Методические указания студентам

 

Излучение, приводящее при взаимодействии с веществом к появлению электрических зарядов разных знаков (ионов, называется ионизирующим). В процессе ионизации происходит отрыв одного или нескольких электронов от атома.

По физическим свойствам ионизирующие излучения разделяют на два вида: квантовое и корпускулярное. К квантовому излучению относятся рентгеновское и гамма-излучения, представляющие собой электромагнитные колебания и характеризующиеся определенной длиной волны.

Рентгеновское излучение возникает при столкновении быстрых электронов с атомами вещества анода в рентгеновской трубке, при этом энергия его фотонов составляет 0,05-400 кэв, максимум поглощенной дозы находится практически на облучаемой поверхности, а слой половинного ослабления на расстоянии 6 см. При торможении электронов с атомами мишени в ускорителях (линейные ускорители, циклические: циклотроны, беттатроны образуется рентгеновское тормозное излучение, обладающее энергией от 4 до 45 МэВ и может использоваться для лечения глубоко расположенных опухолей. Преимущества ускорителей заключаются в следующем: существует возможность выбора вида излучения (квантовое или электронное) и регулирования энергии излучения, небольшие размеры сечения пучка электронов на мишени (0,5-3 мм), небольшой вклад рассеянного излучения и, следовательно, меньшая интегральная доза вне полезного пучка, высокая мощность дозы в рабочем пучке излучения.

Гамма-излучение отличается от рентгеновского только механизмом происхождения. Гамма-кванты испускаются самопроизвольно и непрерывно естественными радиоактивными веществами. Наиболее часто в клинической практике применяют радиоактивный кобальт-60 с энергией квантов 1, 25 МэВ и цезий-137 с энергией квантов 0,66 МэВ. При гамма-терапии кобальтом-60 максимальная доза находится на глубине 5-6 мм, а слой половинного ослабления равен 12 см.

Корпускулярные излучения:

Бета-излучение представляет собой поток отрицательно и положительно заряженных частиц, обладающих ничтожной массой 1/1840 массы атома водорода и большой скоростью 87-298 тыс. км/сек.

Проникающая способность в мягких тканях составляет 1 см. Источниками бета-излучения являются йод-131, фосфор-32, иттрий-90, золото-198, которые вводят в виде коллоидных растворов или рассасывающихся материалов при контактной терапии.

Излучение высоких энергий получают в специальных ускорителях.

К ним относятся:

а) нейтронное излучение-поток нейтронов, элементарных частиц, не имеющих заряда, с массой 1, 00897 атомной единицы массы. Источниками нейтронов являются ускорители и ядерные реакторы (для дистанционного облучения), а также калифорний-252, который успешно применяется при внутритканевой, внутриполостной и аппликационной терапии в лечении опухолей головы и шеи.

Основным преимуществом использования нейтронного облучения является:

1. отсутствие зависимости повреждения:

а) от фазы клеточного цикла

б) от степени насыщения клеток кислородом;

2. Низкая вероятность репарации сублетальных повреждений

3. Слабая разница в радиочувствительности клеток различных опухолей.

б) протонное излучение-поток положительно заряженных частиц с массой, равной 1,00758 атомной единицы массы, образующиеся при ионизации атомов водорода. Протонное излучение успешно используется при лечении опухолей головного мозга. Преимуществом протонов перед перечисленными выше видами ионизирующих излучений является способность образовывать в конце своего пробега в тканях максимум ионизации (пик Брэгга-Грея), что позволяет более эффективно воздействовать на опухолевые клетки при щажении здоровых тканей, так как доза в пике превосходит таковую в окружающих тканях в 2,5-3,5 раза;

в) пи-мезонное излучение-поток положительных, отрицательных и нейтральных частиц, имеющих промежуточную массу электрона и протона. Плотность ионизации у пи-мезонов увеличивается к концу пробега.

 

Радиобиологические основы лучевой терапии злокачественных опухолей.

 

В основе лучевой терапии злокачественных опухолей лежит способность ионизирующего излучения подавлять функцию размножения и роста, а при более интенсивном воздействии вызывать гибель опухолевых клеток. Проведение опухолевой терапии возможно благодаря существованию радиотерапевтического интервала. Радиотерапевтический интервал-это различие в радиочувствительности и радиопоражаемости здоровых и опухолевых тканей, что реализуется в более быстром восстановлении здоровых клеток по сравнению с опухолевыми после сублетального лучевого повреждения.

Различное действие ионизирующего излучения на опухолевые и здоровые клетки объясняет закон Трибондо-Бергонье (1906 г.), который гласит, что радиочувствительность тканей прямо пропорциональна их митотической активности и уровню тканевого обмена и обратно пропорциональна степени дифференциации клеток.

Ионизирующее излучение вызывает гибель клетки двумя путями. По современным представлениям клетка гибнет в результате поражения ядерных структур-ДНК, дезоксирибонуклеопротеидов. Облучение приводит к разрыву ДНК. Это так называемый механизм прямого воздействия на клетку. Вторым механизмом в лучевом повреждении клеток является непрямое воздействие, при котором происходит радиолиз воды. В результате образуются перекисные соединения, обладающие высокой окислительной активностью. Вступая во взаимодействие с глюконуклеолипопротеидами клетки, они изменяют ее жизнедеятельность.

Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от следующих факторов:

1. вида излучения. Эффективность биологического действия различных видов излучения неодинакова. Это значит, что равные по физическому значению дозы оказывают разное действие на организм. Различное действие на организм обусловлено неодинаковой проникающей способностью разных видов излучения и плотностью ионизации. Для характеристики этих различий введено понятие относительной биологической эффективности (ОБЭ), отражающее разницу в биологическом действии сравниваемых видов излучения.

ОБЭ - отношение поглощенной дозы (До) образцового излучения (рентгеновское излучение при 200 кВ), вызывающего определенный биологический эффект, к поглощенной дозе (Д) рассматриваемого излучения, вызывающей тот же эффект.

Одним из важнейших параметров при определении ОБЭ является линейная плотность ионизации. Способность заряженных частиц вызывать ионизацию пропорциональна квадрату заряда и обратно пропорциональна скорости движения частиц. Таким образом, чем больше заряд и меньше скорость, тем больше актов ионизации вызовет частица на своем пути, тем выше ее биологическая эффективность. Быстрые электроны относятся к редкоионизирующим излучениям; протоны, нейтроны и другие тяжелые частицы наоборот являются плотноионизирующими. Относительная биологическая эффективность более выражена при воздействии плотноионизирующего излучения (ОБЭ: рентгеновского излучения=1; гамма излучения Со 60=0,85-0,9; быстрых электронов (бетатрон 23 МЭВ)=1,59; быстрых нейтронов=10; альфа-излучения=15-20)

1. величины поглощенной дозы. С повышением дозы излучения увеличивается число образованных в тканях ионов и соответственно увеличивается степень биологического эффекта;
2. объема облучаемых тканей. Чем больше объем облученных тканей тем более выражена ответная биологическая реакция;
3. распространения дозы во времени. Ответная биологическая реакция будет тем больше, чем короче срок подведения дозы.

 

Эффективность лучевой терапии зависит от радиочувствительности клеток. Установлено, что после облучения вымирание «рода» облученной клетки происходит не сразу, а на уровне нескольких поколений. В одном случае может погибнуть сама облученная клетка, в другом - дочерние клетки. Это объясняет тот факт, что регрессия опухоли наступает не сразу, а спустя 2-3 недели после облучения.

В связи с этим способность облученной клетки к репарации и время наступления регрессии опухоли является характеристикой клеточной пролиферации, а не радиочувствительности опухолевых клеток.

Радиочувствительность определяют по степени снижения эффективности колониеобразования после облучения. Образование клеткой видимой глазу колонии, т.е. имеющей диаметр в сотни микрон, означает, что клетка совершила не менее 6 делений и сохранила после облучения способность к неограниченной пролиферации. Оценивая радиочувствительность по данной методике, злокачественные опухоли разделили на:

1. Радиочувствительные (лимфосаркома, лимфогранулематоз, опухоль Вильмса, семинома, опухоль Юинга, базальноклеточный рак).
2. Умеренно радиочувствительные (плоскоклеточный рак).
3. Умеренно радиорезистентные (аденокарцинома).
4. Радиорезистентные (остео-, -хондро-, миксо-, нейро-, липо-, миосаркомы, меланомы).

Кроме того на чувствительность опухолей влияет ряд клинических факторов:

1. Размеры опухоли. Опухоли небольших размеров более чувствительны.

2. Гистологическое строение опухоли, степень дифференциации клеточных элементов, соотношение стромы и паренхимы.

3. Характер роста и время удвоения опухоли.

4. Возраст опухоли.

5. Локализация опухоли. Новообразования одной и той же гистологической структуры могут иметь неодинаковую радиочувствительность, что обусловлено разными условиями кровоснабжения.

6. Наличие вторичного воспалительного процесса и распад опухоли уменьшает ее радиочувствительность.

7. Оксигенация опухоли, которая тесно связана с кровоснабжением.

8. Рецидивы опухоли, возникающие после облучения, менее чувствительны к действию ионизирующего излучения.

 

Основные принципы и методы лучевой терапии

 

Лучевая терапия применяется у 75% онкологических больных. Показанием к проведению облучения является наличие у больного злокачественной опухоли. Диагноз должен быть верифицирован и определена распространенность процесса по международной классификации TNM.

Лучевая терапия не проводится:

1. У больных с раковой интоксикацией.

1. При острых и хронических стадиях, в стадии декомпенсации заболеваниях почек, печени, дыхательной и сердечно-сосудистой системы.
2. У больных с лейкопенией, анемией, тромбоцитопенией.
3. При множественных метастазах.
4. У больных с лихорадкой (Т тела выше 38° С).
5. При наличии лучевых повреждений.

При проведении лучевой терапии врач должен руководствоваться следующими принципами:

1. Необходимо как можно раньше начать лечение, так как его эффективность зависит от стадии заболевания.
2. Выбор наиболее рациональной методики.
3. Прямое воздействие на опухоль и зоны регионарного метастазирования при максимальном щажении здоровых тканей.
4. Добиваться максимальной радикальности курса лучевой терапии, что достигается подведением к опухоли оптимальной дозы в оптимальные сроки.

5. Лучевую терапию необходимо проводить в комплексе с сопутствующим лечением (общеукрепляющим, гемостимулирующим, дезинтоксикационным, противовоспалительным, иммунокоррегирующим, психотерапией).

Пребывание больного в радиологической клинике условно можно разделить на 3 периода: предлучевой, лучевой, постлучевой.

В лучевом периоде больным проводятся дополнительные исследования, психологическая подготовка. Большое значение имеет проведение топометрической и дозиметрической подготовки, так как от того как правильно мы разметили поля облучения, рассчитали дозу зависят результаты лечения. В первом периоде необходимо поставить цель в проведении облучения.

По целям и задачам различают радикальную, паллиативную, симптоматическую, профилактическую лучевую терапию.

1. Радикальная лучевая терапия нацелена на полное излечение больного. Она проводится у больных с локальным опухолевым процессом и удовлетворительным общим состоянием больного при 1, 2, реже 3 стадиях заболевания. Доза, подводимая к опухоли при радикальной программе, обычно максимальная и составляет 60-80 Гр.

2. Лечение по паллиативной программе проводится на 3, 4 стадиях заболевания. Цель ее заключается в продлении жизни больного за счет частичного подавления роста опухоли. Суммарная очаговая доза подводимая к опухоли, на 25% ниже радикальной, не превышает 50 Гр.

3. Облучение по симптоматической программе проводится тяжелым больным при синдроме сдавления верхней полой вены и выраженном болевом синдроме, обусловленном метастатическим поражением костей, при компрессии спинного мозга.

4. При опухолях, которые часто метастазируют в регионарные лимфатические узлы, но клинически не выявляются, производится так называемое профилактическое (элективное) облучение зон регионарного лимфооттока. Например, при раке корня языка 2 стадии следует проводить элективное облучение шейных лимфоузлов до суммарной очаговой дозы 40 Гр.