). وكما هو الحال مع أجهزة العلاج الإشعاعي الأخرى التي خضعت لمناقشة، توجد تفاوتات في الوصول. ويوجد جهاز واحد للجراحة التجسيمية المعتمدة على أشعة غاما متاح لكل 3 ملايين إلى 15 مليون شخص في البلدان ذات الدخل المرتفع، لكن هناك جهاز واحد فقط لكل 132 مليونًا إلى 370 مليون شخص في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل (فيزيو وآخرون (Fezeu et al.)، 2014).

تبيع شركة صينية، GammaStar® Medical Group، Ltd.‎، جهاز الجراحة التجسيمية باستخدام الكوبالت 60 يسمى Gyro Knife، ويحتوي على 190 مصدرًا مع نشاط إجمالي من 6,000 - 7,000 كوري (260 تيرا بيكريل). ويعد هذا الجهاز المكافئ الوظيفي للمسرع الخطي متساوي المركز المخصص للجراحة التجسيمية، الموصوف في القسم 4-4-2. وتدير رأس العلاج في جهاز Gyro Knife المصدر على محور، باستخدام أداة توجيه متعددة الصفائح لتوجيه شعاع الإشعاع إلى الورم، بينما تدير الرافعة رأس العلاج حول جسم المريض (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). وعلى عكس جهاز Gamma Knife®‎، الذي يُستخدم لعلاج أورام المخ وغيرها من تشوهات وظائف الدماغ، يمكن استخدام هذا الجهاز لعلاج الأورام في أي جزء من الجسم. ويهدف جهاز آخر، هو GammaPod، الذي تصنعه Xcision Medical Systems، إلى تقديم العلاج الإشعاعي التجسيمي على الجسد لعلاج سرطان الثدي. وتستخدم GammaPod، التي حصلت على تصريح من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية في عام 2017، الآلاف من حزم الإشعاع المركزة من 36 مصدرًا دوّارًا من الكوبالت 60 المشع.¹²

___________________

¹² يُرجى الاطلاع على https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-clears-stereotactic-radiotherapy-system-use-treating-breast-cancer.

4-4-2 التقنيات البديلة

توجد حاليًا ثلاثة خيارات للبدائل غير المشعة للجراحة التجسيمية المعتمدة على أشعة غاما: الجراحة التجسيمية باستخدام مسرع خطي قياسي متساوي المركز؛ والجراحة التجسيمية باستخدام مسرع خطي متساوي المركز؛ ومسرع خطي مصغر على ذراع آلية (CyberKnife®‎).

ويمكن استخدام الجراحة التجسيمية باستخدام مسرع خطي قياسي متساوي المركز لعلاج الأورام في أي مكان في الجسم. وتم وصف التعديلات المطلوبة على مسرع خطي قياسي للاستخدام في الجراحة التجسيمية بالتفصيل في مكان آخر (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008).

تقدم المسرعات الخطية المخصصة للجراحة التجسيمية نتائج سريرية مماثلة لتلك التي يقدمها جهاز Knife®‎. وتستخدم بعض المسرعات الخطية الإطارات التجسيمية بينما يستخدم البعض الآخر (على سبيل المثال، Novalis®، BrainLab‎) قناعًا للتثبيت والتصوير المباشر بالأشعة السينية للهياكل الداخلية (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). وتستخدم هذه التقنيات المتطورة الخالية من الإطار جهاز توجيه صغيرًا للغاية متعدد الرقائق لتشكيل المجالات غير المنتظمة والسماح بالتشعيع التجسيمي داخل القحف وخارجه، مع معدات وتكاليف تشغيل مماثلة لتلك الخاصة بجهاز Gamma Knife®‎. ويُقدَّر سعر المسرع الخطي بقوة 15 ميغا إلكترون فولت المخصص لتقديم الجراحة التجسيمية بمليوني دولار (بانولو وآخرون (Pannullo et al.)، 2019).

يوفر نظام الجراحة التجسيمية CyberKnife®‎ أسلوبًا مختلفًا لتوصيل الجرعة الموجهة بالصور. ويستخدم أشعة فوتونية بقوة 6 ميغا إلكترون فولت يتم إنتاجها بواسطة مسرع خطي مدمج مركب على ذراع آلية. وتتمتع الذراع الآلية بست درجات من الحرية الانتقالية والدورانية لتقديم الحزمة المكانية (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). ويعتمد جهاز CyberKnife®‎ الذي يستخدم التصوير التجسيمي على العلاج الإشعاعي الموجه بالصور لتتبع هدفه (أهدافه) في كل من المكان والزمان. ولذلك، يسمح جهاز CyberKnife® بالجراحة التجسيمية دون إطار، أي أنه يمكن أن يعمل بدون إطار تجسيمي صلب وتدخلي لتحسين راحة المريض (راجع الشكل 4-11). ويوجه الجهاز شعاع الإشعاع إلى الهدف من 1300 موضع مع دقة توصيل جرعة مبلغ عنها 1 مم تقريبًا. يمكن لـ CyberKnife® تقديم جرعة الجراحة الإشعاعية لأهداف خارج الجمجمة، مثل العمود الفقري والرئة والبروستات، باستخدام الهيكل العظمي للجسم أو العلامات المرجعية للمقارنة المزروعة جراحيًا كإطار مرجعي لغرض الاستهداف (اللجنة التنظيمية النووية (NRC)، 2008). وتبلغ تكلفة CyberKnife®‎ حوالي 3 إلى 4 ملايين دولار وتكاليف الإعداد حوالي 0.5 - 0.75 مليون دولار (بانولو وآخرون (Pannullo et al.)، 2019). ويبلغ العمر الإنتاجي المقدر لجهاز CyberKnife®‎ حوالي 10 سنوات.

تطور شركة واحدة على الأقل (ZAP Surgical Systems, Inc.‎، سان كارلوس، كاليفورنيا) نظام مسرع خطي بقوة 2.7 ميغا إلكترون فولت منخفض التكلفة مخصص للجراحة التجسيمية بهدف تقليل تكاليف الإعداد وتوسيع الوصول في البلدان منخفضة الموارد (ويدليش وآخرون (Weidlich et al.)، 2017). ويتم تسويق النظام، المسمى Zap-X، على أنه ذاتي الحجب، وبالتالي لا يتطلب عادة مستودعًا للإشعاع. ويتسم النظام بالمحدودية وفقًا للتصميم لتقديم الجراحة التجسيمية لأورام الدماغ والرأس والرقبة.

4-4-3 اعتبارات اعتماد التقنية البديلة

يوجد جدل حول المزايا النسبية لجهاز Gamma Knife®‎ مقابل الجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي. وتتمثل الفوائد الواضحة للجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي في أنها لا تستخدم مواد مشعة؛ وهي أكثر تنوعًا ويمكن استخدامها لعلاج عدد من مواقع الورم؛ وتكون تكاليف العلاج أقل عند استخدام أنظمة مسرع خطي قياسية أو مخصصة (غريفيث وآخرون (Griffiths et al.)، 2007). ومن المرجح أن يؤدي استمرار الابتكار إلى خفض تكاليف شراء وتركيب وصيانة أنظمة الجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي. وعلى الرغم من هذه الفوائد، تظل دقة توصيل الإشعاع لعلاج كل من الآفات الفردية والمتعددة داخل القحف باستخدام جهاز Gamma Knife®‎ متفوقة على أي نظام للجراحة التجسيمية معتمد على المسرع الخطي (ما وآخرون (Ma et al.)، 2014).

وجدت دراسة حديثة استعادية تبحث في أنماط ممارسة الجراحة التجسيمية المعتمدة على غاما مقابل استخدام الجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي في الولايات المتحدة حسب نوع المنشأة والموقع وعوامل أخرى أنه على الرغم من أن الجراحة التجسيمية المعتمدة على غاما هي الطريقة الأكثر استخدامًا للجراحة التجسيمية أحادية الجزء، إلا أن استخدام الجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي في ازدياد. وعزت الدراسة زيادة استخدام الجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي إلى التوافر (على وجه التحديد في المراكز الطبية المجتمعية على عكس المراكز الطبية الأكاديمية) والموقع (في الدول غير الغربية مقارنة بالدول الغربية). ولاحظ المؤلفون أيضًا نقصًا في البيانات للسماح بمقارنة طريقتي العلاج من حيث الفعالية والسمية. ويعتمد اختيار جهاز Gamma Knife®‎ مقابل الجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي في الولايات المتحدة إلى حد ما على الحالة التي يتم علاجها، وكذلك على العوامل غير السريرية مثل تفضيل المستخدم والتوافر والتكلفة (بارك وآخرون (Park et al.)، 2016).

لال أكثر من عقد بقليل (من 2007 إلى 2017)، كانت هناك زيادة بأكثر من أربعة أضعاف في وحدات الجراحة التجسيمية في الولايات المتحدة. وترجع هذه الزيادة في المقام الأول إلى الاعتماد الواسع لأنظمة الجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي. وبحلول عام 2017، كان هناك ما يقرب من 428 نظامًا مخصصًا للجراحة التجسيمية مع أنظمة معتمدة على المسرع الخطي من بين أكثر الأنظمة شيوعًا (39 في المائة)، تليها أجهزة CyberKnife®‎ (35 في المائة) وأجهزة Gamma Knife®‎ (26 في المائة)-

(دين وآخرون (Dean et al.)، 2019). ولوحظت اتجاهات مماثلة في الاعتماد الأوسع لأنظمة الجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي مقارنة بالجراحة التجسيمية المعتمدة على غاما في أوروبا. وبشكل عام، يوجد في الولايات المتحدة تركيب واحد للجراحة التجسيمية لكل 800,000 شخص، مقارنة بواحد لكل 4.1 مليون في أوروبا، و1 لكل 35 مليون شخص في أمريكا الجنوبية (بانولو وآخرون (Pannullo et al.)، 2019). ووفقًا للشركة المصنعة، يوجد في إفريقيا خمسة أجهزة Gamma Knife®‎ ولا توجد تركيبات للجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي في القارة بأكملها لسكان يبلغ عددهم 1.2 مليار نسمة.

تمثل الأعداد غير الكافية لجراحي الأعصاب وأخصائيي علاج الأورام بالإشعاع والفيزيائيين في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل والتكاليف المرتفعة لمنشآت الجراحة التجسيمية حواجز كبيرة أمام التوصل لحل لندرة تركيبات الجراحة التجسيمية بالنسبة للمرضى. ويتم تعزيز هذه الحواجز من خلال تكاليف التجديد (للجراحة التجسيمية المعتمدة على غاما) والصيانة والإصلاحات، التي تتطلب عقود صيانة باهظة الثمن مع الشركات المصنعة.

أشارت إحدى المجموعات أن الجراحة التجسيمية المعتمدة على المسرع الخطي تتسم بالقدرة على اعتمادها بسهولة أكبر من قبل البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل نظرًا للاقتصاد والسهولة النسبية في إعداد المريض وتشغيل الأجهزة مقارنةً بجهاز Gamma Knife®‎. ورغم أنه لا تزال هناك حاجة إلى فريق من جراحي الأعصاب وأخصائيي علاج الأورام بالإشعاع والفيزيائيين ذوي المهارات العالية، تشير المجموعة إلى أن الخبراء يمكنهم تقديم الدعم عن بُعد، مما يسمح لمقدمي الرعاية المحلية الأقل تخصصًا بتقديم الخدمات في الموقع. ويشبه هذا الترتيب نماذج أخرى من الطب عن بُعد الموجودة بالفعل (داتا وراجاسيكار (Datta and Rajasekar)، 2004).

4-5 العلاج الإشعاعي الموضعي عالي الجرعة

يمثل العلاج الموضعي شكلاً من أشكال العلاج الإشعاعي حيث يتم توصيل الإشعاع إلى مواضع الورم داخليًا، عبر قسطرة، يشار إليها أيضًا باسم أداة التطبيق. وبشكل تقليدي، يتم توصيل المعالجة الموضعية باستخدام مواد مشعة يمكن تصنيفها بأنها دائمة أو مؤقتة وكمعدل جرعة منخفض (0.4 إلى 2.0 غراي/ساعة)، أو معدل جرعة متوسطة (2 إلى 12 غراي/ساعة)، أو معدل جرعة عالية (HDR، أكبر من 12 غراي/ساعة) حسب التقنية والنويدات المشعة المختارة. ويُستخدم معدل الجرعات العالية فقط مع المحمل اللاحق؛ أي، يتم وضع القسطرة أولاً ويتم إدخال (تحميل) المصادر المشعة لاحقًا. وتعالج أنظمة الجرعات العالية المتاحة تجارياً عادةً بمعدل جرعة يتراوح من 100 إلى 300 غراي/ساعة ويجب وضعها في غرف محمية جيدًا.

أدى تنفيذ التصوير ثلاثي الأبعاد من خلال التصوير المقطعي المحوسب (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي إلى تحسين التخطيط للمعالجة الموضعية وجعلها خيارًا علاجيًا عالي الدقة وموثوقًا للعديد من أنواع السرطان، خاصة السرطانات النسائية مثل سرطان عنق الرحم والمهبل (هولشنيدر وآخرون (Holschneider et al.)، 2019؛ منظمة الصحة العالمية (WHO)، 2014). بالإضافة إلى ذلك، تعد المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية علاجًا فعالًا لسرطان الثدي عند الإشارة إلى المشع الجزئي للثدي (شاه وآخرون (Shah et al.)، 2018). وتعد الميزة الرئيسية للمعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية مقارنة بالعلاج الإشعاعي التقليدي هي تقليل مخاطر الآثار الجانبية بسبب الطبيعة المستهدفة والدقيقة لتقديم العلاج الإشعاعي من داخل الجسم.

انخفض استخدام المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين (جيل وآخرون (Gill et al.)، 2014؛ هان وآخرون(Han et al.)، 2013؛ محمود وآخرون (Mahmood et al.)، 2014) في الولايات المتحدة وأماكن أخرى حيث تحل تقنيات الأشعة الخارجية مثل العلاج الإشعاعي معدل الشدة (IMRT) والعلاج الإشعاعي التجسيمي على الجسد (SBRT)، والعلاج بالبروتونات محله بشكل متزايد. ويُعزى هذا الانحراف عن إرشادات العلاج المعمول بها (تشينو وآخرون (Chino et al.)، 2020) إلى العديد من الاحتمالات بما في ذلك معدلات السداد الأعلى باستخدام العلاج الإشعاعي معدل الشدة (IMRT) والعلاج الإشعاعي التجسيمي على الجسد (SBRT)؛ وانخفاض الوصول إلى المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية بسبب تغيير أنماط الإحالة؛ والتدريب غير الكافي الناتج للمقيمين في علاج الأورام بالإشعاع والحفاظ على مجموعات مهارات المعالجة الموضعية بسبب انخفاض الإحالات. وأثار الانخفاض في استخدام المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية في علاج سرطان عنق الرحم مخاوف لأنه تم ربطه بتقليل معدل البقاء على قيد الحياة من هذا السرطان (ASTRO، ‏2019).

4-5-1 تقنيات النظائر المشعة

ستخدم الإيريديوم 192 باعتباره أكثر النظائر المشعة شيوعًا في المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية. واعتمادًا على نوع السرطان الذي يتم علاجه وموضعه، يتم وضع قسطرة بلاستيكية رفيعة واحدة أو أكثر خلاليًا أو داخل التجاويف بجانب الورم. ومن خلال التحكم عن طريق الكمبيوتر وبناءً على خطة علاج محددة، يتم دفع الكريات أو البذور المشعة الصغيرة عبر القسطرة إلى الورم حيث تنقل الإشعاع لفترة زمنية محددة، عادة من 5 إلى 20 دقيقة. وبمجرد اكتمال العلاج الموقوت، تتم إزالة المصادر المشعة-

والقسطرة. ورغم أن معظم المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية تتطلب بضع جلسات لتقديم العلاج الموصوف بالكامل، إلا أنه يتم إجراؤه عادةً في العيادة الخارجية ويغادر المريض المنشأة بين الدورات.

بالمقارنة بالكوبالت 60 والسيزيوم 137، اللذان تم استخدامهما في المعالجة الموضعية في الماضي، يمتلك الإيريديوم 192 نشاطًا محددًا عاليًا، مما يسمح بمصدر أصغر للنشاط نفسه وطاقة فوتون أقل، مما يتطلب حماية أقل. ومن عيوب الإيريديوم 192 أن عمره النصفي أقصر (74 يومًا)، مما يستلزم تجديد المصدر كل 3 إلى 4 أشهر. وفي المقابل، يمكن استخدام مصدر الكوبالت 60 لمدة تصل إلى 5 سنوات، مما يعني أنه خلال العمر الإنتاجي الموصى به لمصدر واحد من الكوبالت 60، يجب إجراء ما يقرب من 20 عملية استبدال لمصدر الإيريديوم 192 . ولا يمكن تجديد مصادر معدل الجرعات العالية إلا بواسطة أشخاص مدربين تدريبًا خاصًا. وفي بعض البلدان، يمكن أن تتسبب الأعمال الورقية الجمركية وتخليص شحنة المصدر في تأخيرات كبيرة في تجديد المصدر، مما يؤدي إلى انحلال نسبة كبيرة من النشاط المفيد للمصدر (مايلهوت فيغا وآخرون (Mailhot Vega et al.)، 2018).

في الولايات المتحدة، تستخدم المُحملات اللاحقة النموذجية مصدر الإيريديوم 192 بقوة 10 كوري (370 غيغا بيكريل)، وبالتالي فإن مصادر المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية تنتمي إلى مصادر الفئة 3 وفقًا للجنة التنظيمية النووية الأمريكية. ومع ذلك، في أماكن أخرى، تعتبر مصادر المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية مصادر من الفئة 2 بناءً على نظام تصنيف الوكالة الدولية للطاقة الذرية.

4-5-2 التقنيات البديلة

توفر المعالجة الموضعية الإلكترونية العديد من الميزات الفريدة مقارنة بالمعالجة الموضعية التقليدية، بما في ذلك فوتونات طاقة أقل (عادة أقل من 120 فولت ذروي بالكيلو فولت) مقارنة بالمعالجة المعتمدة على النظائر وبالتالي تقليل احتياجات الحماية. ومع ذلك، بناءً على البيانات المتاحة، ذكرت جمعية المعالجة الموضعية الأمريكية أن "استخدام المعالجة الموضعية الإلكترونية خارج السجل المتوقع أو التجربة المستقبلية غير موصى به للمرضى المصابين بسرطان الثدي أو سرطانات الجلد غير الورمية أو المرضى الذين يعانون من سرطان بطانة الرحم أو سرطان عنق الرحم الذين يحتاجون إلى المعالجة الموضعية في المهبل" (توم وآخرون (Tom et al.)، 2019).

توجد حاليًا ثلاثة أجهزة قادرة على توليد المعالجة الموضعية داخل التجويفات إلكترونيًا؛ نظام Xoft Axxent (شركة Xoft/iCAD Inc.) ونظام INTRABEAM (شركة Carl Zeiss Meditec) ونظام Papillon (شركة Ariane Medical). وتستخدم هذه الأنظمة الأشعة السينية بدلاً من النويدات المشعة لتوليد الإشعاع العلاجي. ويتمتع كل نظام بخصائص فريدة: يُستخدم نظام Xoft للمعالجة الموضعية داخل التجاويف والسطح؛ وغالبًا ما يُستخدم جهاز INTRABEAM في المعالجة الموضعية أثناء العملية؛ ويمكن استخدام جهاز Papillon في العلاجات الشرجية والسطحية وأثناء العمليات الجراحة. وجرت مراجعة شاملة للأنظمة المختلفة بواسطة إيتون (2015).

ستخدم نظام Xoft Axxent، الذي تم طرحه لأول مرة في عام 2006، أنبوبًا مصغرًا للأشعة السينية في نهاية الكبل، يستخدم لنقل الطاقة ومياه التبريد إلى أنبوب الأشعة السينية الموضوع في المريض (راجع الشكل 4-12). ويتمتع كل نظام لأنبوب الأشعة السينية-

بعمر محدود، يقدر بـ 12 ساعة أو 30 - 50 علاجًا، ويجب استبداله بعد ذلك. ويأتي النظام مع أدوات استعمال متنوعة تُستخدم في مناطق معالجة محددة (مثل الرحم وعنق الرحم وبطانة الرحم). وهو مصمم للاستخدام في العيادات الخارجية، مثل المعالجة الموضعية التقليدية ذات معدل الجرعات العالية. وأظهرت إحدى التجارب السريرية الصغيرة نتائج سريرية واعدة باستخدام نظام Xoft للمعالجة الموضعية الإلكترونية لعلاج السرطانات في المواضع التي قد لا يكون فيها معدل الجرعات العالية خيارًا متاحًا (لوزاريس كورديرو وآخرون (Lozares-Cordero et al.)، 2019).

يتيح العلاج الإشعاعي أثناء الجراحة (IORT) من INTRABEAM العلاج المستهدف لبعض الأورام أثناء الجراحة. وباستخدام الأشعة السينية منخفضة الطاقة، يمكن إعطاء الإشعاع أثناء العملية بجرعة عالية على وجه التحديد في الورم أو، بعد استئصال الورم، في سرير الورم المتبقي. وفي الولايات المتحدة، تمتلك INTRABEAM تصريح 510(k) من إدارة الغذاء والدواء¹³ خصيصًا للعلاج الإشعاعي أثناء الجراحة للأورام في الدماغ والثدي والجهاز الهضمي ومنطقة الرأس والرقبة ونقائل العمود الفقري وبعض أنواع سرطانات الجلد.

يحتوي نظام INTRABEAM على قناة صلبة بين مسرع إلكترون والهدف الموجود في المريض. ويطلق مسدس إلكتروني إلكترونات في قسم المسرع. ويمر الشعاع (الطاقة القصوى 50 كيلو إلكترون فولت) عبر عاكس يوجهه نحو هدف من الذهب وينشئ توزيعًا كرويًا للجرعة في نهاية الخط. ويمكن استخدام نظام INTRABEAM داخل القحف ولإصابات الرأس والرقبة باستخدام قسطرة معقمة مُحكمة الغلق وأيضًا لآفات الثدي باستخدام أداة كروية. ونظرًا لأن علاج INTRABEAM يكون أثناء العملية الجراحية، فهو ليس بديلاً قابلاً للتطبيق للاستخدامات الأكثر شيوعًا للمعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية، التي تهدف إلى علاج سرطانات أمراض النساء في عيادة خارجية.

تم استخدام نظام Papillon لعلاج سرطانات المستقيم والسرطانات السطحية (الجلد) وكذلك لتقديم المعالجة الموضعية أثناء العملية. وعلى غرار نظام INTRABEAM، لا يستطيع نظام Papillon حاليًا علاج سرطانات أمراض النساء، مما يجعله بديلًا مباشرًا غير مناسب للمعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية.

4-5-3 اعتبارات اعتماد التقنية البديلة

تشكل السرطانات النسائية، بما في ذلك سرطان عنق الرحم، عبئًا صحيًا كبيرًا في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل. وينعكس عدم قدرة المرضى على تلقي العلاج في معدلات البقاء على قيد الحياة المنخفضة للغاية لمدة 5 سنوات لسرطان عنق الرحم في أفريقيا (15 إلى 30 في المائة) مقارنة بالمعدلات في البلدان ذات الدخل المرتفع (60 في المائة في أمريكا الشمالية؛ ديني وأنورلو (Denny and Anorlu)، 2012). ونظرًا للعدد المنخفض لأنظمة المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل وارتفاع الطلب على هذه الموارد، فمن المحتمل أن تزداد احتمالية حدوث زيادات في عدد أنظمة المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية في هذه البلدان في المستقبل القريب (غروفر وآخرون (Grover et al.)، 2015). وأقرت الوكالة الدولية للطاقة الذرية بالحاجة إلى أنظمة إضافية للمعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية في جميع أنحاء العالم (الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA)، 2015 أ، د).

تنفذ بعض البلدان الأفريقية برامج علاجية موضعية جديدة، بينما توسع بلدان أخرى البنية التحتية للمعالجة الموضعية الحالية. وقدمت منظمة Radiating Hope، وهي منظمة غير ربحية مهمتها توفير معدات العلاج الإشعاعي للبلدان التي تعاني من نقص الموارد، وحدة المعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية في عام 2013 إلى مركز السرطان التابع لمعهد كوري في داكار في السنغال، مما مكّن آلاف النساء السنغاليات المصابات بسرطان عنق الرحم من تلقي العلاج (إينك وآخرون (Einck et al.)، 2014). وكان لابد من التغلب على العديد من التحديات، بما في ذلك عدم وجود مساحة مخصصة لتركيب المعدات، وعدم وجود جهاز محاكاة التصوير المقطعي المحوسب على مقربة شديدة، وعدم القدرة على إجراء التهدئة الواعية في غرفة العلاج، وعدم القدرة على جعل نظام تخطيط العلاج يعمل على البنية التحتية للكمبيوتر الحالية. وفي النهاية، من خلال التفكير الابتكاري المنسق، تم وضع سلسلة من الحلول بحيث يمكن استخدام نظام معدل الجرعات العالية.

يدرك مصنعو أنظمة المعالجة الموضعية مثل Elekta وVarian الحاجة إلى توسيع قدرة المعالجة الموضعية ووضعوا مبادرات لتحقيق هذا الهدف. وطورت Elekta برنامجًا يسمى BrachyAcademy،¹⁴ يهدف إلى تعزيز استخدام المعالجة الموضعية في جميع أنحاء العالم. وبالمثل، تؤدي Varian دورًا نشطًا في شبكة أبحاث سرطان عنق الرحم، وهي شركة تابعة لمجموعة InterGroup للسرطان النسائي، تركز على زيادة الوصول إلى التجارب السريرية لتحسين النتائج للنساء المصابات بسرطان أمراض النساء في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل.

على الرغم من هذه الجهود، توجد تحديات مرتبطة بالمعالجة الموضعية ذات معدل الجرعات العالية. وتشمل هذه الجهود نفقات حماية الغرفة ومتطلبات التغييرات المتكررة للمصدر ومتطلبات التدريب المحدد والمعرفة بمكونات المحُملات اللاحقة. ويعد هذا مهمًا-

___________________

¹³ راجع وصف العملية في الفصل 2.

¹⁴ يُرجى الاطلاع على https://www.brachyacademy.com.

بشكل خاص في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل، حيث لا تتوفر الخبرة الفنية دائمًا. ويتمتع نظام Xoft باحتمالات أن يصبح بديلاً قابلاً للاستعمال للعلاج الإشعاعي الموضعي بجرعات عالية بالإيريديوم 192 في البلدان منخفضة الموارد، لأنه لا يتطلب مستودعًا وهو متنقل. وتتعلق التحذيرات الخاصة بنظام Xoft Axxent بالتكلفة المستمرة لاستبدال نظام أنبوب الأشعة السينية يوميًا في عيادة مزدحمة والقيود المفروضة على أنواع السرطانات النسائية التي يمكن علاجها بناءً على أدوات الاستعمال المتاحة.

4-6 الفصل الرابع: النتائج والتوصيات

النتائج 11: يعد أبرز تقدم في اعتماد التقنيات البديلة هو الاعتماد العالمي لتقنيات الأشعة السينية لمشعات الدم والأبحاث. وفي الولايات المتحدة، تعد الحوافز المالية التي تقدمها الحكومة من خلال مشروع استبدال مشع السيزيوم مساهمًا رئيسيًا في الانتقال من مشعات السيزيوم إلى تقنيات الأشعة السينية والتخلص التدريجي من السيزيوم 137 في شكل كلوريد السيزيوم من الاستعمالات الطبية والبحثية. ويمكن إحراز تقدم إضافي في استبدال مشعات السيزيوم المستخدمة في الأبحاث من خلال مساعدة مجتمع البحث في تصميم وتمويل دراسات التكافؤ.

يتم التعرف على مشعات الدم بالأشعة السينية كبديل مناسب واقتصادي لمشعات السيزيوم 137 والكوبالت 60. وحدث اعتماد واسع النطاق لأجهزة مشعات الدم بالأشعة السينية بعد تنفيذ مشروع استبدال جهاز إشعاع السيزيوم. ويوفر هذا المشروع حوافز مالية لشراء جهاز جديد غير مشع بالإضافة إلى إزالة مشع السيزيوم 137 والكوبالت 60 والتخلص منه. وحتى الآن، ساعد مشروع استبدال مشع السيزيوم في إزالة 165 من مشعات السيزيوم 137، ويجري حاليًا جدولة استبدال 150 مشعًا آخر. حدث اعتماد واسع النطاق لتقنية الأشعة السينية لمشع الدم في أماكن أخرى.

على غرار استبدال مشعات الدم، سهّل مشروع استبدال مشعات السيزيوم اعتماد تقنية الأشعة السينية لأغراض البحث في الولايات المتحدة. ومنذ بداية مشروع استبدال مشع السيزيوم، تم استبدال حوالي 25 في المائة من مشعات الأبحاث في الولايات المتحدة. ومع ذلك، واجهت هذه العملية تحديات، لأنه يجب على الباحثين في المقام الأول معايرة المعلمات التجريبية بشكل فردي وإنشاء بروتوكولات جديدة لطرق المشعات البديلة. وبهذه الطريقة، يمكنهم، مع يقين معقول، تحديد ما إذا كان نوع معين من مشع الأشعة السينية مكافئًا بدرجة كافية لجهاز الإشعاع الذي كانوا يستخدمونه سابقًا أو تحديد عامل ترجيح لوصف الاختلافات في النتيجة وضمان الاستمرارية بين التجارب القديمة والنتائج المستقبلية. وتستهلك دراسات المقارنة هذه موارد نادرة في المؤسسات البحثية.

وحدد الكونغرس في القسم 3141 من قانون تفويض الدفاع النووي لعام 2019 هدفًا طموحًا للتخلص التدريجي من جميع مشعات الدم والمشعات البحثية التي تعمل بالسيزيوم في الولايات المتحدة بحلول عام 2027 (الكونغرس الأمريكي، مجلس النواب (U.S. Congress, House)، 2018). ومن العقبات التي تحول دون تحقيق هذا الهدف استبدال مشعات السيزيوم 137 والكوبالت 60 المستخدمة في البحث. ومع ذلك، يمكن الوصول إلى الهدف من خلال التنسيق داخل الوكالات الفيدرالية التي تمول عادة الأبحاث للمساعدة في تسهيل دراسات المعادلة. وتستطيع الإدارة الوطنية للأمن النووي والشركاء الفيدراليين دعم الباحثين في اعتماد تقنيات بديلة من خلال تقديم منح لدعم دراسات التكافؤ؛ وتمويل المشاريع التعاونية بين المختبرات الوطنية والصناعة بهدف جمع بيانات المقارنة (راجع القسم 5-2-3 لمناقشة مشروع Team Nablo الذي يمكن استخدامه كنموذج لدراسات المقارنة)؛ وتحديد أدلة جوهرية لإثبات التكافؤ للمساعدة في توجيه الباحثين؛ وتبسيط عمليات تقييم الأدلة في طلب يتضمن قرار التكافؤ.

النتائج 12: لا توفر التقنيات البديلة "حلًا واحدًا يناسب الجميع"، ويتضح هذا بشكل خاص في الاستعمالات الطبية عبر البلدان مرتفعة ومنخفضة ومتوسطة الدخل بسبب التفاوتات الصارخة في الوصول إلى الرعاية الصحية والموارد. وكان لاعتماد تقنيات بديلة لعلاج السرطان في بعض البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل آثار سلبية غير مقصودة على رعاية المرضى بسبب الافتقار إلى قوى العمل المدربة والموارد والبنية التحتية المطلوبة لجعل هذه البدائل خيارات ذات جدوى.

تعتبر المسرعات الخطية الطبية بديلاً يُستخدم على نطاق واسع لوحدات المعالجة عن بعد بالكوبالت 60 وهي ممارسة قياسية في الولايات المتحدة وغيرها من البلدان ذات الدخل المرتفع والعديد من البلدان ذات الدخل المتوسط. وبالمقارنة مع آلات العلاج عن بعد-

بالكوبالت 60، فإن المسرع الخطي معقد ويمتلك متطلبات تدريب وبنية تحتية وصيانة أعلى، مما يجعلهم خيارًا أقل ملاءمة للعلاج الإشعاعي في العديد من البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل.

بمساعدة الخبراء التقنيين من منظمات مثل الوكالة الدولية للطاقة الذرية وغيرها، تبني العديد من الحكومات في أفريقيا والبلدان منخفضة ومتوسطة الدخل أو توسع مراكز علاج السرطان. وغالبًا ما يوجد افتقار إلى التوافق بين خطط اقتناء وتشغيل المعدات للمراكز وبين البنية التحتية والموارد المتاحة، وتكون بدلاً من ذلك مدفوعة برغبة الحكومة في الحصول على أحدث المعدات. ونتيجة لذلك، غالبًا ما يتم اختيار المسرعات الخطية الأكثر تعقيدًا على آلات المعالجة عن بعد بالكوبالت 60 الأبسط. ومع الحفاظ على رغبة المجتمع الدولي في التخلص التدريجي من استخدام العلاج عن بعد بالكوبالت 60، أدى الانقطاع المتكرر للتيار الكهربائي إلى حدوث اضطرابات في تشغيل المسرع الخطي في بعض البلدان الأفريقية. بالإضافة إلى ذلك، تزيد العملية الداخلية البطيئة لطلب الدعم الفني وصيانة المسرعات الخطية، والافتقار إلى القدرات المحلية لتقديم هذا الدعم، وعدم توفر قطع الغيار من التأخير في تقديم علاج السرطان. وبناءً على دراسات الحالة الخاصة باللجنة، من المحتمل أن يلعب العلاج عن بُعد باستخدام الكوبالت 60 دورًا مهمًا في علاج السرطان في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل على الأقل في المستقبل المنظور.

تمتلك البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل حاجة متزايدة لقدرات وقدرات علاج السرطان. وتحتاج المساعدة التقنية الدولية إلى اتباع نهج شامل في مساعدة البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط على بناء إمكانات وقدرات العلاج الإشعاعي التي تتضمن تلبية احتياجات صحية محددة؛ ودعم تدريب العاملين في المجال الطبي على استخدام تقنيات المسرع الخطي؛ وتوفير الموارد التقنية الكافية بما في ذلك إصلاح آلات المسرع الخطي وتحسين موثوقية إمدادات الكهرباء. وفي البلدان أو المراكز الطبية حيث لا يمكن استبدال العلاج عن بُعد بالكوبالت 60 لتحل محلها تقنيات المسرع الخطي، يجب أن تركز الجهود على تقديم المساعدة لتحسين سلامة وأمن المصادر المشعة.

تشير اللجنة أيضًا إلى توافر فرصة سوقية متنامية في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل لمصنعي التقنيات البديلة التي يمكن أن تعمل بفعالية دون الحاجة إلى إصلاحات متكررة والاعتماد فقط على الكهرباء من الشبكات غير المستقرة. استثمرت شركتان كبيرتان على الأقل، وشركات مصنعة للأجهزة الطبية للعلاج بالأشعة، في أبحاث وتطوير الأجهزة التي يمكن أن تعالج تحديات البنية التحتية في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل التي غالبًا ما تمنع التشغيل الطبيعي لمسرع خطي. وفي الولايات المتحدة، استثمرت الشركات الأصغر أيضًا، بدعم من الإدارة الوطنية للأمن النووي، في أبحاث ولتطوير الآلات التي يمكن أن تعالج تحديات البنية التحتية في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل.