Новейшие аппараты для лучевой терапии

Планирование лучевой терапии

Главной задачей лучевой терапии является подведение к опухоли канцерицидной дозы ионизирующего излучения при минимальных повреждениях нормальных тканей в зоне облучения и минимальной ответной реакции наиболее радиочувствительных систем и органов. Эта задача решается планированием лучевой терапии (рис. 9.8).

Рис. 9.8. Этапы проведения лучевой терапии [Киселева Е.С. и соавт., 1996].

Планирование проводят поэтапно. Сначала выбирают способ облучения (дистанционный, контактный, сочетанный), вид излучения (гамма-излучение, тормозное, электроны и т.д.) и метод облучения (статическое, подвижное, однопольное или многопольное).

Затем проводится топометрическая подготовка для последующего решения вопроса об адекватном пространственном распределении дозы излучения в объекте. Временное распределение дозы ионизирующего излучения осуществляется выбором режима ее фракционирования.

Основой лучевого лечения является включение в зону облучения минимально возможного объема тканей, но в то же время достаточного для воздействия на все опухолевые элементы.

Это осуществимо только при максимально точном определении положения и размеров опухоли, ее отношении к соседним анатомическим структурам (топометрия). Топометрия необходима для правильного пространственного распределения дозы ионизирующего излучения.

Под клинической топометрией понимают определение у конкретного больного линейных размеров, площади, объема опухоли, органов и анатомических структур и описание их взаимного расположения (синтопии). Эти сведения получают с помощью различных методы визуализации опухолей (рентгенография, ультразвуковое исследование (УЗИ),компьютерная томография (КТ), магниторезонансная томография (МРТ)).

На основании полученной информации устанавливается макроскопический объем опухоли (gross tumor volume — GTV), в котором сосредоточена основная масса опухолевых клеток.

Однако в окружающих опухоль нормальных тканях могут быть отдельные опухолевые клетки, которые также должны быть включены в зону лучевого воздействия. Поэтому в предлучевой подготовке выделяют клинический объем облучения (clinical tumor volume — CTV), включающий GTV-объем и ткани, где предполагается микроскопическое распространение опухоли.

Кроме того, выделяют еще планируемый объем облучения (planning tumor volume — PTV), учитывающий смещение пациента и его органов во время конкретного сеанса и в динамике облучения. В результате формируется «объем лечения», который получает дозу, достаточную для радикального или паллиативного лечения с учетом толерантности нормальных тканей.

Наиболее оптимальное распространение дозы излучения достигается при объемном (трехмерном) планировании, которое лежит в основе конформного облучения. Его задачей является «придание объему опухоли высокой дозы, ограничивая при этом до минимума дозу на окружающие здоровые ткани» [G.Kuthcer].

Для повышения точности предлучевой топометрической подготовки созданы специальные рентгеновские аппараты, имитирующие терапевтический пучок излучения — симуляторы. Симулятор представляет собой рентгенодиагностический аппарат, который по геометрическим и кинематическим возможностям повторяет аппараты для дистанционного облучения.

При топометрической подготовке больного укладывают на стол симулятора в положении, в каком он будет находиться во время облучения, и выполняют рентгеноскопию. С помощью дистанционно перемещающихся рентгеноконтрастных нитей определяют центр и границы объема облучения и их проекцию на кожу больного, что позволяет правильно выбрать направление пучка излучения и размеры полей облучения.

Основным документом топометрической подготовки является индивидуальная топометрическая карта — выполненное в масштабе графическое изображение контуров сечения тепа, патологического очага, окружающих его органов и анатомических структур, данные о которых необходимы для расчета программы облучения.

Дозиметрическое планирование облучения конкретного больного заключается в выборе источника излучения, метода и конкретных условий (параметров) облучения. Для определения количества радионуклида и силы воздействия его излучения на опухоль и ткани в лучевой терапии используют следующие основные термины.

Поглощенная доза ионизирующего излучения служит для оценки переданной облучаемому объекту энергии на определенную величину его массы. Единицей поглощенной дозы в Международной системе единиц является 1 грей (1 Гр), когда облучаемому веществу массой 1 кг передается энергия величиной 1 Дж (1 Гр=1 Дж/кг). Активность радионуклида измеряется в беккерелях (Бк): 1 Бк — это активность источника, в котором за 1с происходит 1 акт распада.

При дозиметрическом планировании производят расчет времени облучения, необходимого для получения заданной дозы и ее распределения в плоскости или в отдельных контрольных точках. Главная цель дозиметрического планирования — определить, каким будет пространственное распределение дозы в облучаемом объеме при использовании выбранных параметров облучения.

Для расчета доз обычно используются стандартные дозные распределения, полученные экспериментальным или расчетным путем непосредственно для конкретной радиотерапевтической установки — атласы изодозных карт. Однако без специальной дозиметрической проверки использование атласов может привести к существенным систематическим ошибкам в расчете индивидуальных планов.

Таким образом, базой для дозиметрического планирования служит информация о дозиметрических характеристиках радиационных терапевтических аппаратов и источников излучений, а также топометрические данные о подлежащей облучению области тела.

Распределение дозы ионизирующего излучения во времени. Общеизвестно, что доза излучения, которую удается подвести к опухоли, лимитируется толерантностью нормальных тканей. При дистанционном облучении подведение всей лечебной дозы одномоментно невозможно из-за неизбежного повреждения окружающих здоровых тканей.

Дробление лечебной дозы на фракции направлено на использование небольших различий между опухолевыми и нормальными клетками в реакции на облучение, чем достигается расширение радиотерапевтического интервала. Более того, радиобиологические и клинические исследования указывают на возможность улучшения результатов лучевой терапии за счет использования различных вариантов дозно-временных соотношений.

luchi.jpg

При проведении лучевой терапии пользуются такими понятиями, как режим фракционирования, ритм облучения, доза облучения. В зависимости от разовой очаговой дозы (РОД) условно выделяют режим обычных (мелких) фракций — РОД составляет 1,8-2,2 Гр, средних — разовых очаговых доз 3-5 Гр и крупных фракций — РОД свыше 6 Гр.

Ритм облучения может быть от одной до пяти фракций в неделю. Биологический эффект лучевой терапии связан с величиной разовой дозы, перерывом между отдельными фракциями, количеством фракций за курс облучения (время облучения в днях).

Для того чтобы связать все эти параметры, принято целесообразным в качестве эталонного фракционирования принять ежедневное облучение по 2 Гр до 60 Гр за 6 недель; по отношению к пятидневной рабочей неделе при любом случае фракционирования принять суммарную дозу 10 Гр. В зависимости от варианта распределения дозы излучения во времени, различают следующие режимы ее фракционирования.

При дистанционной лучевой терапии традиционным (классическим) и наиболее частым режимом фракционирования является ежедневное облучение РОД 1,8-2,0 Гр 5 дней в неделю в течение нескольких недель до канцерицидной

40-80 Гр.

Гипофракционирование — облучение повышенными разовыми дозами, но малым числом фракций за короткое время (по 5-6 Гр, подводимых ежедневно, в течение 4-5 дней). Было доказано, что укрупнение фракций при сохранении одинаковой недельной дозы ведет к возрастанию эффективности лучевого воздействия.

Облучение в этом режиме ведет к быстрой девитализации опухолевых клеток и остановке роста опухоли, поэтому оно широко применяется с целью абластики для предоперационного облучения опухолей, которые отличаются высокой злокачественностью, а также с целью паллиативного и симптоматического лечения при метастазах в кости. Следует учесть, что укрупнение разовых доз закономерно приводит к снижению толерантности здоровых тканей.

Гиперфракцнонирование (мультифракционирование) — курсы лучевой терапии, предусматривающие дополнительное дробление на две (и более) фракции дневной дозы с интервалами между фракциями от 2 до 6 часов. Обычно используют 2-3 фракции в день по 1-1,5 Гр с интервалом 3-6 ч при общей продолжительности курса, равной при облучении в режиме стандартного фракционирования.

obchon_r9.6.jpg

Гиперфракционирование применяется для облучения медленно растущих-опухолей.Одномоментное облучение — сумарная поглащенная доза подводится к опухоли за один сеанс, что используется при интраоперационном облучении

В зависимости от наличия перерывов в облучении различают: непрерывный (сквозной) курс лучевой терапии, при котором заданная поглощенная доза накапливается непрерывно, как это происходит при стандартном облучении: расщепленный курс (сплитчкурс) — запланированная доза реализуется в две-три серии облучений, разделенных интервалами отдыха в 2-3 нед.

Такой курс показан при лечении больных, плохо переносящих лучевую терапию, лечении ослабленных, пожилых больных или при тех локализациях опухоли (полость рта), когда острые лучевые реакции препятствуют проведению непрерывного лечения.

За время перерыва стихают лучевые реакции нормальных тканей, опухоль уменьшается в размерах, улучшается ее кровоснабжение, ведущее к улучшению оксигенации опухолевых клеток и повышению их радиочувствительности.

Это позволяет подвести к опухоли заданную дозу, необходимую для достижения терапевтического эффекта, но с меньшим числом побочных реакций; динамический курс облучения — этим термином обозначают режимы с меняющейся в течение курса величиной дозы подводимой фракции (например, курс начинается с 1-2 фракций по 4 Гр, а затем 2 фракции в день по 1 Гр) и направлены они на усиление эффекта лечения.

Угляница К.Н., Луд Н.Г., Угляница Н.К.

Используемое в отделении аппаратное обеспечение позволяет при любой патологии проводить так называемую конформную радиотерапию, то есть создавать поле облучения, повторяющее контуры новообразования.

Оснащение отделения

В настоящее время имеется возможность использования различных видов лучевого лечения. В связи с этим врач должен иметь представление о видах и источниках излучения, а также современных аппаратах, используемых для облучения больных.

В современной лучевой терапии применяют разнообразные виды излучений, которые различаются по биологическому воздействию, проникающей способности, распределению энергии в пучке излучения. Излучение, которое при взаимодействии с веществом приводит к появлению в нем зарядов разных знаков, называют ионизирующим.

Оно может быть фотонным и корпускулярным. Фотонное ионизирующее излучение представляет собой электромагнитные колебания, характеризующиеся энергией излучения, которая зависит от частоты колебаний и длины волны.

В зависимости от способа получения различают: рентгеновские лучи низких и средних энергий (получают на специальных рентгенотерапевтических установках); тормозное излучение высоких энергий (получают с помощью ускорителей электронов); гамма-излучение естественных или искусственно получаемых радиоактивных элементов.

Корпускулярное ионизирующее излучение — это поток ядерных частиц. В лучевой терапии используют пучки элементарных ядерных частиц — заряженных (электроны, протоны, отрицательные тяжелые ионы, а также альфа- и бета-излучения радиоактивных изотопов) и потоки незаряженных частиц — нейтронов. Различные виды ионизирующего излучения отличаются проникающей способностью и распределением при облучении их поглощенной энергии в тканях (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Распределение поглощенной энергии излучения в тканях при воздействии различных видов излучения. 1 — рентгеновское излучение, генерируемое при напряжении 30 кВ; 2 —  быстрые электроны с энергией 30 МэВ; 3 — гамма-излучение Со63 (энергия гамма-квантов 1,17 МэВ); 4 —  тормозное излучение бетатрона с энергией фотонов 25 МэВ; 5 — протоны с энергией 160 МэВ.

Источники излучения.

Источниками излучения могут быть как радиоактивные вещества — естественные или искусственно получаемые радионуклиды, так и специальные электрофизические аппараты, создающие терапевтические пучки излучения: рентгеновские аппараты, ускорители электронов и протонов, генераторы нейтронов.

Новейший аппарат для внешней лучевой терапии TrueBeam с усовершенствованными режимами IMRT, IGRT, c функцией стереотаксической радиохирургии. Клиника Ассута.

В нашей стране для дистанционного и контактного гамма-облучения используют в основном искусственные радионуклиды, получаемые в атомных реакторах, генераторах, на ускорителях и выгодно отличающиеся от естественных радионуклидов монохроматичностью спектра испускаемого излучения, высокой удельной активностью и дешевизной (табл. 9.1).

Таблица 9.1. Характеристики радионуклидов, используемых в лучевой терапии.

Источники, указанные в таблице (кроме Со), используют в основном для внутриполостного и внутритканевого облучения в виде игл, трубок, прутьев, проволоки, шариков и т.д. Наиболее распространенный источник излучения — радиоактивный изотоп кобальта, период полураспада которого 5,24 года и энергия излучения 1,25 МэВ.

Для получения источника заготовку из стабильного изотопа 59Со помещают в горячую зону реактора, где под воздействием тепловых нейтронов происходит накопление радиоактивного 60Со, который затем помещают в ампулы из нержавеющей стали и запаивают.

Классификация способов выполнения лучевой терапии представлена на рисунке 9.7.

Рис. 9.7. Методы лучевой терапии и источники излучения.

Как видно из схемы, все существующие способы облучения делятся на дистанционные и контактные. Контактное облучение подразделяют на наружное (аппликационное) и внутреннее. Внутреннее, в свою очередь, может быть системным, внутриполостным и внутритканевым, которое называются еще брахитерапией.

Дистанционное облучение. В том случае, когда источники излучения находятся на определенном расстоянии от тела больного, такое облучение называют дистанционным или телетерапией (tele — далекий).

Различные виды излучений в зависимости от физических свойств и особенностей взаимодействия с облучаемой средой создают в организме характерное дозное распределение и плотность образующейся в тканях ионизации. Эти параметры определяют относительную биологическую эффективность излучений, чем руководствуются при выборе их вида для облучения конкретных опухолей.

Планирование лучевой терапии

Короткофокусная (близкодистанционная) рентгенотерапия (КФР).

Первые шаги и становление дистанционной лучевой терапии связаны с испопьзованием рентгеновских лучей низких и средних энергий. Генерируемое трубкой при напряжении 60-90 кВ рентгеновское излучение полностью поглощается на поверхности тела (рис. 9.6).

Однако экранирование его костной тканью и значительное боковое рассеивание энергии ведет к лучевому повреждению костей, лежащих за границами облучаемого очага КФР широко применяется для лечения опухолей кожи, распопоженных на глубине до 5-6 мм от поверхности тела, поскольку максимальная доза излучения находится вблизи поверхности тела. Для КФР используют короткофокусные рентгеновские аппараты типа РУМ-7, ТУР-60.

Гамма-излучение радиоактивного кобальта (60Со) имеет более высокую энергию излучения, максимум дозы в тканях смещается на глубину 5 мм, вследствие чего уменьшается лучевая нагрузка на кожу (рис. 9.6).

Большая проникающая способность дистанционной гамма-терапии позволяет широко использовать ее для облучения глубокорасположенных новообразований В настоящее время наибольшее распространение получили Тамма-терапевтические установки для статического облучения Луч-1 и АГАТ-С, для подвижного облучения — ротационная АГАТ-Р и ротационно-конвергентная РОКУС.

Автоматизированные аппараты РОКУС-АМ и АГАТ-Р2, управление которым осуществляет микрокомпьютер, позволяют проводить автоматическое и полуавтоматическое облучение.

Электронное и тормозное излучение.

Линейные ускорители электронов и циклические ускорители (бетатроны и микротроны) с выводом пучков тормозного и электронного излучения все шире применяют для облучения больных злокачественными опухолями. Электронное излучение, генерируемые ускорителями, создают в тканях, в отличие от воздействий другими видами ионизирующих излучений, максимум дозы непосредственно под поверностью (рис. 9.6).

Поэтому оно из-за более равномерного распределения дозы поверхности (по сравнению с рентгеновским излучением), имеет преимущества при облучении поверхностных и неглубоко залегающих очагов. Генерируемое ускорителями высокоэнергетическое тормозное излучение получается в результате торможения быстрых электронов в поле ядер мишени, изготовленной из золота или платины.

Ввиду большой проникающей способности тормозного излучения максимум дозы смещается в глубину ткани, лучевая нагрузка на кожу входного поля незначительна (рис. 9.6). Больные хорошо переносят облучение тормозным излучением из-за незначительного рассеивания его в теле и низкой интегральной дозы. Тормозное излучение целесообразно использовать для облучения глубокорасположенных опухолей (рак легкого, пищевода, матки, прямой кишки й др.).

Наибольшее распространение в радиотерапевтической практике получили медицинские линейные ускорители электронов ЛУЭВ-15М1, генерирующие пучки электронов с энергией и тормозное излучение. Ускорители элементарных частиц являются универсальными источниками излучения, позволяющими произвольно выбирать вид излучения (электронные пучки, фотоны, протоны, нейтроны), регулировать энергию излучения, размеры и формы полей облучения и тем самым индивидуализировать программу радикальной лучевой терапии опухолей различных локализаций.

Корпускулярное излучение.

В онкологии чаще всего используют пучки элементарных ядерных частиц (электроны, протоны и нейтроны). Эти частицы получают на циклотронах, синхроциклотронах, синхрофазотронах и линейных ускорителях. Такими установками располагают только крупные физические институты.

Протоны имеют пробег в тканях, от 8 до 25 см (рис. 9 6) с максимумом ионизации в конце пробега и малое рассеяние, что позволяет формировать узкие (диаметром 3-10 мм) почти не расходящиеся пучки, которыми прицельно облучают небольшие внутричерепные патологические очаги различных структур центральной нервной системы и гипофиза.

Нейтронная терапия проводится дистанционными пучками, получаемыми на ускорителях, а также в виде контактного облучения на шланговых аппаратах с зарядом радиоактивного калифорния 252Cf. Установлено, что клинический результат использования нейтронов в меньшей степени зависят от кислородного эффекта, фазы клеточного цикла, режима фракционирования дозы по сравнению с применением традиционных видов излучения, в связи с чем, их можно использовать для лечения рецидивов радиорезистентных опухолей.

Дистанционное облучение осуществляется в двух видах — статическом и подвижном. Статическое облучение может быть одно- двух- и многопольным с применением формирующих устройств (защитных сроков, клиновидных фильтров, выравнивающих устройств и др.) с цепью создания наибольшей разницы доз, поглощенных опухолью и окружающими нормальными тканями.

При подвижном облучении источник излучения и облучаемое тело находятся в состоянии относительного движения (движется источник или тело либо оба одновременно). Существуют разновидности подвижного облучения: ротационное, секторное (маятниковое), тангенциальное (касательное).

Контактное облучение (по международной терминологии — брахирадиотерапия) предусматривает расположение источника излучения в непосредственной близости от oпyxoлeвого очага или в самом очаге. При контактных методах лучевой терапии создается оптимальное распределение дозы с максимальным значением вблизи расположения источника и крутым падением по мере удаления от него.

В зависимости от способа использования источников излучения контактное облучение делится на аппликационный (для лечения поверхностно расположенных опухолей кожи, слизистой), внутриполостной и внутритканевой методы и системную (радионуклидную) терапию.

В случаях, когда используют закрытые (изолированные от внешней среды) радиоактивные источники, лечение носит название брахитерапия (brachy — короткий), открытые — радионуклидная терапия. При брахитерапии используются радиоактивные гамма-источники, при радионуклидной терапии —альфа- и бета-излучатели и электроны Оже.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все про лучевую терапию
Adblock
detector