Генераторы в лучевой терапии

Глава 8. ЛУЧЕВАЯ
ТЕРАПИЯ

8.1. Дозиметрические
единицы в лучевой терапии.

Применение лучевой
терапии (ЛТ) связано
с воздействием на биологические ткани
различных видов ионизирующего излучения.
Количественное описание этих процессов
использует известные дозиметрические
величины и термины (переданная энергия,
поглощенная и экспозиционная дозы,
изодозы, градиент дозы и проч.).

Вместе
с тем, в радиобиологии до сих пор широко
используют устаревшие внесистемные
единицы (рад —
для поглощенной дозы, рентген
— для экспозиционной дозы) и внесистемные
специфические характеристики (ОБЭ –
для учёта биологической эффективности
различных видов излучений). Поэтому для
адекватного восприятия материала этой
главы полезным будет вспомнить некоторые
сведения об основных дозиметрических
понятиях и величинах, используемых в
ЛТ.

Ионизирующее
излучение.

Взаимодействие
излучения, испускаемого радионуклидами,
ускорителями заряженных частиц,
рентгеновскими трубками, ядерными
реакторами, с веществом приводит к
образованию положительно и отрицательно
заряженных ионов. Все виды излучения,
способные вызывать ионизацию, называют
ионизирующим излучением
(ИИ).

Генераторы в лучевой терапии

Различают
непосредственно
ионизирующее излучение –
это поток заряженных частиц (протонов,
электронов, альфа-частиц и др.), энергия
которых достаточна для ионизации атомов
и молекул вещества; и косвенно
ионизирующее излучение –
это поток незаряженных частиц
(гамма-квантов и нейтронов), которые
могут создать в веществе вторичное
ионизирующее излучение за счёт различныхатомных и ядерных
процессов.

Поглощённая
доза.

D = dE/dm,

(8.1)

где dE —
средняя энергия, переданная ионизирующим
излучением веществу, находящемуся в
элементарном объеме, к массе вещества
dm в этом объеме. Единица поглощенной
дозы — грей (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг.
Использовавшаяся ранее внесистемная
единица поглощенной дозы – рад
соответствует 0,01 Гр.

Поглощённая доза
излучения, отнесённая к единице времени,
называется мощностью поглощённой дозы
излучения (или мощностью дозы).

Понятие «поглощённая
доза» является универсальной энергетической
характеристикой и применимо для всех
типов частиц и всех энергий ИИ, а также
для всех типов веществ.

В ЛТ важное значение
имеет пространственное распределение
поглощённой дозы. Для его характеристики
используют такое понятие, как изодозы.
Если картину дозного поля рассматривать
в двух измерениях, то изодозы будут
представлять собой линии, связывающие
точки дозного поля с одинаковыми
значениями поглощённой дозы.

Генераторы в лучевой терапии

Для характеристики,
с одной стороны, эффективности, а с
другой, безопасности облучения для
пациента используют понятие интегральной
дозы. Интегральная доза это энергия
излучения, поглощённая во всей массе
облучаемого вещества. Единицей её
измерения является джоуль (ДЖ). При
равных значениях поглощённой дозы в
опухоли необходимо стремиться к
минимальной интегральной дозе в теле
пациента.

Экспозиционная доза.

X = dQ/dm.
(8.2)

1Р = 2,58·10-4 Кл/кг;
1Кл = 3,876·103 Р.

Относительная
биологическая эффективность излучения.

ОБЭx
= Dобр/Dx,
(8.3)

где Dобр
и Dx– дозы образцового и рассматриваемого
излучений соответственно.

В качестве образцового
(эталонного) рассматривают рентгеновское
излучение с энергией 200 кэВ. В ЛТ для
редкоионизирующего излучения (фотоны,
электроны) ОБЭ принято за единицу. Для
плотноионизирующего излучения (нейтроны,
тяжёлые заряженные частицы) ОБЭ больше
единицы и сложным образом зависит от
сорта излучения, энергии, дозы.

Генераторы в лучевой терапии

ЛПЭ =dE/dl.

(8.4)

Заметим, что ОБЭ не
является физической величиной и
употребляется только в радиобиологии.
В радиационной защите для учёта
биологической эффективности излучения
вместо ОБЭ используют коэффициент
качества излучения.

8.2.
Методы лучевой терапии.

● Радионуклиды терапевтического
назначения (самый распространённый из
них –

60Co);

● Ускорители заряженных частиц, включая
рентгеновские трубки, нейтронные

генераторы и др.

Механизмы взаимодействия
с веществом определяются сортом частиц,
их энергией, но достигаемый результат
одинаков: под действием излучения
происходит ионизация атомов среды.
Принцип лучевого воздействия на
злокачественные опухоли довольно прост.
Необходимо разрушить или повредить,
лишив способности к размножению,
максимальное количество злока­чественных
клеток. При этом крайне желательно,
чтобы по воз­можности не повреждались
здоровые клетки организма чело­века,
расположенные рядом с опухолью.

Главным препятствием для
достижения уровня облучения, оптимального
для поражения данной опухоли, является
опасность лучевого повреждения здоровых
тканей, как находящихся на пути пучка,
так и в самом очаге опухоли. Чтобы
снизить данный риск применяют метод
облучения опухоли с различных направлений,
когда доза в очаге значительно превышает
дозу на каждом входе.

Но и в этом случае, очаговая доза не
должна превышать определённого значения
в 6000 рад за весь цикл лечения (~ 6 недель).
Существенное превышение этой величины
приводит к необратимому опустошению
популяции нормальных клеток в очаге с
последующим некрозом. При глубоком
расположении опухоли проблема обостряется
из-за переоблучения здоровых тканей
на пути пучка и в зоне опухоли.

а)
локализовать радиационное воздействие;

б)
уменьшить до минимума интегральную
дозу.

Лучевая терапия в онкологии

Л. т. злокачественных новообразований направлена на угнетение репродуктивной способности и разрушение структуры опухоли при минимальных лучевых повреждениях здоровых тканей. В процессе Л. т. снижается жизнеспособность и наступает гибель опухолевых клеток, происходит облитерация мелких сосудов, отмечается развитие соединительной ткани, исчезает воспалительная реакция в самой опухоли и вокруг нее, что в целом приводит к уменьшению размеров или ликвидации опухоли.

Генераторы в лучевой терапии

Л. т. в онкологии назначают по строго обоснованным показаниям по поводу заболеваний, диагноз которых, как правило, подтвержден данными морфол, исследования. При этом она может быть радикальной и паллиативной.

Радикальную Л. т. обычно назначают при сравнительно небольших, ограниченных опухолях без метастазов или с наличием единичных метастазов в лимф. узлы. Радикальной Л. т. может препятствовать близость опухоли к жизненно важному или критическому органу (см.), прорастание опухоли в крупные сосуды, тяжесть общего состояния больного и наличие сопутствующих заболеваний.

При паллиативной Л. т. наряду с временным подавлением роста опухоли и уменьшением ее объема обычно стихают, а иногда полностью исчезают боли и воспалительная реакция, нормализуются физиол. отправления.

Важное значение имеет Л. т. как составная часть комбинированного лечения в виде пред- и послеоперационного облучения. Перед радикальной операцией может назначаться короткий курс предоперационного облучения, к-рое проводится в течение 2—5 сут. несколькими ежедневными крупными фракциями, с целью повреждения наиболее радиочувствительных опухолевых клеток и снижения опасности их диссеминации во время операции.

Комбинированное лечение с послеоперационным облучением (иногда после операции с предоперационной Л. т.) осуществляется при нерадикальных операциях или после удаления высокорадиочувствительных опухолей с целью воздействия на единичные опухолевые клетки, которые могли рассеяться в тканях операционного поля.

Возможность применения Л. т. совместно с различными противоопухолевыми средствами активно изучается, делаются попытки получения потенцированного или суммирующего противоопухолевого эффекта ионизирующего излучения и хим. агентов. При Л. т. используют радиосенсибилизирующие вещества (см.), которые способны проникать в гипоксические участки опухоли, повышая их повреждаемость за счет насыщения кислородом (см.

Кислородный эффект). К аналогичному результату приводит облучение в условиях повышенного давления кислорода. При вдыхании газовых смесей с малым содержанием кислорода понижается радиочувствительность здоровых, окружающих опухоль тканей (гипоксирадиотерапия) и, таким образом, увеличивается радиотерапевтический интервал. На этом принципе основано использование Л. т. в условиях локальной гипоксии, изучаются перспективы общей и местной гипертермии и др.

Л. т. при лечении опухолевых заболеваний у детей имеет ряд особенностей, связанных с высокой радио-чувствительностью растущего организма, и является чаще всего составной частью комбинированного и комплексного лечения, напр. при некоторых новообразованиях почек, нервной и эндокринной систем. При радикальной Л. т.

в связи с низкой радиочувствительностью многих злокачественных опухолей у детей возникает необходимость в использовании больших суммарных доз излучения, что создает неблагоприятный радиотерапевтический интервал и является основанием для ограниченного самостоятельного применения Л. т. у детей, страдающих онкол, заболеваниями.

Заработал первый в
России медицинский ускоритель

На первом
в России специализированном медицинском
синхротроне, создаваемом в подмосковном
Протвино и предназначенном для лечения
онкологических заболеваний, 20 декабря
2005 года получен протонный пучок с
энергией ускоренных протонов 20 МэВ.

Генераторы в лучевой терапии

В Протвино
близится момент ввода в эксплуатацию
терапевтического комплекса на основе
малогабаритного протонного синхротрона.
Специалисты физико-технического
центра ФИАН
создают компактную установку для
радиационной терапии, предназначенную
для работы в обычной городской
больнице.

По медицинской
статистике, от рака умирает каждый
пятый житель планеты, но при ранней
диагностике и использовании современных
методов лучевой терапии онкологические
заболевания поддаются лечению. Облучение
пучком протонов новообразований
позволяет значительно повысить число
вылечившихся больных и при этом
существенно снизить, по сравнению
с уже используемыми методами лучевой
терапии, ущерб здоровым тканям.

Первым
предложил использовать ускорители
протонов для
лечения онкологических заболеваний
нобелевский лауреат Роберт Вилсон, и к
настоящему времени в мире через
подобную процедуру прошло свыше 30 тысяч
человек. Однако проблема заключается
в том, что ускорители заряженных
частиц создавались, как правило, для
исследований в области физики высоких
энергий и представляют собой установки
больших размеров, которые имеют
значительное электропотребление.
Специализированные ускорители легких
частиц, таких, как электроны, зачастую
не позволяют провести требуемый курс
лечения.

В Протвино
планировалось создание большого
ускорительно-накопительного комплекса,
включающего линейные ускорители
со встречными электронными пучками
на сверхвысокие энергии, для проведения
исследований в области физики
элементарных частиц. В рамках этой
задачи в городе был создан филиал
Новосибирского
института ядерной физики им. Г. И.

Будкера,
возглавляемый членом-корреспондентом
РАН. В. Е. Балакиным. Трудности
минувшего времени при финансировании
фундаментальных научных направлений
привели к замораживанию строительства
больших установок и заставили физиков
искать выход из сложившейся ситуации.
Новым приложением сил сложившегося
коллектива стала разработка медицинского
комплекса для радиационной терапии,
который по своим характеристикам
превосходит аналоги, существующие
в мире.

Генераторы в лучевой терапии

При энергии
ускоренных протонов до 230 МэВ
установка будет потреблять всего

50 кВт
электроэнергии. Размер кольца, в котором
осуществляется увеличение энергии

протонов,
позволяет разместить оборудование
в помещении размером 7 × 7 кв. м.

Достижение
энергии 20 МэВ демонстрирует
работоспособность оборудования

и подтверждает
правильность выбранного направления.

Заработал первый в
России медицинский ускоритель

На первом в
России специализированном медицинском
синхротроне, создаваемом в подмосковном
Протвино и предназначенном для лечения
онкологических заболеваний, 20 декабря
2005 года получен протонный пучок
мощностью 20 МэВ.

В подмосковном
Протвино
близится момент ввода в эксплуатацию
терапевтического комплекса на основе
малогабаритного протонного синхротрона
в Протвино. Специалисты
физико-технического
центра ФИАН
,
расположенного в подмосковном
Протвино, создают компактную установку
для радиационной терапии, предназначенную
для работы в обычной городской
больнице.

По медицинской
статистике, от рака умирает каждый
пятый житель планеты, но при ранней
диагностике и использовании
современных методов лучевой терапии
онкологические заболевания поддаются
лечению. Облучение пучком протонов
новообразований позволяет значительно
повысить число вылечившихся больных
и при этом существенно снизить,
по сравнению с уже используемыми
методами лучевой терапии, ущерб
здоровым тканям. За счет так
называемого «пика Брэгга», соответствующего
максимуму потерь энергии тяжелых
частиц, удается подобрать такой режим
облучения, когда нагрузка концентрируется
в определенной точке, а окружающие
участки тела не повреждаются.

Первым предложил
использовать ускорители протонов для
лечения онкологических заболеваний

нобелевский лауреат Роберт Вилсон,
и к настоящему времени в мире
через подобную процедуру прошло свыше
30 тысяч человек. Однако проблема
заключается в том, что ускорители
заряженных частиц создавались, как
правило, для исследований в области
физики высоких энергий и представляют
собой установки больших размеров,
которые имеют значительное
электропотребление. Специализированные
ускорители легких частиц, таких, как
электроны, зачастую не позволяют
провести требуемый курс лечения.

В Протвино
планировалось создание большого
ускорительно-накопительного комплекса,
включающего линейные ускорители
со встречными электронными пучками
на сверхвысокие энергии, для
проведения исследований в области
физики элементарных частиц. В рамках
этой задачи в городе был создан
филиал новосибирского
института ядерной физики им. Г. И. Будкера
,
возглавляемый членом-корреспондентом
РАН. В. Е. Балакиным. Трудности
минувшего времени при финансировании
фундаментальных научных направлений
привели к замораживанию строительства
больших установок и заставили
физиков искать выход из сложившейся
ситуации. Новым приложением сил
сложившегося коллектива стала
разработка медицинского комплекса
для радиационной терапии, который
по своим характеристикам превосходит
аналоги, существующие в мире.

При энергии
ускоренных протонов до 230 МэВ
установка будет потреблять всего
50 кВт электроэнергии. Размер кольца,
в котором осуществляется увеличение
энергии протонов, позволяет разместить
оборудование в помещении размером
7 x 9 кв. м. Достижение мощности
20 МэВ демонстрирует работоспособность
оборудования и подтверждает
правильность выбранного направления.

СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ

1.
Лисин В.А. Физические и радиобилогические
основы лучевой терапии.

Учебное
пособие. ТПУ. Томск, 2006, с. 169.

2.
Вогт Ф. – Атомная техника за рубежом.
1976, № 4, с. 40.

3.
Макарова Г. В. Быстрые нейтроны в лучевой
терапии злокачественных

опухолей. М., ВНИИММТИ, 1976, с. 7.

4. Рябухин Ю.С., Шальнов А.В. Ускоренные
пучки и их применение. М.,

Атомиздат, 1980.

5. Кононов
Б.А., Лукин А.Л. Протонная радиография.
Томск, Изд. ТГУ,
1988, с.

168.

Генераторы в лучевой терапии

6. M. Ando, C.
Uyama. Medical Application of Synchrotron Radiation. Springer-

Verlag,
1998.

7. Группен К., Детекторы элементарных
частиц. Сибирский хронограф,

Новосибирск, 1999.

8.
B. F. Bayanov,
et al. Nuclear
Instr. and Methods in Physics Research A 413/2-3

(1998) с. 397-426.

На первом в
России специализированном медицинском
синхротроне, создаваемом в подмосковном
Протвино и предназначенном для лечения
онкологических заболеваний, 20 декабря
2005 года получен протонный пучок
мощностью 20 МэВ.

В подмосковном
Протвино
близится момент ввода в эксплуатацию
терапевтического комплекса на основе
малогабаритного протонного синхротрона
в Протвино. Специалисты
физико-технического
центра ФИАН,
расположенного в подмосковном
Протвино, создают компактную установку
для радиационной терапии, предназначенную
для работы в обычной городской
больнице.

Генераторы в лучевой терапии

По медицинской
статистике, от рака умирает каждый
пятый житель планеты, но при ранней
диагностике и использовании
современных методов лучевой терапии
онкологические заболевания поддаются
лечению. Облучение пучком протонов
новообразований позволяет значительно
повысить число вылечившихся больных
и при этом существенно снизить,
по сравнению с уже используемыми
методами лучевой терапии, ущерб
здоровым тканям.

Первым предложил
использовать ускорители протонов для
лечения онкологических заболеваний
нобелевский лауреат Роберт Вилсон,
и к настоящему времени в мире
через подобную процедуру прошло свыше
30 тысяч человек. Однако проблема
заключается в том, что ускорители
заряженных частиц создавались, как
правило, для исследований в области
физики высоких энергий и представляют
собой установки больших размеров,
которые имеют значительное
электропотребление. Специализированные
ускорители легких частиц, таких, как
электроны, зачастую не позволяют
провести требуемый курс лечения.

В Протвино
планировалось создание большого
ускорительно-накопительного комплекса,
включающего линейные ускорители
со встречными электронными пучками
на сверхвысокие энергии, для
проведения исследований в области
физики элементарных частиц. В рамках
этой задачи в городе был создан
филиал новосибирского
института ядерной физики им. Г. И.

Будкера,
возглавляемый членом-корреспондентом
РАН. В. Е. Балакиным. Трудности
минувшего времени при финансировании
фундаментальных научных направлений
привели к замораживанию строительства
больших установок и заставили
физиков искать выход из сложившейся
ситуации. Новым приложением сил
сложившегося коллектива стала
разработка медицинского комплекса
для радиационной терапии, который
по своим характеристикам превосходит
аналоги, существующие в мире.

Лучевая терапия неопухолевых заболеваний

Л. т. в малых дозах эффективна при некоторых неопухолевых заболеваниях; ее применяют при воспалительных процессах (фурункул, карбункул, абсцесс, флегмона, гидраденит, мастит, рожистое воспаление, панариций, остеомиелит, парапроктит и др.), послеоперационных воспалительных инфильтратах и свищах, для лечения раневой инфекции, ожогов, заболеваний опорно-двигательного аппарата (артроз, артрит, хондроз, бурсит, эпикондилит и др.

Леч. эффект Л. т. неопухолевых заболеваний связан гл. обр. с десенсибилизирующим, противовоспалительным, обезболивающим и антиспастическим действием ионизирующего излучения. В облученных тканях при этом отмечаются изменения функции ретикулоэндотелиальной системы, крово- и лимфообращения, тканевого обмена, кислотно-щелочного равновесия, проницаемости сосудов и др.

Генераторы в лучевой терапии

Разовые поглощенные дозы при Л. т. неопухолевых заболеваний могут колебаться от 15 до 75 рад, а суммарные — от 75 до 500 рад; имеются наблюдения удовлетворительных результатов облучения при использовании таких низких разовых доз, как 3—5 рад. При острых воспалительных процессах и в начальной стадии заболеваний облучение проводят с интервалом в 3—5 дней, тогда как при хрон, течении заболевания и в поздних стадиях патол, процесса интервалы между сеансами облучения сокращаются до 1 — 2 дней, а облучение проводят в более высоких дозах.

Объем облучаемых тканей должен, как правило, превышать клинически определяемые размеры патол, очага, т. к. благоприятный результат Л. т. связан также и с реакцией окружающих тканей. Мишени, расположенные поверхностно и в мягких тканях, облучают низкоэнергетическими излучениями в меньших дозах, чем мишени более глубокой локализации и в плотных тканях, напр, в костях. В этих случаях используют сравнительно большие дозы и высокоэнергетические излучения.

Противопоказания к Л. т.— анемия, лимфоцитопения, лейкоцитопении и тромбоцитопения, лихорадочное состояние, сердечно-сосудистая и дыхательная недостаточность, болезни почек, заболевания ц. н. с., кахексия, предперфоративное состояние и перфорация пораженных опухолью органов, наличие в подлежащей облучению области аллергических проявлений и др.

Источники ионизирующего излучения и аппараты для лучевой терапии

При Л. т. используют источники с радиоактивными нуклидами (см. Изотопы) и генераторы ионизирующего излучения. Источники с радиоактивными нуклидами применяют для альфа-, бета-, гамма- и нейтронной терапии в условиях дистанционного, внутриполостного и внутритканевого облучения. Генераторы ионизирующего излучения, к к-рым относятся рентгенотерапевтический аппарат (см.

Источники ионизирующего излучения подразделяются на закрытые и открытые. Закрытые источники имеют нерадиоактивную герметичную оболочку или покрытие, к-рое исключает возможность перехода радиоактивного нуклида в окружающую среду. Закрытые источники имеют вид цилиндров, игл, гранул, бусин и др. (см. Радиоактивные препараты).

Пригодность радиоактивного нуклида для Л. т. определяется видом излучения, его энергией, периодом полураспада и технической возможностью изготовления источников, соответствующих мед. требованиям. Источники ионизирующего излучения хранят в специальных помещениях в защитных контейнерах и сейфах, обеспечивающих требования радиационной безопасности.

Все виды работ с радиоактивными источниками: их перемещение из хранилища и обратно, стерилизация, подготовка к применению (разведение р-ров, заполнение шприцов, зарядка специальных пистолетов гранулами и т. п.), наложение источников на поверхность или введение в полость тела и весь процесс облучения проводят в специально оборудованных помещениях с использованием радиологического защитнотехнологического оборудования (см.

), радиологического инструментария (см.), индивидуальных защитных принадлежностей (халаты, фартуки, перчатки, маски, экраны, ширмы и др.) и приборов контроля радиационной безопасности (см. Дозиметрия ионизирующих излучений, дозиметры). Радиохирургические операции, связанные с введением радиоактивных источников в полости и ткани тела больного, выполняют с соблюдением общих хирургических требований, правил асептики и антисептики.

Рентгеновские аппараты с напряжением генерирования излучения до 100 кв применяют для поверхностного и внутриполостного облучения, а аппараты с напряжением генерирования излучения до 250 кв в основном используют для Л. т. неопухолевых заболеваний.

В гамма-терапевтических аппаратах (см. Гамма-аппараты) для дистанционного и внутриполостного облучения применяют закрытые источники высокой активности с нуклидами кобальта-60, цезия-137, иридия-192. Источники ионизирующего излучения имеют ограниченный срок годности, зависящий гл. обр. от периода полураспада нуклида, в связи с чем гамма-терапевтический аппарат периодически перезаряжают новыми источниками номинальной активности.

Среди электронных ускорителей наиболее перспективным считают линейный ускоритель. Для Л. т. тяжелыми заряженными частицами используют ускорители физических исследовательских институтов.

См. также Альфа-терапия, Бета-терапия, Гамма-терапия, Нейтронная терапия, Протонная терапия, Рентгенотерапия, Электронная терапия.

Библиография: Алиев Б.М. Лучевая терапия запущенных форм злокачественных новообразований, М., 1978, библиогр.; Биологические основы лучевой терапии опухолей, под ред. С. П. Ярмоненко, М., 1976, библиогр.; Зедгенидзе Г. А., Козлова А. В. и Рудерман А. И. Достижения и перспективы развития лучевой терапии, Мед. радиол., т. 22, JV» И, с. 27, 1977;

Генераторы в лучевой терапии

Киш ков с кий А.Н. и Дударев А. Л. Лучевая терапия неопухолевых заболеваний, М., 1977, библиогр.; Козлова А. В. Лучевая терапия злокачественных опухолей, М., 1971, библиогр.; Лучевая терапия с помощью излучений высокой энергии, под ред. И. Беккера, пер. с нем., М., 1964, библиогр.; Л ушников Б.Ф. Лучевой патоморфоз опухолей человека, М.

, 1977, библиогр.; О к а д а Ш. Радиационная биохимия клетки, пер’.’ с англ., М., 1974; Павлов А. С. Внутритканевая гамма-II бетатерапия злокачественных опухолей, М., 1967, библиогр.; П e р e с л е- г и н И. А. и Саркисян IO. X. Клиническая радиология, М., 19 73, библиогр.; Протонные пучки высоких энергий и лучевая терапия злокачественных опухолей, под ред. В. П.

Дшелепова и А. И. Рудермана, Дубна, 1975; Рудер-ман А. П., Вайнберг М. Ш. и Ж о л к и в e р К. И. Дистанционная гамма-терапия злокачественных опухолей, М., 1977, библиогр.; Симбирцева Л. П. Методы подвижной лучевой терапии, Л., 1977, библиогр.; Fletcher G. H. Textbook of radiotherapy, Philadelphia, 1975;

А. С. Павлов, А. И. Рудерман; М. Ш. Вайнберг (техн.).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Лучевая терапия