Основы лучевой терапии

Основы лучевой терапии

Когда были открыты рентгеновские лучи, человечество испытало что-то вроде эйфории восторга: стало возможным заглянуть внутрь организма, рассмотреть все его «устройство». Вера в живительные лучи, символ прогресса, была столь велика, что их стали применять в медицине направо и налево, даже добавляли радиоактивные элементы… в зубную пасту. Но главное — рентгеновские лучи оказались эффективными для решения самой наболевшей проблемы, лечения рака. После облучения ими у многих пациентов опухоли уменьшались в размере, болезнь отступала. О побочном влиянии радиации на здоровые клетки и ткани стало известно позднее, и «репутация» лучевой терапии сильно пострадала. Получилось, что с водой выплеснули и ребенка, забыли о несомненном успехе лучевой терапии в лечении онкологических больных. Со временем баланс истины и заблуждения наконец восстановился.

Что же такое лучевая терапия сегодня?

Лучевая терапия – лечебное воздействие на раковые клетки ионизирующим излучением. В клиниках используются обыкновенные рентгеновские лучи очень большой энергии или электронные пучки (подобные тем, какие бывают в трубке телевизора).

 

Как действует на живые клетки квант сильного рентгеновского излучения или разогнанный до большой скорости электрон? Встретив на пути молекулу, он нарушает ее электронную структуру. Такие молекулы «сходят с ума», перестают выполнять свою функцию в сложном внутриклеточном обмене веществ. В результате клетка либо погибает, либо теряет способность к делению. Опухолевые ткани оказались наиболее ранимыми, потому что интенсивное деление клеток, которое в них происходит с большой частотой, делает их особенно чувствительными к воздействию радиации. Поэтому достаточно большая доза радиации, поглощенная опухолью, останавливает ее развитие. В некоторых случаях даже и традиционное хирургическое вмешательство может не понадобиться.

Но лучевая терапия обычно не проходит бесследно для пациента – он испытывает слабость, тошноту, у него могут поредеть волосы, в целом снижается сопротивляемость организма к инфекции. То есть, несмотря на положительный результат лечения, от последствий нужно еще долго оправляться.

Нечто похожее происходит и при химиотерапии, когда медикаментами «отравляют» весь организм, для того чтобы воздействовать на один небольшой участок. Но у лучевой терапии есть преимущество — она дает возможность прицельно бить именно по опухоли. Нельзя ли это ценное качество усилить и развить? Это особенно необходимо, если рядом с опухолью расположены жизненно важные органы.

Чтобы точнее нанести удар по раковой опухоли, нужно детально знать ее форму и местонахождение. Если ограничиться изучением рентгеновских снимков и вручную направить на опухоль источник излучения, то это все равно что стрелять «на глазок». Промах неизбежен, в результате пострадают здоровые ткани. Поэтому необходимо сфокусировать луч и направить его на опухоль, не отклоняясь ни на миллиметр. Такую работу может безошибочно выполнить только современная автоматика.

Компьютер сам делает рентгеновский снимок и анализирует его. Но определение границ опухоли ему доверить нельзя – принимать какие-либо решения может только врач.

Компьютер проводит предварительную «пристрелку» – делает простой рентгеновский снимок и высвечивает на экране результаты. По этому снимку врач с помощью манипулятора проведет разметку опухоли, укажет ее границы и спланирует лучевую нагрузку. Потом остается только передать управление автоматизированной системе, и она все сделает сама: пододвинет больного, повернет излучающую головку и настроит металлические шторки коллиматора таким образом, что опухоль окажется под прицелом. Точности, с которой проводится эта процедура, невозможно достигнуть вручную. Если границы опухоли расплывчаты, шторки во время сеанса облучения меняют свою форму так, что самая большая доза излучения поглощается областями с максимальной концентрацией раковых клеток.

Во время предварительной «пристрелки» на теле пациента лазером высвечивается перекрестие, это место медсестра отмечает маркером. При переходе на другой аппарат лазерное перекрестие совмещается с маркерными отметками, и компьютер автоматически вычисляет все необходимые поправки.

Но как же быть, если под ударом оказываются не только ткани вокруг опухоли, но и за ней? Как уменьшить дозу радиации, поглощенную здоровыми тканями?

Для этого компьютеру указывают не плоский контур, а трехмерный «объем работы». Это возможно, если у медперсонала на мониторе есть объемное изображение опухоли. Его получают с помощью томографа – синтеза рентгеновского аппарата и компьютера.

К сожалению, избежать облучения тканей, находящихся между рентгеновской трубкой и опухолью, невозможно: ведь луч так или иначе должен пройти через них. При этом есть вероятность лучевого ожога кожи, особенно если используются старые аппараты. Более современная техника предусматривает защиту от ожогов.

Зато сегодня вполне реально снизить до минимума облучение тканей за опухолью. И это задача системы — рассчитать параметры излучения так, чтобы оно почти полностью поглощалось «телом» опухоли, какой бы сложной формы она ни была.

В перспективе такие системы полностью автоматизируют и подчинят одному центральному компьютеру. А работой врача станет только анализ ситуации и принятие решений.

 

 

Параллельно решается очень важная задача — централизованное хранение медицинской информации. И рентгеновские снимки, и назначения врача система аккуратно запишет в память компьютера. Эта информация попадет в историю болезни и потом может пригодиться при лечении. Ведь все усовершенствования в медицине в конечном счете делаются для пациента.

 

Лучевая терапия – метод лечения опухолевых и ряда неопухолевых заболеваний с помощью ионизирующих излучений. Такое излучение создается с помощью специальных аппаратов, в которых используется радиоактивный источник. Эффект лучевой терапии основан на повышенной чувствительности раковых клеток к ионизирующему излучению. Под действием этого излучения в клетках развивается огромное количество мутаций, и они погибают. При этом нормальные клетки организма не подвергаются таким изменениям, так как более устойчивы к облучению. Гибель опухоли происходит также за счет специальной методики облучения, когда лучи подводятся к опухоли с разных сторон. В результате в опухоли накапливается максимальная доза.

Зачем нужна лучевая терапия?

Лучевая терапия является одним из трех ведущих методов лечения онкологических заболеваний. Наравне с хирургическим и лекарственным методом лечения, лучевая терапия позволяет добиться при некоторых заболеваниях полного излечения, например, при лимфогранулематозе. При ряде заболеваний лучевая терапия дополняет химиотерапию и хирургическое лечение, улучшая результат. Например, при раке молочной железы, при раке прямой кишки, при раке легкого и др. При ряде заболеваний лучевая терапия избавляет больного от мучительных симптомов заболевания. Например, при метастазах рака в кости уменьшаются боли. Лучевая терапия используется и в лечении неопухолевых заболеваний. Так, например, ранее рентгенотерапия использовалась как способ эпиляции и лечения повышенной потливости. Сегодня этот вид лечения часто используется для лечения пяточных шпор. Практически шестьдесят процентов онкологических больных проходят через процедуру лучевой терапии. Многие пациенты выбирают такой метод лечения, так как он не оставляет рубцов и шрамов, не связан с хирургическим вмешательством, достаточно эффективен. Однако не все пациенты знают, что метод этот нельзя назвать безопасным для здоровья человека. Несмотря на то, что новейшие аппараты для лучевой терапии (линейный ускоритель или бетатрон) влияют на организм меньше гамма-излучателей, тем не менее, клетки здоровых тканей, находящиеся рядом с опухолью все равно страдают. Последствия лучевой терапии могут быть заметны сразу, а могут проявиться через некоторое время, иногда довольно продолжительное. Локальные реакции, появляющиеся после лучевой терапии Наиболее распространенным последствием является повреждение кожи над новообразованием, через которую проходили лучи. Даже во время процедуры кожа краснеет. Далее могут появиться воспаления: эзофагит, эпидермит, который начинается с сухой формы, постепенно переходящей в экссудативную, перихондрит, колит, цистит, пульмонит, ларингит. Данные осложнения могут обнаружиться во время курса терапии, а могут на протяжении шести месяцев после окончания лечения. Для предотвращения подобных осложнений места на теле, подвергающиеся облучению, обрабатывают облепиховым маслом, линиментом алоэ, бальзамом Шостаковского или иными препаратами, созданными для предупреждения лучевых ожогов слизистой или кожи. В некоторых случаях подобные ожоги исчезают самостоятельно. Локальные повреждения, появляющиеся после лучевой терапии (радиотерапии). Подобное лечение вызывает необратимые процессы в организме, такие как атрофия кожи, увеличение выработки пигмента кожей, истончение кожи. Кожа становится очень ранимой, легко травмируется и требует специального обращения. Поздние осложнения обнаруживаются на слизистых органов, находящихся поблизости от облучаемого места. Это могут быть: пищевод, рот, прямая кишка. Поражения пищевода (эзофагиты) характерны для лечения новообразований средостения, а также некоторых участков молочных желез. Нарушения дают о себе знать изменением процесса глотания, неприятными ощущениями. Терапия рака шейки матки зачастую приводит к появлению цистита или ректита. Пациентка страдает от тяжелых и частых позывов к дефекации и мочеиспусканию. Также облучение может спровоцировать развитие лучевых язв, некроз костей, воспаление надкостницы, свищи, атрофию внутренних органов. Но если процедура проводится на современном оборудовании, то вероятность подобных осложнений сведена к минимуму. Лучевые язвы очень тяжело заживают и доставляют больному массу страданий. В тяжелых случаях прибегают к оперативному лечению. Влияет лучевая терапия и на общее состояние организма. Поначалу у пациента пропадает аппетит, его рвет, изменяется картина крови. Если правильно поддерживать его организм в этот период, то подобные осложнения проходят, но иногда нарушение выработки крови может сохраниться. В связи с чем человек, прошедший облучение, должен сдавать анализ крови один раз в шесть месяцев. В некоторых случаях нарушение работы костного мозга лечат специальными методами, такими как переливание крови, а также специальными медикаментами.

Как проводится лечение?

Ионизирующее излучение является небезопасным для здоровых тканей, поэтому облучение проводится в несколько сеансов. При необходимости проводят облучение с нескольких точек, таким образом, чтобы здоровые ткани получали минимум дозы, а опухоль максимум.

Лучевая терапия всегда начинается с планирования. Для этого выполняется ряд рентгенологических исследований, при которых определяется точное месторасположение опухоли. С помощью такой методики удается направить ионизирующее излучение точно на опухоль.

Существует несколько видов лучевой терапии. Прежде всего, они делятся по виду излучения – рентгентерапия и гамматерапия. По расположению источника относительно тела человека существует дистанционное облучение (на расстоянии), контактное, внутриполостное. Излучение может подводиться непосредственно к опухоли с помощью тонких игл (внутритканевое облучение).

Во время сеанса пациент не испытывает боли и каких-либо других ощущений. Облучение проходит в специально оборудованном помещении. Медсестра помогает больному занять положение, которое было выбрано во время планирования (разметки). С помощью специальных блоков защищают от облучения здоровые органы и ткани. После этого начинается сеанс, который длится от 1 до 5 минут. Врач наблюдает за процедурой из кабинета, имеющего визуальное сообщение с помещением, где проводится облучение.

 

Побочные эффекты лучевой терапии

При дистанционном облучении может возникать сухость кои, шелушение, зуд, краснота, появления мелких пузырьков. Для предупреждения и лечения такой реакции используются мази, аэрозоль “Пантенол”, кремы и лосьоны для ухода за детской кожей.

• При облучении опухолей головы и шеи может отмечаться выпадение волос, нарушение слуха, ощущение тяжести в голове.

• При лучевой терапии опухолей лица и шеи может отмечаться сухость во рту, першение в горле, боли при глотании, осиплость голоса, потеря аппетита. Для предотвращения и усиления подобных реакций рекомендуется не употреблять острую, соленую, кислую и грубую пищу. Полезна пища, приготовленная на пару, вареная, измельченная или протертая. Питание должно быть частым и небольшими порциями. Рекомендуется употреблять больше жидкости (кисели, фруктовые компоты, отвар шиповника, некислый клюквенный морс). Для уменьшения сухости и першения в горле используется отвар ромашки, календулы, мяты. Рекомендуется закапывать в нос масло облепихи на ночь. Днем принимать несколько ложек растительного масла натощак. Зубы следует чистить мягкой зубной щеткой.

• При облучении органов грудной полости могут возникать боли и затруднение при глотании, сухой кашель, одышка, болезненность мышц.

• При облучении молочной железы может отмечаться болезненность мышц, припухлость и болезненность молочной железы, воспалительная реакция кожи в области облучения. Иногда отмечается кашель, воспалительные явления со стороны горла. За кожей следует ухаживать по вышеописанной методике.

• При облучении опухолей органов брюшной полости может отмечаться потеря аппетита, снижение веса, тошнота и рвота, понос, боли. При облучении органов малого таза побочными эффектами являются тошнота, потеря аппетита, понос, нарушение мочеиспускания, боли в прямой кишке, сухость влагалища и выделения. Для устранения этих явлений рекомендуется диетическое питание. Кратность приемов пищи следует увеличить. Пища должна быть отварной или приготовленной на пару. Не рекомендуются острые, копченые, соленые блюда. При вздутии живота следует отказаться от молочных продуктов, рекомендуются протертые каши, супы, кисели, паровые блюда, пшеничный хлеб. Потребление сахара следует ограничить. Сливочное мало рекомендуется класть в готовые блюда.

• При лучевой терапии следует носить свободную одежду, которая не стесняет место, где проводится облучение, не натирает кожу. Нательное белье должно быть из льна или хлопка. Для мытья следует использовать теплую воду и мыло.

Обычно дистанционное облучение длится 3-4 недели. Внутриполостное облучение занимает меньше времени. Существует методика, при которой за один сеанс дают большую дозу, однако общая доза за курс меньше (при равном эффекте). В таких случаях облучение проводится в течение 3-4 дней.

Опасна ли лучевая терапия?

При лучевой терапии, особенно при сочетании ее с химиотерапией, нередко отмечается нейтропения – снижение уровня лейкоцитов – защитных клеток крови. Лучевая терапия редко является причиной возникновения вторичных опухолей. Обычно такие опухоли возникают через 10-20 лет после облучения. Как правило, вторичные опухоли появляются после проведения лучевой терапии в высоких дозах. В целом при лучевой терапии редко встречаются летальные осложнения.

Радиотерапи́я, лучевая терапия — лечение ионизирующей радиацией (рентгеновским, гамма-излучением, бета-излучением, нейтронным излучением, пучками элементарных частиц из медицинского ускорителя). Применяется в основном для лечения злокачественных опухолей.

Целью лучевой терапии является уничтожение клеток, составляющих опухоль. Ионизирующее излучение взаимодействует с молекулами воды, формируя пероксид и свободные радикалы, поэтому чем более активны метаболические процессы в клетке, тем более сильное повреждающее воздействие оказывает на неё радиация. Раковые клетки являются активно делящимися и быстро растущими; в норме схожей активностью обладают клетки костного мозга. Соответственно, если раковые клетки более активны, чем окружающие ткани, то и повреждающее действие излучения причинит им более серьёзный вред

Типы воздействия

По типу воздействия излучение можно разделить на две группы — корпускулярное и волновое, эквивалентной дозой 15-30 тысяч мкЗв.

Корпускулярное

§                    α-частицы,

§                    β-частицы,

§                    электронное,

§                    нейтронное (в качестве источника используется изотоп ²⁵²Cf),

§                    протонное

Волновое

§                    рентгеновское излучение,

§                    γ-излучение.

Наиболее распространённой причиной назначения лучевой терапии является наличие новообразований различной этиологии. В зависимости от локализации опухоли различаются типы воздействия и доза излучения.

Применение

Выделяют три способа воздействия. Контактную, дистанционную и внутритканевую терапию иногда называют брахитерапией.

Контактный

Контактное воздействие производится при непосредственном приложении источника излучения к ткани опухоли, производится интраоперативно или при поверхностно расположенных новообразованиях. В связи с этим данный метод, пусть и менее вредный для окружающих тканей, используется значительно реже.

Дистанционный

При дистанционном волновом воздействии между очагом воздействия и источником излучения лежат здоровые ткани. Чем их больше, тем сложнее доставить необходимую дозу излучения к очагу, и тем больше побочных эффектов терапии. Но, несмотря на наличие серьезных побочных эффектов, этот метод наиболее распространен. Это обусловлено тем, что он наиболее универсален и доступен в использовании.

Перспективным является метод протонной терапии, в настоящее время в мире ведется активное исследование эффективности и безопасности данной методики. В России в настоящее время метод не нашел широкого применения, в связи с дороговизной оборудования и недостаточно изученной клинической эффективностью.

Внутритканевой (интерстициальный)

В ткани, содержащие опухолевый очаг, вводятся закрытые источники в виде проволок игл, капсул, сборок из шариков или открытые источники, растворы которых непосредственно вводятся в организм через рот, в полость, опухоль или сосуд. Применение растворов основано на способности некоторых радионуклидов накапливаться преимущественно в определённых тканях (йод — в щитовидной железе, фосфор — в костном мозге и др.)

В результате облучения страдает не только сама опухоль, но и окружающие ткани. Сама же опухоль под действием ионизирующего излучения гибнет и продукты распада попадают в кровь. Исходя из этого можно выделить две группы побочных эффектов.

Локальные

В месте воздействия могут формироваться лучевые ожоги, повышается ломкость сосудов, возможно появление мелкоочаговых кровоизлияний, при контактном методе воздействия наблюдается изъязвление облучаемой поверхности.

Системные

Обусловлены распадом клеток, подвергшихся облучению, так называемые лучевые реакции. У больного наблюдаются слабость, утомляемость, появляются тошнота, рвота, выпадают волосы, становятся ломкими ногти, изменяется картина крови, происходит угнетение кроветворения.

 

Брахитерапия (контактная лучевая терапия, кюри-терапия (уст.)) — вид радиотерапии, когда источник излучения (Ra-226, Ir-192, I-125, Cs-137, Co-60) вводится внутрь поражённого органа. Преимущество метода заключается в возможности подведения максимальных доз лучевой терапии непосредственно на опухолевый очаг и в зону интереса при минимизации воздействия на критические органы и смежные ткани. Широко используется в лечении опухолей шейки матки, тела матки, предстательной железы (простаты), влагалища, пищевода, прямой кишки, языка и др.

Несколько слов об истории возникновения этого уникального метода. Термин «брахитерапия» берёт свое начало от греческого слова др.-греч. βραχύς, что в переводе означает «короткий». В 1910 году, на заре прошлого столетия, американские ученые Д.Пасто и П.Дегрэ разработали методику лечения, обеспечивавшую доставку необходимой дозы радиоактивного вещества к предстательной железе, не прибегая к тотальному облучению организма пациента. Капсула Ra-226 была доставлена в пораженную зону через уретру. Немного позднее Б. Барринджером был предложен вариант введения радиоактивных микроисточников, воздействующих на опухоль, с помощью специальных игл, полых внутри — троакаров. Определенную лепту в становление брахитерапии внес Р. Флокс, который совместно с коллегами предпринял попытку уничтожения раковых клеток посредством радиоактивного золота. Решительный поворот в развитии метода произошел в 1970 году, когда на базе Мемориального госпиталя Нью-Йорка была осуществлена попытка открытого введения зерен I-125 в зону локализации опухоли. Однако в этом случае процедура проводилась фактически вслепую, что приводило к неравномерному распределению микроисточников в очаге поражения, и к образованию «холодных» и «горячих» зон. В 1981 году Х. Холм и Дж. Гаммелгард использовали способ имплантации микроисточников в сочетании с трансректальным ультразвуковым сканированием. Данная форма врачебного вмешательства позволила специалистам контролировать качество производимых манипуляций на мониторе, что практически полностью исключает вероятность искажения траектории введения радиоактивных микроисточников и позволяет добиться равномерного их распределения в мишени. Эта технология легла в основу современного метода лечения онкологических заболеваний, известного как брахитерапия.

Разновидности брахитерапии

На данный момент брахитерапия считается оптимальным решением для лечения пациентов со злокачественным поражением различных органов: тела и шейки матки, влагалища, предстательной железы, пищевода, прямой кишки, глаз и др. В соответствии со спецификой используемого медицинского оборудования, локализации опухоли, а также исходя из особенностей анатомического строения органов и тканей, принято рассматривать основные разновидности брахитерапии.

по локализации

§         Внутриполостная (гинекология, проктология)

§         Внутритканевая (простата)

§         Внутрипросветная (пищевод, бронхи)

§         Поверхностная (аппликационная)

§         Внутрисосудистая

по способу применения

§         ручная (manual afterloading) – установка и удаление излучающего элемента производится вручную.

§         автоматизированная (remote afterloading) – Автоматизированная дистанционная последовательная загрузка источника. Источник находится в специальном контейнере и при выполнении процедуры автоматически доставляется в запланированную точку аппликатора по подводящим каналам, а затем возвращается в хранилище аппарата.

Актуальными на сегодняшний день аппаратами для автоматизированной брахитерапии являются: microSelectron, Gammamed, MultiSource и Агат (отечественный аппарат).

Внутриполостная брахитерапия (intracavitary) используется при локализации опухоли в органах имеющих полостное строение. В полость пациента вводят специальные аппликаторы, в которые затем доставляется радиоактивный источник по заранее запланированной программе лечения. Эта форма брахитерапии особенно распространена при опухолях матки, влагалища, анального канала и прямой кишки. Рассматриваемая технология также имеет место в процессе лечения органов, образующих просвет — пищевода, бронхов, желчных протоков и пр. В настоящее время внутриполостная брахитерапия осуществляется с помощью современных медицинских технологий, что дает возможность грамотно рассчитать необходимую лечебную дозу, необходимую для борьбы с тем или иным видом злокачественного новообразования.

Внутритканевая брахитерапия (interstitial) применяется с целью лечения органов, преимущественно обладающих тканевой структурой. В этом случае радиоактивный микроисточник внедряется в пораженную ткань при помощи радиоактивных игл или аппликаторов в виде игл. В настоящий момент основной локализацией данного метода лечения является рак простаты. Однако существует 2 метода имплантации, которые имеют свои особенности: использование “временных” источников (в основном используется источник иридия) и постоянных источников (йод, палладий которые остаются в теле пациента после лечения). Одним из достоинств внутритканевой лучевой терапии является низкая вероятность осложнений, чего нельзя сказать при рассмотрении плюсов и минусов дистанционной лучевой терапии и хирургического лечения.

Внутрисосудистая брахитерапия является эффективным способом лечения рестеноза коронарных сосудов. Для достижения данной цели применяется источник, β- или γ- излучения, который на некоторое время интегрируется в просвет сосуда. Метод внутрисосудистой брахитерапии успешно применяется во всем мире. Однако при этом специалистами отмечается сложность практической реализации такого лечения в связи с необходимостью применения специализированной медицинской аппаратуры и высоких степеней радиационной защиты персонала. В настоящее время активно ведутся научные разработки, направленные на расширение доступности этого эффективного метода воздействия.

Успешность брахитерапии распространяется и на такую узконаправленную область медицинской науки, как офтальмоонкология. До недавнего времени единственно возможным способом лечения раковых поражений глазного яблока являлась фактическое его удаление, что приводило к резкому снижению качества жизни пациента. В клинической практике описаны случаи эффективного использования радиоактивных офтальмоаппликаторов, позволяющих осуществлять локальное облучение глаза. Таким образом, офтальмологическая брахитерапия является органосохраняющим методом медицинского воздействия, что обеспечивает высокий уровень социальной адаптации больного. Проведение брахитерапии, как правило, осуществляется в амбулаторных условиях или с пребыванием пациента в клинике в течение нескольких дней. При выполнении рекомендаций медицинского персонала в послеоперационный реабилитационный период, пациент достаточно быстро возвращается к привычному образу жизни. Большинство людей, прошедших брахитерапию, не сталкивается с рецидивами заболевания в течение 10 лет, что, несомненно, доказывает преимущество выбора этого уникального метода лечения.

Радиоактивные микроисточники, применяемые в процедуре брахитерапии для имплантации в «мишень», представляют собой закрытый источник излучения низкой активности, обладающий стандартизированными заданными характеристиками излучения.

 

Схематическое изображение микроисточника.

Современные закрытые источники для внутритканевой лучевой терапии являются продуктом высоких технологий. Это титановые капсулы с размерами 4,5 мм х 0,8 мм и с толщиной стенки 0,05 мм. Учитывая период полураспада и характеристику распространения излучения в ткани, с практической точки зрения из всех возможных изотопов более удобными для клинического применения являются следующие: 125I, 103Pd, 131Cs. Радиоизотоп, абсорбированный на серебряной или графитовой матрице, находится внутри капсулы. Концы микрокапсул герметично запаиваются лазерным лучом. Микроисточники могут быть в виде «свободных зерен» или фиксированными на полимерной рассасывающейся нити. Преимущества использования источников, фиксированных на нити: отсутствие риска миграции зерен, правильное геометрическое расположение зерен — точная дозиметрия, быстрая зарядка игл — сокращение времени процедуры и продолжительности воздействия радиации на оператора, безопасность хранения и транспортировки.

На сегодняшний день в мире активно ведутся поиски новых радиоизотопов для БТ, разрабатываются новые типы микроисточников, уже появились опытные образцы, для изготовления которых использованы современные, более дешевые материалы.

Характеристики изотопов для внутритканевой лучевой терапии

Изотоп	Период полураспада	Средняя энергия	Поглощенная доза при лечении (рака предстат. железы)
I-125	60 дней	28,5 кэВ	145-160 Гр
Pd-103	17 дней	20,8 кэВ	110-115 Гр
Cs-131	9,7 дней	30,4 кэВ	90-100 Гр

Радиохирургия или стереотаксическая радиохирургия^[1] — медицинская процедура, состоящая в однократном облучении высокой дозой ионизирующего излучениядоброкачественных и злокачественных опухолей, артериовенозных мальформаций (АВМ), и др. патологических очагов с целью их уничтожения или приостановки их функционирования.

Термин «радиохирургия» подразумевает, что ионизирующее излучение высокой мощности собирается в узкий пучок и используется в качестве средства деструкции биологических тканей — опухолевых или здоровых. Метод искусственной имплантации радионуклидных частиц в толщу тканей для лечения опухолевых образований никаких ассоциаций с радиохирургией в современной научной литературе не имеет.

В первую очередь радиохирургия используется для лечения заболеваний головного мозга, в силу возможности осуществления жёсткой фиксации головы, что обеспечивает высокую пространственную точность, а также позвоночника.

В ряде случаев радиохирургия является альтернативой для хирургии, позволяя проводить лечение без хирургических манипуляций (трепанация черепа и т.п.) и связанных с ними рисков. С другой стороны, в большинстве случаев эффект от радиохирургии отсрочен (для доброкачественных опухолей на полгода-год и более, для АВМ на 1–2 года и более, дляметастазов на 1–3 месяца и более), вследствие чего для пациентов с острыми симптомами в ряде случаев оказывается предпочтительней хирургия.

Одноразовое подведение высокой дозы накладывает ограничения на размер очага (3,0–3,5 см для опухолей и АВМ головного мозга), так как с ростом размера очага возрастает и дозовая нагрузка на прилегающие здоровые ткани, а следовательно возрастает риск постлучевых осложнений. В таком случае альтер­на­ти­вой радио­хирур­гии (кроме хирургии) является также радиотерапия, в которой за счёт фракцио­ни­ро­ва­ния — подведения дозы за несколько сеансов, снижается риск подобных повреждений. При этом в отличие от радио­хирур­гии используется не только различие в радио­чувст­ви­тель­нос­ти облучаемого очага и прилежащих тканей, но также и различие в скорости их восстановления. С другой стороны, фракционирование требует многократной укладки пациента, что значительно снижает точность радиотерапии по сравнению с радио­хирур­ги­ей. Кроме того, кривая зависимости доли погибших клеток от дозы за фракцию имеет максимум в предельном случае 1-й фракции, то есть соответствует случаю радиохирургии, что является дополнительным плюсом радиохирургии по сравнению с радиотерапией.

Основными радиотерапевтическими/радиохирургическими установками в данный момент являются:

§                    Гамма-нож;

§                    Линейный ускоритель;

§                    Кибер-нож;

§                    протонный ускоритель.

Основные патологии, для лечения которых показана радиохирургия:

§                    метастазы,

§                    невриномы (шванномы),

§                    менингиомы,

§                    артериовенозные мальформации,

§                    каверномы,

§                    аденомы гипофиза,

§                    невралгия тройничного нерва,

§                    и некоторые другие опухоли, сосудистые патологии и функциональные нарушения.

Радиохирургия — бытовое, неправильное название «радиочастотной электрохирургии», используемое продавцами медицинского оборудования нижнего должностного звена, не обладающими соответствующими квалификацией и знаниями. Среди врачей-специалистов, имеющих непосредственное отношение к хирургии, в этом понимании практически не используется.

В правильном смысле «радиочастотная электрохирургия» — это бескровный метод иссечения мягких тканей радиочастотным электродом, на который подается переменный электрический ток частотой мегагерцового диапазона колебаний. Ткани иссекаются за счёт создания локальной зоны высокой температуры в точке касания электродом биологических тканей, обладающих реактивным сопротивлением. Поскольку разрез фактически осуществляется температурной деструкцией, а электрический ток выступает лишь средством осуществления локального нагрева, но никак не инициатором распада тканей, с точки зрения элементарной физики термин «радиохирургия» применительно к радиочастотной электрохирургии является неверным.

Метод радиочастотной хирургии получил широкое распространение в последние 15–20 лет благодаря развитию микроэлектроники (дешевизна, компактность и многофункциональность аппаратуры для электрохирургии), а также очевидной высокой эффективностии при решении задач бескровной резекции органов и тканей. Именно благодаря этому существующая с середины XX века электрокоагуляция трансформировалась в более широкое понятие радиочастотной электрохирургии.

Разновидностью радиочастотной электрохирургии является радиочастотная термодеструкция, используемая в некоторых разделах нейрохирургии (хирургия боли, функциональная нейрохирургия).

Радиохирургия — узкопрофессиональное упрощение, эвфемизм для обозначения специального раздела брахитерапии, бытующий в среде некоторых российских онкологов. В последнее время в онкологии широко применяются методы лечения, когда радионуклиды в виде зерен помещаются (импрегнируются) в толщу опухолевой ткани хирургическим путём. В классическом понимании это является ни чем иным, как брахитерапией, так как иссечение (деструкция) тканей при доставке радионуклидных зерен к органу-мишени по-прежнему проводится классическими методами: скальпелем, трокаром, пункционной иглой. Попытка применить к данному виду лечения термина «радиохирургия» связано со сложностью точного терминологического обозначения. Например, названия «хирургическая брахитерапия» или «брахитерапия с хирургическим доступом к органу-мишени» являются довольно длинными и сложными обозначениями, чтобы пользоваться ими в повседневной практике. Термин «радиохирургия» в современной мировой онкологии и радиологии к данному виду лечения не применяется.

Толерантная доза — доза фракционированного облучения определенного органа (ткани) или его части, получаемая ими в процессе лучевой терапии злокачественных новообразований, при которой тяжёлые, но купируемые (излечиваемые) лучевые осложнения возникают не более чем у 5 или 10 % больных; последние величины условны, так что в разных лечебных учреждениях в качестве «толерантных» могут рассматриваться несколько разные дозы. Планирование лучевой терапии — один из процессов в радиотерапии, при котором команда, состоящая из радиотерапевта, радиоонколога, медицинского физика и медицинского дозиметриста планировать подходящие методы лучевой радиотерапии или брахиотерапии для лечения злокачественных новообразований.

Обычно на основании различных медицинских изображений (например, с компьютерного томографа, магнитно-резонансного томографа и позитронно-эмиссионного томографа)виртуальная модель пациента для последующей компьютерной обработки. В ходе последующей процедуры планирования определяются геометрические и радиологические аспекты радиотерапии используя методы симуляции и оптимизации доставки действующего компонента. В обычной радиотерапии в ходе данного процесса выбирается подходящий тип луча (фотоны, электроны, нейтроны), энергии (например, 6 МэВ, 12МэВ) и ограничения. В брахиотерапии выбирается необходимое положение катетера и время экспозиции^[1][2]. Планы облучения обычно завершаются построением гистограммы доза-объём, которая позволяет медицинскому персоналу оценивать, насколько будут поражены радиацией требуемые зоны (опухоль) и какой есть резерв по облучению здоровых тканей.

 Дистанционная лучевая терапия С начала 20-го века и до средины пятидесятых годов для дистанционной лучевой терапии применялось низкоэнергетическое излучение рентгеновских трубок и гамма-излучение радиоактивных изотопов. Установка образцов была не автоматизирована, с применением ручной настройки, энергия рентгеновского излучения была мала для эффективного облучения глубоко лежащих опухолей. Интенсивность природных источников радиационного излучения (радия, урана) была относительно низка. Только после открытия деления урана и создания атомных реакторов после Второй мировой войны удалось получить большое количество различных изотопов, обеспечивающих высокую интенсивность гамма-излучения. В конце 1951 года в Канаде было запущено первое устройство (смотрите рис. 2, а) ) для дистанционной лучевой терапии с источником Кобальт-60 под названием «Eldorado A». Аппарат был сделан в канадской кампании (современное её название MDS Nordion), которая и сейчас является ведущим поставщиком кобальтовых аппаратов для дистанционной лучевой терапии (гамма терапевтических аппаратов). Уже в 1953 году был выпущен первый в США такой аппарат (смотрите рис. 2, б) ), который имел почти все элементы современных кобальтовых аппаратов (на рис. 2, в) представлен современный кобальтовый аппарат серии Theratron фирмы MDS Nordion).

С использованием таких же технических решений в Советском Союзе была выпущена большая серия кобальтовых аппаратов типа «Рокус» и «Агат» ((смотрите рис. 2, б) )) – этими гамма терапевтическими аппаратами в основном оснащены и по сей день большинство отделений дистанционной лучевой терапии в странах СНГ и в нашей стране в частности.

В головке аппарата (в верхней части) находится изотопный источник гамма излучения Со-60 (кобальт-60). Он излучает гамма-кванты двух близких энергий – 1.17 МэВ (мегаэлектронвольт) и 1.33 МэВ. В обычном состоянии источник находится в защитном чехле из тяжелых металлов, которые эффективно задерживают гамма-лучи. В рабочем положении источник выдвигается в открытое состояние и пучок гамма-квантов, который формируется коллиматором из свинца (иногда других тяжелых металлов, например вольфрама) в «квадратный» или «прямоугольный» – т.е. на поверхности стола, на котором лежит пациент радиационное поле имеет форму квадрата или прямоугольника. Рабочая головка может вращаться вокруг пациента, лежащего на столе (на рис. 2, аппараты находятся с рабочими головками под разными углами). Если предварительно выставляется определенный угол облучения, то такой режим называется статическим. Облучая под разными углами можно обеспечить многопольное облучение. Если головка с противовесом с другой стороны (эту конструкцию часто называют гантри или гэнтри – калька с английского слова «gantry») вращается во время облучения, такое облучение называют ротационным (динамическим). Стол также может двигаться – вдоль, поперек и поворачиваться под углами (диапазон возможностей и точность зависят от конкретного исполнения). В 50-е – 70-е годы прошлого столетия (а в нашей стране и до сих пор) кобальтовые аппараты дистанционной лучевой терапии стали основными «рабочими лошадками» врача – лучевого терапевта.

Кобальтовые аппараты имеют ряд существенных недостатков:

1) Трудно обеспечить высокоинтенсивное излучение из «точечного» источника. При большой интенсивности размеры источника были больше нескольких миллиметров, что не позволяло эффективно формировать узкие пучки. При малом размере источника недостаточная интенсивность источника приводит к необходимости длительного облучения пациента в одном сеансе (больше одной минуты). Для тяжелых больных трудно находиться в одном (часто неудобном для них) положении долго, усложняются процедуры фиксации пациента для облучения.

2) Относительно низкая энергия излучения усложняет доступ до глубоко лежащих опухолей. Кроме того, что она низкая, её невозможно менять, подстраиваясь под глубину залегания опухоли.

3) Период полураспада Со-60 чуть более пяти лет. Это означает, что интенсивность излучения источника через пять лет упадет в два раза, через десять лет – в четыре раза. При этом возможны только два варианта – пропорционально увеличить время облучения пациента (и так не малое) или произвести замену источника – установить новый более интенсивный. Поэтому для кобальтовых аппаратов раз в несколько лет необходимо менять источник – это дорогостоящая и сложная операция (с четом всех настроек и калибровок).

4) В независимости от того работает или нет аппарат, он всегда остается носителем мощного источника радиоактивного излучения, который может нести потенциальную опасность при пожарах, кражах, тяжелых авариях.

Все эти недостатки заставили ученых искать альтернативные источники для лучевой терапии. И такие источники были найдены. Были созданы компактные ускорители электронов, которые позволили преодолеть все основные недостатки кобальтовых аппаратов. В 40-е – 60-е годы еще шла конкуренция между различными типами ускорителей электронов для медицинского применения – бетатронами, микротронами, линейными ускорителями разных типов. В последние 30 лет линейные ускорители электронов вытеснили другие типы ускорителей и стали основными аппаратами дистанционной лучевой терапии во всех развитых странах (к сожалению, не в нашей стране). Количество линейных ускорителей электронов во всем мире исчисляется многими тысячами, по некоторым оценкам в 2002 году во всем мире насчитывалось более 7500 медицинских ускорителей. Только один крупнейший производитель медицинских ускорителей фирма Varian (сейчас Varian Medical Systems) выпустила к 1999 году более 3200 линейных ускорителей.

С физической точки зрения линейный ускоритель позволяет ускорить электроны до энергий несколько МэВ. При этом можно обеспечить большой ток пучка электронов, которые направляются на мишень из тяжелого металла. В результате взаимодействия электронов (изменения их скорости движения) с ядрами атомов мишени образуется так называемое тормозное излучение – часть энергии электрона передается тормозному гамма-кванту, который излучается этим электроном при его ускорении (торможении) в поле ядра атома мишени. Энергия гамма квантов может быть любой вплоть до энергии электрона. Но большая часть гамма-квантов имеет энергию, заметно меньшую от максимальной. Мощность гамма излучения ускорителя в несколько раз выше по сравнению с кобальтовыми аппаратами. Энергию электронов (а значит и гамма-квантов) можно выбирать из ограниченного набора. Как правило это одна энергия 4 или 6 МеВ (иногда 10 МэВ) для лечения большинства локализаций и в некоторых моделях есть возможность использовать высокоэнергетическое гамма излучение, как правило 18 МэВ (иногда 15, 23 МэВ или выше). Также Линейные ускорители (в отличие от кобальтовых аппаратов) могут использоваться для лечения электронами. При этом используются менее интенсивные пучки электронов, которые направляются не на мишень, а через тонкую стенку, отделяющую вакуумированное пространство ускорительной части от внешней среды, выпускаются наружу и после коллимации используются для облучения пациентов. Для эффективного лечения электронными пучками энергии электронов можно выбирать из достаточно широкого набора с небольшим шагом. Существенное преимущество ускорителей перед кобальтовыми аппаратами – в неработающем положении они абсолютно безопасны и не имеют мощных изотопных радиоактивных источников. Также отсутствует проблема распада источника со временем. Впервые ускоритель для лечения онкологических больных был применен в 1937 году в госпитале St. Bartholomew’s Hospital в Лондоне. Использовались гамма-кванты с энергией 1 МэВ, которые получались при ускорении электронов в сдвоенном ускорителе прямого действия (каждая половина имела напряжение 500 кВ), сама рентгеновская трубка, в которой ускорялись и потом тормозились электроны, достигала почти 10 метров. В 1953 году первый промышленный линейный ускоритель для медицинских целей был разработан и построен фирмой Metropolitan-Vickers (Met-Vic). К средине 50-х годов во всем мире было инсталлировано не более десяти линейных медицинских ускорителей, которые имели значительные габариты, ограниченные возможности по пространственному перемещению и целый ряд других недостатков.

Создание компактных линейных ускорителей электронов стало возможно после создания братьями Вариан (Russell and Sigurd Varian) в 1937 году клистрона – очень мощного генератора высокочастотного поля. В начале 50-х годов прошлого столетия глава отделения радиологии знаменитого Стэнфордского университета Генри Каплан (Henry Kaplan) предложил стэнфордскому физику Эдварду Гинзтону (Edward Ginzton) (в будущем одному из основателей компании Varian) использовать идеи линейного ускорителя на основе клистрона, которые в то время широко использовались в научных исследованиях по физике высоких энергий, для построения генератора интенсивного гамма-излучения с целью лечения онкологических заболеваний. Пришлось преодолеть значительное количество технических препятствий. Но в результате в 1960 году фирма Varian создала первый линейный ускоритель для медицинских целей «Clinac 6» с полностью вращающимся на 360 градусов гэнтри (он был впервые инсталирован в 1962 году в UCLA Medical Center). Энергия гамма лучей ускорителя составляла 6 МэВ. Но этот вариант еще был дорог и не очень эффективен. В 1968 Varian выпустила ускоритель «Clinac 6», в котором применялось ускорение с использованием стоячей волны. Впервые удалось создать компактный ускоритель, который по удобству использования, размеру и цене стал конкурентоспособным в сравнении с кобальтовыми аппаратами и ускорителями других типов. С этого времени началось победное шествие линейных медицинских ускорителей по всему миру. На рис. 3 приведены фотографии одного из первых медицинских ускорителей и одного из новейших универсальных ускорителей.

Устройство современных медицинских ускорителей достаточно сложное, но если упрощенно, то можно представить принцип действия ускорителя так (смотрите рис. 4). Из источника электронов испускается интенсивный низкоэнергетический пучок электронов, далее он ускоряется до необходимой энергии в ускоряющем волноводе, в который подается высокочастотная энергия (высокочастотное поле с частотой порядка 3 ГГц) от клистрона или магнетрона (генераторов такого поля). В волноводе образуется стоячая высокочастотная волна, в поле которой и ускоряются электроны до световых скоростей и мегавольтовых энергий. После этого в отклоняющем магните пучок ускоренных электронов разворачивается на 900 (реально на 2700) и перпендикулярно направляется на тормозную мишень (закрашена оранжевым цветом на рисунке) для формирования пучка тормозных гамма-квантов. Если необходимо облучение электронным пучком, тормозная мишень убирается и наружу выходит пучок электронов.

Сначала поля облучения на выходе из ускорителя формировались прямоугольной формы. Для формирования поля сложной формы в 70-е годы прошлого столетия использовали различные защитные блоки из тяжелых металлов. Форма этих блоков подбиралась индивидуально под каждого больного, чтобы максимально защитить здоровые органы от облучения. Были созданы даже мини лаборатории по выплавке блоков под каждого больного с учетом локализации опухоли. И хотя такие средства повышают качество лечения больных и уменьшают тяжесть побочных эффектов облучения, но сложность и высокие трудозатраты при формировании индивидуальных защитных блоков ограничивали эффективность таких методик. С начала 80-х годов в лечебную практику стали внедряться специализированные системы коллиматоров с механизировано изменяемой формой – многолепестковые коллиматоры (multileaf collimator – MLC). 

На рис. 5 приведены фотографии таких коллиматоров. Коллиматор состоит из множества тонких пластин, плотно прилегающих друг к другу. Пластины сделаны из тяжелого металла, хорошо поглощающего гамма-излучение. Каждая пластина может независимо передвигаться под управлением компьютера. Компьютерная программа с учетом локализации опухоли и здоровых органов формирует на основе управляющих заданий лечащего персонала последовательность и величину передвижения каждого лепестка в коллиматоре. В результате формируется индивидуальный коллиматор, который обеспечивает оптимальное поле облучение для каждого больного с каждого направления облучения. Такое решение резко упростило работу врачей и уменьшило трудозатраты – сейчас ни один современный медицинский ускоритель не поставляется без многолепесткового коллиматора, который устанавливается либо как основной, либо как дополнительный к коллиматору, формирующему прямоугольные поля. Одновременно с начала 80-х годов начали бурно развиваться компьютерная техника и получение томографических (объемных – 3D) изображений с помощью рентгеновских компьютерных томографов (CT), а позже – томографов на основе ядерно-магнитного резонанса (MRT).

Все эти достижения позволили развить новое направление в лучевой терапии – конформную лучевую терапию (conformal radiotherapy – CRT). Под словом конформная подразумевается возможность формирования поля облучения подстраиваемого под локализацию опухоли. Т.е. зона повышенных доз стала более приближенной по форме к опухоли, при этом уменьшилась нагрузка на здоровые органы и появилась возможность увеличения дозовой нагрузки на раковые клетки. Последовательность лечения теперь состоит из таких важных ступеней. На компьютерных томографах получают 3D изображение областей, в которых предполагается наличие злокачественных образований. Врач локализует области опухоли и критические области здоровых тканей, определяет необходимый диапазон доз, который надо довести для каждой области. Дальше с помощью мощных компьютерных программ проводится планирование доз (прямое или инверсное), которые получит пациент при облучении. При прямом методе планирования задается интенсивность и форма падающих пучков – а полученные дозы симулируются с помощью численных алгоритмов. Путем последовательного перебора и приближения подбирают вручную или полуавтоматически такие характеристики пучков, при которых распределение дозовых полей будет максимально приближаться к заданному. При инверсном планировании человеком задается желаемое распределение доз, а программный алгоритм самостоятельно (или с ограниченной помощью человека) находит решение – оптимальные характеристики пучков. Инверсное планирование более удобно и эффективно, но сложнее с точки зрения математической реализации, потому такие методы стали появляться позже, после достижения современными компьютерами достаточной мощности. После симуляционного планирования проводится облучение с использованием рассчитанных характеристик пучков. При этом пациент должен находится в таком же положении как и при снятии томограмм или необходимо иметь несколько реперных точек на теле больного для совмещения системы координат томографических изображений и линейного ускорителя. Такое совмещение облегчается тем, что и в современных томографах и на линейных ускорителях используют высокоточные системы лазерного и механического позиционирования, которые обеспечивают точность до 2 мм. Дальнейшим развитием конформной лучевой терапии стала так называемая IMRT терапия – лучевая терапия с модулированным по интенсивности пучком (Intensity-Modulated Radiation Therapy). Она отличается от конформной лучевой терапии только более усложненным подходом – с разных углов облучения интенсивности пучков могут изменяться (благодаря изменению формы многолепесткового коллиматора). При этом с одной стороны расширяются возможности по формированию дозового поля максимально близкого по форме к опухоли, с другой стороны компьютерные расчеты заметно усложняются. Потому IMRT терапия стала широко внедряться в лечебную практику относительно недавно – начиная с 90-х годов и по сей день. 

Последние годы активно развивается новое направление дистанционной лучевой терапии – 4-х мерная конформная лучевая терапия (4D CRT) или другое название – лучевая терапия под визуальным контролем (image guided radiotherapy – IGRT). Еще 10-15 лет назад при использовании CRT и IMRT было замечено, что при некоторых локализациях (легкие, кишечник, простата, некоторые другие внутренние органы) расположение опухоли может заметно изменяться даже при надежной внешней фиксации пациента. Причиной этого были движения тела пациента, связанные с дыханием, естественными неконтролируемыми процессами в кишечнике, системе мочеиспускания. Также при фракционном облучении тучные пациенты в течение серии облучений могли сильно худеть – при этом тоже изменялось расположение всех органов относительно внешних меток. Потому на современном этапе на медицинских ускорителях активно внедряются устройства оперативного получения изображения облучаемых участков пациентов. В качестве устройств изображения могут выступать дополнительные рентгеновские аппараты – трубка находится с одной стороны пациента на гэнтри, а устройство получения электронного изображения (сейчас наибольшее распространение получили различные типы полупроводниковых рентгеночувствительных матриц) находится с противоположной стороны.

Иногда используют излучение самого ускорителя при меньших дозах для получения изображения, но качество такого изображения заметно хуже. Также могут использовать ультразвуковые устройства и другие аппараты, контролирующие вживленные или зафиксированные жестко на теле пациентов контрастные метки. При рентгеновской съемке часто метки даже не обязательны – можно использовать привязку к особенностям костной структуры пациента (сравнивая ее с томографическими снимками).

В арсенале тройки основных производителей медицинских линейных ускорителей (Varian, Siemens, Elekta(Philips)) есть решения, которые поддерживают выполнение всех основных новых методик лучевой терапии и которые очень сложно или невозможно выполнить с использованием кобальтовых гамма терапевтических аппаратов. За последние годы появился целый ряд новых молодых инновационных фирм, которые развивают новые методики и конструкции ускорительных комплексов лучевой терапии – Nomos Corp. (Peacock система для IMRT), компания BrainLab (системы серии Novalis для радиационной хирургии), Radionics (XKnife™ RT система для радиационной хирургии), фирма Accuray (CyberKnife система для высокоточной радиационной хирургии).

С развитием технологий и компьютерной техники стало возможным выполнение на линейных ускорителях не только радиотерапевтических процедур, но и отработка стереотактических (стереотаксических) методик радиационной хирургии.

 

Лучевая терапия особенно интенсивно начала развиваться и совершенствоваться в конце последних десятилетий прошлого века с появлением в клинической практике сложной радиологической техники. Большой скачок в развитии лучевой терапии произошел с введением в радиационной онкологиилечебно-диагностических комплексов, состоящих из компьютеризированных линейных ускорителей, современных топометричних средств для точного определения опухоли и окружающих тканей в объемном (3-D) изображении, а также средств планирования лучевого лечения с программным обеспечением дозиметрического расчета. Эти компоненты являются основой современной лучевой терапии, главными признаками которого является абсолютная точность подведения необходимой дозы к патологическому очагу и максимальная безопасность смежных здоровых органов и систем. Роботизированная радиохирургическая система КиберНож (CyberKnife G4) (Accuray Inc., Sunnyvale, Calif., USA) является наиболее современным многокомпонентным комплексом, что позволяет успешно решить поставленные задачи.

Термин «радиохирургия» был предложен в 1951 году известным шведским нейрохирургом Ларсом Лекселлом, как метод одномоментного лучевого лечения, вместо хирургического вмешательства.При этом такое однократное облучение по радиобиологическим показателям превышает полный курс обычной лучевой терапии, поэтому требует особых методических приемов при выполнении такого варианта лечения. Л. Лекселлом, используя принципы радиохирургии и стереотаксической нейрохирургии в 1968 году создал первый аппарат для стереотаксической радиохирургии Гамма-Нож (Gamma Knife). Следующим этапом развития радиохирургии стало создание американским нейрохирургом Дж. Адлером аппарата роботизированной радиохирургии Кибер (CyberKnife G4) (Accuray Inc., Sunnyvale, Calif., USA) (1994 г.), принципиальным отличием которого является возможность проведения радиохирургического лечения не только при патологии головного мозга, но и онкологических заболеваний всего тела.

Гамма-Нож открыл новую эру в клинической радиационной онкологии по точности формирования поля облучения. В традиционной (конвенциальный) лучевой терапии, точность определения патологического очага, а значит, и точность подведения дозы составляет 2-3 см. При использовании в клинике современных радиотерапевтических лечебно-диагностических комплексов, точность возрастает до 1 см, а при сложных методах, например, лучевая терапия с модуляцией интенсивности, до 5-6 мм.

Роботизированная радиохирургическая система КиберНож (CyberKnife G4) (Accuray Inc., Sunnyvale, Calif., USA) позволяет достичь точности подведения дозы на определенную зону поражения до 0,1 мм при линейных движениях аппарата и до 0,1 ° при ротационных движениях аппарата.

Благодаря сочетанию миниатюрного линейного ускорителя (LINAC) с роботизированным комплексом позиционирования (манипулятором) Нож (CyberKnife G4) (Accuray Inc., Sunnyvale, Calif., USA) позволяет проведение не только однофракционные радиохирургии, но и радиотерапии (гипофракцийнои радиохирургии) за 2-5 фракций фотонами в 6 МэВ. Гипофракцийна радиохирургия проводится при больших опухолях от 4 до 6 см, или при размещении опухоли вблизи критических структур. Возможное число позиций, из которых облучается патологический очаг, достигает 1400, хотя во время лечения обычно используется 120-350 направлений.

Использование изоцентрического, неизоцентричного планирования и их комбинаций, а также инверсный и некомпланарный расчет дозного распределения, в сочетании со значительным количеством возможных направлений пучков облучения, позволяют лечить на КиберНожа опухолевые новообразования (первичные и метастатические) любой формы. При этом крутой дозного градиент обеспечивает надежную защиту здоровых тканей и критических органов, расположенных вокруг патологического очага. Высокая точность определения локализации патологического процесса и четкое подведения необходимой дозы облучения позволяют проводить однократное радиохирургическое лечение, (при опухолях размером 3-3,5 см), а также радиотерапевтическое (гипофракцийне радиохирургическое) лечение увеличенными фракциями по 2-5 сеансов (при опухолях размером 4 –6 см).

Точность радиохирургического лечения Кибер, также связана с широким использованием современных методов лучевой диагностики: компьютерной и магнитно-резонансной томографии (КТ и МРТ), а также позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), которые применяются для диагностики патологических процессов, планирования лучевого лечения, а также оценки эффективности проводимого лечения. Новым назначением КТ и МРТ обследование, является получение топометричних данных для планирования радиохирургического вмешательства.

Топометрическая подготовка проводится в различных режимах КТ и МРТ (нативных и контрастных изображений) с использованием сканов толщиной среза в 1 мм. Для получения трехмерного анатомо-топографического изображения требуемой области головы или тела больного выполняется процедура слияния (fusion) КТ и МРТ изображений в трех проекциях (аксиальной, сагиттальной, коронарной), что обеспечивает высокую точность определения конфигурации патологического очага и окружающих тканей на полученных срезах.

Также во время обследования формируются термопластичные главные маски для фиксации пациентов с патологией головы и шеи и вакуумные матрасы, ограничивающие движения больного во время проведения лечения. В случаях локализации опухоли в органах, которые смещаются во время дыхательных движений (легкие, почка, поджелудочная железа), применяется специальный жилет с датчиками дыхания. Эти движения отслеживаются камерой Synchrony и передаются на роботизированный манипулятор, обеспечивающий смещение КиберНожа относительно патологического очага в такт и с учетом амплитуды дыхания.

Современные методы диагностики, магнитно-резонансная томография и компьютерная томография с контрастным усилением, позволяют оценить эффективность проводимого лечения и определить участки патологических изменений, выявить признаки кровоизлияния и некроза.

Стандартными критериями ответа на радиотерапевтическое лечения, считаются изменения площади патологической зоны и активности накопления в ней контрастного вещества. Однако ионизирующее облучение действует не только на онкологический процесс, но и на прилегающие к опухоли нормальные органы и ткани, вызывая в них послелучевые изменения, что может приводить к накоплению контрастного вещества в перифокальной зоне. В головном мозге такие изменения обусловлены послелучевым повреждением гематоэнцефалического барьера. При КТ и МРТ, в этих условиях, трудно или невозможно отличить остаточную опухолевую ткань от реактивных или иных изменений, вызванных лучевой действием.

Так на КТ и МРТ томограммах мы можем отметить: 1) отсутствие изменений объема патологической зоны, 2) увеличение зоны патологических изменений после лучевой терапии, ошибочно трактуется как продлен опухолевый рост и может потребовать, в таком случае, дополнительного лучевого воздействия, фактически не соответствует действительности. КТ и МРТ с контрастным усилением не позволяет достоверно количественно интерпретировать характер изменений в зоне радиологического вмешательства.

Для определения количественных диагностических критериев, позволяющих достоверно отличить закономерные лучевые реакции и повреждения ткани мозга остаточной или рецидивирующей опухоли мы применяем метод диффузионно-взвешенной и перфузионной МР томографии до и после радиохирургии. Показатели CBV-объем мозгового кровотока мл на 100 г вещества, CBF-мозговой кровоток-мл на 100 г / мин., MTT-среднее время прохождения крови (с) позволяют отличать лучевые реакции от опухолевого роста. Увеличение этих величин свидетельствует об активном кровоснабжения опухоли (по сравнению с нормальной тканью мозга). Эти методы позволяют дифференцировать опухолевые изменения от изменений, связанных с облучением.

Роботизированная радиохирургическая система КиберНож (CyberKnife G4) (Accuray Inc., Sunnyvale, Calif., USA) успешно применяется для лучевого лечения онкологической патологии всего тела, а также новообразований центральной нервной системы.

Золотым стандартом лечения внемозговых опухолей (менингиомы, акустические невриномы), по утверждению F. Colombo, является радиохирургия с использованием КиберНожа. Нейровизуального оценка проведенного радиохирургического лечения проводится по радиологической протокола через 3, 6, 12 месяцев, однако больные отмечают клиническое улучшение своего состояния до завершения курса лечения (3-5 фракций). Так у больных с внемозговыми опухолями головного мозга (41 пациент), определялся регресс обще-мозговой симпоматикы и гипертензионно-гидроцефального синдрома (снижение интенсивности или исчезновение головной боли, тошноты, рвоты), а также координальных нарушений. В зависимости от локализации опухоли на последних фракциях лечения определялось уменьшение онемение в области лица, языка; регрессировали глазодвигательные нарушения (птоз, двоение, нарушения конвергенции), увеличивались поля зрения.

Величина дозы облучения (15-25 Гр) и количество фракций (1-5) зависели от объема опухоли и ее расположение относительно смежных критических структур мозга (ствол мозга, хиазма, зрительные или глазодвигательные нервы, двигательные и сенсорные зоны коры головного мозга).

Наиболее положительный клинический эффект мы наблюдали у больных (45 пациент) с метастазами в головной мозг (количество метастазов от 1 до 12). Уже через 3-5 дней от начала лечения определялось исчезновение головной боли, головокружений, регресс афатических расстройств, восстановление моторных функций руки или ноги, уменьшение количества и интенсивности судом, с их полным исчезновением через 1-2 месяца, улучшением общего состояния. При этом, в зависимости от величины отдельных метастазов, их количества и места размещения относительно критических структур мозга, мы использовали различные дозы (15-18-24гр) и разное количество фракций (1-3) к каждому метастаза.

При лечении опухолей паренхиматозных органов (рак предстательной, поджелудочной желез, почек – 26 больных) на этапе подготовки к радиохирургического лечения, для точной визуализации новообразования, проводили установку золотых меток. Доза, в таких случаях, составляла от 7,25 декабре до 13 Гр, число фракций 3-5. Первым проявлением выздоровление у больных раком предстательной железы оказалось снижение PSA через месяц после лечения, которое наблюдалось во всех наших больных.

Таким образом, метод роботизированного радиохирургического лечения Кибер позволяет выполнять однократное облучение, которое приводит к локальному уничтожению онкологического процесса, с защитой окружающих здоровых тканей. В случае расположения патологического очага рядом с критическими структурами или если его размеры превышают 3,5-4 см используется 3-5 фракций с учетом величины биологически эффективной дозы.

Мировой опыт свидетельствуют высокую эффективность и безопасность метода роботизированной радиохирургии Кибер.