Лучевая терапия - досье рака
Видео: Адъювантная лучевая терапия рака эндометрия низкого и умеренного риска – ПРОТИВ
Видео: [ПОБЕДИТЬ РАК. ОНКОЛОГИЯ. 49 ДЕНЬ] Первый сеанс лучевой терапии
АРТИЛЛЕРИЯ
Лучевая терапия является канцеростатическим и канцеролитическим агентом, поскольку радиоактивное облучение опухоли лишает клетки способности делиться или убивает их.
Радиация, используемая для лечения, представляет собой либо фотоны с высокими энергиями, либо другие элементарные частицы или фрагменты атомных ядер.
Используемые для терапии рентгеновские лучи возникают при воздействии электронных пучков на металлические пластины и принадлежат к изучению той же природы, что и видимый свет, но с большей частотой и соответственно меньшей длиной волны (0,03—20 А). Энергия этих лучей зависит от энергии электронов пучка. Другим видом фотонов являются гамма-лучи, которые испускаются радиоактивными веществами: их энергия, выражаемая в миллионах электронвольт (МэВ), зависит от источника излучения.
В качестве излучения для лучевой терапии используются электроны, позитроны, нейтроны, мезоны и другие частицы. В широкой практике используются только электроны.
Радиация действует на организм и его ткани двояким образом: возбуждением и ионизацией атомов.
Возбуждение заключается в переходе электронов с одного энергетического уровня на другой, более высокий. Подобные атомы становятся более химически активными, чем в невозбужденном состоянии- химические связи могут создаваться или прерываться, что вызывает распад макромолекул.
Ионизация возникает при потере атомом электрона, Образующиеся при этом положительно заряженные ионы химически весьма активны: их образование также может создавать или прерывать химические связи.
Биологические последствия облучения наблюдаются на разных уровнях молекул, тканей и целостного организма.
Вышеназванные физико-химические явления влекут за собой изменения на молекулярном уровне. Речь идет о двух процессах: в случае прямого действия они влияют на биологически активную по своим свойствам молекулу- в случае косвенного действия влияние оказывается не на биологическую молекулу, а на молекулы воды, которые ее окружают. Последние разрываются, вызывая образование свободных радикалов, которые в свою очередь действуют на крупные биологические молекулы. Таким образом, радиация выключает ферменты и метаболические системы, в частности обеспечивающие синтез ДНК и РНК.
На клеточном уровне самое значительное первичное действие выражается в повреждении хромосом, которые в силу особенностей структуры (размера и формы) чрезвычайно чувствительны: они способны разбиваться на фрагменты и вновь соединяться, но уже с фрагментами другой хромосомы или оставаться изолированными. Во всех случаях происходит торможение деления клеток. Действие облучения в терапевтической дозе проявляется чаще всего лишь в момент деления клетки, в дальнейшем клетка лишается этой способности: наступает так называемая отсроченная гибель.
В зависимости от типа лучевой терапии используются различные единицы измерения: основными из них являются Р (рентген), рад, бэр, Ки. В качестве единицы разности потенциалов используют В, кВ и MB, а в качестве единиц энергии — эВ (электронвольт), кэВ, МэВ.
Количественная характеристика излучения имеет важное значение. Так, глубина проникновения лучей и их распространение в тканях (возможность достигнуть опухоль, особенно в зонах, отдаленных от источника излучения) зависят от природы и энергии облучения, а также от расстояния тканей до источника излучения.
Интенсивность ретгеновских или гамма-лучей экспоненциально уменьшается при распространении в тканях организма. Это означает, что если при прохождении лучей через ткани толщиной 2 см доза уменьшается со 100 до 80%, то при толщине ткани 4 см она будет составлять 64% ,при толщине 6 см уменьшится до 51% и т. д. Однако необходимо подчеркнуть, что уменьшение интенсивности пучка фотонов происходит тем медленнее, чем выше их энергия. Величина дозы излучения, получаемой опухолью, зависит также от расстояния до источника излучения: чем оно меньше, тем быстрее падает доза.
Следовательно, успешная лучевая терапия поверхностных опухолей может быть осуществлена фотонами слабой энергии — рентгеновским излучением, тогда как лечение глубоко лежащих опухолей требует фотонов высокой энергии.
Отметим также, что вторичные электроны, выбиваемые фотонами высокой энергии, имеют меньшую длину свободного пробега и практически то же направление, что и пучок фотонов. В результате начальная доза излучения быстро растет, а затем экспоненциально уменьшается. Особое распределение этой дозы фотонов представляет значительный интерес с точки зрения возможности снижения дозы фотонов высокой энергии для сохранения поверхностных тканей и повышения эффективности облучения в глубине. Для данного вида излучения доза остается примерно постоянной на всем пути и резко падает до нуля в конце, поскольку в тот момент, когда энергия электронов падает ниже 100 кэВ, длина свободного пробега электронов резко уменьшается. При облучении поверхностных опухолей энергия электронов должна быть рассчитана таким образом, чтобы мишень (опухоль) была интенсивно облучена, а подлежащие здоровые ткани избежали повреждения.
Чувствительность клеток к лучевой терапии, измеряемая соотношением дозы и эффекта, подчиняется общему закону, а также зависит от некоторых факторов, способных его изменить.
Общий закон отражает соотношение между дозой, полученной данной популяцией клеток (свыше 200 рад), и числом погибших клеток. Так, в классическом опыте на животных применение однократной массированной дозы 100 рад оставляет 1 из 1000 (10+3) клеток, способную делиться, 3000 рад — 1 клетку из 10+6, 4500 рад — 1 клетку из 10+9 и 6000 рад — 1 клетку из 10+12.
Факторы, влияющие на чувствительность клеток к лучевой терапии, могут быть как общими для здоровых и опухолевых тканей, так и специфичными. Чувствительными к тем дозам, которые могут быть использованы без развития необратимых расстройств организма, оказываются только клетки, способные к делению или уже размножающиеся. Так, нервные клетки, которые не делятся или едва делятся, менее чувствительны, чем клетки крови или репродуктивные клетки именно потому, что вредоносное действие радиации часто проявляется после одного или нескольких делений. Как оказалось, клетки по-разному реагируют в зависимости от фазы цикла, в которой они находились в момент облучения. Принято считать, что чувствительность клеток повышается в период митоза, в конце периода Qx и в начале периода S. И напротив, их сопротивление облучению растет в начале периода Qx и в конце периода S.
Разумеется, радиобиологи, занятые поисками других внутренних факторов, попытались с помощью внешних воздействий оказывать влияние на радиочувствительность клеток. Они показали, что кислородное голодание снижает чувствительность клеток, следовательно, процесс разрушения клеток можно усилить в три раза адекватным окислением облучаемых тканей.
Возникает очень важный вопрос: существует ли различие между чувствительностью нормальных и опухолевых клеток? Ответ отрицателен: раковые клетки не обнаруживают значительно большей чувствительности к облучению по сравнению с нормальными клетками. И те и другие подвержены влиянию уже известных факторов на радиочувствительность.
Однако существуют еще не выясненные факторы, и радиологи не могут с уверенностью объяснить, чем вызваны различия при сравнении реакции на облучение нормальных и опухолевых тканей, а также различных опухолей.
На практике, по крайней мере для лечебных целей, при расчете доз нельзя опираться на понятие радиочувствительности. Более важным является понятие радиоизлечимости (или радиоэрадикации целой популяции опухолевых клеток), которое должно изучаться параллельно с вопросом о допустимых лучевых поражениях нормальных тканей, окружающих опухоль.
Здесь мы вновь вынуждены отмечать значительные колебания результатов в зависимости от вида тканей и природы опухолей. Радиоизлечимой считают ту опухоль, которая может быть полностью разрушена облучением без большого риска серьезных повреждений окружающих здоровых тканей, что, кстати, зависит и от локализации •рака, и от дозы облучения.
Можно установить терапевтический индекс, который указывал бы на соотношение между дозой, переносимой нормальными тканями, и дозой, необходимой для полного уничтожения опухоли. Именно этот индекс лучевые терапевты стремятся повысить путем адекватного выбора типа и методик облучения, позволяющих максимально поразить опухолевые ткани и минимально повредить нормальные. Для этого используют, в частности, перекрестное облучение, точное определение облучаемого объема (облучение ограниченного объема лучше переносится, чем обширное облучение). Врач определяет фракционирование и ритм облучения — ведь одно из наиболее существенных различий между опухолевыми и нормальными тканями заключается в их способности к регенерации.
Известно, что нормальные ткани обладают способностью восстанавливаться (регенераторная способность) (см. гл. 1), которая зависит от весьма сложных, но предвидимых физиологических механизмов, ибо многие детали этих процессов известны.
Различия в возможностях регенерации полезны для больных только потому, что здоровые ткани восстанавливаются лучше. При этом отметим, что принципиальной разницы между процессами регенерации нормальных и опухолевых тканей нет. В обоих случаях восстановление обусловлено действием ферментов, способных стимулировать восстановление даже при повреждении ДНК клеток. Эти ферменты метко названы репаразами.
Способность к клеточной регенерации — один из важных факторов, обеспечивающих нечувствительность некоторых злокачественных опухолей к лучевым воздействиям, которая может быть первичной, т. е. вызываться сразу, или вторичной — после нескольких сеансов облучения.
Другой причиной нечувствительности некоторых опухолей к лучевой терапии является их бедность кислородом, что объясняется плохим кровоснабжением.
Разумеется, радиорезистентность можно принимать во внимание лишь для объяснения чувствительности опухоли к облучению, но не для объяснения неудач лучевой терапии. Последние встречались раньше гораздо чаще, поскольку специалисты прошлых лет не обладали такими источниками излучения и теми знаниями, которые нам доступны сегодня.
Однако прогресс лучевой терапии, как и в других лечебных специальностях, зависит от глубины понимания опухолевого заболевания, подлежащего лечению. Один из самых замечательных успехов достигнут в лечении болезни Ходжкина (лимфогранулематоза). Исследования, проведенные на протяжении 15 лет, показали, что для того, чтобы избавиться от опухоли, необходимо облучить высокой дозой не только всю совокупность пораженной лимфатической территории, но и соседние анатомические участки, так как именно в них чаще всего возникают рецидивы.
В качестве источников облучения используют либо рентгеновские источники излучений, либо радиоактивные препараты или ускорители заряженных частиц.
Существуют три типа генераторов излучений: низковольтные рентгеновские аппараты (25—100 кВ), испускающие лучи с энергией ниже 0,1 МэВ (букитерапия, контактное лечение), аппараты среднего напряжения (200— 400 кВ) для традиционной лучевой терапии, испускающие лучи с энергией 02—0,4 МэВ- бетатроны и линейные ускорители, испускающие лучи с энергией 4—35 МэВ.
Бетатрон представляет собой ускоритель электронов. Главной его частью является электромагнит, между браншами которого помещается кольцевидная камера с глубоким вакуумом, куда вводятся электроны. Увеличение магнитного поля ускоряет их до такой степени, что они приобретают скорость, близкую к скорости света.
Линейный ускоритель, как и бетатрон, дает электроны с высокой энергией (5 и 40 МэВ). Он состоит из длинной трубки, перегороженной диафрагмами, расположенными на различных расстояниях друг от друга- между ними создан глубокий вакуум. Бета-частицы, испускаемые группами, постепенно ускоряются электрическим полем.
В бетатроне и линейном ускорителе можно вставить на пути выхода электронов платиновую пластинку, чтобы получить пучок фотонов высочайшей энергии.
Кобальтовая «бомба» устроена в принципе просто. Источник излучений в виде радиоактивного кобальта высокой удельной радиоактивности заключен в защитную камеру («головку», толстые стенки которой состоят из вольфрама и свинца). Коллиматор позволяет регулировать размеры пучка гамма-лучей высокой энергии (1,17 и 1,33 МэВ), испускаемого источником излучения.
Цезиевая «бомба» (цезий-137) также представляет собой камеру, содержащую изотоп, который испускает гамма-лучи высокой энергии (0,7 МэВ).
Перечисленные аппараты позволяют применять телерадиотерапию. Испускаемое кобальтом-60 высокоэнергетическое излучение и в еще большей мере излучение от ускорителей способны проникать глубже в ткани, а ограничение их пучка точнее, чем при традиционной лучевой терапии, что дает возможность практически без риска облучать опухоли, расположенные близко к «критическим» здоровым тканям (спинной мозг, глаз). Эти излучения менее чувствительны к различиям в составе и плотности тканей, они меньше адсорбируются костной тканью, поэтому можно почти не опасаться передозировки, а следовательно, возможности некроза.
Внутритканевую лучевую терапию долгое время называли кюритерапией, так как она ограничивалась применением радия-226. Радий помещали в иглы, которые вводили в опухоль, либо в герметически закрытые трубочки или формочки, которые располагали в контакте с опухолью. Этот вид облучения в связи с его очень высокой энергией требует защитных мер, которые очень трудно обеспечить. Цезий-137 и иридий-192 легче в обращении, и их использование в виде зерен (плезиотерапия) или ниток (эндорадиотерапия) представляет значительный шаг вперед, так как энергия этих лучей меньше и защита от них упрощена. В последнее время иридий-192 применяется все шире. Для лечения кожных поражений можно также пользоваться пластинками с фосфором-32 или стронцием-90.
Некоторые радиоактивные изотопы применяются в виде коллоидных растворов (например, радиоактивное золото-198 и особенно фосфор-32), которые вводят в экссудаты, вызванные некоторыми видами рака в плевральной или брюшной полостях.
Примером внутритканевой, или интерстициальной лучевой терапии может служить имплантация зерен иттрия- 90 в гипофиз для разрушения железы, что равноценно ее удалению. Последнее иногда показано при лечении некотррых гормоночувствительных злокачественных опухолей (например, молочной железы).
Так называемая метаболическая лучевая терапия основана на специфическом клеточно-тканевом тропизме, связанном с химической характеристикой определенных веществ- при этом происходит концентрация радиоактивного изотопа в тех тканях, которые способны его поглощать. Так, например, радиоактивный иод-131, испускающий бета- и гамма-лучи, избирательно адсорбируется в щитовидной железе, нормальной или пораженной раком, при условии, что раковые клетки не полностью потеряли дифференцировку. Радиоактивный фосфор-32, источник бета-лучей, преимущественно локализуется в костном мозге, особенно если в нем происходит интенсивное деление клеток. Названные радиоактивные элементы находятся в растворах, которые можно транспортировать и использовать только с соблюдением строгих мер предосторожности, присущих обращению с любыми радиоактивными веществами.
Для каждого больного специалист по лучевой терапии обязан выбрать наилучший метод и технику лечения. Сначала он с помощью различных методов обследования, в том числе рентгенологического и даже (при некоторых локализациях) диагностического хирургического вмешательства, определяет объем «мишени». Затем с помощью ориентиров изображает на поверхности тела объем мишени и выбирает наиболее подходящие пучки. Баллистическое центрирование облегчается использованием симулятора,— рентгенодиагностического аппарата, пучку лучей которого можно придавать размеры лечебных пучков. В зависимости от полученных при пеленговании и симулировании данных радиофизики рассчитывают дозы, которые достигнут основных точек, и рисуют кривые изодоз на различной глубине опухоли и здоровых тканей. Такого рода расчеты в настоящее время осуществляются с помощью ЭВМ. Контроль расчетов проводится при помощи симулятора, что позволяет вносить необходимые поправки.
Суммарную дозу, число сеансов облучения в неделю и разовую дозу подбирают соответственно типам рака для каждого больного.
При внутриполостной и внутритканевом введении изотопов врач также определяет границы распространения опухоли для оптимального расположения радиоактивного материала и вводит направляющие приспособления, правильное положение которых контролируется рентгенологически. Затем желоба, трубочки, формочки заполняются радиоактивным материалом. Для получения представления о правильности имплантации радиоактивных элементов и уточнения дозы производят рентгенограммы. В этих условиях точное определение дозы затруднительно.
Из сказанного ясно, что лучевая терапия имеет три цели: лечебную, паллиативную, вспомогательную.
Лечебная лучевая терапия может быть радикальной. В таком случае она полностью уничтожает опухоль при следующих условиях: опухоль очень чувствительна к облучению, ее объем ограничен и вся опухолевая ткань получает достаточную дозу лучей. Лучевая терапия будет паллиативной, если она применяется против чувствительных к облучению опухолей, размеры и расположение которых исключают полное включение всего объема опухолевой ткани в пучок лучей. Лучевая терапия может быть и лечебной, и паллиативной, если она применяется в сочетании с хирургическим и химиотерапевтическим методами, особенно при попытке уменьшить объем опухоли перед химио- или иммунотерапией или после химиотерапии. Наконец, лучевая терапия имеет вспомогательное назначение, когда она применяется для уничтожения гипофиза или половых, желез.
