Радиация в онкологията, лъчетерапия при рак

Радиационната онкология (интервенционална радиология) е област от медицината, която изучава използването на йонизиращо лъчение за лечение на онкологични заболявания. Най-общо методът може да бъде описан по следния начин. Корпускулярното или вълново лъчение се насочва към засегнатата от тумора област на тялото, за да се премахнат злокачествените клетки с минимално увреждане на околните здрави тъкани. Радиацията е един от трите основни метода за борба с рака, наред с хирургията и химиотерапията.

Класификация на методите на радиационната онкология

Първо, трябва да се разграничат различните видове радиация.

α-частици,
протонни лъчи,
β-частици,
електронни лъчи,
π мезони,
неутронно лъчение.

γ-лъчение,
спирачно лъчение.

Второ, има различни начини да се обобщи.

В момента обхватът на брахитерапията като независим или спомагателен метод се разширява, появяват се нови техники, например SIRT терапия.

Външна (дистанционна) експозиция:

При такава експозиция излъчвателят се намира на разстояние от зоната, съдържаща злокачествения тумор. Методът обаче е най-универсалният и най-трудният за изпълнение. Развитието на тази област на онкологията е тясно свързано с научно-техническия прогрес. Първите значителни постижения са свързани с изобретяването и прилагането на кобалтовата лъчетерапия (1950 г.). Следващият етап беше белязан от създаването на линеен ускорител. По-нататъшното развитие се дължи на въвеждането на компютърни технологии и различни методи на модулация (промяна на характеристиките на лъча). В тази посока са направени много иновации, включително:

триизмерна конформна лъчева терапия (3DCRT),
лъчетерапия с модулирана интензивност (IMRT),
появата на радиохирургия (използване на тесни лъчи с висока интензивност),
технологии, които съчетават използването на 3D / 4D моделиране и модулация на интензитета (например RapidArc).

Съвременните инсталации за лъчелечение са най-сложните и скъпи устройства, съчетаващи постиженията на техниката от много технологични области. Към днешна дата могат да се разграничат две области на дистанционно облъчване.

Лъчетерапия . От самото начало радиационната онкология се развива в тази посока: лъчевата терапия включва използването на широки снопове йонизиращо лъчение. Традиционният RT обикновено се провежда в няколко сесии. Сега има много приложения на този подход: техниката на облъчване непрекъснато се подобрява и е претърпяла много промени с течение на времето. В момента RT е един от най-разпространените методи за лечение на рак. Използва се за много видове тумори и етапи: като самостоятелен метод на лечение или в комбинация с други (например радиохимиотерапия). Също така, LT се използва за палиативни цели.
Радиохирургия. Сравнително нова посока в интервенционалната радиология, която се характеризира с използването на силно фокусирано лъчение с повишен интензитет. Процедурата се провежда в по-малко сесии в сравнение с LT. Засега полето на приложение на радиохирургията е ограничено и малко в сравнение с лъчетерапията. Но направлението активно се развива и напредва. Най-популярните инсталации: Cyber Knife и неговите предшественици Gamma Knife, LINAC.

Излагане на радиация

Процеси, протичащи в клетките при облъчванеса изключително сложни, настъпват множество морфологични и функционални промени в тъканите. Началото на тези процеси са йонизацията и възбуждането на атомите и молекулите, изграждащи клетките. Нямаме за цел да описваме подробно тези процеси, затова ще дадем само няколко примера.

Положителният ефект от облъчването е нарушаването на процесите на саморегулация в злокачествените клетки, което в крайна сметка води до тяхната смърт. В резултат на разрушаването на структурата на ДНК на раковите клетки, те губят способността си да се делят. Облъчването разрушава съдовете на тумора, неговото хранене се нарушава.

Негативният ефект е, че промени могат да настъпят и в здрави клетки. Това води до лъчеви усложнения, които се делят на две групи.

лъчеви реакции. Нарушенията са временни и изчезват след определено време (до няколко седмици).
Радиационни увреждания. Необратими ефекти от експозицията.

Всеки тип клетка има свои собствени показатели за радиочувствителност, т.е. промените в клетките започват при определено съотношение на честота, вид, интензивност и продължителност на излъчване. По принцип всеки тумор може да бъде унищожен чрез излагане на радиация, но здравите клетки също ще бъдат увредени. Основната задача на рационалната онкология е да намери оптималния баланс между благоприятните ефекти на радиацията и минимизиране на риска от усложнения.

По-подробно са разгледани най-характерните странични ефекти и особеностите на облъчването при конкретни видове онкологични заболявания, при които е приложима лъчетерапията. Вижте следните материали

Минимизиране на усложненията

От създаването на областта радиационната онкология се разви в посока минимизиране на страничните ефекти. По този начинразработени са много иновации. Помислете за основните техники, които се използват от специалистите за намаляване на риска от увреждане на здравите тъкани.

Рентгенов диапазон

Рентгеновото лъчение с висок интензитет ви позволява да повлияете на дълбоките тъкани, като леко увреждате повърхностните: лъчът преминава през кожата, почти без да губи енергия върху нея. Избирайки оптималната интензивност, зоната на основния ефект се прехвърля на необходимата дълбочина, в резултат на това малка доза радиация пада върху здрави клетки и вероятността от изгаряне на кожата изчезва.

Понастоящем рентгеновите лъчи се използват в по-голямата част от инсталациите, но това не е единственият вид радиация, използван в интервенционалната радиология: протонната терапия например отваря широки перспективи.

Прецизно сумиране

Първата задача е да се определи точно местоположението на тумора. Често е необходимо да се отстрани не ясно изолирана неоплазма, а остатъците от тумора след операцията, възможни огнища на метастази, които могат да бъдат множествени, трудно забележими и да имат хаотично местоположение. За определяне на местоположението им се използват всички налични средства: ЯМР, компютърна томография, PET-CT, протокол от операцията. Необходими са и надеждни познания за свойствата на околните тъкани: необходимо е да се определи къде могат да се образуват нови туморни огнища и да се предотврати този процес.

Днес използването на компютърен модел на туморния процес се превърна в златен стандарт за RT и радиохирургия: такива модели се използват за изчисляване на стратегията за облъчване. В Cyberknife, например, суперкомпютърните изчисления се използват за това.

Значителни усилия са насочени и към поддържане на крайната точност.облъчване: действителната позиция на пациента може да се различава от тази, в която е изграден моделът, следователно са необходими или техники за пресъздаване на позицията, или коригиране на посоката на облъчване.

Методи за фиксиране. Често лъчевата терапия продължава 30-40 курса, като в същото време е необходимо да се поддържа точност в рамките на половин сантиметър. За тези цели се използват различни методи за фиксиране на позицията на пациента.
Дихателен контрол. Облъчването на движещи се органи представлява значителна трудност: разработени са няколко метода за наблюдение на дишането на пациента и коригиране на посоката на облъчване или спиране, докато се върне в допустимия диапазон от позиции.

Облъчване от различни ъгли

Освен в редки случаи, когато промяната на ъгъла, под който е насочен лъчът, не е възможна, този метод се използва винаги. Тази техника ви позволява да разпределите равномерно страничните ефекти и да намалите общата доза на единица обем здрава тъкан. Повечето инсталации могат да въртят линейния ускорител в кръг (2D ротация), някои инсталации позволяват пространствено въртене / движение (не само по една ос).

Фракциониране

Необходимо е възможно най-точно да се определят свойствата на засегнатите здрави и ракови клетки и да се идентифицират разликите в радиочувствителността. Интензитетът и видът на прегръдката се избират индивидуално за всеки случай, благодарение на което е възможно да се оптимизира ефективността на терапията.

В допълнение към посоката на удара, лъчът има две важни характеристики на напречното сечение: форма и разпределение на интензитета. Чрез промяна на формата на лъча е възможно да се предотврати излагането на здрави органи с високорадиочувствителност. Поради разпределението на интензитета - да се намали дозата на радиация, за тъканите, граничещи с тумора, и, обратно, да се увеличи за туморния фокус.

Подобни методи се използват от 90-те години на миналия век. когато е изобретена технологията за модулация на интензитета. Първоначално устройствата позволяват използването само на няколко (1-7) посоки на облъчване (за всяка от които предварително се изчисляват оптималните характеристики на лъча) по време на една сесия. Сега има многолистови колиматори (устройство, което формира формата на лъча), които могат бързо да пресъздадат различни профили, като се съобразяват с въртенето на линейния ускорител. Благодарение на това стана възможно да се извърши облъчване в неограничен брой посоки по време на една сесия (технология RapidArc), което позволява да се намали продължителността на терапията с почти порядък.