Радиотерапевтическая техника и методы облучения больного - общая онкология
Существующие способы облучения больного обычно делят на две основные группы: методы дистанционного и методы контактного облучения (Линденбратен Л. Д., Лясс Ф. М., 1979). Дистанционное облучение может быть статическим и подвижным и осуществляется на рентгенотерапевтических аппаратах, гамма-терапевтических установках, ускорителях электронов и тяжелых заряженных частиц.
Для дистанционной рентгенотерапии используют коротко- и длиннофокусные рентгеновские аппараты. Рентгеновское излучение короткофокусных аппаратов (типа РУМ-7, ТУР-60) состоит из фотонов низких энергий (10 — 80 кэВ) и поглощается в основном поверхностными тканями. Этот вид излучения используют обычно для облучения небольших патологических очагов, расположенных на глубине до 5 —6 мм от поверхности тела. Некоторые короткофокусные аппараты (ТУР-60) имеют две рентгеновские трубки, одна из которых — с выносным анодом — используется для облучения патологических очагов внутри анатомических полостей.
Длиннофокусные аппараты (типа РУМ-13, РУМ-17) генерируют рентгеновское излучение с максимальной энергией фотонов 200 — 300 кэВ. В настоящее время эти аппараты заменяются гамма-терапевтическими установками, в которых в качестве источника используют преимущественно нуклид 60Со активностью 44 н-220 ТБк (1200 -т- 6000 Ки). В нашей стране выпускается несколько типов гамма-аппаратов: для статического облучения «Луч-1» и АГАТ-С, для подвижного облучения — ротационная установка АГАТ-Р и ротационно-конвергентная установка РОКУС.
В последние годы в развитых промышленных странах идет постепенный переход от аппаратов с радиоактивными источниками (60Со, 137Cs) к ускорителям электронов, причем линейные волноводные ускорители играют с каждым годом все более главенствующую роль среди других типов медицинских ускорителей (бетатрон, микротрон). Вид и энергия излучения, генерируемого ускорителем, определяются конструкцией и назначением последнего. Наибольшее распространение в радиотерапевтической практике получили пучки электронов и тормозного излучения с энергией от 3 — 5 до 15 — 25 МэВ. В нашей стране серийно выпускаются в настоящее время медицинские линейные ускорители электронов ЛУЭВ-15М1, генерирующие пучки электронов с энергией от 5 до 20 МэВ и тормозное излучение 15 МэВ.
Для подведения к глубоко расположенным опухолям высокой очаговой дозы и наименьшего повреждения окружающих здоровых тканей при дистанционной лучевой терапии перечисленными выше источниками ионизирующих излучений обычно используются статическое многопольное и в некоторых случаях — однопольное облучение. При статическом облучении используют стандартные поля, которые формируются коллимационной системой радиационной установки, а также крупные фигурные поля, сформированные с помощью защитных специально изготовляемых из свинца или низкотемпературных сплавов (сплав Вуда и др.). Применяют большие фигурные поля при лучевой терапии лимфогранулематоза, опухоли молочной железы и зон ее регионарного метастазирования, регионарных лимфатических узлов таза после внутриполостной облучения и т. д.
При статическом многопольном облучении у-излучением 60Со поля облучения подбирают таким образом, чтобы создать минимум дозы около поверхности и в критических здоровых тканях и органах. Этого добиваются также с помощью подвижных методов облучения. Различают несколько вариантов подвижного облучения: ротационное, маятниковое (секторальное), тангенциальное (касательное), конвергентное.
ТАБЛИЦА 30. Характеристики некоторых радионуклидов, используемых при контактных методах облучения
В 60 —70-е годы в ряде стран (СССР, США, Англия, Голландия, ГДР и др.) были выполнены большие исследовательские работы по изучению целесообразности клинического использования корпускулярных излучений с высоким значением ЛПЭ (нейтроны, протоны, отрицательные п-мезоны, а-частицы, тяжелые ионы). Эти частицы получают на циклотронах, синхроциклотронах, синхрофазотронах и линейных ускорителях. Такими установками располагают только крупные физические институты. В настоящее время в СССР каналы для вывода медицинских пучков протонов оборудованы в Ленинградском институте ядерной физики (г. Гатчина), в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна) и в Институте экспериментальной и теоретической физики (г. Москва). Для лучевой терапии наиболее подходящей считается энергия протонов от 100 до 200 МэВ, что соответствует пробегу в ткани от 8 до 25 см с максимумом ионизации в конце пробега. Малое рассеяние протонов позволяет формировать узкие (диаметром 3—10 мм) почти не расходящиеся пучки, которыми прицельно облучают небольшие внутричерепные патологические очаги с целью деструкции различных структур нервной системы и гипофиза [Коннов Б. А., 1984]. Разработаны также методики облучения пучками протонов опухолей гортани, легких, шейки матки, костных метастазов и др. [Рудерман А. И., 1983- Монзуль Г. Д. и др., 1984]. Пучки быстрых нейтронов из-за независимости их биологического эффекта от уровня насыщения тканей кислородом обычно используют для лучевого лечения радиорезистентных гипоксичных новообразований [Casto J., 1981].
В группу контактных способов облучения причисляют все методы, при которых источник излучения в виде радиоактивного препарата располагают в непосредственной близости к поверхности патологического очага или вводят прямо в опухоль [Линденбратен Л. Д., Лясс Ф. М., 1979]. В зависимости от локализации опухоли используются три основных метода контактной лучевой терапии: аппликационный, внутриполостной и внутритканевый. В табл. 30 представлены характеристики некоторых радионуклидов, используемых при контактном облучении.
При аппликационном методе радионуклиды размещаются на поверхности тела больного. При использовании Р- аппликаторов (32Р, 90Sr, 204Т1 и др.) их помещают в пластмассовую оболочку или пленку, которые накладываются непосредственно на очаг поражения. Вследствие малой проникающей способности р-частиц в ткани такими аппликаторами осуществляют лучевое лечение самых поверхностных поражений кожи и слизистых оболочек, злокачественных поражений белковой оболочки или роговицы глаза, инфильтрирующих не более 1—3 мм. Для лучевой терапии злокачественных опухолей кожи и слизистых оболочек, прорастающих на глубину 1—2 см, могут быть использованы у-аппликаторы (60Со, 137Cs, 1921г).
Подведение источников ионизирующего излучения к опухоли, возникшей в стенке какой-либо полости тела или полого органа, определяют как внутриполостной метод облучения, который различается по виду применяемых источников ионизирующего излучения. Наибольшее распространение получила внутриполостная у-терапия для облучения рака влагалища, шейки и тела матки, прямой кишки, мочевого пузыря. При этом в полость вводят специальные аппликаторы, содержащие радиоактивные препараты, заряженные радионуклидами (60Со, 19iIr, 137Cs). Для повышения радиационной безопасности медицинского персонала широко внедряется в радиологическую практику принцип последовательного введения радиотерапевтических препаратов — afterloading. Системы afterloading основаны на ручном введении источников малой активности и на дистанционном принципе манипуляции с источниками излучения высокой активности. Механизм дистанционного перемещения источника может быть различным: сжатый воздух (аппарат АГАТ-В) либо трос с помощью электромотора (аппараты АГАТ-ВУ, «Декатрон»).
Разновидностью внутриполостного метода является введение жидкого радиоактивного Р-излучателя (198Аи, 9 Y, дого поля облучения. Затем в точках пересечения изодозных линий значения процентных глубинных доз суммируют. Полученные суммарные значения доз записывают для избранных точек анатомо-топографической схемы. Максимальную величину суммированных процентных доз принимают за 100%. Равные по процентам значения доз точки соединяют линиями, ограничивающими зоны 100%, 90%, 80%, 70% и т. д. величин поглощенной дозы. В итоге получается анатомотопографическая карта доз, характеризующая пространственное распределение энергии излучения в облучаемом объеме тела.
Для расчета доз желательно использовать стандартные дозные распределения, полученные экспериментальным или расчетным путем непосредственно для используемой радиотерапевтической установки. При отсутствии этой возможности обычно используют опубликованные дозные распределения (атласы изодозных карт) для установок, близких по своим конструктивным параметрам к используемому аппарату. Однако без специальной дозиметрической проверки использование атласов может привести к существенным систематическим ошибкам в расчете индивидуальных планов.
В тех случаях, когда требуется учитывать анатомическую структуру среды во всем облучаемом объеме и производить расчеты доз для нескольких анатомических плоскостей, индивидуальное дозиметрическое планирование практически может быть осуществлено только на ЭВМ.
При планировании внутриполостного облучения точный расчет доз делают на основании рентгенограмм (двойные ксерограммы) области малого таза с введенными аппликаторами. Такие снимки непосредственно предшествуют терапевтическому сеансу, и расчеты на ЭВМ позволяют определить истинное распределение доз в зоне патологического очага и жизненно важных органов.
Использование ЭВМ для выбора оптимальных условий лучевой терапии возможно в двух направлениях. Первое — расчет на ЭВМ суммарных дозных полей для различных условий облучения и анализ результатов (вручную или по специальным программам на ЭВМ) с точки зрения оптимальности. Другой подход к указанной проблеме заключается в применении математических методов оптимизации. В литературе описаны программы оптимизации планов лучевой терапии, основанные на использовании методов квадратичного программирования, оценочных функций и линейного программирования. На основе последнего метода, в частности, составлены программы оптимального дозиметрического планирования облучения, разработанные в НИИ онкологии им. проф. Н. Н. Петрова Минздрава СССР и опубликованные в период 1970— 1985 гг., в виде 5 методических рекомендаций. Программы позволяют рассчитывать суммарное дозное распределение в заданных поперечных, фронтальных и сагиттальных плоскостях, определять оптимальный план облучения, указывающий пучок ионизирующего излучения и методику облучения (число полей и дозу с каждого поля), для дистанционного, внутриполостного и сочетанного лучевого лечения онкологического больного (рис. 63).
63 Планы лучевого лечения.
а — оптимальней лечебный план больного лимфогранулематозом, показывающий распределение относительной поглощенной дозы при облучении Со лимфатических узлов средостения на уровне Th4-5- б — дозный план облучения больного центральным раком легкого тормозным пучком (статические поля) и у-излучением Со (подвижное поле). Послеоперационная лучевая терапия.
