Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Северный государственный медицинский университет
Асахин С. М., Вальков М. Ю.
.
ОСНОВЫ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ
Учебное пособие
Архангельск
2008
Рецензенты:
доктор мед. наук М. Л. Левит, заведующий кафедрой клинической онкологии
доктор мед. наук А.У. Минкин, заведующий кафедрой челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии
Печатается по решению Ученого совета
Северного государственного медицинского университета
Асахин С.М., Вальков М.Ю.
Основы радиотерапии: учебное пособие
Архангельск, 2008. с.
В пособии кратко изложены основы радиотерапии: исторические вехи ее становления, основные физические термины и величины, клиническая дозиметрия и дозиметрия защиты, дана характеристика источников ионизирующего излучения, их свойств. Рассмотрены современные технологии облучения, методы и основные принципы лучевой терапии, биологическое действие различных видов радиации, лучевые реакции и повреждения. Представлены цели, показания и противопоказания к лучевой терапии злокачественных новообразований и неопухолевых заболеваний.
Пособие предназначено для студентов, врачей-интернов, онкологов.
© Асахин С. М., Вальков М. Ю., 2008
© Северный государственный медицинский университет, 2008
ВВЕДЕНИЕ
Радиотерапия или лучевая терапия – один из основных методов лечения злокачественных опухолей. Как самостоятельный метод, и в комбинации с хирургическим или с химиотерапевтическим методом, лучевая терапия используется в развитых странах у 70% онкологических пациентов.
Датой начала использования ионизирующего излучения с лечебной целью в Европе принято считать 24 ноября 1896 г., когда Леопольд Фройнд в Вене провел фракционированную (т.е. разделенную на несколько сеансов – фракций) лучевую терапию волосяного невуса у 5-летней девочки на рентгеновском аппарате. Хотя этот аппарат генерировал рентгеновское излучение с ничтожной энергией, достаточной только для проведения диагностики, случай был детально описан и опубликован.
С того времени радиотерапия стала стремительно внедряться в клиническую практику. В начале ХХ века некоторые крупные лечебные учреждения уже работали с рентгеновскими установками, специально созданными для облучения. Однако примитивная дозиметрия приводила к сильному разбросу результатов лечения вплоть до 1928 года, когда была введена единица экспозиционной дозы - рентген. Это дало начало научному развитию использования ионизирующих излучений в лучевой терапии.
В последующие десятилетия использование излучения для облучения возросло благодаря разработкам более сложной аппаратуры. В последние годы появился широкий ассортимент оборудования для лучевой терапии, в том числе -терапевтические аппараты и генераторы ионизирующего излучения, вырабатывающие пучки быстрых электронов и высокоэнергетических фотонов. При правильном выборе видов излучения и методик облучения удается подвести к опухоли высокую дозу энергии, и в то же время значительно уменьшить лучевую нагрузку на окружающие опухоль здоровые ткани.
Успех лучевой терапии связан с появлением современного оборудования для подготовки пациентов к лучевому лечению и его проведения, с развитием клинической дозиметрии, с многочисленными радиобиологическими исследованиями, раскрывающими механизм регрессии опухоли под влиянием облучения, а также с применением новых технологий облучения.
Данное пособие создано в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта по лучевой терапии и типовой рабочей программой для студентов лечебного, педиатрического, стоматологического и медико-профилактического факультетов медицинских вузов. В книге освещены история становления лучевой терапии, физические, биологические и технологические основы, современные методы лучевой терапии, особенности подготовки и ведения больных на различных этапах лучевого лечения.
Лучевая терапия – применение ионизирующего из лучения в основном для лечения злокачественных новообразований, а также некоторых доброкачественных опухолей и неопухолевых заболеваний.
В становлении и развитии современной лучевой терапии имели большое значение открытия в области ядерной физики, радиобиологии, а также создание и совершенствование медицинского оборудования.
Основополагающим в области медицинской физики считают открытие немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном, в ноябре 1895 года Х-лучей, в нашей стране названных впоследствии его именем.
Рис. 1.1. А) Вильгельм Конрад Рентген (1845-1923). При жизни великий ученый отличался редкой скромностью, почти нелюдимостью. Это одна из немногих сохранившихся до настоящего времени фотографий. Б) Знаменитый снимок, сделанный Рентгеном 22 декабря 1995 г. и посланный физику Францу Экснеру из Вены. Традиционно он известен, как «первый рентгеновский снимок» и «снимок руки жены Рентгена». Однако это абсолютно точно не первая рентгенограмма, и она не была помечена, как снимок руки его жены, когда была опубликована впервые.
После нескольких недель неустанной работы по изучению свойств нового излучения он предъявил свое открытие миру. В конце 1895 года, 28 декабря, он составил предварительный доклад „Uber eine neue Art von Strahlen” («О новом виде лучей»), а 23 января 1896 года продемонстрировал рентгеновский снимок кисти руки изумленной аудитории физико-медицинского научного общества университета г. Вюрцбурга, Германия.
За выдающийся вклад в науку Рентген получил первую Нобелевскую премию по физике в 1901 году. Именно благодаря его открытию началось развитие лучевой диагностики и лучевой терапии.
Научный мир после открытия Рентгена был словно наэлектризован и заражен лихорадкой открытий, поисками новых таинственных излучений. В 1896 году, спустя неполных 4 месяца после открытия Рентгена, Анри Беккерель открыл явление естественной радиоактивности, способности атомов урана к самопроизвольному излучению.
Рис. 1.2. Анри Беккерель (1852-1908). За открытие явления естественной радиоактивности великий французский ученый в 1903 г. был награжден Нобелевской премией по физике
В 1898 году М. Склодовская и П. Кюри открыли полоний и радий. Много времени и усилий они посвятили изучению их химических и радиоактивных свойств. Супруги Кюри переработали 8 тонн смоляной урановой руды и выделили 1 грамм нового химического элемента, названного радием - «лучистым». Радиоактивность радия оказалась в миллион раз выше, чем у урана. В последующие 20 лет были открыты все естественные радиоактивные элементы.
Рис. 1.3. Супруги Мария Склодовская-Кюри (1867 - 1934) и Пьер Кюри (1859 - 1906). Профессора (Мария – первая женщина-профессор) знаменитого Парижского университета Сорбонны. В 1903 году получили Нобелевскую премию за открытие новых радиоактивных элементов. В 1911 г. Мария Кюри была награждена еще одной Нобелевской премией за блестящие исследования в области радиохимии
Дальнейшие физические открытия также лежат в основе современной лучевой терапии. В 1898 году британский ученый Э. Резерфорд обнаружил две составляющие излучения урана: менее проникающую – α-излучение, более проникающую - β-излучение. Третья составляющая излучения урановой радиации, обладающая самой высокой проникающей способностью, была открыта позже, в 1900 году, П. Уиллардом и названа γ-излучением. В последующих исследованиях Резерфорда было показано, что α-излучение представляет собой поток α-частиц, которые являются ядрами атома гелия, β-излучение состоит из электронов, а γ-излучение является потоком высокочастотных электромагнитных квантов, испускаемых атомными ядрами при переходе из возбужденного в более низкоэнергетическое состояние.
Рис. 1.4. Э. Резерфорд (1871 – 1937) Английский физик, основоположник ядерной физики. Открыл альфа– и бета– лучи, предложил ядерную модель атома, разработал теорию радиоактивных превращений.
В 1932 году Д. Чедвик открыл нейтрон, а К. Андерсон - позитрон.
В 1934 году супруги Ирен и Фредерик Жолио-Кюри впервые получили в лаборатории искусственные радиоактивные изотопы, которые с тех пор стали использовать в лучевой диагностике и лучевой терапии наряду с рентгеновскими лучами. Из общего числа (около 2000) известных ныне радиоактивных изотопов лишь около 300 - природные, а остальные получены искусственно в результате ядерных реакций.
Рис. 1.5. Академик Флеров Георгий Николаевич (1913 - 1990). Герой Социалистического Труда, академик АН СССР, доктор физико-математических наук, профессор, лауреат Ленинской и трех Государственных премий
Четвертый вид радиоактивности, открытый в СССР в 1940 году молодыми физиками Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком, связан со спонтанным делением ядер, при этом некоторые достаточно тяжелые ядра распадаются на два осколка с примерно равными массами.
В 1982 году немецкий физик 3. Хофман с коллегами открыл протонную радиоактивность с помощью самого мощного в мире ускорителя многозарядных ионов в Дармштадте, ФРГ.
В 1984 году группы ученых в Англии и СССР - X. Роуз, Г. Джонс и Д. В. Александров и др. - открыли кластерную радиоактивность некоторых тяжелых ядер. Ядра некоторых радиоактивных элементов при определенных условиях самопроизвольно испускают кластеры: атомные ядра массой от 14 до 34.
Эпохальные физические открытия конца XIX века вызвали небывалый интерес в среде ученых-медиков, которые стали экспериментировать с новыми видами излучения. Отсутствие знаний о природе лучей и характере их действия на живые организмы привело к поражению кожи у многих людей, которые проводили эксперименты с новыми видами излучения.
Известно, что среди пострадавших от воздействия облучения на кожу оказался и Анри Беккерель, который по просьбе Пьера Кюри подготовил препарат радия для демонстрации его свойств на конференции и положил стеклянную трубочку с радием в карман жилета, где она находилась почти 6 часов. Спустя 10 дней на коже, в области проекции трубочки, появилось покраснение, а еще через несколько дней образовалась язва.
Как и А. Беккерель, супруги Кюри получили ожоги кожи, после чего в совместной работе они не только описали патологическое влияние радия на кожу, но и высказали предположение об использовании радия для лечения опухолей.
Возникновение ожогов кожи у физиков-экспериментаторов навело ученых на мысль о наличии повреждающего действия рентгеновских лучей, а позднее и радия. Так зародилась идея использования этого эффекта для уничтожения злокачественных клеток.
Рис. 1.6. Американский физик Эмиль Герман Груббе (1875-1960) был одним из первых производителей рентгеновских трубок. Он первым использовал рентгеновское излучение для лечения рака и предложил фракционированную (т.е. разделенную на фракции – сеансы) радиотерапию. Вместе с Рентгеном его считают разработчиком принципов радиационной защиты.
Одной из первых попыток рентгенотерапии рака считают работу доктора Дж. Джиллмана из Чикаго, к которому обратился за помощью физик Е. Груббе с сильными ожогами после опытов с Х-лучами. Увидев такое действие облучения, Джиллман направил к Груббе больную неоперабельным раком молочной железы. Сеанс облучения был проведен 29 января 1896 года, исследователи отмечали некоторый положительный эффект.
В 1908 году впервые начали лечить радием рак матки. Незадолго до начала Первой мировой войны Парижский университет и Пастеровский институт учредили Радиевый институт для исследований радиоактивности. М. Склодовская-Кюри была назначена директором отделения фундаментальных исследований и медицинского применения радиоактивности. С 1919 по 1935 год в институте в Париже прошли лучевую терапию 8319 больных злокачественными опухолями.
В начале XX века уже во всех развитых странах стали применять лучевую терапию для лечения онкологических больных. В нашей стране при нерадикальных операциях на лимфатических путях шеи в рану закладывали препараты радия-мезатория. Такой радиохирургический метод в 1913 был применен В. М. Зыковым в Институте имени Морозовых Императорского Московского университета (ныне — МНИОИ имени П. А. Герцена). Этот институт был основан в 1903 году и является не только первым в России, но и одним из старейших онкологических институтов в мире. В 1903 г. супруги Кюри подарили институту первые препараты радия. Для лечения больных применяли рентгено- и радиотерапию.
В 1901-1902 г.г. американские врачи Pusey и Senn проводили однократные, а затем повторные облучения лимфатических узлов у нескольких больных лимфомами.
В 1901 году Danlos прикладывал к поверхности опухолей соли радия, содержащиеся в запаянных стеклянных трубочках. А Abbe в 1903 году стал первым проводить внутритканевую радиотерапию путем внедрения таких трубочек в ткань опухоли. Позднее для поглощения β-излучения и использования только γ-излучения препараты с радоном или радием стали помещать в полые золотые или платиновые иглы и трубки.
В 1906 году заведующий «светолечебным» отделением института доктор медицины Д. Ф. Решетилло выпустил первое в нашей стране руководство по лучевой терапии «Лечение лучами Рентгена с предварительным изложением рентгенологии и рентгенодиагностики».
В 1918 году в Петрограде было создано первое в мире научно-исследовательское учреждение рентгенорадиологического профиля - Государственный рентгенологический, радиологический и раковый институт (ныне - Центральный научно-исследовательский рентгенорадиологический институт Росздрава). Основатель института - проф. М. И. Неменов.
Рис. 1.7. Первое советское руководство по радиотерапии вышло в 1920 году под редакцией профессора М.И. Неменова.
Он был одним из первых радиологов мирового уровня. Под его руководством выполнены основополагающие научные исследования, посвященные влиянию рентгеновских лучей на организм, заложены основы лучевой терапии злокачественных опухолей и неопухолевых заболеваний. В 1937 г. было издано первое в стране руководство по клиническому применению препаратов радия для лечебных целей. Происходило постепенное накопление первых сведений о результатах лучевого лечения. Так, М.И. Неменов публикует результаты лечения 810 больных раком кожи, которым проводили лучевую терапию с 1919 по 1934 год.
В середине ХХ века в разных странах применяли уже свыше 200 разновидностей источников излучения различной конструкции и формы в зависимости от их назначения и условий использования. Радионуклиды имели покрытие из золота или платины. В нашей стране в 50-х годах прошлого века был налажен массовый выпуск источников излучения на основе радионуклида 60Со (кобальт) для дистанционной и контактной лучевой терапии, комплекты игл и аппликаторов для онкогинекологии, кожные β-аппликаторы на гибкой основе, офтальмологические аппликаторы (90Sr + 90Y) и др.
Все большее значение приобретала радионуклидная терапия открытыми источниками излучения в виде жидкостей и газов. В ткани, лимфатические сосуды, полости вводили коллоидные растворы 198Аu, 32Р, 131I, 90Y. В настоя щее время во всем мире проводят системную, а также внутриопухолевую и внутрисосудистую радионуклидную терапию.
Появление такой новой медицинской дисциплины, как лучевая терапия, привело к развитию новых отраслей науки и техники - радиобиологии, медицинской физики, созданию оборудования для подготовки к лучевой терапии и ее проведения.
Так, радиобиология начала свое поступательное развитие почти одновременно с открытием Рентгена. В 1896 году петербургский физиолог И.Р. Тарханов опубликовал результаты первых исследований лягушек и насекомых, облученных лучами Рентгена, и сделал выводы о возможном влиянии рентгеновских лучей на жизненные функции.
Отечественный исследователь Е.С. Лондон в результате многолетних исследований опубликовал в 1911 году монографию «Радий в биологии и медицине». Эта книга, изданная на немецком языке, считается первым классическим трудом по радиобиологии.
В 1906 г. французские радиобиологи Ж. Бергонье и Л. Трибондо сформулировали положение, названное тогда законом. Этот закон гласил: чувствительность тканей к ионизирующему излучению прямо пропорциональна митотической активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки клеток. А 1922 год ознаменовался новой вехой в развитии радиобиологии в связи с появлением первой теории Ф. Дессауэра «точечного тепла» или «точечного нагрева» о случайной вероятности попаданий ионизирующего излучения в мишени – жизненно важные структуры клеток. Согласно его теории, распределение «точечного тепла» является чисто статистическим, поэтому конечный эффект в клетке зависит от случайных "попаданий" дискретных порций энергии в жизненно важные микрообъемы внутри клетки; с увеличением дозы увеличивается вероятность таких попаданий и наоборот.
Стохастическая (вероятностная) гипотеза (О. Хуг и А. Келлерер, 1966) является дальнейшим развитием теории. Согласно этой теории, зависимость "доза-эффект" обуславливается не только прямым попаданием в молекулы и структуры-мишени, но и состоянием биологического объекта как динамической системы. Таким образом, в основе лучевой терапии лежат радиобиологические изменения при воздействии различных видов ионизирующего излучения на уровне молекул, клеток, тканей и всего организма. Сегодня эта теория с некоторыми добавками и усовершенствованиями является общепринятой.
Вполне естественно, что лучевые терапевты и радиобиологи рано столкнулись с проблемой дозирования облучения. Так появилась дозиметрия – еще один из важных разделов физики. При дозиметрии ионизирующих излучений рассматриваются свойства ионизирующих излучений, физические величины, характеризующие поле излучения и взаимодействие излучения с веществом.
Первоначально рентгенологи и радиотерапевты пытались ориентироваться на единицу кожно-эритемной дозы. Регистрация кожных проявлений проводилась спустя несколько суток и недель после облучения. Конечно, это был очень неточный инструмент оценки, допускавший значительные колебания эффекта. Кроме множества зарубежных и отечественных работ о лучевых дерматитах, образовании на коже лучевых язв, выпадении волос, в 1902 году был описан первый случай лучевого рака кожи. Очень важными были работы Е.С. Лондона в России, Г. Хейнеке в Германии, которые показали, что облучение воздействует не только на кожу, но и вызывает лучевое поражение органов и тканей может привести к гибели организма.
Дозиметрия, как раздел физики, количественно оценивающий испускаемую и поглощенную энергию излучений, а также активность радиоактивных веществ, появилась значительно позднее. В 1925 году начала действовать постоянная Международная комиссия по радиологическим единицам. В то время применяли ластовый дозиметр. Детектором излучения являлась специальная паста из платиноцианида бария. Эту пасту накладывали на кожу больного на время облучения, а измерение дозы производили по изменению цвета пасты от бледно-зеленого до коричневого.
Затем были разработаны физические дозиметры, в которых стали измерять ионизацию воздуха рентгеновскими и гамма-лучами. Официально единица Рентген была принята в 1928 году на II международном онкологическом конгрессе в Стокгольме. Но оказалось, что эта единица может быть использована только для измерения электромагнитного излучения и не может применяться для измерения дозы, создаваемой корпускулярным излучением. Кроме того, возникли трудности при измерении излучения с энергией более 3 МэВ. Поэтому в 1956 году в Женеве была введена новая единица - «рад» (radiation absorbed dose).
В 1960 году XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)». В этой системе в разделе «Производные единицы» в 1975 году для измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения была утверждена единица Грей - Гр (Gray, Gy) в честь британского физика Луиса Гарольда Грея, а с 1979 года единицей измерения эффективной и эквивалентной доз (биологических аналогов поглощенной дозы) является Зиверт - Зв (Sievert, Sv) в честь шведского исследователя Рольфа Максимилиана Зиверта..
Рис. 1.8. Основоположники современной радиобиологии. а) Английский физик Льюис Гарольд Грей (Loise Harold Gray, 1905-1965), ученый, которого называют «отцом радиобиологии». б) Рольф Зиверт (R.M. Sievert, 1898-1966). Будучи пионером радиационной защиты, шведский ученый Зиверт первым в мире разработал и внедрил Шведский закон по радиационной защите, принятый на государственном уровне в 1941 году. В 1956-1962 году Зиверт был избран на пост председателя Международной комиссии по радиационной безопасности (International Commission for Radiological Protection, ICRP).
В настоящее время весь процесс планирования и проведения лучевой терапии основан на данных, полученных с помощью современных дозиметрических устройств. При этом необходимыми являются как дозиметрическое обеспечение характеристик ионизирующего излучения, так и клиническая дозиметрия. От разработок в области дозиметрии зависит качество лучевой терапии, обеспечивается его гарантия.
Первые рентгенотерапевтические аппараты были созданы на основе рентгенодиагностических установок. С целью получения излучения больших энергий, чем в рентгенотерапевтических аппаратах, в 1933 году R.J. Van de Graaff создал генератор для медицинских целей с энергией 2 МэВ. Американский физик D.W.Kerst сконструировал в 1940 году первый бетатрон - индукционный ускоритель электронов.
До 1951 года в качестве источника гамма-излучения для лучевой терапии использовали радий. В 50-х годах прошлого столетия удалось искусственно получить, а затем начать промышленное производство высокоактивных источников 60Со. В дальнейшем гамма-терапевтические аппараты для дистанционной лучевой терапии довольно быстро были установлены во всех клиниках для лечения больных злокачественными опухолями.
Эволюционировала и методика проведения внутриполостной терапии. В 1963 году N.K. Henschke предложил вводить в опухоль полые трубки - интрастаты, а потом в автоматизированном режиме помещать в них источники излучения. Этот способ стал называться методом afterloading, т.е. методом последующего введения активности. Важнейшим преимуществом способа является снижение дозы облучения персонала в 10-20 раз.
В последние десятилетия наблюдается непрерывный прогресс в области стереотаксического облучения и совершенствования оборудования для лучевой терапии. В 1951 году шведскому нейрохирургу профессору Л. Лекселлу и биофизику Б. Ларсону удалось создать первую радиохирургическую установку «Гамма-нож» (Leksell Gamma-Knife) на основе источников 60Со, для лечения опухолей в головном мозге. В 1992 году профессор Стенфордского университета американец Джон Адлер разработал систему «Кибер-нож» (Cyber - Knife). Это компактный линейный ускоритель, установленный на контролируемом компьютером манипуляторе - роботе имеющем 6 степеней свободы доступа к мишени.
В 1954 году на ускорителе универси тета г. Упсала (Швеция) и в 1961 году на Гарвардском циклотроне в Бостоне (США) в клинической практике начали применять протонную терапию.
В настоящее время с целью внедрения современных технологий дистанционной радиотерапии созданы линейные ускорители, которые позволяют проводить 3D конформное облучение (conformal irradiation), интенсивно модулированную радиотерапию (intensity-modulated radiation therapy – IMRT) и радиотерапию, корректируемую по изображению (image guided radiation therapy – IGRT).
Тестовые задания к разделу
(выделены правильные ответы)
Из 2000 известных в настоящее время радиоактивных изотопов лишь около 300 природного происхождения, а остальные – искусственные, получены в результате ядерных реакций. Ядра атомов естественных и искусственных радиоактивных элементов, в отличие от стабильных нерадиоактивных, находятся в состоянии неустойчивого равновесия. Такие ядра неизбежно претерпевают структурную перестройку. Распад радиоактивных изотопов сопровождается испусканием из ядра элементарных частиц (электроны, позитроны, -частицы) и превращением в другое радиоактивное или стабильное вещество. При выходе из ядра элементарных частиц испускается квант электромагнитного -излучения.
Скорость распада ядер зависит от их строения и поэтому не может быть изменена. Средняя продолжительность, в течение которой атомы существуют до распада, является строго определенной величиной. Время, в течение которого распадаются все неустойчивые атомы, называется периодом распада. Для каждого изотопа этот период строго определенный.
Обычно при характеристике изотопа указывается период полураспада, в течение которого распадается половина радиоактивного вещества. Элементарные частицы и -кванты, испускаемые при распаде радиоактивных элементов, представляют собой излучения, которые применяются с лечебной целью.
Ионизирующими называют излучения, которые при взаимодействии со средой, в том числе с тканями живого организма, превращают нейтральные атомы в ионы (частицы, несущие отрицательный или положительный электрический заряд).
Ионизирующие излучения (ИИ) подразделяются на корпускулярные и фотонные (электромагнитные, квантовые).
К корпускулярным излучениям относятся потоки заряженных частиц - электронов, позитронов, протонов, нейтронов, дейтронов, -частиц, -мезонов.
Фотонные излучения - это потоки квантов, не имеющих заряда, энергия которых определяется их частотой или длиной волны. Фотонные ИИ включают -излучение радиоактивных изотопов, рентгеновское (характеристическое и тормозное) излучения, генерируемые рентгеновскими аппаратами и ускорителями электронов.
Механизмы взаимодействия фотонных и корпускулярных излучений с веществом неодинаковы, но окончательный итог взаимодействия сходен - ионизация среды их распространения.
Для характеристики взаимодействия различных видов ИИ с веществом, подвергшимся облучению, используются следующие параметры:
Линейная плотность ионизации (ЛПИ) - среднее количество пар ионов, образованных заряженной частицей, на единицу длины пробега. ЛПИ характеризует ионизирующую способность излучения.
Линейная передача энергии (ЛПЭ) - средняя энергия, переданная частицей веществу на единицу длины пробега частицы. Величина ЛПЭ - важнейшая радиобиологическая характеристика излучения, показатель его биологической эффективности.
Средняя длина свободного пробега. В результате взаимодействия ИИ с веществом энергия ионизирующих частиц уменьшается до тех пор, пока она не станет соизмеримой с энергией теплового движения молекул. Путь, который проходят при этом частицы, характеризуется средней длиной свободного пробега в данном веществе.
Тестовые задания к разделу
Положительно заряженные частицы
-излучение представляет собой поток ядер гелия, несущих двойной положительный элементарный заряд. Так как масса -частиц значительна по сравнению с массой электронов атомов, с которыми они соударяются (соотношение примерно 2700:1), траектория -частиц прямолинейна. Вследствие большого заряда и малой скорости -частицы весьма интенсивно взаимодействуют с электронами поглощающего материала; быстро расходуя свою энергию. При этом они успевают пройти очень малое расстояние.
Эти частицы производят самое большое ионизирующее действие (3000 – 4000 пар ионов на 1 мкм пути). Альфа-частицы примерно в 100 раз сильнее ионизируют воздух, чем бета – излучение. В ткани человека -частицы проникают на глубину не более 50 мкм, в воздухе их пробег равен 7-12 см. Это определяет относительно малую радиационную опасность -частиц при наружном облучении.
Протонные пучки. Как и -частицы, характеризуются наибольшими массой и зарядом по сравнению с другими видами ИИ. Их траектории также прямолинейны.
Линейная плотность ионизации, создаваемая положительно заряженными частицами, неравномерна вдоль трека частицы, образует в конце пробега так называемый «пик Брегга», т. е. тяжелые частицы в конце пути дают ЛПИ, в сотни раз превышающую ЛПИ в начале пути (рис.1). Наличие пика Брегга и возможность управления его локализацией на глубине создают благоприятные условия для лучевой терапии протонными пучками высоких энергий.
Основными преимуществами использования протонных пучков в лучевой терапии являются формирование нерасходящихся пучков и возможность подведения необходимого количества энергии на заданную глубину, соответствующую пику Брегга. При этом ткани, расположенные за пределами пучка, практически не повреждаются, поэтому можно использовать пучок с различными энергиями и таким образом разрушить весь очаг поражения.
Рис. 2.1. Зависимость ЛПИ протонов с начальной энергией 400 МэВ от глубины проникновения в биологической ткани. В конце пробега находится пик Брегга.
Отрицательно заряженные частицы
-излучение представляет собой поток электронов и позитронов (β- или β+), возникающий в результате внутриядерных превращений нейтронов и протонов.
При электронном (β-) распаде массовое число элемента не меняется, а заряд ядра увеличивается на единицу. Схема (β-) распада искусственного радионуклида 60Со, который широко используется для наружного и контактного облучения, показана ниже (Рис. 2.2.).
При позитронном (β+) распаде массовое число нового элемента также не меняется но заряд ядра уменьшается на единицу.
Рис. 2.2. Схема (β-) распада радионуклида 60Со.
В отличие от -частиц, -частицы характеризуются непрерывным энергетическим спектром. Путь электрона в веществе извилист, поскольку он обладает малой массой и легко изменяет направление вследствие соударения с электронами атомов. Поэтому начальный пучок электронов в тканях имеет тенденцию к расхождению (так называемый, эффект рассеяния электронов). При торможении быстрых электронов в поле ядра атомов возникает тормозное фотонное излучение.
Вследствие большой скорости проникающая способность -частиц выше, чем у -частиц. В воздухе она составляет около 10 м, в мышечных тканях - 10 мм. -активные источники используются при лечении злокачественных опухолей, локализация которых позволяет обеспечить непосредственный контакт с этими препаратами. Избирательное накопление органами и тканями некоторых химических соединений послужило основанием для применения радионуклидов этих элементов с лечебной целью. Например, внутривенное введение раствора 131I (период полураспада 8,06 дня) используют для лечения метастатического рака щитовидной железы.
С помощью современных ускорителей создаются пучки ускоренных электронов высоких энергий (от 4 до 20 МэВ), обладающие относительно большой проникающей способностью. Средняя длина свободного пробега таких электронов может достигать в тканях человеческого организма 10 см. Электронный пучок, поглощаясь в тканях, создает дозное поле, отличающее этот вид излучения от других. Максимум ионизации при этом образуется вблизи поверхности тела. Размеры зоны максимума ионизации находятся в прямой зависимости от величины энергии излучения. За пределами максимума происходит довольно быстрый спад дозы.
Электронный пучок с энергией до 6 МэВ используется при лечении поверхностных злокачественных новообразований, с энергией до 20 МэВ - более глубоко расположенных. Современные ускорители дают возможность плавно регулировать энергию пучка электронов и тем самым создавать требуемую дозу на любой глубине.
-мезоны - бесспиновые элементарные частицы с массой, величина которой занимает промежуточное место между массами электрона и протона.
Отрицательные -мезоны при "входе" в вещество в начале пути ведут себя подобно протонам, затем основная часть мезонов останавливается на определенной глубине и со 100%-й вероятностью захватывается атомами (кислородом и азотом тканей), а затем поглощается их ядрами. При этом в ядро вносится очень большая энергия (больше 100 МэВ), в результате чего ядро сильно возбуждается и распадается с испусканием нейтронов, протонов, дейтронов и -частиц, которые и вызывают сильную ионизацию вещества.
Таким образом, все заряженные частицы в результате их электростатического взаимодействия с электронами облучаемого вещества приводят к непосредственной прямой ионизации его атомов и молекул. Это взаимодействие тем эффективнее, чем выше порядковый номер вещества-поглотителя. Поэтому защитные устройства, экранирующие взаимодействие ИИ на биологические объекты, выполняются из веществ с высоким атомным номером.
Нейтронные излучения
Процессы взаимодействия нейтронов с веществом определяются как энергией нейтронов, так и атомным составом поглощающей среды. Отсутствие у нейтронов электрического заряда позволяет ему проникать через электронные оболочки атомов и свободно приближаться к ядру.
Источники нейтронов:
При воздействии на ткани нейтроны захватываются ядрами атомов, что приводит к нарушению их структуры и сопровождается испусканием - или -частиц и -квантов. Кроме того, при ядерных превращениях освобождаются ядра отдачи, которые обладают большой энергией, производят высокую ионизацию среды. Их ионизирующая способность близка к ионизирующей способности -частиц. Однако поражающее действие нейтронов значительно выше вследствие их большой проникающей способности.
При облучении нейтронами в клетке возникает одномоментный разрыв ДНК, что приводит к ее гибели. Так как гибнут не только опухолевые, но и здоровые клетки, для нейтронов характерна высокая частота лучевых повреждений. Из всех видов ИИ быстрые нейтроны обладают наибольшей радиационной опасностью. Быстрые нейтроны лучше замедляются на ядрах легких элементов (вода, парафин, жировая ткань). Следовательно, поглощенная доза оказывается большей в жировой ткани, что приводит к лучевым повреждениям.
В то же время высокая проникающая способность быстрых нейтронов открывает перспективы для их использования в лучевой терапии злокачественных новообразований.
При решении вопросов защиты от нейтронного излучения необходимо учитывать специфику его взаимодействия с веществом. Быстрые нейтроны необходимо их замедлить. Для этого используются легкие среды (вода, парафин). Медленные нейтроны затем поглощаются в результате радиационного захвата в материалах, изготовленных из бора или кадмия. Поскольку процесс захвата сопровождается излучением -квантов, в качестве защитного материала используют свинцовые барьеры. Таким образом, для защиты от нейтронов используются довольно сложные конструкции.
Нейтронозахватная терапия. Впервые метод предложен Locher в 1936 г. При этом методе используется поток медленных нейтронов, получаемых от ядерных реакторов. Для дифференцированного облучения с максимальным эффектом в опухоли и минимальным в нормальных тканях необходимо насыщение опухоли элементами, характеризующимися большим поперечным сечением захвата медленных нейтронов.
Такими элементами являются бор (10В) и литий (6Li). Однако туморотропностью эти элементы не обладают. Для обогащения ими опухоли использована различная скорость диффузии их из кровеносной системы в ткани (т. е. эти элементы медленно переходят из крови в головной мозг, а в опухолевую ткань поступают значительно быстрее).
Установлено, что через 30 минут после внутривенного введения соединений бора его концентрация в опухоли мозга в 4-5 раз выше, чем в нормальной ткани. И именно в это время должно проводиться облучение.
Концентрация бора и лития в мышечной ткани очень велика, и поэтому нейтронозахватывающую терапию нельзя применять при опухолях туловища и конечностей. Этот метод применим только при опухолях головного мозга.
К фотонным ИИ относятся -излучение радиоактивных веществ, рентгеновское характеристическое и тормозное излучения, генерируемые различными ускорителями. ЛПИ фотонного излучения самая низкая (1-2 пары ионов на 1 см3 воздуха), что определяет его высокую проникающую способность (в воздухе длина пробега составляет несколько сот метров).
-излучение возникает при радиоактивном распаде. Переход ядра из возбужденного в основное состояние сопровождается излучением -кванта с энергиями от 10 кэВ до 5 МэВ. Основными терапевтическими источниками -излучения являются дистанционные гамма-терапевтические аппараты с искусственным радионуклидом 60Со. Этот искусственный радиоактивный излучатель в течение более 60 лет используется в радиотерапевтических клиниках благодаря своим характеристикам. Энергия гамма-излучения 60Со довольно высока и составляет 1,25 МэВ, что позволяет обеспечить перемещение энергии пучка вглубь тканей. При максимуме относительной поглощенной дозы на глубине 0,5 см, 50% глубинная доза располагается на глубине 11,4 см. Достаточно длительный период полураспада, составляющий 5,3 года, благодаря чему мощность источника убывает в течение длительного времени, а перезарядка аппарата требуется раз в 5-7 лет.
Тормозное рентгеновское излучение высоких энергий возникает за счет ускорения и резкого торможения ускоренных электронов высоких энергий в вакуумных системах различных ускорителей и отличается от рентгеновского большей энергией квантов (от одного до десятков МэВ).
При прохождении потока фотонов через вещество происходит его ослабление в результате взаимодействия ионизирующего излучения с веществом. Тип взаимодействия фотонов с атомами вещества зависит от энергии фотонов. Выделяют следующие виды взаимодействия фотонов с веществом:
В результате вышеперечисленных процессов взаимодействия фотонного излучения с веществом возникает вторичное фотонное и корпускулярное излучение (электроны и позитроны). Ионизационная способность заряженных частиц значительно больше, чем фотонного излучения.
Пространственное ослабление пучка фотонов происходит по экспоненциальному закону (закону обратных квадратов): интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника излучения.
Излучение в диапазоне с энергией от 200 кэВ до 20 МэВ нашло самое широкое применение в терапии злокачественных новообразований. Большая проникающая способность позволяет передавать энергию глубоко расположенным опухолям. При этом резко снижается лучевая нагрузка на кожу и подкожную клетчатку, что позволяет подвести требуемую дозу к очагу поражения без лучевого повреждения указанных участков тела (в отличие от мягкого рентгеновского излучения). С увеличением энергии фотонов больше 15 МэВ увеличивается риск лучевого поражения тканей на выходе пучка.
В целом (рис. 2.3), проникающая способность ионизирующих излучений, а, следовательно, показания к их использованию в терапии опухолей зависит от вида излучения (фотонные излучения обладают в целом более высокой проникающей способностью, чем корпускулярные) и его энергии (возрастает).
Рис. 2.3.Примеры процентного линейного распределения дозы пучков электронов энергией от 6 до 20 МэВ и фотонных излучений от гамма-излучения 60Со до мегавольтного рентгеновского излучения энергией 4-25 МэВ.
Контрольные вопросы к разделу
(выделены правильные ответы)
Для обеспечения радиационной безопасности и гарантии качества при проведении лучевой терапии необходим точный количественный учет энергии ионизирующего излучения, поглощенной персоналом и пациентами, подвергающимися облучению.
Для количественной характеристики ИИ пользуются понятием «доза». Доза ИИ - это отношение энергии излучения к массе или объему облучаемого вещества. В клинической дозиметрии пользуются следующими терминами и величинами:
кроме протонов отдачи 5
Эффективность действия ИИ зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. В настоящее время рекомендуется пользоваться физическими величинами, выраженными в единицах СИ. Однако в медицинской радиотерапевтической технике долгое время применяли внесистемные единицы, что широко отражено в соответствующей литературе, инструкциях, шкалах приборов (в т. ч. дозиметрах). В таблице 3.1. дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц.
Таблица 3.1.
Основные радиационные величины и их единицы
|
Физическая величина |
Единица, ее наименование, |
Соотношение между единицами |
|
|
внесистемная |
СИ |
||
|
Активность нуклида в р/а источнике |
Кюри (Ci, Ки) |
Беккерель (Bq, Бк) |
1 Бк = 2,710-11 Ки 1 Ки = 3,71010 Бк |
|
Экспозиционная доза излучения |
Рентген (R, Р) |
Кулон на кг (C/kg, Кл/кг) |
1 К/кг = 3876 Р 1 Р=2,58104 Кл/кг |
|
Мощность |
Рентген в се-кунду (R/s, Р/с) |
Ампер на кг (A/Kg, А/кг) |
1 А/кг = 3876 Р/с 1 Р/с =2,5810-4 А/кг |
|
Поглощенная доза излучения |
Рад (rad, рад) |
Грей (Gy, Гр) |
1 Гр = 100 рад 1 рад = 0,01 Гр |
|
Мощность |
Рад в секунду (rad/s, рад/с) |
Грей в секунду (Gy/s, Гр/с) |
1 Гр/с = 100 рад/с 1 рад/с = 0,01 Гр/с |
|
Интегральная доза излучения |
радграмм (radg, радг) |
Джоуль (J, Дж) |
1 Дж = 105 радг 1 радг = 10-5 Дж |
|
Эквивалентная доза излучения |
Бэр (rem, бэр) |
Зиверт (Sv, Зв) |
1 Зв = 100 бэр 1 бэр = 0,01 Зв |
|
Мощность |
Бэр в секунду (rem/s, бэр/с) |
Зиверт в секун-ду (Sv/s, Зв/с) |
1 Зв/с = 100 бэр/с 1 бэр/с = 0,01 Зв/с |
Поскольку 1 Гр, по определению, есть 1 Джоуль на килограмм, единица СИ интегральной дозы грейкилограмм преобразуется в Джоуль (1 Гркг = 1 (Дж/кг)кг = 1 Дж).
Контрольные вопросы к разделу
(выделены правильные ответы)
Ионизирующие излучения не обладают запахом, вкусом или какими-либо другими свойствами, позволяющими человеку распознать их присутствие. Для измерения количественных и качественных характеристик ИИ используются различные методы, основанные на регистрации эффектов взаимодействия излучения с веществом.
Дозиметры - это приборы, предназначенные для измерения дозы или мощности дозы ИИ. В основе этих приборов лежат регистрация и количественная оценка ионизационного, сцинтилляционного, фотографического, химического и других эффектов, возникающих при взаимодействии ИИ с веществом.
В зависимости от цели измерения дозы выделяют следующие основные группы дозиметров:
Методы дозиметрии:
Независимо от используемого метода дозиметрии все дозиметры должны удовлетворять следующим требованиям:
Выбор того или другого дозиметра производят на основе его важнейших характеристик.
Контрольные вопросы к разделу
(выделены правильные ответы)
Основной принцип обеспечения гарантии качества при лучевой терапии злокачественных новообразований – подвести оптимально необходимую дозу ИИ на патологический очаг при минимальном облучении окружающих здоровых тканей и органов.
В зависимости от локализации, формы и размеров патологического очага разработаны различные методы и методики облучения, а также постоянно совершенствуется оборудование для их осуществления.
Все методы лучевой терапии по способу подведения ионизирующего излучения можно разделить на две группы:
Более детальная их классификация представлена ниже.
Классификация методов лучевой терапии
I. Дистанционные
1. Рентгенотерапия
А. Длинно-дистанционная (синонимы - глубокая, ортовольтная, киловольтная)
Б. Коротко-дистанционная (синоним - близкофокусная)
2. Гамма-терапия
А. Статическая
Б. Подвижная (секторная (маятниковая), ротационная и т. п.)
3. Лучевая терапия тормозным излучением высоких энергий
А. Статическая
Б. Подвижная
4. Лучевая терапия ускоренными электронами
5. Адронная лучевая терапия
А. Тяжелыми заряженными частицами (альфа-частицами, протонами, пи-мезонами)
Б. Нейтронотерапия
II. Контактные
Методы лучевой терапии, при которых источник ИИ находится на расстоянии от облучаемого объекта, называются дистанционными. Источники рентгеновского излучения, быстрых электронов называют генераторами.
Классическая рентгенотерапия. Используется рентгеновское излучение низких и средних энергий (40-200 КэВ). Источником излучения является рентгеновская трубка. Рентгеновское излучение – это фотонное (электромагнитное) излучение. Спектр рентгеновского излучения сплошной, неравномерный, с разной длиной волны. Для того, чтобы сделать пучок более однородным, его фильтруют. Чаще используют фильтры из алюминия, меди и их комбинацию.
Особенности классического (ортовольтного) рентгеновского излучения заключаются в следующем:
Коротко-дистанционная (близкофокусная) рентгенотерапия проводится при поверхностных опухолях: рак кожи, базалиома, рак губы и т. д. Аппараты: РУМ -7; Рентген-ТА. Энергия излучения до 100 килоэлектронвольт (кэВ). Аппараты для длинно-дистанционной рентгенотерапии: РУМ-13; РУМ-17 с энергией излучения до 200 КэВ в настоящее время используют главным образом для лечения неопухолевых заболеваний.
В современных аппаратах предусмотрены технические возможности проведения и коротко- и длинно-дистанционной рентгенотерапии. Таким примером служит аппарат «Therapax» (Канада) Рис. 3.
Рис. 4.1. Рентгентерапевтический аппарат «Therapax» с набором тубусов.
Дистанционная -терапия. Применяются гамма-терапевтические аппараты, содержащие в качестве источника ИИ радионуклид кобальт 60.
Характеристики радионуклида кобальт 60 (60Со):
Для эффективной и производительной работы гамма-терапевтических установок необходима сравнительно высокая удельная активность препарата (активность радионуклида в единице объема). Чем больше удельная активность, тем меньше размеры источника излучения. Размеры источника в гамма–терапевтических аппаратах типа РОКУС составляет 20 х 22 мм, диаметр таблеток кобальта составляет 1,5–2,0 см, высота 1-2 мм. Таблетки радионуклида помещены в герметичную капсулу из нержавеющей стали.
Максимум ионизации (100% глубинная доза) при дистанционной -терапии 60Со находится на глубине 0,5 см под поверхностью кожи, 50% изодоза для стандартного размера поля 10х10 см располагается примерно на глубине 11,4 см. Процентно–глубинная доза – это отношение дозы на глубине к дозе в максимуме ионизации.
В России выпускаются аппараты для дистанционной -терапии «РОКУС-М» и «РОКУС-АМ» (ротационно-конвергентная установки, рис. 4.2)
Рис. 4.2. Ротационно – конвергентная установка РОКУС–М. Энергия гамма-излучения 60Со - 1,25 МэВ.
Зарубежные дистанционные гамма-облучатели представлены такими установками, как «Teragam» (Чехия, рис. 4.3.) и «Teratronics» (Канада, рис. 4.4.)
Рис. 4.3. Дистанционный гамма-терапевтический аппарат «Teragam» (Чехия). Источник излучения - 60Со
Рис. 4.4. Дистанционный гамма-терапевтический аппарат «Teratronics» (Канада). Источник излучения - 60Со.
Дистанционная гамма-терапия используется в основном для лечения злокачественных опухолей внутренних органов: легких, пищевода, желудка, прямой кишки, мочевого пузыря и т. д.
Лучевая терапия тормозным рентгеновским излучением высокой энергии (4 -25 МэВ). Источниками этого излучения являются линейные и циклические ускорители электронов (ЛУЭ), микротроны, бетатроны. Из-за высокой энергии тормозное излучение имеет большую проникающую способность. Максимум ионизации находится глубоко в тканях (на расстоянии 3-5 см от поверхности в зависимости от энергии излучения). Используется для облучения глубоко расположенных опухолей. В настоящее время линейные ускорители в России не выпускаются, 70% мирового рынка современных линейных ускорителей обеспечивает фирма «VARIAN» (США). На рис. 4.5. представлен линейный ускоритель «Clinac – 2100C» фирмы «VARIAN».
Рис. 4.5. Линейный ускоритель электронов «Clinac – 2100C» (энергии тормозного излучения высоких энергий 6; 18 МэВ, ускоренных электронов 6;9;12;16; 20 МэВ).
Лучевая терапия тормозным излучением высокой энергии применяется главным образом в лечении «глубоких» злокачественных опухолей (рак легкого, пищевода, прямой кишки, мочевого пузыря и др.). Благодаря более оптимальным физическим характеристикам этому методу, несмотря на довольно высокую его стоимость, в экономически развитых странах отдают предпочтение перед дистанционной гамма-терапией 60Со.
Лучевая терапия ускоренными (быстрыми) электронами - -терапия (6 - 20 МэВ). Источники электронов – линейные ускорители электронов, бетатроны, микротроны (рис. 4.5). Электроны, поглощаясь в тканях, создают дозное поле. Максимум поглощенной дозы (ионизации) находится на глубине эффективного пробега электронов (эффективный пробег равен 1/3 максимальной энергии), т. е. 1,5 - 8 см от поверхности тела. Величина дозы быстро падает с глубиной. В основном пучок электронов используется для лечения поверхностно - расположенных опухолей.
Адронная терапия – (Hadros - от греч.: большой, сильный) название элементарных частиц участвующих в фундаментальных взаимодействиях: протоны, нейтроны, пи мезоны, ионы углерода и др. Широкому использованию адронной терапии в практической медицине препятствует высокая стоимость оборудования для получения элементарных частиц.
Нейтронная терапия в мире проведена более чем 30000 больных. Уже доказана высокая эффективность использования нейтронов для лечения больных различными видами сарком, опухолями головы и шеи, молочной железы, легкого, другими новообразованиями. В России в 3-х научных центрах: Обнинске, Томске и Снежинске - ведутся клинические испытания ЛТ быстрыми нейтронами.
Чаще всего для целей НЗТ используются вещества, содержащие 10B, поскольку при воздействии на этот элемент тепловыми нейтронами образуются α-частицы и частицы 7Li, обладающие радиобиологическими свойствами плотно-ионизирующих излучений и минимальным пробегом (5-10 μм), что позволяет добиться эффективного и избирательного поражения на уровне одной клетки. Для проведения НЗТ используются реакторы, ускорители, позволяющие получать мощные пучки тепловых или эпитепловых нейтронов.
Дистанционный метод облучения занимает главенствующее место в лучевом лечении онкобольных, он применяется не менее чем в 90% случаев лучевой терапии.
Контрольные вопросы к разделу
(выделены правильные ответы)
По мнению экспертов ВОЗ, успех лучевой терапии на 50% зависит от наличия современной радиотерапевтической аппаратуры, оборудования для компьютерного дозиметрического планирования процедур облучения и их последующего воспроизведения и на 50% от медицинского фактора (индивидуальные особенности организма, чувствительность опухоли к лучевой терапии, профессионализм медицинского персонала и др.
Существующие в настоящее время технологии дистанционного облучения можно условно иерархизировать следующим образом:
Конвенциальное лучевое лечение базируется в основном на использовании сравнительно простых методик облучения пациентов. Обычный линейный ускоритель электронов или гамма-терапевтический аппарат создают прямоугольное радиационное поле тех или иных размеров при помощи металлических коллиматоров (иногда называемых «челюстями» - jaws), встроенных в аппарат. Для формирования фигурного поля, по контурам примерно соответствующего облучаемому опухолевому очагу, используют стандартные приспособления: защитные блоки, клиновидные фильтры, решетчатые диафрагмы и др. (рис. 4.6). Выбор центра и границ поля при планировании облучения осуществляется на основе проекционного изображения, полученного под заданным углом. Дозиметрический расчет плана лучевой терапии проводится на одном или, реже, нескольких поперечных срезах. Этот срез строится на основе поперечных компьютерных томограмм пациентов или проекционных снимков. Разработанная программа облучения после верификации плана на симуляторе реализуется на линейном ускорителе электронов или дистанционном гамма-аппарате.
Рис. 4.6. Комплект формирующих принадлежностей для дистанционного гамма-терапевтического аппарата типа «РОКУС».
Понятие «конформная лучевая терапия» может быть определено как попытка придания объему высокой дозы формы опухоли при ограничении до минимума дозы на окружающие здоровые ткани. С клинической точки зрения - это «попытка обеспечить полное разрушение первичного очага без превышения толерантности нормальных тканей». (Gerald J. Kutcher).
При конформном радиационном воздействии для создания требуемой формы поля необходимы различные варианты фигурных блоков. Конформная лучевая терапия требует обязательного применения трехмерного планирования облучения. Дополнительное формирование пучка достигается использованием комбинации коллиматоров и специальных блоков (набор свинцовых блоков или блоков из свинцового сплава Вуда различных форм и размеров), помещенных и закрепленных на специальной подставке в проекцию прямоугольного поля, сформированного стандартным коллиматором. Блоки перекрывают части прямоугольного поля вне объема мишени и защищают здоровые ткани за границами мишени. Современные линейные ускорители оснащены многолепестковым коллиматором (МЛК), сформированным из 48-120 экранирующих пластинок, способных создавать поля облучения любой конфигурации (рис. 4.7.).
Рис. 4.7. Многолепестковый коллиматор. 54 лепестка формируют поле облучения, соответствующее очертаниям опухоли.
Регулировка конфигурации поля осуществляется посредством изменений в компьютерном файле, содержащем установки для лепестков.
МЛК может быть использован в радиотерапии с тремя целями. :
Для осуществления модуляции разработаны различные подходы, регулирующие движение лепестков МЛК во время облучения, что создает динамический компенсирующий фильтр, обеспечивающий облучение при нескольких фиксированных положениях консоли, либо в случае непрерывно вращающегося веерного или конического пучка. Лепестки обязаны давать приемлемый уровень ослабления, должны иметь оптимальные характеристики для задания формы поля при работе во всем диапазоне размеров полей и полностью вписываться в остальную коллимирующую систему.
Для определения расположения лепестков применяют различные типы датчиков. Наиболее часто в многолепестковых коллиматорных системах используют высокоточные потенциометры. Преимущества таких линейных датчиков положения состоят в простоте сбора информации, меньшей подверженности повреждениям от радиации, хорошей линейности и точности. Недостаток – необходимость подведения проводки к каждому из них, и, как следствие, большое пространство в облучающей головке ускорителя должно быть выделено для этого.
Для распознавания положения лепестка видеооптическая система использует тот же источник света, что и для позиционирования пациента. Обратный рефлектор монтируется вблизи конца каждого лепестка. Свет, проецирующийся на конец лепестка, отражается назад вдоль той же траектории, что и исходный свет. Расщепитель пучка и канал системы зеркал отражают свет на твердотельную камеру.
Формируется изображение, демонстрирующее положение рефлекторов. Изображение может быть построено так, чтобы камера показывала только рефлекторы. Видеосигнал оцифровывается и обрабатывается процессором изображений в контроллере МЛК. Поскольку все рефлекторы имеют одинаковую форму и размер, можно использовать простую технику распознавания позиции всех рефлекторов. В МЛК, которые предусматривают двухмерное изменение формы поля, для перемещения лепестков используются электрические двигатели. Эксперты американского общества терапевтической радиологии и онкологии (ASTRO) и Американской ассоциации медицинских физиков (ААРМ) считают (2004 г.), что интенсивно модулированная радиотерапия сегодня представляет собой самую перспективную технологию дистанционного облучения. ИМРТ дает возможность создавать не только радиационное поле любой требуемой формы, но и осуществлять облучение во время одного и того же сеанса с различной интенсивностью.
В современных линейных ускорителях для отображения пучка в реальном времени используется система портальной визуализации – Portal vision Система может использоваться при любом положении линейного ускорителя (рис. 4.8.).
Рис. 4.8. Использование системы портальной визуализации для верификации конфигурации пучка в режиме реального времени. Изображение может быть получено при любой ориентации поля.
Система портальной визуализации позволяет получить изображение облучаемой области в мегавольтном пучке, делать верификационные снимки и проводить мониторинг в процессе лучевого лечения (рис. 4.9.).
Рис. 4.9. Портальные снимки в процессе проведения лучевого лечения рака легкого.
Использование IMRT в клинике требует абсолютно обязательного выполнения ряда условий, к которым относятся:
В принципе для получения адекватного изображения, пригодного для дальнейшего трехмерного планирования, могут быть использованы четыре типа установок.
Симулятор – это рентгенодиагностический аппарат, специально приспособленный для выбора контуров (границ) радиационного поля. Данная функция с успехом может быть осуществлена также с помощью более усовершенствованных РКТ-симулятора (рентгеновского компьютерного томографа с функцией симулятора) и симулятора-РКТ. Но качество компьютерных томограмм, совершенно необходимых для планирования, у симулятора-РКТ значительно уступает таковому у РКТ-симулятора и стандартного диагностического РКТ. Это происходит из-за того, что на симуляторе-РКТ доступен меньший объем диагностической информации.
Полным набором требуемых функций обладает только РКТ-симулятор. Этот прибор имеет одну или несколько соединенных в сеть рабочих станций для трехмерной реконструкции и виртуальной симуляции, лазерную маркировочную систему. Его применение ограничивает высокая стоимость.
Для иммобилизации на лечебном столе ЛУЭ используется ряд приспособлений. Обычно на стол накладывается специальная планка из карбонового волокна, которая в сочетании с применением термопластических материалов дает возможность сохранять одно и то же положение пациента в течение всего времени проведения радиотерапии (Рис. 4.10.).
Рис. 4.10. Фиксация больной злокачественным заболеванием головного мозга с помощью термопластиковой маски
Дальнейший прогресс в развитии технологии IMRT неразрывно связан с интеграцией симулятора (рис. 4.11.) (киловольтного рентгеновского источника и детектора большой (41х 41 см²) площади в виде плоской панели) в ЛУЭ для осуществления флюороскопии, радиографии и объемной компьютерной томографии конусным пучком.
Рентгеновская трубка питается от высокочастотного рентгеновского генератора напряжением 45 кВ, работающим под контролем компьютера. Она монтируется на выдвижном кронштейне, который тянется от структуры барабана ускорителя. Фокусное пятно трубки располагается на 900 относительно мегавольтного источника и в 100 см (± 0,2 см) от поворотной оси ускорителя. Трубка имеет общую ось вращения с мегавольтным источником. Плоская панель рентгеновского детектора смонтирована напротив киловольтной трубки. Детектор обладает рядом характеристик, которые делают его идеально подходящим для компьютерной томографии конусным пучком, включая поперечные сечения на интенсивном рентгеновском излучении и эффективный, не подверженный искажениям, сбор данных.
Система получения изображения в целом работает под компьютерным управлением, засветка рентгеновским излучением и сбор информации с детекторов синхронизируется при помощи программного обеспечения.
Рис.4.11. Линейные ускорители с интегрированной позиционирующей рентгеновской системой (в ускорителях VARIAN система носит название OBI, on-board imager).
Геометрическая перекрестная калибровка систем получения изображения и приложения дозы позволяет создать объемное изображение в рамках координатной системы лечебного аппарата. Такой подход дает гибкость при разработке стратегии получения изображения в зависимости от специфики лучевой процедуры – будь то флюороскопия в реальном времени, рентгенография, компьютерная томография конусным пучком, либо комбинация всех трех перечисленных вариантов. Метод конусного пучка позволяет реконструировать компьютерно-томографическое изображение на основе данных, собранных за один поворот консоли. В такой ситуации мы фактически имеем дело с высоко интегрированной моделью, в которой система управления ЛУЭ гармонично сочетает взаимодействие компонента для получения изображения и реализации лучевого воздействия на едином радиотерапевтическом аппарате, предоставляющем возможность проводить высокоточное лучевое лечение, корректируемое по изображениям (IGRT). Следовательно, в данном случае речь идет об использовании в клинической практике ЛУЭ, позволяющем осуществлять неразрывный процесс идентификации мишени, мониторинга в реальном времени и эффективного приложения дозы.
Известно, что эффективность лучевой терапии находится в прямой зависимости от подведенной дозы. Конформное, интенсивно-модулированное облучение позволяет подвести суммарные очаговые дозы (СОД), значительно превышающие те значения, которые в эпоху конвенциональной лучевой терапии считались предельными из-за высокого риска повреждения здоровых тканей. Но поскольку опухоли некоторых локализаций могут смещаться в течение сеанса облучения вместе с движущимся органом, это серьезно осложняет задачу радиационного онколога. При использовании стандартных методик конформного облучения он вынужден расширять радиационное поле для исключения выхода опухоли за его пределы, существенно увеличивая риск радиационного повреждения здоровых тканей. При раке легкого для решения этой проблемы предложены различные решения. В частности, это интегрированные в ускоритель приборы для активного контроля за дыханием (Real-time Position Management – RPM respiratory gating), система задержки дыхания (Active Breathing Coordinator) и другие.
Стереотаксическая радиохирургия (SRS) - методика лучевой терапии, сочетающая принципы стереотаксиса (3D локализации мишени) с использованием множества сходящихся в одной точке лучей от высокоэнергетического источника излучения, осуществляемая за один сеанс (одну фракцию). Как правило, подводится доза не менее 15 Гр. Термин радиохирургия введен шведским нейрохирургом Л. Лекселлом (L. Leksell).Он означает разрушение выбранной зоны-цели в мозге, используя высокоточную доставку одиночной, высокой дозы радиации через интактный череп. В 1951 году Л. Лексел и биофизик Б. Ларсон сконструировали первый гамма-нож.
Гамма-нож (Gamma-Knife) (рис. 4.12) - это аппарат для проведения высокоточного одномоментного облучения различных патологических образований головного мозга. В основу положен метод стереотаксического наведения излучения на облучаемый объект.
Рис. 4.12. Аппарат «Гамма – нож»
Облучение проводится с помощью 201 сфрокусированного источника 60Со. Голова с установленной стереотаксической рамой жестко закреплена в автоматической позиционирующей системе (АРС). Створки аппарата открываются и ложе продвинется так, что голова окажется внутри «Гамма – ножа» (рис. 4.13).
Рис. 4.13. Автоматическая позиционирующая система (слева) и схема ее продвижения с пациентом вовнутрь «Гамма-ножа».
Стереотаксическая радиохирургия на аппарате «Гамма-нож» применяется при лечении патологических образований в головном мозге размером до 30 мм.
Стереотаксическое облучение выполняют и на современных ускорителях с высокой мощностью тормозного пучка излучения и системами для коллимации и контроля (рис. 4.14.).
Рис. 4.14. Системы коллимации пучка и приспособления для стереотаксического облучения
Кибернож (CyberKnife) (рис. 4.15) - разработан в Стендфордском университете (США) в 1992 году под руководством профессора Джона Адлера.
Рис. 4.15. Линейный ускоритель «Кибернож».
Компактный линейный ускоритель установлен на контролируемом компьютером манипуляторе - роботе имеющем 6 степеней свободы доступа к мишени. Система контроля по изображению, использующая цифровые рентгеновские камеры, определяет местоположение опухоли и сравнивает новые данные с хранящейся в памяти информацией. При обнаружении смещения опухоли роботизированная рука корректирует направление пучка фотонов. Процессы контроля и нацеливания повторяются перед доставкой каждого пучка фотонов. Сотни пучков фотонов направляются точно в мишень. На аппарате «Кибернож» возможно проводить радиохирургическое лечение патологических образований, расположенных в любой части тела, что создает преимущество этого устройства перед гамма-ножом. В то же время, для киберножа также существует ограничение по объему облучаемой мишени – не более 3 см в диаметре.
В настоящее время большое значение придается интраоперационной лучевой терапии (ИОЛТ), т.е. облучению во время проведения оперативного вмешательства. Это методика, заключающаяся в однократном облучении ложа прооперированной опухоли, позволяет значительно снизить вероятность ее рецидива. Благоприятное распределение дозы излучения, а также правильный выбор мишеней позволяют добиться максимального повреждения микроскопических остатков опухоли при минимальном радиационном повреждении нормальных тканей.
Преимущество комбинации хирургического вмешательства с ИОЛТ доказано в рандомизированных исследованиях на моделях рака желудка, сарком мягких тканей, некоторых других злокачественных опухолей с установленным неблагоприятным прогнозом.
Учитывая потребность клиник в специальном оборудовании для осуществления ИОЛТ, были предложены интересные разработки. В частности, Inraop Medical создала аппарат «MOBETRON», генерирующий пучки электронов 4 МэВ, 6 МэВ, 9 МэВ и 12 МэВ, оснащенный рядом аппликаторов, болюсов и других приспособлений. Компания «Карл Цейсс» (Германия) предлагает применять при ИОЛТ установку «INTRABEAM PRS» (Рис. 4.16), снабженную рядом аппликаторов сферической формы диаметром от 1,5 до 5 см.
Рис. 4.16. Установка для ИОП «INTRABEAM PRS» с аппликаторами.
Прибор представляет собой миниатюрный линейный ускоритель, в котором пучок электронов направляется на золотую пластинку диаметром 3 мм, находящуюся внутри сферического аппликатора. В результате получается вторичное низкоэнергетическое (30-50 кВ) рентгеновское излучение. Благодаря соответствующей форме аппликаторов оно становится сферическим, изотропным. Особенно удобно использование данного прибора в целях ИОП во время выполнения органосохраняющих вмешательств у больных раком молочной железы, но с его помощью можно проводить ИОП и при колоректальном раке, раке поджелудочной железы, кожи, опухолях головы и шеи.
Контактные методы облучения - это методы ЛТ, при которых источник ИИ находится в непосредственной близости от облучаемого объекта или вводится в него. Иначе методы контактного облучения называются брахитерапией.
Различают следующие методы контактной ЛТ:
Основной особенностью дозного распределения при всех контактных методах ЛТ является быстрое падение мощности дозы по мере отдаления от препарата на протяжении уже первого сантиметра, это способствует созданию высокой дозы ИИ в патологическом очаге с крутым падением дозы за его пределами. Эта особенность является преимуществом метода, так как при этом окружающие опухоль нормальные ткани подвергаются минимальному облучению. Недостаток контактных методов – невозможность облучения регионарных лимфоузлов. Поэтому контактные методы облучения часто используют в сочетании с дистанционной лучевой терапией, метод носит такое же название – сочетанная лучевая терапия..
При аппликационной радиотерапии источники ИИ помещаются в непосредственной близости от патологического очага (опухоли), или соприкасаются с кожей, слизистой оболочкой без нарушения их целостности. В настоящее время используются -аппликаторы, содержащие 90Sr и 90Y (лечение офтальмологических заболеваний). Гамма-аппликаторы – закрытые источники ИИ, содержащие радионуклид 60Co; 192Ir; 137Cs. Препараты помещают в специально приготовленные муляжи, маски из легко моделирующихся материалов и применяют, как правило, в лечении поверхностно - расположенных злокачественных новообразований. Аппликационная ЛТ выполняется в течение 5-10 дней, причем ежедневные процедуры проводятся в течение нескольких часов. Пациент на время облучения помещается в отдельную специальную, так называемую, «активную палату».
Внутриполостной метод облучения (внутриполостная аппликационная лучевая терапия) проводят путем введения источников излучения в полости: полость рта, матку, пищевод, прямую кишку и др. Первоначально при проведении лучевой терапии больному укладывали аппликатор, или интростат, полую гибкую трубку с заранее установленными в ней радиоактивными источниками. Длина облучающей части интрастата соответствует длине опухолевого поражения с определенными отступами. Поскольку укладка интрастата проводилась вручную, это приводило к облучению медицинского персонала во время выполнения этой процедуры, даже несмотря на то, что использовались источники низкой удельной активности. Стараясь быстрее установить радиоактивные источники, радиотерапевты зачастую проигрывали в точности их установки.
В настоящее время с целью улучшения радиационной безопасности медицинского персонала и повышения эффективности лучевой терапии используют методику последовательного удаленного введения активности (remote afterloading).
В отличие от традиционного выполнения внутриполостного облучения в полость вводят неактивную систему эндостатов, рентгенологически проверяют правильность их расположения, затем вводят в них источники ионизирующего излучения высокой удельной активности. Преимуществами этой методики является безопасность для персонала, удобство для больного, поскольку запланированная доза, благодаря высокой мощности излучения, подводится за минуты.
Методика лечения с помощью источников низкой удельной активности эволюционировала и сейчас применяется как метод simple afterloading, т.е. с минимальной лучевой нагрузкой на персонал, но применяется значительно реже.
Для внутриполостной лучевой терапии разработаны аппараты разных конструкций, которые позволяют автоматизированно располагать источники ИИ около опухоли для ее локального облучения: «АГАТ-В», «АГАТ-ВУ» с источником 60Со, «Микроселектрон» с источником, «Анет-В» с источником 252Cf, «MultiSource HDR» (рис. 4.17) – единственный из функционирующих в российских клиниках аппаратов мирового класса, работающий на источниках 60Со.
Рис. 4.17. Аппарат для брахитерапии «MultiSource HDR»
По сравнению с радиотерапевтическими установками, работающими только на источниках 192Ir, которые необходимо заменять 3-4 раза в год, установка «MultiSource HDR» с источником 60Со может функционировать в течение 5 лет без перезарядки.
Внутритканевая ЛТ. Метод внутритканевой лучевой терапии состоит в непосредственном введении источников ИИ в ткани опухоли. При этом требуется нарушение целостности тканей независимо от формы применяемых радиопрепаратов. Преимущество этого метода заключается в том, что при адекватном планировании облучения с использованием современных методик визуализации и трехмерного планировани образуется дозное поле, максимально охватывающее область опухоли с резким падением дозы за ее пределами.
Внутритканевая терапия проводится , β и нейтронными излучателями: 60Со, 192Ir, 252Cf, 125I, и др. Внутритканевая - терапия применяется как самостоятельный метод лечения злокачественных опухолей размером не более 5 см, без инфильтрации окружающих тканей. Радиопрепараты располагают по трехмерным геометрическим схемам, рассчитанным так, чтобы весь объем мишени облучался равномерно. Возможно прошивание опухоли радиоактивными нейлоновыми нитями с излучающими гранулами (60Со), танталовой проволокой. Используют также инъекционную имплантацию коллоидных растворов радионуклидов (198Au). При внутритканевой лучевой терапии источник излучения непрерывно находится в опухоли в течение всего процесса лечения. После облучения источники с длительным периодом полураспада (60Со, 192Ir, 252Cf) обязательно эвакуируют, короткоживущие радионуклиды, такие как 125I и 198Au, не требуют извлечения.
Метод избирательного накопления изотопов. Избирательное накопление органами и тканями организма некоторых химических соединений послужило основанием для применения радиоактивных препаратов – радионуклидов этих элементов с лечебной целью. Например I131 используется лечении высокодифференцированного рака щитовидной железы, особенно при рецидивах и метастазах. Радиоактивный фосфор Р32 применяют при лечении эритремии. При множественном метастатическом поражении костей, которое особенно часто происходит у больных раком предстательной и молочной железы, используют парентеральное введение растворов β-излучателя 89Sr, который являясь метаболическим конкурентом кальция, избирательно накапливается в метастатических очагах, что приводит к снижении тяжести болевого синдрома и даже их рарушению.
Перспективной технологией является нейтрон-захватная терапия (НЗТ). В основе метода НЗТ лежит способность ядер ряда элементов интенсивно поглощать тепловые и эпитепловые нейтроны с образованием вторичного излучения. Если вещества, содержащие такие элементы, как В10 и др., избирательно накопить в опухоли, а затем облучать потоком тепловых или эпитепловых нейтронов, то возможно интенсивное поражение опухолевых клеток при минимальном воздействии на окружающие опухоль нормальные ткани. Эта особенность НЗТ позволяет эффективно воздействовать на те опухоли (в частности, ряд злокачественных новообразований головного мозга), которые в настоящее время считаются практически инкурабельными.
Чаще всего для целей НЗТ используются вещества, содержащие B10, поскольку при воздействии на этот элемент тепловыми нейтронами образуются α-частицы и частицы Li7, обладающие радиобиологическими свойствами плотно-ионизирующих излучений и минимальным пробегом (5-10 μм), что позволяет добиться эффективного и избирательного поражения на уровне одной клетки. Для проведения НЗТ используются реакторы, ускорители, позволяющие получать мощные пучки тепловых или эпитепловых нейтронов.
Данный уникальный метод высокоэффективен в лечении больных такими опухолями мозга, как мультиформная глиобластома, анапластическая астроцитома, позволяя добиваться пятилетней выживаемости в 20-60% случаев по сравнению с 3-5% при других современных вариантах лечения. Начаты успешные клинические исследования по использованию НЗТ для лечения множественного метастатического поражения печени, состояния, связанного с очень низкой ожидаемой продолжительностью жизни.
Все методы лучевого лечения используются в трех специализированных подразделениях радиологических отделений: блоке дистанционной лучевой терапии, блоке для работы с закрытыми источниками ИИ («активный блок») и блоке для работы с открытыми жидкими радионуклидами. Каждое из этих подразделений имеет свои особенности работы, радиационной защиты, ухода за больными и оснащено специальным оборудованием для проведения лучевой терапии.
Контрольные вопросы к разделу
(выделены правильные ответы)
В основе использования различных видов ионизирующего излучения в лучевой терапии злокачественных опухолей лежат результаты фундаментальных исследований биологического действия ИИ на органы, ткани и различные опухоли, которое представляет собой чрезвычайно сложный процесс, сопровождающийся определенными морфологи-ческими и функциональными изменениями облучаемых тканей и органов. При этом отчетливо прослеживается сочетание регрессивных явлений с восстановительными, находящимися в зависимости от поглощенной дозы и времени, прошедшего после облучения. Четкие представления об этих процессах служат основой для успешного применения ионизирующих излучений в лечебных целях как средства, позволяющего избавиться от опухолевой ткани, и, в то же время избежать необратимых постлучевых повреждений окружающих опухоль нормальных органов и тканей.
Начальным звеном биологического действия ИИ является поглощение энергии излучения с последующим взаимодействием его с веществом ткани, которое протекает очень короткое время - доли секунды. В результате такого взаимодействия в клетках тканей и органов развивается целая цепь биофизических, биохимических, функциональных и морфологических изменений, которые в зависимости от условий протекают в различные сроки - минуты, дни, годы. При взаимодействии излучений с веществом возникают ионизация и возбуждение атомов и молекул облучаемого вещества.
В результате ионизации атомов или молекул возникают ионы с положительными и отрицательными зарядами. Эти ионы нестабильны, химически активны, имеют выраженную тенденцию к соединению с центральными молекулами, при возбуждении которых меняется электронная конфигурация молекулы, что может привести к разрыву ее молекулярных связей. Продукты расщепления прореагировавших молекул также оказываются химически активными и, в свою очередь, вступают в химические реакции с нейтральными молекулами. Ионизация молекул воды, которой в организме около 80%, ведет к ее расщеплению и образованию Н+, ОН–, Н2О2, Н2, обладающих значительной химической активностью и вызывающих окисление растворимых в воде веществ.
Таким образом, первичные физические процессы - ионизация и возбуждение атомов и молекул - приводят к химической перестройке облученных молекул. Весь процесс первичных биофизичисеких и биохимических взаимодействий укладывается в миллисекунды.
В первичном механизме биологического действия различают прямое действие (изменения, возникающие в молекулах клеток в результате ионизации или возбуждения) и непрямое (объединяет все химические реакции, протекающие с химически активными, но не ионизированными продуктами диссоциации ионизированных молекул).
Процессы ионизации и возбуждения являются пусковыми механизмами, которые определяют все последующие изменения в облучаемых тканях. Возможность ионизации зависит от размеров молекулы: чем больше ее размеры, тем больше вероятность ее взаимодействия с ионизирующей частицей. Все наиболее важные молекулы, отвечающие за нормальное функционирование клетки, имеют большой объем. Примером могут служить молекулы ДНК, которые принимают участие в передаче наследственности, в процессах размножения и регуляции обмена в клетке. Облучение приводит к разрыву молекул, нарушению структуры ДНК. В облученной клетке нарушаются процессы регуляции и деятельности ее отдельных составляющих (мембраны, митохондрии и др.). Гибель клеток, даже при облучении большими дозами, может растягиваться на продолжительное время. Различают два вида гибели клеток вследствие облучения: митотическая гибель (инактивация клетки вслед за облучением после первого или последующего митозов) и интерфазная гибель (гибель до вступления ее в фазу митоза).
Непрямое действие излучений вызывает менее грубые нарушения, часто обратимые, но они охватывают большее число молекул в объеме тканей, значительно превышающем размеры полей облучения. Примером непрямого действия может служить общая реакция организма, лейкопения, развивающаяся и в тех случаях, когда костный мозг исключен из зоны облучения.
Интенсивность реакций, связанных с прямым и непрямым механизмами действия ИИ, зависит помимо исходного состояния организма от ряда физических и химических факторов. К физическим факторам относятся доза и ее мощность - с их увеличением наблюдается и усиление биологического эффекта. Также биологический эффект ИИ зависит от качества излучения, которое характеризуется ЛПЭ и ЛПИ, так как эффект облучения обусловлен не только количеством поглощенной энергии, но и ее распределением в биологических тканях.
Из химических факторов, оказывающих влияние на биологический эффект, наиболее отчетливо влияние кислорода. В присутствие кислорода возникает большое количество химически активных радикалов и перекисей, усиливающих процессы окисления в облучаемых тканях. Продолжительность жизни первичных радикалов не превышает долей секунды, а вновь образованные окислители существуют длительное время. При этом могут возникать цепные реакции, а возникающие цепи тем длиннее, чем выше содержание кислорода. Кислород может вступать в реакцию с некоторыми ионизированными молекулами и способствовать их изменению, которое могло бы не проявиться в отсутствие кислорода. Увеличивая интенсивность первичных реакций, развивающихся под влиянием облучения, кислород повышает радиочувствительность клетки, причем повышение это наступает мгновенно вслед за увеличением содержания кислорода. Кислородный эффект наиболее выражен для излучений электромагнитной природы (рентгеновское, гамма-излучение, тормозное излучение высоких энергий), он выше при фракционированном облучении, чем при однократном воздействии.
Введение кислорода в ткани после облучения не оказывает влияния на радиочувствительность клеток, напротив, оно способствует более быстрому их восстановлению от полученных повреждений. Противоположное действие - снижение радиочувствительности тканей - оказывают так называемые протекторы - вещества, связывающие кислород и радикальные группы и, таким образом, подавляющие развитие реакций непрямого действия.
Изменения химической структуры атомов и молекул под влиянием облучения ведут к развитию в клетках биохимических реакций, не свойственных им в нормальном состоянии. Развивающиеся биохимические изменения весьма разнообразны, и значение их для жизни клетки неодинаково. Нарушаются окислительные процессы, белковый, жировой, углеводный обмены, инактивируются энзимы и ферменты.
Контрольные вопросы к разделу
Выделены правильные ответы
Несмотря на защитные мероприятия в зону облучения могут попадать нормальные органы и ткани различного гистологического строения, пролиферирующие и непролиферирующие. Все органы и ткани человека чувствительны к ИИ в разной степени. В одном и том же организме, даже в одном и том же органе ткани и клетки различно поражаются при облучении. Это свойство принято называть относительной радиочувствительностью клеток, тканей и органов.
Радиочувствительность тканей прямо пропорциональна степени их пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки. Наиболее чувствительны к облучению, т. е. подвержены наибольшим морфологическим изменениям, кроветворная ткань, особенно лимфоциты (продолжительность жизни 3-5 дней); миелоидная ткань (продолжительность жизни нейтрофила 5-7 дней); эпителий тонкого кишечника (продолжительность жизни клеток 7 дней); герментативный эпителий (цикл сперматозоида 8-12 дней, цикл яйцеклетки 30 дней); эпителий кожи (продолжительность жизни клеток 24-28 дней). Далее по радиочувствительности идут эндотелий, фиброзная ткань, паренхима внутренних органов, хрящевая ткань, мышцы и нервная ткань. Однако изменения функции нервной ткани наступают быстро и даже при относительно малых дозах облучения. Радиочувствительность тканей и клеток не является величиной постоянной и меняется в зависимости от состояния организма, физической активности в момент облучения и от действия внешних условий (температура воздуха, содержание кислорода и др.).
Радиочувствительность нормальных тканей достаточно высока и нередко превышает таковую у опухоли. Однако ЛТ возможна и в этих условиях, так как процессы восстановления в нормальных тканях протекают более полно и в более короткие сроки, чем в опухоли.
Средние толерантные (переносимые) дозы для нормальных тканей и органов приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1.
Средние толерантные дозы
|
Орган |
Тотальное облучение |
Парциальное фракционирование |
|
|
фракционное |
однократное |
||
|
Легкие |
18-20 Гр за 2 недели (на одно легкое) |
8 Гр (у 3% пневмонит); 9,3 Гр (у 50%); 11 Гр (у 80%) |
При стандартных полях СОД=30-35 Гр |
|
Сердце |
40 Гр (у 5-30% перикардит) |
||
|
Кишечник |
40-45 Гр за 30 фракций (в течение 70 дней может вызвать диарею) |
10 Гр - смертельно |
55 Гр (28 фракций) язвы, стриктуры - у 1-5% |
|
Печень |
21-24 Гр (за 2 недели обычно не вызывает гепатит) |
||
|
Кроветворная система |
1 Гр (по 0,1 в течение |
0,5-1 Гр (лейкоцито- и тромбоцитопения); 10 Гр - смертельно |
30 Гр - аплазия |
|
Хрусталик |
0,5-1 Гр - помутнение (лучевая катаракта) |
||
|
Головной мозг |
40-45 Гр (d= 1,8 Гр) - сонливость, головные боли, тошнота 55 Гр - радионекроз |
65 Гр - может вызвать радионекроз |
|
|
Спинной мозг (груд. отдел) |
СОД не должна быть больше 30-35 Гр |
50 Гр - вероятность радионекроза |
|
|
Яичники |
3 Гр в возрасте> 40 лет - стойкая аменорея 20-40 лет - дисменорея |
||
|
Почки |
25-30 Гр (если облучается одна почка) |
||
|
25 Гр на растущую кость - остановка роста. 65 Гр при обычном фракционировании (если рост кости прекратился) |
Суммарная поглощенная доза на курс ЛТ определяется, исходя из клинических и радиобиологических предпосылок, а также гистологической структуры и особенностей роста опухоли. Для разрушения большинства клеток базально-клеточного рака при традиционном фракционировании достаточно дозы 45-50 Гр, неороговевающего плоскоклеточного рака - 50-60 Гр, плоскоклеточного рака с ороговением - 60-70 Гр, злокачественных глиом - 70-80 Гр. Теоретически всегда возможно подвести необходимую дозу излучения для полного разрушения опухоли. Но это намерение часто ограничено риском повреждения окружающих нормальных органов и тканей, которые могут быть облучены только до известных пределов. Можно сказать, что нижний предел подводимой дозы определяется радиочувствительностью опухоли, а верхний предел - толерантностью окружающих нормальных тканей.
Лучевые повреждения - это изменения, возникающие в результате ЛТ со стороны органов и систем. Характер и особенности клинического проявления лучевых повреждений зависят от индивидуальной радиочувствительности организма и возраста больного, наличия сопутствующей патологии (сахарный диабет и т. п.), вида излучения, разовой и суммарной очаговой дозы, объема облучения, режима фракционирования, мощности дозы. Принято выделять 2 вида побочных эффектов лучевой терапии:
Сравнительная характеристика острых и поздних лучевых реакций представлена в табл. 5.2.
Таблица 5.2.
Сравнительная характеристика побочных эффектов облучения
|
Свойства |
Побочные эффекты лучевой терапии |
|
|
Острые |
Поздние |
|
|
Время проявления |
В процессе ЛТ, либо в пределах 3 мес. по ее окончании |
Через 3 мес. и позднее по окончании ЛТ |
|
Ткани-мишени |
С «клеточным» типом обновления (Н-типа): эпителий, клетки костного мозга, гонады |
С «внутриклеточным» типом обновления (F-тип): подкожная клетчатка, мышцы, кости, паренхиматозные органы и т.п. |
|
Действие ЛТ |
В основном прямое (на клетки-мишени) |
В основном опосредованное (через повреждение микроциркуляторного русла) |
|
Характер течения |
Нарастание, как правило, сменяется полным разрешением |
Неуклонное прогрессирование, либо стабилизация |
Острые лучевые реакции могут быть местными и общими.
Общие лучевые реакции - реакции всего организма на воздействия ИИ - проявляются повышением температуры, нарушением функции желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой, кроветворной, эндокринной и нервной систем.
Местные лучевые реакции характеризуются развитием изменений непосредственно в зоне облучения.
Изменения кожи:
Поздние лучевые повреждения проявляют себя только нарастающей локальной симптоматикой в зоне облучения. Эти повреждения обусловлены повреждением микроциркуляторного русла и носят неуклонно прогрессирующий характер. Резервы лечения этих состояний очень ограничены, однако в ряде случаев удается добиться ощутимых положительных сдвигов. Важно помнить, что поздние лучевые повреждения часто развиваются под маской локального рецидива опухоли и при ошибочной диагностике, не подкрепленной результатами цитологического и/или гистологического исследования, может быть назначено неправильное лечение.
При современной технике лучевой терапии и использовании рациональных методик облучения кожные реакции обычно ограничиваются эритемой и сухим эпидермитом. Основной причиной развития поздних лучевых повреждений кожи является погрешность в планировании и проведении облучения, когда применяются суммарные поглощенные дозы, превышающие толерантность тканей.
Лечение поздних лучевых повреждений кожи строится с учетом клинической формы повреждения. Применяются стероидные и витаминизированные масла при аллергическом дерматите. При лечении лучевого фиброза применяют рассасывающие препараты: диметилсульфоксид, лидазу, глюкокортикоиды. Основным методом лечения таких повреждений следует считать радикальное иссечение поврежденных тканей с последующим кожно-пластическим замещением дефекта.
Лучевые реакции слизистых оболочек (мукозиты, лучевые эпителииты) развиваются при облучении полых органов (гортань, полость рта, пищевод, кишечник, мочевой пузырь). Острый радиоэпителиит - это прогрессирующий процесс, проходящий в своем развитии следующие стадии: 1-я стадия - легкая гиперемия, отек слизистой оболочки; 2-я стадия - десквамация эпителия, очаговый пленочный эпителиит, затем отторжение ороговевшего эпителия и слияние одиночных эрозий; 3-я стадия - эпителизация эрозий с остаточными проявлениями отечности и гиперемии.
Лучевые реакции слизистых оболочек почти всегда сопровождаются болевыми ощущениями. При облучении полости рта возникает болезненность при приеме пищи, при облучении глотки и пищевода возникает дисфагия, при облучении гортани наблюдается осиплость голоса. При развитии лучевого цистита (очаговая доза 40 Гр) больные жалуются на болезненное и частое мочеиспускание, в ряде случаев оно сопровождается гематурией. Реакции слизистой прямой кишки выражаются в виде ректита. Первые симптомы могут возникать при облучении в суммарной очаговой дозе 60 Гр и проявляться тенезмами, болями при дефекации, увеличением количества слизистого секрета. В лечении лучевых эпителиитов используют противовоспалительную терапию и препараты, поддерживающие стимуляцию репаративных процессов.
Лучевая терапия до высоких доз, как правило, с радикальной целью, может приводить в отдаленном периоде к развитию поздних лучевых повреждений - лучевых язв кишечника, которые часто являются причиной профузных кровотечений. Наиболее тяжелым и, к счастью, очень редким отсроченным повреждением кишечной стенки является ее отсроченный некроз с нарушением целостности и развитием перитонита. После облучения опухолей полости рта в результате повреждения слюнных желез возникает ксеростомия – хроническая сухость во рту. Это состояние часто сопровождается присоединением микробного воспаления, требующего антибактериальной терапии. Больные должны часто полоскать рот антисептиками, смазывать полость рта растительными маслами.
Лучевые лимфостазы и слоновость конечностей развиваются в результате облучения регионарных лимфатических коллекторов особенно если лучевое лечение проводится в комбинации с хирургическим (когда удаляются регионарные лимфатические коллекторы). Лечение заключается в восстановлении путей лимфооттока с помощью микрохирургического лимфовенозного шунтирования.
Поздние лучевые повреждения костей наблюдаются довольно часто при облучении костных опухолей. По степени тяжести различают 3 стадии повреждений костей: 1) остеопороз и наличие нечетких границ кортикального слоя; 2) остеонекроз, патологические переломы; 3) тяжелые деструктивные изменения, остеомиелит, секвестрация, переломы без тенденции к заживлению. Наиболее часто встречаются лучевые повреждения нижней челюсти после ЛТ опухолей полости рта. Эти повреждения нередко заканчиваются лучевым остеомиелитом и патологическими переломами. Более часто развитие некрозов нижней челюсти обусловлено присоединением инфекции из кариозных зубов, особенно после их удаления.
В лечении лучевых пневмонитов и пневмосклерозов наиболее эффективным является применение ингаляций 15-20%-го раствора диметилсульфоксида. Лечение лучевых повреждений сердца - симптоматическое.
Реакции организма на облучение весьма разнообразны и определяются как действующим фактором - излучением, так и свойствами самого организма. Биологический эффект зависит от поглощенной дозы излучения (с нарастанием дозы эффект усиливается). Эффект облучения также связан с распределением дозы во времени, т. е. со скоростью поглощения энергии. Разделение одной и той же суммарной дозы на отдельные фракции и проведение облучения с перерывами ведут к уменьшению тяжести отсроченного лучевого поражения, так как процессы восстановления, начинающиеся сразу после облучения, способны частично компенсировать возникшие нарушения. Наибольший поражающий эффект возникает при облучении всего организма (общее облучение). Меньшие изменения вызывают воздействие той же дозы на отдельные участки организма (локальное облучение). При этом самые большие последствия дает облучение живота, а наименьшие - конечностей.
Контрольные вопросы к разделам 5.2 и 5.3
(выделены правильные ответы)
Восстановление внутриклеточных повреждений, регенерация, перераспределение клеточного цикла и реоксигенация - это факторы, определяющие различия ответа различных нормальных тканей и опухолей на фракционированное подведение дозы.
Как было сказано в разделе 5.3., по характеру реакции на облучение, выделяют 2 типа тканей:
Опухоли, взятые, как отдельный класс, относят к особому типу тканей. Хотя реакция разных опухолей на облучение вариабельна по образу, большинство из них по реакции на облучение напоминают рано реагирующие ткани.
Проанализируем значение биологических эффектов для разных типов тканей.
Регенерация (репопуляция). Когда лучевая терапия растянута по времени на несколько недель, регенерация выживших после облучения клоногенных опухолевых клеток является наиболее вероятной причиной большей сохранности рано реагирующих нормальных тканей по сравнению с поздно реагирующими и большинством опухолей (за исключением быстрорастущих, таких как лимфома Беркитта). Регенеративный ответ в эпителии кишечника и красном костном мозге развивается спустя несколько дней или на 2-3-й неделе после начала лучевого лечения, остаётся стабильным на протяжении курса, а к концу его снижается по интенсивности.
Учитывая высокую клеточную дифференцировку поздно реагирующих тканей, полагают, что регенерация в ответ на облучение в тканях этого типа отсутствует или очень мало выражена.
Важной характеристикой опухолей является их способность к ускорению регенерации в ответ на гибель клеток в процессе лучевой терапии. Как и в рано реагирующих нормальных тканях, задержка между началом облучения и стартом ускоренной репопуляции в опухоли, вероятно, связана с пролиферационной кинетикой опухолевых клоногенов, и, в определённой степени, с размером разовой дозы и фракционированием. Этот старт медленнее после множественных мелких фракций, чем после одной крупной. Время начала регенеративного ответа в опухолях весьма вариативно, но в большинстве из них ускоренная репопуляция проявляется позднее, чем в нормальном эпителии - на 4-5 неделе лечения. Тем не менее, значительная часть неудач лучевой терапии при продлении курса облучения, может быть обусловлена ускорением регенерации клоногенов опухоли.
Восстановление внутриклеточных повреждений. Хотя клетки всех трёх типов тканей восстанавливают свои сублетальные повреждения, клинические и лабораторные исследования показывают, что объём восстановления специфичен для каждого типа.
Предполагают, что клетки-мишени в поздно реагирующих тканях в большей степени способны к восстановлению сублетальных повреждений, чем клетки-мишени острореагирующих тканей.
Если предположить, что пролиферативный статус ткани определяет не только скорость развития повреждения (острого или позднего), но и в большой степени её реакцию на фракционированное облучение, большинство опухолей будет реагировать, подобно эпителию и красному костному мозгу. Во всяком случае, к настоящему времени нет сведений о большей способности опухолей к внутриклеточному восстановлению по сравнению с нормальными тканями. Более того, в некоторых работах делается вывод о том, что, в связи с выраженной гипоксией и/или малым содержанием внутриклеточной цАМФ, опухолевые клетки имеют сниженные резервы восстановления. Восстановление сублетальных повреждений в нормальных тканях в целом заканчивается через 1,5-3 часа, а в опухолевых через 6-8 часов после облучения.
Перераспределение клеточного цикла. Можно было бы ожидать большего лучевого поражения пролиферирующих клеток остро реагирующих нормальных тканей, чем неделящихся клеток поздно реагирующих тканей, однако радиосенсибилизирующий эффект перераспределения выживших клеток по клеточному циклу (задержавшиеся в цикле сублетально поврежденные клетки «догоняются» неповрежденными) компенсируется их регенерацией. Тем не менее, этот эффект может иметь значение при разделении суммарной дозы на множество фракций, в связи с повышением чувствительности опухолевых клоногенов при отсутствии перераспределения в митотически неактивных позднореагирующих тканях.
Реоксигенация. Реоксигенация в течение курса лучевой терапии сенсибилизирует гипоксическую фракцию клеток в опухолях, но не является фактором ответа ни в рано-, ни в поздно реагирующих здоровых тканях.
Различные опухоли по-разному реагируют на облучение, поскольку имеют разную гистологическую структуру, степень дифференцировки клеток, содержат разное количество кислорода и активно пролиферирующих клеток, находящихся на разных стадиях митотического цикла. Именно эти параметры в основном и определяют радиочувствительность опухоли, что, несомненно, принимается в расчет при решении вопроса об индивидуальных показаниях к лучевой терапии. Радиочувствительность некоторых опухолей представлена в табл. 5.3.
Таблица 5.3.
Суммарные дозы облучения, которые при традиционном фракционировании (d=2 Гр) необходимо подвести для разрушения некоторых опухолей
|
Суммарная доза |
Опухоль |
|
20-30 Гр |
Семинома Дисгерминома Острый лимфолейкоз |
|
30-40 Гр |
Семинома (большая) Опухоль Вильмса Нейробластома |
|
40-45 Гр |
Лимфомы Гистиоцитома Базально-клеточный рак |
|
50-60 Гр |
Метастатические лимфоузлы (N0, N1) Плоскоклеточный рак (малые опухоли) Эмбриональные опухоли Медуллобластома Ретинобластома, опухоль Юинга Удаленный РМЖ |
|
60-65 Гр |
Рак гортани < 1 см Рак молочной железы Т1 |
|
70-75 Гр |
Рак дна полости рта до 4 см Рак молочной железы Т2 Рак мочевого пузыря Рак шейки матки Метастазы в лимфоузлы 1-5 см Рак легкого до 3 см |
|
80 Гр и выше |
Опухоли головы и шеи >4 см Рак молочной железы>5см Глиобластома Остеогенная саркома Меланома Мягкотканные саркомы Рак щитовидной железы Метастазы в лимфоузлы 6 см и более |
При облучении в опухолевых клетках наблюдается подавление клеточного деления. С увеличением дозы все большее число клеток теряет способность к делению. Количество патологических митозов первоначально возрастает. Однако клетки, которые продолжают размножаться, после ряда делений погибают в результате хромосомных аберраций (структурных перестроек хромосом ядра клетки) и генных мутаций, связанных с повреждением нуклеопротеидов и ДНК, осуществляющей первичный контроль над всеми важнейшими процессами жизнедеятельности организма и являющейся хранителем наследственной информации. Эти клетки могут пройти через ряд неэффективных митозов, образуя функционально инертные гигантские клетки с несколькими ядрами.
Одновременно происходит разрастание богатой капиллярами грануляционной ткани, состоящей из эпителиоидных лимфатических клеток, гистиоцитов, плазматических клеток и фибробластов. По мере роста грануляционной ткани масса опухолевых клеток разбивается на отдельные островки и заметно уменьшается. Под влиянием облучения возникают изменения в кровеносных сосудах самой опухоли и окружающих тканей. Они выражаются в эндофлебите и пролиферирующем эндартериите с гиалинизацией стенок артериол. Облитерация мелких сосудов нарушает питание опухоли, что ведет к ее дистрофии. При достаточной дозе завершается гибель опухолевых клеток и происходит превращение грануляционной ткани в рубцовую.
Разные части одной и той же опухоли также по-разному реагируют на облучение. В опухоли можно выделить три зоны разной радиочувствительности: зону активной пролиферации вблизи сосудистых пространств (наиболее чувствительная), зону с небольшой пролиферативной активностью (менее чувствительная) и радиорезистентную зону, содержащую клетки, находящиеся в состоянии тяжелой гипоксии и аноксии, что способствует их некрозу. Кроме того, имеет место разная радиочувствительность клеток, находящихся в различных фазах клеточного цикла или неодинаково насыщенных кислородом.
Таким образом, регрессия опухоли под влиянием ЛТ осуществляется вследствие:
Разницу в радиочувствительности злокачественной опухоли и окружающей ее здоровой ткани определяют как терапевтический интервал радиочувствительности - радиотерапевтический интервал. Он может быть положительным (более радиочувствительна опухоль) и отрицательным (более чувствительна к облучению здоровая ткань).
Рис. 5.1. Принцип радиотерапевтического интервала. Кривая А представляет вероятность контроля (разрушения) опухоли, кривая В - вероятность осложнений. Суммарная доза подводится фракциями по 2 Гр.
Чем больше радиотерапевтический интервал, тем легче добиться разрушения элементов опухоли при сохранении жизнеспособности окружающих тканей. Радиотерапевтический интервал может быть увеличен путем изменения условий облучения (вариации облучения), степени насыщения ткани кислородом, посредством введения в организм больного различных химических соединений и т. д.
Применение лучевой терапии при лечении злокачественных опухолей показано и может быть успешным при реально существующей возможности облучения всей зоны распространения опухолевого процесса - первичной опухоли, зоны субклинической диссеминации и области регионарного метастазирования. Частичное облучение опухоли ускоряет рост необлученной ее части и ее метастазов.
Контрольные вопросы к разделам 5.4 и 5.5
(выделены правильные ответы)
В настоящее время используются следующие способы модификации лучевой терапии для повышения ее эффективности:
Лучевая терапия злокачественных опухолей может применяться в качестве самостоятельного метода лечения. Перед началом лучевой терапии определяется ее основная цель.
При определении цели намечаемого лечения и возможности его полного проведения важно учитывать исходное общее состояние больного и динамику его изменения в процессе облучения. Эту оценку можно осуществлять с помощью полуколичественных шкал Карновского и ECOG-ВОЗ. (Таблица 6.1.)
Таблица 6.1.
Сопоставление шкал Карновского и ECOG-ВОЗ
|
Шкала Карновского (активность,%) |
ECOG-ВОЗ |
||
|
Состояние нормальное, жалоб нет |
100 |
0 |
Нормальная активность |
|
Способен к нормальной деятельности, незначительные симптомы или признаки заболевания |
90 |
1 |
Есть симптомы заболевания, но ближе к нормальному состоянию |
|
Нормальная активность с усилием |
80 |
|
|
|
Обслуживает себя самостоятельно, не способен к нормальной деятельности или активной работе |
70 |
2 |
Больше 50% дневного времени проводит не в постели, но иногда нуждается в отдыхе лежа |
|
Нуждается порой в помощи, но способен сам удовлетворять большую часть своих потребностей |
60 |
|
|
|
Нуждается в значительной помощи и медицинском обслуживании |
50 |
3 |
Нуждается в пребывании в постели более 50% дневного времени |
|
Инвалид. Нуждается в специальной помощи, в том числе медицинской |
40 |
|
|
|
Тяжелая инвалидность, нуждается в госпитализации, хотя смерть не предстоит |
30 |
4 |
Не способен обслуживать себя, прикован к постели |
|
Тяжелый больной. Госпитализация необходима. Необходимо активное лечение |
20 |
|
|
|
Умирающий |
10 |
|
Лучевая терапия может применяться как этап комбинированного лечения. Возможна комбинация облучения с хирургической операцией, химио- и гормонотерапией.
Предоперационная лучевая терапия осуществляется до хирургического вмешательства. Задачами предоперационного облучения являются:
Используют дистанционное облучение (дистанционную -терапию или тормозное излучение высоких энергий), значительно реже - внутриполостную -терапию и сочетанное облучение.
Режимы фракционирования:
Послеоперационная ЛТ. Применяется для закрепления результатов оперативного вмешательства с целью уменьшения риска возникновения локального, регионарного рецидива, отдаленных метастазов, как правило, при опухолях высокой локально-регионарной распространенности. Обычно используется дистанционное облучение (-терапия, тормозное излучение высоких энергий, быстрые электроны). В облучаемый объем включают ложе опухоли с регионарными лимфатическими узлами. При сомнении в радикальности оперативного вмешательства хирург помечает все проблемные зоны танталовыми скрепками. Облучение должно быть максимально щадящим для здоровых тканей: чаще используют режимы с малыми однократными дозами.
Режимы фракционирования:
Интраоперационное облучение (облучение ложа опухоли после радикального хирургического вмешательства). Одномоментно (предпочтительнее использование быстрых электронов) подводится доза порядка 15-20 Гр. Возможно использование интраоперационной внутритканевой и внутриполостной ЛТ.
В зависимости от избранных целей облучения показания и противопоказания к проведению лучевой терапии могут существенно различаться. Основные показания и противопоказания представлены ниже.
Показания к лучевой терапии злокачественных опухолей
Противопоказания к лучевой терапии злокачественных опухолей
Контрольные вопросы к разделу 6.1.
(выделены правильные ответы)
Лучевая терапия, как метод лечения в клинической онкологии, для обеспечения гарантии качества требует проведения значительного количества последовательных диагностических процедур. Подготовка к облучению представляет собой сложную технологическую цепочку, исключение одного из звеньев которой неизбежно приводит к ухудшению результатов лечения.
Последовательность технологических этапов подготовки и проведения лучевой терапии может быть представлена следующим образом:
Лучевая терапия возможна только при соблюдении ряда основных принципов:
- Общих (сводятся к требованию равномерного облучения первичной опухоли и зон регионарного метастазирования в дозах, необходимых для полной регрессии опухолевых клеток при минимальном воздействии на окружающие здоровые органы и ткани;
- Специальных (отражают практические и научные достижения в лучевой терапии данного патологического процесса);
- Особых (определяют оптимальную тактику лечения конкретного пациента).
Все вышеуказанные технологические этапы распределяются по трем периодам, которые выделяют в курсе лучевой терапии: предлучевой, лучевой и постлучевой.
Предлучевой период. В этот период ведется подготовка больного к лучевой терапии. Проводится детальное исследование больного с целью уточнения основного диагноза, сопутствующих заболеваний и показаний к лучевому лечению. На этапе диагностики необходимо определить локализацию и распространенность опухолевого процесса, т.е. стадию по международной классификации TNM, а также уточнить морфологическую структуру опухолевых клеток. Затем выбирается планируемый режим фракционирования дозы и необходимые объемы облучения. Установлено, что толерантность к облучению уменьшается с увеличением облучаемого объема. Целью планирования является включение в зону облучения минимально возможного объема, но в то же время достаточного для воздействия на все опухолевые очаги. Исходя из этого, выделяют 4 различных объема облучения:
Рис. 6.1. Опухолевые мишени, учитываемые при планировании облучения.
В настоящее время топометрическая подготовка больных к облучению выделена в самостоятельный раздел – клиническую топометрию. Клинической топометрией называют определение линейных размеров, площади, объема патологических образований, органов и анатомических структур, описание их взаимного расположения.
Основные принципы клинической топометрии состоят в следующем:
Если облучение намечают проводить в горизонтальном положении больного, лежа на спине или животе, то и данные соответственно для каждого положения должны быть получены раздельно для обоих положений тела больного. Исследования показали большие возможности смещения отдельных органов и их образований в зависимости от положения тела больного. Например, центр периферического рака в базальных отделах легкого изменяет свою проекцию на коже больного при изменении положении тела из вертикального в горизонтальное на 8-10 см и больше. При перемене положения из вертикального в горизонтальное, средостение расширяется от 0,5 см в верхних отделах до 2 см в нижних. Большие изменения наблюдаются и во время исследования пищевода в зависимости от положения тела больного на спине или на животе.
Наиболее точные сведения для оценки размеров, положения опухоли относительно окружающих органов и глубины их залегания в теле пациента при планировании лучевой терапии позволяют получить компьютерные рентгеновский и магнитно-резонансный томографы. Учитывая то, что контрастность изображения на рентгеновской компьютерной томограмме определяется электронной плотностью тканей, которая, в свою очередь, жестко связана с их способностью поглощать (или пропускать) рентгеновское и гамма-излучение, при планировании лучевой терапии методу РКТ отдается предпочтение. Наиболее проста клиническая топометрия при разметке полей облучения и определении глубины опухоли для больных и для медицинского персонала при использовании рентгеновского симулятора (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Получение анатомо-топографической информации и разметка пациента на симуляторе и компьютерном томографе.
Известно, что величина дозы, подводимой к объему мишени, ограничена толерантностью нормальных тканей. С другой стороны, для излечения опухоли необходимо сконцентрировать в опухоли достаточно большую дозу. На практике ограничение дозы и объема достигается за счет создания одного или более «ограничивающих изодозных» контуров. Топометрическая подготовка осуществляется лучевым терапевтом совместно с врачом-топометристом с помощью рентгеновского компьютерного томографа, МРТ, рентгеновского симулятора, УЗИ и других диагностических средств.
РКТ (рис. 6.2. б) предназначен для получения необходимого числа томограмм на уровне мишени с определенным шагом в положении облучения пациента и передачи их в планирующую систему. На томограммах отображается пространственное расположение мишени и соседних органов, тканей, а также их размеры.
Рентгеновский симулятор (рис. 6.2. а) – рентгенодиагностический аппарат, предназначенный для воспроизведения геометрических параметров (угла наклона гантри и коллиматора), разметки полей облучения в режиме имитации («симуляции») лучевой терапии.
В настоящее время предлучевая топометрическая подготовка производится на компьютерном томографе, при положении больного идентичном таковому во время лучевого лечения. РКТ-исследования, используемые в предлучевой подготовке, существенно отличаются от диагностических. Если в традиционной лучевой диагностике главной задачей является постановка диагноза, то при планировании лучевой терапии перед РКТ, наряду с диагностическими, стоят иные задачи. Это определение топографо-анатомических взаимоотношений опухоли и окружающих нормальных тканей, привязка положения опухоли и окружающих ее органов и тканей к накожным меткам, передача данных в компьютерную систему планирования дистанционного или контактного облучения, а также мониторинг эффективности лечения.
Практически каждый РКТ-сканер, используемый в предлучевой подготовке, может решать диагностические задачи. Но не любой диагностический компьютерный томограф может быть использован для планирования лучевой терапии. Поэтому радиотерапевтические отделения ведущих клиник оснащены собственными компьютерными томографами. Компьютерные томографы для лучевой терапии имеют увеличенный диаметр апертуры гантри (80 – 85 см), в то время как у диагностических сканеров диаметр апертуры обычно составляет 70 см. Первые имеют две заменяемые деки стола – вогнутую и плоскую, вторые – только вогнутую. Плоская дека соответствует конфигурации столов радиотерапевтических аппаратов. Увеличенный диаметр апертуры гантри вместе с расширенным полем обзора позволяют производить сканирование в том же положении пациента, в котором он будет облучаться, и получать при этом замкнутый контур тела. Необходимость визуализации контура тела пациента является еще одним отличием КТ- исследований для целей планирования лучевой терапии от диагностических исследований.
Полученные РКТ-сканограммы, с помеченными врачом-топометристом облучаемой мишенью и критическими органами, передаются на систему планирования.
Системы планирования предназначены для расчета программы облучения в виртуальной матрице электронной плотности. В специально программе (рис. 6.3.) медицинский физик совместно с лучевым терапевтом после просмотра всех РКТ-срезов предполагаемой области облучения (опухолевого очага и регионарных лимфатических узлов) выбирает вариант облучения, отвечающий требованиям конформности и предполагающий максимальный выигрыш в распределении дозы облучения между опухолью и здоровыми тканями. Большим преимуществом компьютерных систем планирования является возможность многократной оптимизации плана, в том числе уже во время лучевой терапии.
Рис. 6.3. Составление дозиметрического плана в системе планирования Cadplan. Расчет производится по компьютерной рентгеновской томограмме (аксиальный срез), соответствующей центру опухолевого очага.
По результатам расчета распечатывается анатомо-топографическая карта с изодозным распределением на ней – топографо-дозиметрический план лучевой терапии (рис. 6.4.).
Рис. 6.4. Топографо-дозиметрический план ЛТ при центральном раке легкого.
После разметки центров и конфигурации полей облучения на коже пациента, проводится визуальная верификация зоны облучения с коррекцией составленного плана облучения. Эту процедуру возможно осуществлять на специальном рентгеновском симуляторе. При облучении на дистанционных гамма-терапевтических аппаратах используют гаммаграфический контроль. При наличии современного оборудования и системы «отображения пучка в реальном времени» делают «портальные снимки» в пучке излучения (рис. 4.9., стр. 65).
Лучевой период. Длительность лучевого периода зависит от выбранного курса лечения и составляет от 2 до 8 недель. Максимально эффективным режимом фракционирования, позволяющим подвести к опухоли значительные дозы ионизирующего излучения при максимальном щажении здоровых тканей, считается режим традиционного (классического, конвенциального) облучения. Этот режим заключается в ежедневном облучении опухоли в разовой дозе 1,8-2,5 Гр. Суммарная доза при радикальном облучении должна составлять не менее 60 Гр.
Технологическое обеспечение процедуры облучения включает тщательную укладку больного в соответствии с проведенной разметкой полей облучения и обозначением других ориентиров на коже больного; подробное описание всех технических параметров пучка излучения и перемещений головки аппарата и терапевтического стола с целью наиболее точного наведения пучка на мишень; подбор готовых принадлежностей, формирующих поле облучения; изготовление индивидуальных фигурных защитных блоков.
Обеспечение гарантии качества лучевого лечения диктует необходимость строгого выполнения выбранного плана во время каждой процедуры облучения, то есть обеспечения по возможности максимально точного воспроизведения каждой последующей укладки после первичной. Для этого в процессе лучевого лечения периодически проводят «мониторинг» зоны облучения для определения динамики опухоли с использованием как стандартных диагностических средств, так и, чаще, симулятора и РКТ.
С целью минимизации воздействия на здоровые окружающие ткани в случае облучения до высокой дозы, превышающей 50 Гр, в обязательном порядке сокращают объемы облучения до, как правило, первичных размеров опухолевого очага. Добавочную дозу на первичную опухоль после ее облучения в пределах регионарного лимфоколлектора часто подводят укрупненными фракциями методом контактной, либо дистанционной лучевой терапии. Такое добавочное облучение принято называть бустом (от английского boost – добавка, поддержка, увеличение).
Послелучевой период. Это время от момента окончания курса лучевой терапии до окончания лучевой реакции (обычно 6-8 недель). В этот период продолжается симптоматическая и общеукрепляющая терапия. Оценка непосредственных, или первичных, результатов лечения проводится полуколичественным методом по рекомендациям экспертов ВОЗ, общим для любых терапевтических противоопухолевых воздействий. Различают следующие первичные эффекты:
Первичный эффект лечения чаще всего считают наиболее весомым критерием прогноза отдаленной выживаемости больных. Лучевое лечение считается эффективным при достижении полной или частичной регрессии. Долговременная выживаемость онкологических больных возможна только при значительном уменьшении, либо исчезновении опухоли после лечения. Иногда для оценки непосредственной эффективности лечения группы больных в клинических исследованиях по лучевой терапии применяют понятие объективный эффект, представляющий собой сумму частот полной и частичной регрессии.
Контрольные вопросы к разделу
(выделены правильные ответы)
По данным ведущих онкологических клиник, ионизирующие излучения наиболее часто применяются у детей с лимфомами, опухолями центральной нервной системы, соединительной ткани, костей, нейробластомами и нефробластомами. Многими исследователями получены убедительные данные, которые показывают значимость использования лучевой терапии при лечении маленьких пациентов.
При планировании лучевого лечения у детей в первую очередь необходимо учитывать тот факт, что радиологу приходится иметь дело с организмом, находящимся в стадии роста и развития. При этом различные органы и ткани ребенка развиваются и растут с неодинаковой скоростью. Поэтому особое внимание следует уделять планированию лучевой терапии с целью максимального снижения радиационной нагрузки на окружающие опухолевый очаг здоровые органы и ткани, чтобы предупредить не только появление лучевых реакций и осложнений, но и нарушение роста и развития как отдельных органов и систем, так и всего организма в целом.
Для достижения этой цели необходимо:
Решение первой проблемы связано с совершенствованием техники предлучевой подготовки, радиотерапевтической аппаратуры, с созданием новых искусственных радиоактивных препаратов, в том числе, туморотропных, с развитием методов планирования условий облучения и контроля за их воспроизведением; второй - с успехами радиобиологии, в частности, с модификацией селективной радиочувствительности нормальных и опухолевых тканей и моделированием временного распределения поглощенных доз ионизирующих излучений.
Ткани ребенка представляются в виде мозаичной картины, на которой видны различные фазы их созревания и роста с дифференциацией или без нее в специализированные органы. Многие авторы делают грубейшую ошибку, говоря лишь о росте человеческого организма и рассматривая ребенка как взрослого человека в миниатюре, который растет, изменяясь, главным образом, количественно, но не качественно. На самом деле следует говорить о развитии организма как о переплетающихся друг с другом трех процессах: роста - увеличения массы тела, собственно развития - дифференцировке тканей и органов и формообразования. Эти три процесса идут параллельно друг другу, но не с одинаковой быстротой в разные периоды человеческой жизни. Следовательно, радиочувствительность тканей ребенка изменяется в зависимости от времени и степени их развития. Для глубокого понимания этого процесса необходимо тщательное изучение периодов активной пролиферации, дифференциации и окончательного созревания клеток отдельных органов и тканей организма ребенка в различные возрастные периоды.
В многочисленных радиобиологических исследованиях было показано, что радиочувствительность заметно изменяется в зависимости от стадии онтогенетической эволюции. Выявлена более высокая радиочувствительность зародыша по сравнению с новорожденным и последнего в отношении к взрослому человеку. Последнее, прежде всего, связано с тем, что во взрослом, уже сформировавшемся организме дифференцировка прекращается, а остается лишь регенераторная способность клеток, тканей и органов. Чем старше становится организм, тем эта функция клеток проявляется все слабее и слабее.
Независимо от периода внутриутробного развития, зародышевая ткань весьма радиочувствительна. Радиочувствительность плода, в целом, во второй половине беременности ниже, чем в первой, но она остается высокой в отношении развивающихся органов, в том числе гонад и центральной нервной системы.
Колебание радиочувствительности наблюдается также после родов в зависимости от возраста. При этом следует отметить, что для каждого возрастного периода характерен ряд сложных эндокринных, метаболических и других изменений, которые в конечном счете предопределяют радиочувствительность организма. Так что, собственно, не возраст обусловливает этот феномен, а физиологические сдвиги, связанные с ним.
Помимо этого, вероятно, как и при внутриутробном развитии зародыша, сохраняется высокая радиочувствительность тех органов, которые в определенный период времени находятся в фазе роста и совершенствования.
С момента рождения ребенка начинается внеутробное развитие его организма.
В связи с этим большое значение приобретает оценка анатомо-физиологических особенностей развития детского организма с момента рождения и до 16 лет. При этом можно определить, что почти все органы наиболее интенсивно растут и развиваются, т. е. имеют выраженную пролиферацию в течение первых 2—4 лет и затем во время полового созревания. Хотя понятно, что в точности установить возраст, в котором прекращается дальнейший рост и дифференцировка в настоящее время весьма трудно, т. к. длительность развития как отдельных органов, так и организма в целом индивидуальны, указанные периоды все же необходимо учитывать при планировании лучевого лечения детей со злокачественными опухолями. Это важно, поскольку проведенный анализ показал, что степень лучевых повреждений отдельных развивающихся органов находится в прямой зависимости от дозы облучения и в обратной - от возраста. Кроме того, толерантность этих структур у детей примерно в 2—2,7 раза ниже, чем у взрослого человека, следовательно, при проведении лучевой терапии в детском возрасте доза на нормальные ткани должна быть уменьшена на 20—50%.
В связи с этим выделены возрастные периоды, в которые те или иные органы несут повышенную опасность их лучевого повреждения (табл. 7.1.).
Таблица 7.1..
Возраст ребенка и периоды интенсивного роста отдельных его органов
|
Возраст ребенка |
Активно растущие ткани и органы |
|
От 0 до 1 года |
Подкожно-жировой слой, кости головы, грудной клетки, таза и позвоночника, головной мозг, глаз, гортань, легкие, печень, желудок, кишечник, почки |
|
От 1 до 3-х лет |
Кости головы, грудной клетки, позвоночника, таза, спинной и головной мозг, сердце, легкие, печень, кишечник |
|
От 3-х до 6-ти лет |
Ребра и грудина |
|
От 6 до 10 лет |
Грудная клетка, лицевой скелет |
|
От 10 до 15 лет |
Кости головы, грудной клетки, позвоночника, таза, гортань, сердце, печень, кишечник |
|
В течение всего периода развития организма ребенка |
Длинные трубчатые кости, мышцы, пищевод, мочевой пузырь |
В настоящее время большинство радиологов, рекомендуя определенные дозы излучения для лечения детей, больных злокачественными новообразованиями, обычно вводят поправки на возраст и не указывают, что отдельные ткани, попадающие в зону облучения, созревают в разные периоды их жизни. Хотя, как показали исследования ряда авторов, наиболее выраженные нарушения развития тех или иных органов происходят в случаях облучения их в период активного роста. При этом, на первое место выступает так называемый отсроченный эффект, который не следует путать с отдаленным действием излучений. Последнее выражается в повреждении того или иного органа, развивающегося через значительный промежуток времени (например, катаракта). В то время, как первый развивается медленно и проявляется постепенно по мере роста ребенка (например, укорочение конечностей, недоразвитие челюстей, зубов, мышц и др.).
Ранние лучевые реакции у детей, в основном, быстро проходящие, появляются обычно в процессе облучения или спустя 1—3 недели после его окончания и существенного клинического значения не имеют.
Поэтому остановимся, в основном, на рассмотрении отдаленных и отсроченных радиационных эффектах, которые проявляются в виде косметических и функциональных дефектов.
Кожные покровы и подкожно-жировая клетчатка. Эритема кожных покровов у ребенка при традиционной дистанционной гамма-терапии (60Со) возникает после облучения в суммарной поглощенной очаговой дозе 30 Гр. По данным РОНЦ им Н.Н. Блохина, полученным при изучении отдаленных результатов лечения детей, больных саркомой Юинга, признаки склероза подкожно-жировой клетчатки наблюдались при такой же дозе, подведенной в период полового созревания.
Костная ткань. В настоящее время установлено, что для кости, рост которой полностью прекратился, толерантность к облучению довольно высока (65—65 Гр при обычном фракционировании). Однако даже небольшие дозы излучений высоких энергий, подведенные к растущей кости, могут вызвать подавление ее роста.
Искривления позвоночника (кифоз, лордоз, сколиоз) встречаются у 23—70% детей после лучевой терапии. После облучения тазовой области, из-за недоразвития костей, нередко у повзрослевших пациентов наблюдается хромота, особенно при дозах на тазобедренный сустав свыше 20 Гр. При этом максимально этот эффект проявляется у тех детей, которые облучались в возрасте до 3-х лет.
Головной мозг. Острые реакции на облучение головного мозга обусловлены, в основном, развитием отека тканей этого органа. Они обычно носят преходящий характер и не оказывают влияния на последующую жизнь ребенка.
Отдельные поздние изменения могут привести к серьезным осложнениям, вплоть до некроза тканей мозга, который может появиться в период от нескольких месяцев до нескольких лет после окончания облучения.
У детей, подвергшихся облучению всего головного мозга в суммарных дозах выше 20 Гр при обычном фракционировании и разовых дозах 1,5-2 Гр, могут повреждаться капилляры с последующим развитием микрообызвествлений. При таком способе подведения дозы у 1% детей выявляется клинически слабо выраженная кратковременная неврологическая дисфункция. Также необходимо отметить, что терапевтическое облучение головного мозга у очень маленьких детей может привести к недоразвитию мозга и дисфункции мозга.
У детей младшего возраста недельная доза на головной мозг не должна превышать 8 Гр, превышение этой дозы повышает вероятность развития миелопатии.
Спинной мозг. Ранние лучевые реакции (синдром Лермитта) обусловлены преходящей демиелинизацией белого вещества спинного мозга и характеризуются парастезией, вызывающей напряжение позвоночника. Обычно эти изменения без каких-либо последствий проходят без лечения в течение нескольких недель.
Лучевые повреждения спинного мозга обычно проявляются через несколько недель или лет после окончания облучения. При облучении длинника спинного мозга на 20 см допустима поглощенная доза 30 Гр, подводимая по 1,2 Гр в день 5 раз в неделю; при меньших объемах — 45 Гр по 8 Гр за неделю. Риск повреждения резко возрастает с уменьшением числа фракций (и, соответственно, увеличением разовой дозы), зависит от длины облучаемой части спинного мозга, но почти не зависит от общей продолжительности облучения.
Сердце. При превышении толерантной дозы облучения сердечной мышцы лучевые повреждения сердца могут развиться через несколько месяцев или даже лет после окончания лучевого лечения опухолей грудной клетки у детей. Проявления и симптомы лучевого перикардита аналогичны клинике перикардита любой этиологии. К ним, прежде всего, можно отнести появление температуры, тахикардию, шум трения перикарда. На электрокардиограмме поражение сердечной мышцы выявляется в виде сглаживания зубцов Т, подъема интервалов ST и снижения вольтажа комплекса QRS.
Клиническое течение лучевого перикардита широко варьирует по тяжести и последствиям: у одних больных процесс остается ограниченным, а у других прогрессирует до слипчатого перикардита. Наиболее часто повреждается пристеночный слой перикарда с его утолщением. У детей после облучения сердца в поглощенной дозе 30 Гр при обычном фракционировании уже имеется опасность по вреждения перикарда и даже развития микроинфарктов. Если перед, во время или после облучения применяются противоопухолевые кардиотоксичные химиопрепараты типа адриамицина (адриабластина, докорубицина), лучевая толерантность для сердца заметно уменьшается.
Легкие. Первой и основной реакцией легочной ткани на ее облучение является пневмонит. Тяжесть проявления и его исход зависят от величины и схемы фракционирования дозы, объема облученной легочной ткани и возраста ребенка, при котором это произошло.
В возрасте до 4 лет облучение всего легкого допустимо в дозе 12—15 Гр по 1,5 Гр ежедневно 5 раз в неделю, при расчете дозы на центр легкого рекомендуется доза 12 Гр за 10 сеансов в течение 2-х недель.
У детей старшего возраста радиотолерантность легочной ткани приближается к таковой у взрослого человека. Облучение 75% легкого в дозе 20 Гр при обычном фракционировании может привести к развитию пневмонита у 20% больных. При комбинированном лечении назначение таких химиопрепаратов, как актиномицин-Д и блеомицин приводит к усилению повреждающего действия ионизирующего излучения на легочную ткань.
Почки. Толерантность почечной ткани к воздействию излучений наименьшая у ребенка до 2-х лет, затем она приближается к толерантности взрослого человека.
Первые две-три недели после облучения почек отмечается уменьшение клубочковой фильтрации и обратного всасывания в почеч ных канальцах. Выздоровление обычно растягивается на многие годы. Полагают, что доза 16—20 Гр на всю почку, подведенная в режиме традиционного фракционирования, является переносимой без каких-либо функциональных нарушений.
В любом случае необходимо помнить, что планирование лучевого лечения у детей, больных злокачественными опухолями должно строиться с учетом баланса риска прогрессирования опухоли и отдаленных последствий облучения. Поэтому в последние десятилетия наблюдается закономерное уменьшение частоты применения облучения у детей. А при тех локализациях злокачественных опухолей, где без лучевой терапии обойтись нельзя, проводятся исследования, направленные на оценку эффективности снижения суммарной очаговой дозы.
Частота лучевых повреждений органов ребенка приводится в таблице 7.2.
Таблица 7.2.
Частота лучевых повреждений и величины доз конвенциальной лучевой терапии у детей
|
Облучаемые структуры |
Характер повреждений |
Частота повреждений при дозе в Гр |
Объем облучения |
|
|
1-5% |
20-50% |
|||
|
Молочная железа |
Недоразвитие органа |
10 |
15 |
5 см |
|
- у взрослых |
Атрофия, некроз |
50 |
100 |
Вся |
|
Кость |
Нарушение роста |
20 |
30 |
10 см |
|
- у взрослых |
Некроз, перелом |
60 |
150 |
Вся |
|
Хрящ |
Нарушение роста |
10 |
30. |
Весь |
|
-у взрослых |
Некроз |
60 |
100 |
Весь |
|
Мышцы |
Недоразвитие |
20-30 |
40-50 |
Вся |
|
- у взрослых |
Фиброз |
60 |
80 |
Вся |
|
Хрусталик |
Катаракта |
2 |
4 |
Весь |
|
- у взрослых |
Катаракта |
5 |
12 |
Весь |
|
Плод |
Смерть |
2 |
4,5 |
Весь |
Из табл. 7.2. видно, что недоразвитие молочных желез у девочек наблюдается уже при дозе 10 Гр при облучении их в период полового созревания, торможение роста хрящевой ткани - при 10-30 Гр, недоразвитие (атрофия) мышц - при 20-40 Гр (данные ВОЗ, 1983). Таким образом, лучевая терапия у детей должна проводиться строго по показаниям, когда возможен выигрыш в выживаемости.
Сложной остается проблема, касающаяся возможных генетических эффектов, вызванных действием ионизирующих излучений на гонады. По-видимому, они могут проявиться не у детей лечившихся больных, а у будущих поколений.
Известно, что однократная поглощенная доза 0,15 Гр может вызывать у взрослого мужчины резкое сокращение количества спермы, а увеличение ее до 12-15 Гр — полную стерильность. Таким образом, можно отметить очень высокую радиочувствительность гонадных клеток, которая еще выше в детском возрасте, особенно в первые годы жизни.
Контрольные вопросы к разделам 7.1. и 7.2.
(выделены правильные ответы)
Большое внимание ученых вызывает оценка опасности возникновения нового опухолевого процесса у лиц, перенесших комплексное лечение. Это явление впервые было отмечено спустя несколько лет после открытия рентгеновского излучения, когда у детей, перенесших облучение в низких дозах по поводу неопухолевых заболеваний (воспаление сальных желез, стригущего лишая и др.) на коже в проекции бывшего патологического процесса выявляли злокачественные опухоли.
В связи с тем, что выживаемость детей со злокачественными опухолями уже превышает 80%, ежегодно отмечается увеличение количества взрослых, перенесших злокачественные опухоли в детском возрасте. У этой категории лиц повышен риск отдаленных осложнений противоопухолевой терапии, включая сокращение срока жизни. По данным Mertens et al (2001) вторые опухоли являются второй по частоте (а по данным Robertson et al — третьей) причиной гибели людей, перенесших в детстве злокачественные опухоли.
Факторы, оказывающие влияние на риск вторых опухолей, включают:
Доказано, что применение алкилирующих средств и эпиподофиллотоксинов увеличивает риск вторичных лейкозов. Многократно сообщалось о развитии рака молочной железы и щитовидной железы после перенесенного в детстве лимфогранулематоза.
Есть сообщения о развитии вторых опухолей иных локализаций у лиц, страдавших в детстве лимфогранулематозом, а также другими видами опухолей.
В целом, по данным M. Bassal et al. (2007), стандартизованная частота (риск возникновения относительно заболеваемости в популяции) вторых опухолей составляет 4, 0 и увеличивался у всех больных, имевших в детстве первичную опухоль, за исключением опухолей ЦНС. Риск рака молочной железы у выживших после педиатрического рака составляет 24,7, рака щитовидной железы - 11,3. Наивысший риск вторых опухолей отмечен у перенесших нейробластому (24, 2), саркому мягких тканей (6, 2), нефробластому (4,8). В популяции увеличение риска большинства злокачественных опухолей происходит между 41 и 50 годами жизни, достигая максимума между 50 и 70 годами. Кумулятивный риск вторых опухолей составляет 0, 45% в год течение 20 лет наблюдения.
Наиболее частой локализацией вторых опухолей являются органы головы и шеи (в основном за счет мукоэпидермоидного рака околоушной слюнной железы). В 90% случаев эти опухоли возникают в области предшествующего облучения. Лучевая терапия считается фактором риска рака слюнных желез. Данные ряда исследований свидетельствуют об увеличении риска рака слюнных желез после облучения как по поводу злокачественных, так и доброкачественных новообразований у детей. У больных, страдавших в детстве лейкозом, в большинстве случаев рак околоушной слюнной железы возникает после облучения головного мозга.
Облучение является известным фактором, увеличивающим риск других вторых злокачественных новообразований. Классический пример – их возникновение после облучения мантиевидными полями по поводу лимфогранулематоза.
Лучевая терапия повышает риск развития в последующем опухолей всех локализаций за исключением мочеполовых органов. После нее в особенности велик риск опухолей органов головы и шеи (18,5 против 2,3 у больных, не получавших облучение). После анализа случаев с подробной информацией о лучевой терапии, риск второй опухоли в местах облучения составляет: для легких — 4 случая из 4, для головы и шеи — 17 из 20 (85%), для ЖКТ— 10 из 14 (71 %), для почки — 2 из 8 (25%), для мочевого пузыря — 1 из 5 (20%).
Исследователи подчеркивают необходимость длительного диспансерного наблюдения больных, перенесших в детстве злокачественные опухоли. Наиболее четкая связь прослежена между первой нейробластомой и вторым раком почки, первым лейкозом и вторым раком околоушной слюнной железы, первой нефробластомой и вторыми опухолями органов ЖКТ.
Необходимо продолжать работу по снижению степени канцерогенности противоопухолевого лечения. Особенно важно, насколько возможно, ограничивать объем лучевой терапии (в разумных пределах, не снижая эффективность лечения первой опухоли). По мере дальнейшего наблюдения исследуемой группы больных будет проводиться дальнейший анализ данных риска отдельных вторых опухолей, а также подробное изучение влияния на этот риск индивидуальных особенностей исследуемых и проводимого лечения.
Выбор дозы ионизирующего излучения и ее временные распределения при лучевом лечении детских злокачественных опухолей имеют свои особенности.
Накопленный к настоящему времени клинический опыт привел к определенным представлениям о радиочувствительности опухолей различного морфологического строения (табл. 7.3).
Таблица 7.3.
Классификация опухолей по признаку радиочувствительности у детей.
|
Класс радиочувствительности |
Нозологические единицы |
|
А. Опухоли, которые могут иметь высокую радиочувствительность: |
Лимфома Ходжкина, Неходжкинская лимфома, Болезнь Брилла-Симмерса, Эозинофильная гранулема, Нефробластома, Медуллобластома, Нейробластома |
|
Б. Опухоли, при которых может наблюдаться умеренная радиочувствительность: |
Анапластическая астроцитома, Анапластические карциномы носоглотки и щитовидной железы, Ретинобластома, Нейробластома, Тератома, Рабдомиосаркома, Саркома Юинга, Эмбриональный рак яичка |
|
В. Опухоли, при которых можно ожидать низкую радиочувствительность: |
Остеогенная саркома, Гепатобластома, Некоторые опухоли ЦНС (ганглионейробластома, глиома, краниофарингиома) |
Как видно из таблицы, большинство опухолей у детей являются радиочувствительными. Даже опухоли, отнесенные в группу умеренно радиочувствительных, более радиокурабельны, чем новообразования этой категории у взрослых. Например, исследованиями показано, что при ретинобластоме у 48% детей уже при очаговой дозе 20 Гр наблюдается значительное уменьшение ее объема (более чем на 50% от первоначальных размеров), а при 40 Гр - у 67%, причем, у 19% из них - полная клиническая регрессия опухоли.
Возможность излечения опухоли определяется рядом факторов, к которым, прежде всего, можно отнести:
1) количество клоногенных клеток в ней,
2) митотическую активность клеток,
3) скорость репарации сублетальных повреждений,
4) степень содержания кислорода и др.
При этом отмечается, что радиочувствительность опухоли наиболее зависима от содержания в последней кислорода. По мере увеличения объема опухоли, количество клеток, находящихся в гипоксии, растет, а, следовательно, снижается возможность ее эрадикации, т. к. гипоксические клетки в 2-3 раза более радиорезистентны, чем оксигенированные. Следовательно, кроме морфологического строения, на возможность полного местного излечения остаточного (микроскопического или визуального) или первичного новообразования значительное влияние оказывает и его объем.
Излечимость опухоли зависит также от радиочувствительности прилежащих к ней нормальных органов и тканей, которая, как было показано, у большинства детей довольно высокая и во многом определяется возрастом ребенка. Этот фактор должен привлекать пристальное внимание при планировании рациональной дозы, подводимой к патологическому очагу. При этом необходимо учитывать цель лучевого лечения - симптоматическое, пред- и/или послеоперационное или самостоятельное без оперативного вмешательства.
Проблема выбора величины дозы еще более усложняется ввиду того, что ионизирующие излучения в детской онкологии в большинстве случаев сочетаются с противоопухолевыми лекарственными препаратами, часть из которых потенцирует их повреждающее действие как на нормальные, так и на опухолевые ткани. К ним относятся: адриамицин, актиномицин-Д, блеомицин, метотрексат и др. На основании немногочисленных данных, большинство исследователей склонны считать, что для предупреждения повреждения нормальных тканей при химиолучевом ле чении (особенно проводимом одновременно) дозу излучения возможно снижать на 15-20% без уменьшения лечебного эффекта. Это положение находит свое подтверждение на примере послеоперационного лечения нефробластомы III стадии, которое проводили исследователи международной группы по изучению нефробластомы (D'Angio et al., 1988). Они показали, что на фоне трехкомпонентной (актиномицин-Д, винкристин, адриамицин) лекарственной терапии снижение дозы излучения, подводимой к ложу опухоли с 20 Гр до 10 Гр, не сказывается на двухлетней продолжительности жизни больных и почти полностью предупреждает повреждение нормальных тканей.
Использование лучевой терапии в детском возрасте особенно обостряет проблему оптимизации временного распределения поглощенных доз ионизирующих излучений. Скорость и объем репарации сублетально и потенциально летально поврежденных клеток, интенсивность регенерации тканей, перераспределение клеток по циклу, феномен реоксигенации лежат в основе биологических предпосылок планирования курса лучевого лечения, но их учет при индивидуальном определении режима фракционирования практически невозможен. Однако общие биологические закономерности, лежащие в основе реакций различных тканей на действие излучений, широко используются для поиска рациональных схем облучения больных.
При этом влияние облучения рассматривается в отношении трех клеточных популяций:
1) популяция клеток опухолей,
2) популяция клеток быстрореагирующих нормальных тканей, от ветственных за «острые и ранние» эффекты,
3) популяция медленно пролиферирующих клеток, определяющих поздние лучевые эффекты.
Первая популяция по скорости на действие излучений характеризуется целым спектром реакций. Накопленный к настоящему времени клинический опыт лучевого лечения показал, что у большинства детей опухоли рано реагируют на действие ионизирующих излучений.
Вторая популяция составляет такие ткани, как эпителий, выстилающий полые органы, растущие ткани ребенка. Как указывалось выше, растущие органы примерно в 2-2,7 раза чувствительнее, чем у взрослого человека.
К третьей популяции относятся ткани центральной нервной сис темы, почек, костей, мышц, кожи и др., закончивших свое развитие.
Установлено, что указанные клеточные популяции по-разному реагируют на действие ионизирующих излучений, в частности, клетки, отвечающие за поздние реакции, более чувствительны к величине дозы за фракцию, чем клетки остро реагирующих тканей. Реакция медленно реагирующих тканей отличается тем, что каждая большая фракция излучения приводит к поражению значительного числа медленно пролиферирующих клеток. Последнее приводит к тому, что в этих тканях появляются скрытые повреждения, которые в отдаленные сроки наблюдения приводят к выраженным лучевым повреждениям нормальных структур (фиброз подкожно-жировой клетчатки, лучевые язвы кожи, некроз спинного мозга и др.).
Оценивая характер и частоту отдаленных повреждений у детей, получавших лучевое лечение, необходимо отметить, что они, прежде всего, проявляются нарушением формообразования тех или иных органов и снижением их функции (укорочение конечностей, искривление позвоночника, недоразвитие вертлужной впадины, атрофия мышц, снижение функции яичников и др.). При этом они проявляются только по мере роста детей и более выражены у тех, которые были облучены в более раннем возрасте. В детском возрасте из-за высокой чувствительности формирующихся тканей использование обычных разовых доз (1,8-2 Гр), подобно крупным фракциям для медленнореагирующих структур, вызывает гибель значительной части клеток, ответственных за рост и развитие данного органа, что и приводит к указанным отсроченным эффектам.
В связи с изложенным, логично предположить, что уменьшения поздних эффектов можно достичь, используя при лучевом лечении небольшие разовые очаговые дозы. По-видимому, исследователи, занимающиеся лучевой терапией в детских клиниках, пришли к такой же точке зрения исходя из высокой радиочувствительности растущих тканей ребенка. Вследствие этого, в большинстве опубликованных работ рекомендуются низкие разовые дозы (1,0- 1,5 Гр) у детей до 4-х лет и более высокие в старшем возрасте (1,6-2,0 Гр) (Carlos et al., 1979; Razek, 1980 и др.). Однако при этом не учитывалось, что опухоль способна ускорить свой рост. Поэтому значительная часть неудач лучевого лечения может быть обусловлена именно этим процессом, который может наблюдаться при чрезмерно растянутом курсе облучения (Withers, 1985).
Таким образом, выгодное для растущих тканей ребенка уменьшение разовой дозы приведет к увеличению времени лучевого лечения, что неблагоприятно скажется на излечении опухоли. Выход из этого положения состоит в отказе от классического фракционирования очаговой дозы и в применении режима гиперфракционирования, т.е. дроблении суточной дозы на две фракции 1-1,2 Гр с 4-5 часовым интервалом. Гиперфракционирование имеет важное преимущество перед традиционным облучением, заключающееся в возможности подведения на 10-15% более высокой суммарной дозы к опухоли, либо снижении риска поздних лучевых повреждений здоровых тканей.
При терапии высокоэнергетическими излучениями повышенные требования предъявляются к определению линейных размеров, площади, объема патологических образований, органов и анатомических структур и их взаимному расположению у конкретного больного ребенка. Точное знание этих параметров является основным при составлении топометрической карты.
Для их получения необходимо привлечение всех клинических, инструментальных и лучевых средств обследования. Первоначально определяются уровень расположения патологического очага и его границы и зоны, подлежащие экранированию. Эти данные отмечаются на коже ребенка в положениях, в которых затем будет проводиться облучение. Эти позиции необходимо тщательно зафиксировать в топометрической карте и продублировать эти сведения в истории болезни, т. к. ребенок, в отличие от взрослого больного, не может точно соблюдать свое положение во время сеансов облучения.
В настоящее время для изготовления топометрических карт у детей необходимо использование рентгеновской компьютерной томографии, т.к. только с ее помощью возможно уточнение границ расположения опухолевого очага и прилежащих органов.
Задача планирования облучения заключается в создании таких условий, при которых поглощенная доза в объеме мишени соответствовала не менее 90-95% необходимой дозы излучения и в то же время, в окружающих нормальных тканях она была минимальной. Важность осуществления этой задачи особенно возрастает при дозиметрическом планировании облучения детей. Специфика детского организма требует тщательной защиты здоровых жизненно важных растущих органов от действия ионизирующего излучения. Из-за малых размеров тела ребенка повышаются требования к обеспечению больших градиентов дозы, т. е. к формированию дозных полей с использованием защитных и формирующих приспособлений.
Формирующие устройства должны располагаться на расстоянии не менее, чем 15 см от поверхности тела ребенка. Это позволяет исключить опасность лучевого воздействия на кожу вторичного излучения, образующегося при облучении защитного блока, изготовленного из свинца.
Однако необходимо помнить, что при формировании дозных полей с использованием защитных и формирующих блоков доза в поле облучения изменяется, т. к. изменяется вклад прямопрошедшего и рассеянного излучений. Это необходимо учитывать при планировании методики облучения.
При дистанционном облучении детей, больных злокачественными опухолями большое значение приобретает их укладка для лучевого лечения на аппарате. Она должна быть тщательной и аккуратной и, главное, легко воспроизводимой.
Наиболее удобным положением ребенка во время сеанса облучения является положение на спине. Необходима надежная фиксация ребенка на процедурном столе. Она может осуществляться с помощью специальных приспособлений: устройства из термопластика, простыни, подголовники, специальные ремни, мешочки с песком, эластичные бинты, вакуумные матрацы и др. (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Фиксация ребенка на процедурном столе перед процедурой облучения.
Для укладки беспокойных и маленьких детей в процессе топометрической подготовки и проведения курса лучевой терапии приходится прибегать к использованию медикаментозного сна. Схемы его лекарственного обеспечения могут быть многообразными. При разработке их следует стремиться к созданию надежной нейролепсии, так как анальгетическим компонентом в данном случае можно пренебречь. Принципиально важно, чтобы используемые препараты не вызывали серьезного нарушения жизненных функций. Кроме того, они должны обладать минимальной токсичностью, потому что курс лечения длится около месяца.
Кип & Moulder (1988) считают безопасным каждодневное применение хлоралгидрата. По их наблюдениям, доза 50-65 мг/кг, назначаемая через рот, эффективна более чем у 75% детей. При этом она вызывает адекватный уровень спокойного сна в течение 20-25 минут. Дети обычно быстро просыпаются после лечения.
У маленьких больных, имеющих противопоказания к использованию медикаментозного сна, можно попытаться использовать нормальный физиологический сон. Для этого необходима соответствующая подготовка: ребенок укладывается спать в те часы, в которые намечается проведение лучевой терапии в течение нескольких дней до ее начала. При проведении предлучевой подготовки и лучевого лечения необходимо постоянное чуткое и внимательное отношение к ребенку со стороны всего медицинского персонала. Перед тем или иным обследованием маленьких больных следует успокоить, снизить их двигательную активность.
Для детей старшего возраста целесообразна психологическая подготовка и проведение своеобразных репетиций обследования и облучения. Ребенок постепенно привыкает к необычной для него обстановке и поэтому у него в ряде случаев можно избежать применения успокаивающих лекарственных препаратов.
Нужно также помнить, что детей до начала какой-либо процедуры нужно приглашать незадолго до ее начала. Ожидание в очереди утомляет их, что мешает проведению обследования или лечения.
В помещении, где проводится топометрическая подготовка и облучение, должно быть тепло, желательно там же иметь игрушки.
Правильное использование имеющегося арсенала средств предлучевой подготовки дозного планирования, иммобилизации детей и контроля облучения позволяют гарантировать качество лучевого лечения, которое в детской клинике имеет чрезвычайно большое значение.
Контрольные вопросы к разделам 7.3.-7.7.
(выделены правильные ответы)
а) дистанционный гамма-терапевтический аппарат
б) компьютерный томограф
в) линейный ускоритель
г) рентгентерапевтический аппарат
д) рентгеновский симулятор
е) система планирования
На протяжении многих лет ионизирующие излучения успешно применяется при лечении многих неопухолевых заболеваний.
Исследования показали, что дозиметрически обоснованная методика локального облучения в небольших дозах является весьма эффективным и совершенно безопасным методом терапии.
Лучевая терапия является методом выбора там, где её эффективность устойчивее традиционных способов лечения, и в тех случаях, когда имеются противопоказания к применению медикаментозного и физиотерапевтического лечения, либо там, где лучевая терапия имеет безусловные преимущества, выработанные многолетней практикой.
Выбор физико-технических условий облучения зависит от локализации патологического процесса, плотности тканей, расположенных вокруг него и по ходу рабочего пучка. Размеры полей, как правило, соответствуют размерам патологического очага и несколько их превышают. При заболеваниях хирургического профиля, учитывая невысокие суммарные дозы, облучение, как правило, проводится с одного прямого поля. При заболеваниях центральной нервной системы количество и размеры полей варьируют в зависимости от локализации и степени распространённости процесса.
К преимуществам метода относятся простота использования и возможность применения у подавляющего большинства больных в амбулаторных условиях, что обеспечивает его экономичность. К облучению прибегают при отсутствии положительного эффекта от других лечебных мероприятий.
Основным контингентом больных являются люди старше 50 лет, находящиеся за пределами репродуктивного возраста. Из-за возраста больных и наличия сопутствующих заболеваний, препятствующих проведению физиолечения, рентгенотерапия часто является единственно возможным методом лечения, поскольку даже перенесенные больным инфаркт миокарда и динамическое нарушение мозгового кровообращения не являются противопоказаниями к ее проведению. Перечень противопоказаний довольно узок, он может быть сформулирован следующим образом:
Противопоказания к ЛТ неопухолевых заболеваний
Абсолютные противопоказания:
Относительные противопоказания:
Показания к лучевой терапии при неопухолевой патологии в общем виде выглядят так:
Показания к ЛТ неопухолевых заболеваний
Основной методикой облучения при неопухолевых заболеваниях является прямое воздействие на патологически измененные органы и ткани. Другие варианты лучевого воздействия могут применяться только в виде исключения. Эффективность лучевой терапии неопухолевых заболеваний объясняется следующими радиационными эффектами:
Основным принципом лучевой терапии неопухолевых заболеваний является получение максимально положительного эффекта при использовании малых доз.
При определении дозы руководствуются следующим принципом: чем острее процесс, тем меньше должны быть разовые и суммарные дозы. В настоящее время считается установленным, что при острых воспалительных процессах разовая очаговая доза не должна превышать 0,15-0,25 Гр, при хронических – 0,3-0,6 Гр и только при гиперпластических – 1 Гр. Суммарная доза, состоящая из 4-10 фракций, соответственно, варьирует от 0,5 до 1 Гр при острых процессах, от 1,5 до 2 Гр, реже до 4 Гр - при хронических. При гиперпластических процессах СОД=9-10 Гр.
На основании сложившихся представлений о механизме действия ионизирующего излучения на воспалительный или дегенеративно-дистрофический процессы, применяют различные интервалы между сеансами облучения в зависимости от остроты течения заболевания – от 1 до 8 дней. Острые воспалительные процессы при отсутствии обострения после первого сеанса облучения можно облучать с интервалом 1-2 дня. При гнойных процессах интервалы между сеансами облучения увеличивают до 3-5 дней. Хронические воспалительные процессы, дегенеративно-дистрофические заболевания костно-суставной системы при отсутствии обострения после первого сеанса можно облучать в ритме 2-3 раз в неделю. При рецидивах обострения хронических процессов лучевая терапия может быть проведена повторно, но не более 2-3 раз в неделю и не ранее чем через 6 месяцев после предыдущего в случае эффективности первоначального.
Анализ отдалённых результатов после противовоспалительной лучевой терапии не привел к выявлению осложнений или неблагоприятных последствий, а также увеличению частоты соматических заболеваний и не установил связи с возникновением постлучевых злокачественных новообразований.
Лучевая терапия находит широкое применение при некоторых острых и хронических процессах в хирургической практике (фурункулы, абсцессы, флегмоны, гидрадениты, рожистое воспаление кожи, панариции, остеомиелиты, тромбофлебиты, парапроктиты, паротиты) в самостоятельном виде или в сочетании с операцией и антибактериальной терапией. Применяется ортовольтная лучевая терапия и при некоторых послеоперационных осложнениях (анастомозитах, воспалительных инфильтратах в области раны).
В группе больных с воспалительным заболеванием положительный эффект достигает 90-97% случаев. Рентгеновские лучи вначале вызывают усиление местной реакции в виде расширения капилляров и нарушению их проницаемости, что, в свою очередь, приводит к нарастанию концентрации продуктов распада в тканях, повышенного фагоцитоза интермедиарного обмена, изменению тканевой реакции, но затем все это приводит к восстановлению электролитического равновесия в тканях и устранению боли.
Лучевую терапию проводят на всех стадиях воспалительного процесса, однако наиболее эффективной она бывает в стадии – фазе инфильтрации. В этот период 1-2 сеанса приводят к рассасыванию инфильтрата. Методика лучевой терапии для этой группы примерно одинакова. В зависимости от распространённости процесса в глубину, применяется ортовольтная рентгенотерапия при напряжении 150-200 кВ, слой половинного ослабления (СПО) – 1,5 мм меди, расстояние от источника до поверхности тела (РИП) – 30см. В процессе лучевой терапии применяется медикаментозное и мазевое лечение. При острых воспалительных заболеваниях облучение проводят при ритме 2 фракции в неделю, при отсутствии обострения интервал между сеансами может быть сокращён.
В практике лучевой терапии неопухолевых заболеваний имеет большой вес дегенеративно-дистрофические воспалительные процессы костно-суставного аппарата (плече-лопаточный периомоартрит, спондилоартрит, остеохондроз, пяточная шпора, эпикондилиты и т.д.).
Различные виды лучевой терапии находят применение и при лечении такого сложного заболевания, как ревматоидный артрит. Использование облучения приводит не только к снижению тяжести боли, но и к уменьшению скованности суставов, благодаря выраженному противоотечному эффекту.
Лучевая терапия не потеряла своей актуальности при лечении неопухолевых заболеваний периферической нервной системы (невралгия, плекситы, опоясывающий лишай, первичные и вторичные радикулоалгии, вызванные дегенеративно-дистрофическими изменениями в позвоночнике). Основной механизм действия ионизирующего излучения при этой патологии – противоболевой, противовоспалительный, десенсибилизирующий.
Лучевая терапия является методом выбора при постампутационных осложнениях. Лучевая терапия также является методом выбора при сирингомиелии, так как до сих пор нет общепризнанной патогенетической терапии данного заболевания. При рассеянном склерозе применение облучения может привести к торможению отрицательной неврологической динамики и используется в составе комплексного лечения этого тяжелого заболевания.
В настоящее время лучевая терапия в комплексе применяется при арахноидитах головного и спинного мозга.
Лучевая терапия остаётся одним из эффективных методов лечения при хронических дерматозах, красном плоском лишае, кожном зуде, особенно влагалищном и ректальном, вульгарных и подошвенных бородавках, при келоидных рубцах. При поверхностных хронических гиперпластических процессах применяют малопроникающее рентгеновское излучение низкой энергии, не превышающей 100 кэВ, но для достижения клинического эффекта требуются сравнительно большие дозы, при традиционном фракционировании облучения (разовая доза 2 Гр) доходящие до 40 Гр.
Таким образом, лучевая терапия неопухолевых заболеваний является методом, который применяется почти во всех разделах клинической медицины.
Контрольные вопросы к разделу
(выделены правильные ответы)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Задачи радиотерапии могут быть сформулированы следующим образом:
В настоящее время наметились два пути повышения эффективности лучевой терапии. Прежде всего, это продолжающееся совершенствование радиотерапевтической техники. Созданы современные аппараты для проведения дистанционной стереотаксической радиохирургии и радиотерапии: «Гамма-нож», «Кибер-нож», линейные ускорители с интегрированным рентгеновским симулятором, многолепестковым коллиматором и системой отображения пучка в реальном времени. В перспективе возможно более широкое внедрение протонных ускорителей и генераторов нейтронов.
Параллельно совершенствуется технология контактного внутриполостного и внутритканевого облучения за счет создания серии аппаратов с последовательным автоматизированным введением направляющих проводников и источников излучения, которые можно перемещать во время сеанса облучения для формирования индивидуального дозного поля. Кроме того, разработаны специальная рентгеновская аппаратура (симуляторы), компьютерные томографы и планирующие системы для предлучевой подготовки. Это позволяет точно определить границы подлежащей облучению мишени, создать оптимальные программы облучения.
Использование современной техники и технологий лучевой терапии позволяют оптимально осуществить основной принцип лучевой терапии: максимально сконцентрировать дозу в патологическом очаге при минимальной дозовой нагрузке на окружающие нормальные ткани и органы.
Второй путь повышения эффективности лучевой терапии связан с внедрением в клиническую практику достижений современной радиобиологии, благодаря которым появилась возможность управления радиочувствительностью опухолевых и нормальных тканей. Начато применение радиомодифицирующих агентов, т. е. различных физических и химических факторов, способных ослаблять радиопоражаемость нормальных тканей или усиливать радиочувствительность опухоли. Кроме того, разработаны и разрабатываются математические модели оптимального ритма облучения для опухолей с различными биологическими характеристиками. На основе радиобиологических исследований создаются новые эффективные режимы фракционирования, которые позволяют значительно улучшить результаты использования ионизирующего излучения с лечебной целью.
ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЕ
|
Введение |
3 |
|
Глава 1. Краткая история становления лучевой терапии |
5 |
|
Глава 2. Физические основы лучевой терапии |
22 |
|
2.1. Ионизирующие излучения и их свойства |
22 |
|
2.2. Корпускулярные ионизирующие излучения |
25 |
|
2.3. Фотонные ионизирующие излучения |
31 |
|
Глава 3. Дозиметрия ионизирующих излучений |
38 |
|
3.1. Основные термины и величины |
38 |
|
3.2. Методы дозиметрии ионизирующих излучений |
45 |
|
Глава 4. Технологическое обеспечение лучевой терапии. Методы лучевой терапии |
50 |
|
4.1. Дистанционные методы лучевой терапии |
51 |
|
4.2. Современные технологии дистанционной лучевой терапии |
60 |
|
4.3. Контактные методы лучевой терапии |
74 |
|
Глава 5. Радиобиологические основы лучевой терапии |
84 |
|
5.1. Биологическое действие ионизирующего излучения |
84 |
|
5.2. Радиочувствительность тканей и органов |
88 |
|
5.3. Лучевые реакции и повреждения |
91 |
|
5.4. Факторы, влияющие на эффективность радиационного воздействия |
98 |
|
5.5. Действие облучения на злокачественную опухоль |
101 |
|
5.6. Способы модификации радиочувствительности |
105 |
|
Глава 6. Лучевое лечение опухолевых заболеваний |
107 |
|
6.1. Цели и виды лучевой терапии |
107 |
|
6.2. Планирование и проведение лучевого лечения |
113 |
|
Глава 7. Особенности лучевой терапии в детском возрасте |
127 |
|
7.1. Радиочувствительность отдельных органов ребенка в зависимости от возраста |
128 |
|
7.2. Ранние и поздние лучевые изменения нормальных тканей |
131 |
|
7.3. Риск развития вторых злокачественных опухолей |
139 |
|
7.4. Радиочувствительность опухолей у детей |
141 |
|
7.5. Особенности фракционирования дозы в детском возрасте |
144 |
|
7.6. Физические проблемы лучевого лечения в детском возрасте |
147 |
|
7.7. Реализация программ облучения у детей |
148 |
|
Глава 8. Лучевая терапия неопухолевых заболеваний |
153 |
|
8.1. Общие принципы и радиобиологические основы лучевой терапии неопухолевых заболеваний |
153 |
|
Заключение |
161 |
|
Литература для дополнительного изучения |
164 |
EMBED MSPhotoEd.3
EMBED Unknown
EMBED Unknown
EMBED Unknown
А)
Б)
б)
а)
Вероятность
Доза, Гр
б)
а)
ОО
ПОМ
КОМ
БОО
Вероятность контроля опухоли
Вероятность осложнений
Радиотерапевтический интервал