Термотерапия на онкологични заболявания с лазерно лъчение, Платформа за съдържание
Топлотерапия на онкологични заболявания с лазерно лъчение
Преглед на съвременните тенденции в лечението на онкологични заболявания при хора с помощта на хипертермични методи. Едно от новите ефективни направления в онкологията е интерстициалната (интерстициална) термотерапия на онкологични заболявания с помощта на лазери (ILTT). Сравнителният анализ на няколко вида термотерапия показва, че типът, при който е възможно непрекъснато наблюдение на топлинните процеси в реално време с едновременна визуализация на температурните промени в тъканите, има предимства. На тези изисквания отговаря методът на магнитно-резонансната компютърна томография (ЯМР), когато се проследява не само терапевтичният ефект (аблация), но и обемна термометрия в туморния фокус. Ефективността на метода ILTT е такава, че при 97% от пациентите е възможно да се забави растежа на туморите за повече от 6 месеца, дори при неоперабилни пациенти.
През последните 20-25 години се развиват интензивно медицински технологии, които използват физични принципи за постигане на терапевтичен ефект при лечението на различни заболявания, предимно онкологични. Едно от тези нови направления е интерстициалната (интерстициална) термотерапия на онкологични заболявания с помощта на лазери. В световната литература тази технология е получила наименованието -лазерно индуцирана интерстициална термотерапия- ILTT (Laser induced interstitial thermotherapy - LITT). Понастоящем има значителен брой експериментални и клинични наблюдения върху ефективността на ILTT за лечение на злокачествени новообразувания.
Общи принципи, състояния и процеси в организма по време наILTT.ILTT използва инфрачервен лазер като източник на нагряване на тъканите. Принципът на термотерапията се основава на факта, че туморните клетки са по-чувствителни към повишена температура от здравите клетки [9]. По време на термотерапията туморът се нагрява до температура 41-45 °C, което води до почти необратимо увреждане на клетките и тъканите в резултат на процесите на коагулация на протеини. За термоаблационна терапия се използват по-високи температури в диапазона от 50 до 100°C, което води до разрушаване на клетките.
За нагряване на тъканите се използват различни източници на енергия като радиочестотно лъчение, електромагнитно лъчение, лазерно лъчение, микровълни, ултразвукови вълни и оптични апликатори. Сравнителният анализ на няколко вида термотерапия показва, че типът, при който е възможно непрекъснато наблюдение на топлинните процеси в реално време с едновременна визуализация на температурните промени в тъканите, има предимства. Това се отнася за метода ILTT. С помощта на магнитно-резонансен томограф се проследява не само процеса на терапевтично въздействие (аблация), но и обемна термометрия в туморното огнище при продължителна експозиция. Този резултат не може да се постигне с радиочестотна, микровълнова или ултразвукова аблационна терапия.
С помощта на конвенционален рубинен лазер е възможно да се постигне аблация на тумор с диаметър около 2 см. Големи обеми туморна тъкан се излагат на топлина с помощта на няколко фиброоптични лазерни източника, свързани към различни области [10]. Но дори и при такива условия настъпва адекватна деструкция на туморната тъкан в обем с диаметър около 5 см. IPLT се извършва перкутанно (неинвазивно), лапароскопски ихирургично (минимално инвазивно). Клиничните усложнения, като правило, не се появяват. При лечение на хепатоцелуларен рак на черния дроб чрез перкутанна IPLT се наблюдава пълна туморна некроза при приблизително 80% от пациентите [11]. Вярно, този ефект се проявява само при тумори с размери под 4 см. Голямо предимство на ILTT пред други видове хипертермични методи е, че ефективността на лазерната аблационна терапия се следи в реално време чрез ултразвуково сканиране и ЯМР. Последният метод обаче има значителни предимства. По този начин, с помощта на единна система за изображения, е възможно да се извърши планиране, точно сумиране, наблюдение на лечението на заболяването.
За да се въздейства достатъчно върху туморната тъкан, е необходимо да се създадат условия за нагряване на целия обем на тумора. Това се постига по няколко начина. За по-равномерно нагряване на обема на туморната тъкан вече е възможно да се свържат няколко светлинни водача към различни области на тумора [10]. През последните години са разработени термични апликатори, които осигуряват равномерно нагряване в целия обем на тумора [12]. И, разбира се, нанотехнологиите, които се развиват интензивно през последните години, позволяват селективно въздействие върху туморния фокус с минимално увреждане на околните здрави тъкани.
ILTT в офталмоонкологията. Идеята за използване на хипертермия в онкологичната практика като допълнително лечение на радиорезистентни тумори се появява през 70-те години [7, 8]. В експерименти е установено, че нагряването на тумора до 42-44 ° C води до неговата спонтанна некроза поради метаболитно влошаване, хипоксия и намаляване на pH (избирателно в туморните клетки). Използва се микровълново нагряване за нагряване на туморната тъкан.въздействие, ултразвук, феромагнитни полета и излъчване на IR лазери. В първите офталмологични публикации, отнасящи се до 1991–92 г. [15] използва диоден лазер (с дължина на вълната 810 nm) като източник на нагряване.
Коагулационна лазерна терапия.Група физици от Държавния оптичен институт и офталмолози от Военномедицинска академия в Санкт Петербург през 1981 г. създават лазерен онкоофталмокоагулатор „Ладога-Неодим“, предназначен за мощен обемно-коагулиращ транспупиларен ефект върху големи вътреочни тумори в задната част на окото [1]. Като излъчвател е използван твърдотелен IR лазер на базата на итриев алуминиев гранат с неодим, чието лъчение прониква достатъчно силно в непрозрачните тъкани, създавайки в тях обемен конус на коагулирания масив на дълбочина 4–6 mm [2]. Опитът от лечението на 122 пациенти с периоди на проследяване от 4 до 12 години показа, че при дебелина на тумора 3–5 mm и диаметър на основата 10–15 mm той е напълно унищожен в 86% от случаите, а с дебелина над 5 mm и диаметър на основата над 15 mm в 50%. Средно преживяемостта не е по-ниска, отколкото след процедурата за енуклеация [16]. Принципът на аблативното лазерно лечение е успешно приложен в клиничната практика, първо при базалиоми на клепачите, а след това и при хороидални меланоми [16, 17].
Проблеми на термометрията при лазерно-индуцирана термотерапия.За контрол на параметрите на нагряване в туморното огнище се използват различни методи и устройства. Те включват повърхностни, както и оптични вътресъдови температурни сензори. Много по-предпочитани са неинвазивните методи за проследяване на процеса на лечение на ILTT, като ядрено-магнитен резонанс, рентгенова компютърна томография.и ехография. Най-информативно беше използването на метода за ЯМР. Към днешна дата този метод се прилага за термомониторинг на ILTT на широк спектър от онкологични заболявания. Той ви позволява да правите измервания на температурата навсякъде в тумора и съседните тъкани с точност от 0,5–1 °C, докато се разпознават зони с размер 0,5–3,0 mm в зависимост от системите за изображения.
Нанотехнологии в термотерапията на тумори.Силиконови наномикросфери.Наномикросферите могат успешно да се използват при фототермична албация на туморни тъкани, както беше показано вinvitroпроучвания върху клетки от рак на гърдата и вinvivoексперименти при мишки. Наномикросферите са еднослойни сферични наночастици, състоящи се от диелектрична силициева сфера (SiO2), която съдържа най-малките частици метал (злато). Керамичните наночастици са с диаметър 100–200 nm с дебелина на външната стена 10 nm. Възможно е също така наномикросферите да се покрият със слой от биологични маркери, като антитела, за целеви транспорт на наночастици до мястото на терапевтично действие. Тази неинвазивна технология за термотерапевтична аблация на тумори може да се използва като заместител или допълнение към химиотерапията и хирургичните методи. Лицензиран е от американската компания Nanospectra Biosciences Inc. Хюстън, Тексас, САЩ.
Въглеродни нанотръби.Използвайки еднослойни въглеродни наноконтейнери под формата на тръби (нанотръби), е възможно да се постигне значителен терапевтичен ефект (унищожаване) върху туморни клетки в култураinvitroбез увреждане на нормалните клетки. В сравнение с оптичните свойства на други наноматериали, като тези, съдържащизлато-силициеви наномикросфери, въглеродните нанотръби имат предимство по отношение на такива показатели, като необходимия по-нисък интензитет на лазерното лъчение и по-краткото време на облъчване, необходимо за ефективното унищожаване на туморните клетки. Уникалните свойства на въглеродните нанотръби, конюгирани с разпознаващи биомолекулни структури, като антитела, направиха възможно създаването на миниатюрни електронни устройства като биосензори и биочипове.
Ефективността на антитуморната активност на веществата с насочен транспорт може да бъде подобрена с помощта на системи, които контролират освобождаването на агенти от нанокапсули. Например вече са създадени наночастици с противотуморно лекарство, капсулирано в pH-чувствителни микросфери и температурно-чувствителни микросфери.
ILTT и състоянието на имунитета.Локалното нагряване стимулира както локалните, така и системните имунологични механизми, които насърчават възстановяването. При лечението на онкологични заболявания по метода ILTT, намаляването на размера на тумора след процедурата на лазерна аблация често е придружено от стимулиране на противотуморния имунитет. Този модел е както открит в експериментална работа, така и потвърден от клинични наблюдения. Многобройни данни показват, че ILTT стимулира клетъчния антитуморен имунитет в макрофагите и CD8+ лимфоцитите, които инфилтрират туморната тъкан, стимулира хуморалната връзка на имунореактивността срещу протеините на топлинния шок - HSP70 (протеин на топлинен шок 70) и инхибира растежа на необлъчени тумори (отдалечен антитуморен ефект). Имуномодулаторни ефекти, проявяващи се в инхибиране на туморния растеж, стимулиране на производството на лимфокини IL-2 и IL-10 след ILTT, са отбелязани при пациенти с меланом и в експериментални проучвания при животни смеланом.
Предимства на метода LITT.
1. Висока ефективност и селективност на експозицията.
2. Неинвазивност или ниска инвазивност.
3. Възможност за наблюдение на процеса на термотерапия в реално време.
4. Стимулиране на имунитета след процедурата LITT.
Недостатъци на метода LITT.
1. Не е възможно да се получи пълна аблация на лезията.
2. Проблемът с високата цена на технологията и устройствата за висококачествена термометрия.
3. Необходимостта в някои случаи да се извърши инвазия във вътрешната среда на тялото на различни видове катетри и светлинни водачи.
1. , , и т.н.. // Вестн. офталмос. 1987. № 4. С.33.
3. , , и т.н.. // сб. научни трудове на Челябинския държавен институт по лазерна хирургия. Челябинск. 1998. бр. 1. С. 73.
4. , , и т.н.. // сб. научни трудове на Челябинския държавен институт по лазерна хирургия. Челябинск. 1999. бр. 2. C. 136.
5. , , и т.н. //Proc. отчет 4-та общоруска практика. конференция "Актуални проблеми на ендокринологията". пермски. 2002 г., стр. 143.
6. , , и т.н.. // сб. научни трудове на Челябинския държавен институт по лазерна хирургия. – Челябинск. 2001. бр. 3. С. 70.
7.// Офталмология. списание 1969. № 3. С. 171.
8. Терентиева Л. С. // Офталмол. списание 1971. № 8. С. 563.
9.Cavaliere R., Ciocatto E. C. et al. //Рак. 1967. Т. 20. С. 1351.
10. Heisterkamp J., van Hillegersberg R., Mulder P.G. et al. //Br J Surg. 1997. Т. 84. С. 1245.
11. Giorgio A., Tarantino L., de Stefano G. et al. // Eur J ултразвук. 2000. Т. 11. С. 181.
12. Vogl T.J., Eichler K., Straub R., et al.// Eur J Ultrasound. 2001. Т. 13. С. 117.
13. Vogl T.J., Straub R. et al. // Радиология. 2004. Т. 230. С. 450.
14. Vogl T.J., Straub R., Eichler K. et al. //Радиология. 2002. Т. 225. С. 367.
15. Joumee–de Korver J.G., Oosterhuis J.A. et al.// Doc. Офталмология. 1992. Т. 82. С. 185.
16. Волков В., Кулаков Я., МарченкоО.М.// Офталм. рез. Abstr. Европа. доц. за зрение и очна рез. Палма де Майорка. 1999. С. 143.
17. Волков В., МарченкоО., Савелева Ж.. // Intersympos. върху очни тумори. Abstr. Йерусалим. 1997. С. 32.