เมื่อเดือนสิงหาคมปี ค.ศ. 2014 คนอังกฤษทั้งประเทศรู้สึกตกใจที่รู้ข่าวว่า บิดาและมารดาได้นำAshya King บุตรชายวัย 5 ขวบที่กำลังป่วยเป็นมะเร็งสมอง (Medulloblastoma) ออกจากโรงพยาบาล ทั้ง ๆ ที่แพทย์ผู้รับผิดชอบ ยังไม่ยินยอมอนุญาตตำรวจได้ตามหา Ashya King ทั่วประเทศ และในเวลาต่อมาคนใกล้ชิดครอบครัว Ashya King รายงานว่าบิดาและมารตาได้นำตัวบุตรชายไปเข้ารับการรักษามะเร็งด้วยเทคโนโลยีการฉายรังสี โดยใช้อนุภาคโปรตอนที่มีพลังงานสูง (Proton Beam Therapy) ซึ่งเป็นวิธีรักษาที่ยังไม่มีใช้ในอังกฤษ และมีผลข้างเคียงน้อยกว่าการใช้รังสีรักษาที่ใช้ทั่วไป (Conventional Radiotherapy ) ต่อมาศาลอังกฤษตัดสินให้ Ashya King สามารถเข้ารับการรักษามะเร็งได้ที่ศูนย์บำบัดโปรตอน (Proton Therapy Centre) ในกรุงปราก ประเทศเช็กเกียหรือสาธารณรัฐเซ็ก โดยกระทรวงสาธารณสุขของอังกฤษเป็นผู้รับผิดชอบค่าใช้จ่ายทั้งหมด ถึงวันนี้ Ashya King มีสุขภาพดีจนสามารถเข้าเรียนหนังสือในโรงเรียนได้แล้ว และในปี ค.ศ. 2018 มีศูนย์บำบัดมะเร็งด้วยโปรตอนพลังงานสูงจำนวน 2 ศูนย์ที่เปิดให้บริการในอังกฤษ

ภาพ1 Ashya King กำลังเข้ารับการรักษามะเร็ง
ที่มา https://www.cbc.ca/news/world/ashya-king-case-britishboy-undergoes-proton-beam-therapy-in-prague-1.2766244

          นับตั้งแต่โลกรู้จักมะเร็ง สิ่งที่แพทย์และคนไข้ทุกคนต้องการคือ กระสุนวิเศษที่แพทย์ใช้ยิงเซลล์มะเร็งจนตายสนิทเพราะถ้ามีและทำได้สำเร็จ การลุกลามของมะเร็งก็จะหยุดเพราะเซลล์ร้ายจะไม่ขยายบริเวณไปทำลายอวัยวะอื่น แต่ในเวลาเดียวกันทุกคนก็หวังว่ากระสุนวิเศษต้องไม่ฆ่าเซลล์ดีปกติด้วยแต่ความจริงมีว่า เซลล์มะเร็งระยะเริ่มตันมีลักษณะไม่แตกต่างจากเซลล์ดีปกติ ดังนั้น เวลาคนไข้เข้ารับการบำบัดโดยวิธีรังสีบำบัดหรือเคมีบำบัด เซลล์ดีปกติจะถูกทำลายไปด้วยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และนี่คือเหตุผลที่ทำให้คนไข้มีอาการอ่อนแรง หรือมีอาการแพ้หลังการบำบัด ดังนั้น วิธีการรักษาที่ดีจึงประกอบด้วยปัจจัย 3 ประการคือ

1. ความมั่นใจว่าเซลล์มะเร็งแฝงอยู่ที่ได้ในร่างกายโดยใช้เทคโนโลยี X-ray Computed Tomography (CT) หรือMagnetic Resonance Imaging (MRI) รวมทั้ง Positron Emission Tomography (PET) จนรู้ตำแหน่งและขนาดของเซลล์มะเร็งที่จะต้องถูกกำจัด
2. คนไข้ต้องมีภูมิคุ้มกันและสุขภาพที่ดีพอ เพื่อคืนสภาพร่างกายได้เร็วหลังการบำบัด
3. แพทย์มีเทคโนโลยีบำบัดที่เหมาะสม เช่น โดยวิธีผ่าตัด แต่วิธีนี้ไม่ปลอดภัย 100% เพราะเซลล์มะเร็งอาจลุกลามไปสู่อวัยวะส่วนอื่นของร่างกาย หรือใช้วิธีเคมีบำบัด (Chemotherapy โดยใช้สารเคมีเข้าไปฆ่าเซลล์มะเร็ง แต่สารเคมีมักมีผลต่อเซลล์อื่น ๆ โดยเฉพาะเซลล์ไขกระดูกและเซลล์เส้นผม ตังนั้น แพทย์จึงนิยมใช้วิธีรังสีบำบัดรักษามะเร็งที่เกิดเฉพาะที่ โดยการฉายรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานสูงตรงไปที่เซลล์ในร่างกาย รังสีเอกซ์ที่ใช้อาจได้มาจากเครื่องเร่งอนุภาคแบบเส้นตรง (Linear Accelerator) แต่ในกรณีที่ต้องการรังสีพลังงานสูงมาก แพทย์อาจใช้รังสีแกมมาที่ได้จากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี เช่น โคบอลต์-60 ก็ได้

          ในอดีต การรักษามะเร็งด้วยวิธีผ่าตัดจะได้ผลถ้าเซลล์มะเร็งยังไม่ได้แพร่กระจายไปสู่อวัยวะส่วนอื่น ๆ ของร่างกาย แพทย์จึงนิยมใช้วิธีนี้เป็นวิธีรักษาเบื้องต้น จากนั้นก็ติดตามกำจัดเซลล์มะเร็งที่ได้แพร่กระจายไปแล้วโดยใช้สารเคมี ซึ่งเป็นการให้สารพิษแก่เซลล์มะเร็ง แต่วิธีนี้อาจทำให้ร่างกายได้รับผลกระทบข้างเคียงมาก ส่วนการบำบัดรักษาโดยใช้ภูมิคุ้มกัน (Immuno-therapy) เป็นการให้ยาที่จะไปทำลายความสามารถของเซลล์มะเร็งในการสยบประสิทธิภาพการทำงานของภูมิคุ้มกันเช่น ยา PD-1 inhibitor จึงเหมาะที่จะใช้รักษามะเร็งผิวหนัง (Molanoma) เพราะยาจะกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันให้กลับมาทำงานได้อีก

          อีกเทคนิคหนึ่งที่แพทย์นิยมใช้ในการรักษามะเร็งคือ ใช้อนุภาคนาโนของธาตุหนัก เช่น ทองคำ ซึ่งเป็นธาตุที่ไม่เป็นพิษ และไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับเนื้อเยื่อ จึงสามารถนำอนุภาคทองคำไปฝังที่เชลล์มะเร็งได้ เพราะทองคำสามารถมีอันตรกริยากับรังสีเอกซ์ได้เฉพาะรังสีที่บางความถี่ เมื่อรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานเหมาะสมกระทบกับอะตอมทองคำทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่วงในสุดของทองคำหลุดออกจากอะตอม ทำให้เกิดที่ว่างให้อิเล็กตรอนที่โคจรอยู่ในวงนอก ๆ เคลื่อนที่ลงไปแทน การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนจะให้รังสีเอกซ์พลังงานสูงที่สามารถฆ่าเซลล์มะเร็งได้ แม้การบำบัดโตยวิธีนี้จะไม่ดี 100% แต่วิธีนี้ก็ทำให้คนป่วยไม่รู้สึกเจ็บปวดมาก และให้ผลกระทบข้างเคียงน้อย

          ปัจจุบันแพทย์ยังมีอีกวิธีหนึ่งที่ใช้ในการรักษามะเร็งคือ การใช้โปรตอนพลังงานสูง (Proton Beam Therapy) เป็นทางเลือกสำหรับการรักษามะเร็งเฉพาะที่ เพราะแพทย์สามารถโฟกัสให้ลำอนุภาคโปรตอนพุ่งไปตรงเป้าได้อย่างแม่นย่ำกว่ารังสีเอกซ์ ดังนั้น เซลล์ปกติที่อยู่ในบริเวณรอบเซลล์มะเร็งจะได้รับอนุภาคโปรตอนในปริมาณน้อย

ภาพ 2 ผู้เชี่ยวชาญต้านมะเร็งกำลังดูภาพสแกนของ Ashya King  เพื่อวิเคราะห์การรักษา
ที่มา http:/blogs.nottingham.ac.uk/newsroom/2014/09/08/ashya-king-case-sparks-advice-from-cancer-experts/ 

          แต่โรงพยาบาลแทบทั้งโลกไม่มีอุปกรณ์นี้ใช้เพราะมีขนาดใหญ่และมีราคาแพงมาก ศูนย์บำบัดที่มีห้องรักษา 3 ห้อง ต้องใช้งบประมาณในการสร้างประมาณ 3,500 ล้านบาท วิธีการรักษา แพทย์จะให้โปรตอนเจาะทะลุเนื้อเยื่อลงไปถึงเซลล์มะเร็ง โดยโปรตอนอาจถูกเร่งให้มีความเร็วสูงถึง 60% ของความเร็วแสง ด้วยการใช้เครื่องเร่งอนุภาค เช่น Cyclotron หรือ Synchrotron ที่มีพลังงาน 235 MeV อุปกรณ์นี้มีโครงสร้างเป็นเหล็กที่หนักตั้งแต่ 100-200 ตัน เพื่อใช้ในการควบคุมทิศการเคลื่อนที่ของโปรตอน นอกจากนี้ยังต้องมีผนังคอนกรีตครอบคลุมอุปกรณ์เพื่อสกัดกั้นอนุภาคนิวตรอนที่เล็ดลอดออกมาทำอันตรายแพทย์ และเจ้าหน้าที่ควบคุมการทำงานของเครื่อง

          ถึงวันนี้โลกมีศูนย์บำบัดมะเร็งด้วยโปรตอนพลังงานสูงกว่า 60 ศูนย์แล้ว ในอเมริกามี 26 ศูนย์โดย 12 ศูนย์ได้เปิดรักษาคนข้มานานร่วม 3 ปี แต่อีกหลายศูนย์กำลังประสบภาวะขาดทุน เพราะค่ารักษาที่แพงกว่าการรักษาด้วยรังสีเอกซ์ประมาณ 3-4 เท่า คนจึงไม่นิยม ส่วนคนที่เป็นมะเร็งรูปแบบอื่นเช่น มะเร็งต่อมลูกหมาก แพทย์มักใช้เทคนิคอื่นในการรักษา เช่น กินยา ผ่าตัด นอกจากนี้ บรรดาบริษัทประกันสุขภาพในอเมริกาก็ไม่สนับสนุนให้คนไข้เข้ารับการรักษาด้วยวิธีนี้เพราะคิดว่ายังไม่มีหลักฐานที่ประจักษ์ชัดว่าวิธีนี้ดีกว่าวิธีอื่น

          ทางออกสำหรับปัญหานี้ จึงเป็นไปในทำนองว่าคนสร้างอุปกรณ์ต้องพยายามทำให้อุปกรณ์มีขนาดเล็กและมีราคาต่ำลง คือมีราคาประมาณ 175-350 ล้านบาทต่อเครื่อง ซึ่งก็แพงพอ ๆ กับเครื่องฉายรังสีเอกซ์พลังงานสูงเมื่อ 20 ปีก่อน อุปกรณ์การบำบัดด้วยโปรตอนมีขนาดใหญ่มาก ปัจจุบันเมื่อเทคโนโลยีการสร้างแม่เหล็กตัวนำยวดยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้น ช่างเทคนิคสามารถโฟกัสลำโปรตอนได้แม่นยำขึ้น เครื่องจึงลดขนาดจากที่เคยหนัก 100 ตันลงเหลือไม่ถึง 20 ต้น และแม่เหล็กวงกลมที่ใช้ก็ลดขนาดลงจนมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่ถึง 2 เมตร กระนั้นอุปกรณ์ทั้งชุดก็ยังต้องการพื้นที่ในการติดตั้งประมาณ 300 ตารางเมตรจึงใหญ่เกินที่จะมีใช้ในโรงพยาบาลทั่วไป

          ในส่วนของเทคนิคการบำบัดด้วยการจับตัวคนไข้แล้วหมุนให้เซลล์มะเร็งในร่างกายตั้งรับลำโปรตอนโดยตรงเป็นวิธีที่สามารถลดขนาดของเครื่องได้ แต่การทำเช่นนี้จะทำให้เกิดปัญหา จุดโฟกัสของลำโปรตอนอาจไม่ตรงจุดเดิมนั่นคือการทำลายเซลล์มะเร็งซ้ำตรงที่เดิมเป็นเรื่องที่ทำได้ยาก วิธีหนึ่งที่อาจช่วยแก้ปัญหานี้คือ ทำให้ลำโปรตอนมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2 3 มิลลิเมตร เพื่อให้การโฟกัสทำได้อย่างเฉียบคม

          อนึ่ง เวลาโปรตอนซึ่งมีประจุบวก พุ่งชนอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบในอะตอมของเซลล์มะเร็ง ทำให้อะตอมนั้นแตกตัวเป็นไอออน หรือเป็นอนุมูลอิสระที่พร่องอิเล็กตรอนพร้อมที่จะทำปฏิกิริยาเคมีกับอนุภาคอื่น ๆ ได้อย่างรวดเร็วโดยเฉพาะกับ DNA ของเซลล์มะเร็ง ทำให้การซ่อมแซมให้กลับมามีสภาพเหมือนเดิมทำได้ยาก และไม่สามารถแบ่งตัวต่อไป ดังนั้นเซลล์จึงฆ่าตัวตาย (Apoptosis) และนี่คือหลักการที่แพทย์ใช้รังสีและอนุภาคในการฆ่าเซลล์มะเร็ง

          กระนั้น ความแตกต่างระหว่างสมรรถภาพของการบำบัดแบบรังสีและแบบอนุภาคก็ยังมีอีกคือ ร่างกายคนมีองค์ประกอบหลักเป็นน้ำ และนักฟิสิกส์ได้พบว่า เมื่อรังสีเอกซ์ผ่านไปในน้ำลึกไม่เกิน 5 เซนติเมตร จะปล่อยพลังงานให้น้ำค่อนข้างมาก แต่ที่ระดับลึกเดียวกันนี้ พลังงานที่โปรตอนปลดปล่อยออกมามีค่าน้อยกว่าประมาณ 5 เท่า นั่นแสดงว่ารังสีเอกซ์มีความสามารถในการบำบัดมะเร็งที่ผิวร่างกายได้ดี แต่ที่ระดับลึกตั้งแต่ 5-15 เซนติเมตร พลังงานของรังสีเอกซ์จะลดลงอย่างซ้ำา ๆ ในขณะที่พลังงานที่โปรตอนปลดปล่อยในช่วงนี้จะเพิ่มขึ้น จนถึงที่ระดับลึก 15 เซนติเมตร พลังงาน

          ที่ถูกปลดปล่อยจะเพิ่มสูงสุดแล้วหมดไปในทันที ทั้งนี้เพราะที่ระดับลึกมาก ความเร็วของโปรตอนจะลดลง และในเวลาเดียวกัน พื้นที่ภาคตัดขวางของการเกิดปฏิกิริยากับอนุภาคอื่นจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น ความลึก 5-15 เซนติเมตร จึงเป็นระยะลึกที่เหมาะสำหรับการรักษามะเร็งโดยเทคนิคอนุภาคบำบัด แต่ที่ระดับลึกมากกว่า 15 เซนติเมตร การฉายรังสีเอกซ์ก็ยังเป็นเทคนิคสำคัญ เพราะรังสีสามารถทะลุทะลวงไปถึง

          ตามปกติเวลาอนุภาคโปรตอนความเร็วสูงผ่านไปในเนื้อเยื่อของร่างกาย อันตรกริยาระหว่างโปรตอนกับเซลล์เนื้อเยื่อและเซลล์มะเร็งจะทำให้มันเคลื่อนที่ช้าลง โปรตอนที่มีพลังงาน 50 MeV สามารถเจาะเนื้อเยื่อลงไปได้ลึกประมาณ 2 3 เซนติเมตร ส่วนโปรตอนที่มีพลังงานสูงกว่า200 MeV อาจมีระยะลึกถึง 30 เซนติเมตร ดังนั้น การโฟกัสลำอนุภาคและควบคุมระยะลึกจึงเป็นเรื่องสำคัญมากในการบำบัด ปัจจุบันความรู้เกี่ยวกับประเด็นนี้มีความผิดพลาดคลาดเคลื่อนประมาณ 0.5 เซนติเมตร (ซึ่งอยู่ในระดับเดียวกับการรักษาโดยรังสีเอกซ์)

          ส่วนการรักษามะเร็งชนิด Chondoma และChondrosarcoma รวมถึงมะเร็งผิวหนัง (Melanoma) และเนื้องอกในเด็กนั้น การบำบัดแบบใช้อนุภาคโปรตอนมีข้อดีคือ ลำโปรตอนสามารถปรับขึ้นลงได้ตามขนาดและรูปทรงของเนื้องอก เพื่อให้อวัยวะสำคัญที่อยู่ใกล้ ๆ ปลอดภัย เช่นการใช้วิธีนี้รักษาคนที่เป็นมะเร็งเต้านมด้านซ้าย โปรตอนจะไม่ทำร้ายหัวใจที่อยู่ด้านซ้ายของร่างกายคนๆ นั้น

ภาพ 3 แสดงความแตกต่างระหว่างการบำบัดแบบรังสี (Radio therapy) กับแบบอนุภาค (Proton beam therapy)
ที่มา https://www.itv.com/news/2019-01-23/teenage-boy-among-first-in-uk-to-have-beam-therapy-for-brain-tumour/

          สำหรับประเด็นผลกระทบข้างเคียงอื่น ๆ กำลังมีการวิจัย โดยเฉพาะใอกาสที่จะทำให้คนไข้ตาบอด เพราะเป็นมะเร็งที่ตา หรืออาจทำให้มี เQ ต่ำการมีศูนย์บำบัดมะเร็งแบบใช้อนุภาคโปรตอนมีเพียงไม่กี่แห่ง แพทย์มะเร็งส่วนใหญ่จึงไม่มีข้อมูลและรายละเอียดในการทำงานของเครื่อง และมักคิดว่าถ้าจะต้องส่งคนไข้ไปที่โรงพยาบาลอื่น รายได้ของโรงพยาบาลตนเองจะลด ด้านคนไข้ก็ไม่ชอบการเดินทางไกล ดังนั้น การส่งต่อคนไข้จึงมีกระทำกันค่อนข้างน้อย

          ในปี ค.ศ. 2015 ประเทศสวีเดนมีศูนย์บำบัดอยู่ที่เมือง Uppsaa เพื่อรับคนไข้จากโรงพยาบาลทั่วประเทศ และในปี ค.ศ. 2019 อเมริกาจะมีศูนย์บำบัดที่ Manhattan ให้บริการแต่อาจทำได้ไม่ดีเท่าที่สวีเดน เพราะอเมริกาเป็นประเทศที่มีขนาดใหญ่ และมีประชากร (คนไข้) มากกว่าแต่การมีเทคโนโลยีใหม่ก็ใช่ว่าจะเป็นเรื่องดีและใช้ได้ง่ายเสมอไป เพราะปกติพนักงานหรือเจ้าหน้าที่ที่เชี่ยวชาญการใช้อุปกรณ์นี้มักมีไม่พอ ทางออกสำหรับเรื่องนี้คือ ใช้พนักงานที่ทำงานเดียวกับพนักงานบำบัดด้วยรังสีเอกซ์ และโรงพยาบาลทุกแห่งจะต้องกระจายความรู้เกี่ยวกับการรักษาคนไข้ด้วยวิธีนี้ให้กันและกันมากขึ้นด้านนักฟิสิกส์และวิศวกรจะต้องทำงานร่วมกับแพทย์ที่รักษาคนไข้ ในการโฟกัสลำอนุภาคโปรตอนอย่างมีประสิทธิภาพเมื่อค่ารักษาลดลงจนใกล้เคียงกับค่ารักษาด้วยรังสีเอกซ์ความนิยมที่จะได้จากการรักษามะเร็งโดยวิธีนี้ก็จะมากขึ้น

ภาพ 4 ศูนย์บำบัดมะเร็ง เมือง Uppsala ประเทศสวีเดน
ที่มา https://skandionkliniken.se/en/about-proton-beam-therapy

          ในปี ค.ศ. 2017 ศูนย์ปฏิบัติการนิวเคลียร์แห่งยุโรปCERN ที่กรุง Geneva ในสวิสเซอร์แลนด์ ได้ติดตั้งเทคโนโลยีบำบัดมะเร็งด้วยโปรตอนพลังงานสูง โดยใช้ลำโปรตอนที่แยกออกมาจากเครื่องเร่งอนุภาค LHC (Large Hadron Collider)ที่ใช้ในการพบอนุภาค Higgs แล้วในเดือนพฤษภาคมปี ค.ศ. 2018 ได้มีการประชุมขององค์การ Particle Therapy Co-Operative Group ให้บรรดาสมาชิกของสมาคมการบำบัดมะเร็งด้วยอนุภาคทั้งโลกมาประชุมกัน เพื่อถกปัญหาและตอบคำถามเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่นี้

           บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://magazine.ipst.ac.th/

บรรณานุกรม

Paganetti, Harald. (2017). Proton Beam Therapy. Institute of Physics.Proton beam therapy patient statistics until the end of 2015. Retrieved May 21, 2019, from https://www.ncbi.nIm.nih.gov/pmc/articles/PMC5772792/table/tl-mco-0-0-1499/? report= objectonly