عندما يتعرض الشخص لعلاج إشعاعي لورم في الدماغ، يصل جزء من الطاقة أيضًا إلى الخلايا السليمة. بعد عدة أشهر، تظهر لدى بعض المرضى بقع مضيئة في صور الرنين المغناطيسي (MRI) — وهي أماكن تغيرت فيها الأنسجة بسبب الإشعاع. يسميها الأطباء "التعزيز التبايني الناجم عن الإشعاع". هذه البقع ليست خطيرة دائمًا، لكنها تُظهر الأماكن التي تأثر فيها الدماغ بشدة.
أخذ العلماء بيانات 152 شخصًا عولجوا إما بالفوتونات (الأشعة السينية العادية) أو بالبروتونات. البروتونات هي جسيمات تصيب الورم بدقة أكبر وتؤثر على الأنسجة المحيطة بشكل أقل. لكن اتضح أن للبروتونات خاصية مميزة: قوتها التدميرية لا تعتمد فقط على الجرعة، بل أيضًا على كثافة تركها للطاقة على طول مسارها. تُسمى هذه الخاصية بنقل الطاقة الخطي (Linear Energy Transfer). كلما كانت كثافة ترك البروتون للطاقة أعلى، زاد الضرر الذي يلحق بالخلايا السليمة.
بنى الباحثون نموذجًا رياضيًا يتنبأ بالأماكن التي ستظهر فيها البقع. بالنسبة للفوتونات، كان العامل الرئيسي هو الجرعة الإشعاعية فقط. أما بالنسبة للبروتونات، فكانت الجرعة مضروبة في كثافة نقل الطاقة. هذا يعني أن البروتونات قد تكون أحيانًا أقوى مما كان متوقعًا في الحسابات القديمة. الآن يمكن للأطباء رؤية المناطق الخطرة مسبقًا وتخطيط العلاج بحيث يقللون من تأثير الإشعاع على البطينات الدماغية.
يساعد هذا النهج في جعل العلاج أكثر أمانًا: الحفاظ على الأنسجة السليمة وتقليل خطر الآثار الجانبية. فهدف العلاج الإشعاعي هو تدمير الورم، وليس إيذاء الدماغ.
البطينات الدماغية هي تجاويف مملوءة بالسائل النخاعي. عند الشخص البالغ، يبلغ حجمها الإجمالي حوالي 25–30 ملليلترًا — أي ما يعادل ملعقتين كبيرتين. وقد تبين أن الأنسجة حول هذه التجاويف حساسة بشكل خاص للإشعاع.
في مسلسل "ستار تريك"، يستخدم الأطباء أشعة البروتونات للعلاج، لكنها تصيب الهدف بدقة دائمًا. في الواقع، لا يزال الفيزيائيون والأطباء يدرسون كيفية تصرف البروتونات في الأنسجة الحية.