Лучевая терапия. Ионизирующее. Ионизирующее излучение это
 Скачать 22.95 Kb.
|
|
Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа) 1 слайд: Более 100 лет отделяет нас от времени, когда ионизирующие излучения начали применять в лечении больных со злокачественными новообразованиями. За прошедшие годы произошли коренные изменения в развитии лучевой терапии (ЛТ) злокачественных новообразований, успехи которой связаны с применением новых видов излучений, разработкой современных методик лечения, модернизацией радиотерапевтической техники, прогрессом экспериментальной и клинической радиобиологии. Изучение состояния медицинской помощи в развитых странах показывает, что более 70% всех больных со злокачественными новообразованиями получают ЛТ в виде дополнительного, основного, либо паллиативного методов лечения. Благодаря достигнутым успехам противоопухолевой лекарственной терапии, комбинации системной терапии с ЛТ, достигнут прогресс в лечении больных со злокачественными новообразованиями. 2 слайд: Лучевая терапия (рентгенотерапия, телегамматерапия, электронотерапия, нейтронная терапия и др.) – это применение особого вида энергии электромагнитных излучений или пучков элементарных ядерных частиц, способных убивать опухолевые клетки или сдерживать их рост и деление. Некоторые здоровые клетки, попадающие в зону облучения, также повреждаются, однако большинство из них способно восстанавливаться. Опухолевые клетки делятся быстрее, чем окружающие их здоровые клетки. Поэтому облучение действует на них более губительно. Именно эти различия и определяют эффективность лучевой терапии рака. Для каких видов рака применяется лучевая терапия? Лучевая терапия применяется для лечения разнообразных видов рака. В настоящее время более половины больных, страдающих тем или иным видам рака, успешно лечатся с помощью облучения. Облучение может использоваться в виде самостоятельного метода лечения. Иногда ЛТ проводят перед операцией для уменьшения размеров опухоли или после нее для уничтожения оставшихся раковых клеток. Довольно часто для разрушения опухоли врачи применяют облучение совместно с противоопухолевыми лекарствами (химиотерапия). Даже у тех пациентов, которым нельзя удалить опухоль, ЛТ позволяет уменьшить ее размеры, ослабить боль и улучшить общее состояние. 5 слайд: Все виды ионизирующих излучений могут быть сгруппированы в квантовые (фотонные) и корпускулярные. К квантовым относятся: рентгеновское излучение, тормозное рентгеновское и гамма-излучение. По сравнению с другими видами волновых излучений (инфракрасным, видимым световым, ультрафиолетовым), ионизирующие излучения обладают большей частотой, меньшей длиной волны и значительно более мощной энергией квантов. К корпускулярным принадлежат излучения, представляющие собой потоки элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов, отрицательных пи-мезонов и т.д.), а также продуктов распада естественных и искусственных радионуклидов (альфа-и бета-частицы) Источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка; это устройство позволяет получать пучки различной мощности, от 100 до 300-350 кэВ, но этой энергии достаточно для создания максимума дозы на поверхности тела человека и на малой глубине, поэтому данный вид излучения применяется для воздействия на различные поверхностные опухоли и подкожные образования. В глубине тканей доза непрерывно и довольно круто падает, составляя при напряжении генерирования 200 кВ на глубине 10 см всего 20% от экспозиционной дозы на поверхности объекта облучения. Гамма-излучение образуется в результате распада радионуклидов, например, 60Со. Оно обладает весьма большой энергией, 1,25 МэВ. Оно отличается от рентгеновского сдвигом максимума ионизации с поверхности облучаемого тела на 0,3-0,5 см вглубь, что несколько уменьшает облучение кожи. При этом относительные глубинные дозы при гамма-излучении выше, чем при рентгеновском, а поглощение их в мягких и костных тканях мало различается. Всё это даёт возможность подвести большую дозу излучения к опухоли, расположенной на глубине, с меньшим риском повреждения кожи и окружающих здоровых тканей. Тормозное рентгеновское излучение высокой энергии, получаемое на специальных установках – линейных ускорителях электронов - даёт совершенно иное дозное распределение. В частности, при энергии фотонов 25 МэВ максимум ионизации приходится на глубину 4-6 см. При этом ткани, находящиеся перед указанным максимумом, получают не более половины дозы, и практически нет опасности лучевого поражения кожи и поверхностных тканей. Следовательно, оно предпочтительнее рентгеновского и гамма-излучения при лечении глубоко расположенных опухолей. Но недостатком его является сравнительно медленный спад дозы за максимумом ионизации, в связи с чем ткани, расположенные за опухолью, облучаются также в довольно высокой дозе. А вот пучок электронов с энергией 25 МэВ создаёт ионизацию с максимумом её на глубине 1-3 см, после чего доза быстро падает (на глубине 10 см практически до нуля). При меньшей энергии электронов (5-6 МэВ) дозный максимум сдвигается ближе к поверхности тела, а на глубине 3 см воздействие излучения уже ничтожно. Костная ткань вызывает заметное уменьшение пробега электронов и глубины максимума ионизации. Пучок электронов выгодно использовать для облучения неглубоко лежащих патологических очагов. Однако при этом надо учитывать два обстоятельства: а) ткани, расположенные перед очагом, получают лишь немногим меньшую дозу; б) из-за малой массы электроны имеют тенденцию к рассеиванию, так что края пучка нерезко отграничены. Протоны и тяжёлые ионы (например, альфа-частицы) существенно отличаются от перечисленных излучений своими физическими свойствами. Они распространяются в тканях почти прямолинейно до конца пробега. В начале пути величина дозы почти постоянная, но в конце его резко возрастает. Этот максимум дозы в конце пробега (пик Брэгга) позволяет подвести высокую дозу к облучаемому очагу без существенного облучения окружающих нормальных тканей. Зона пробега протонов с энергией 120 и 140 МэВ составляет соответственно 11 и 14 см. Пучки нейтронов с энергией 10-15 МэВ дают дозное распределение, сходное с таковым при рентгеновском излучении: дозный максимум находится непосредственно на поверхности тела Слайд 8 Действие ионизирующего излучения на организм начинается с физического процесса – взаимодействия излучения с веществом, т.е. с атомами и молекулами тканей и органов. При этом взаимодействии энергия квантов и частиц расходуется на ионизацию и возбуждение атомов и молекул. В зависимости от типа излучения и величины энергии механизм взаимодействия различен. Но в результате взаимодействия любого вида излучения со средой происходит процесс образования ионов различных знаков. Работа, затраченная любым видом излучения на образование одной пары ионов в воздухе, мало зависит от энергии излучения и равна примерно 34 эВ. Так как исходная энергия фотона или заряженной частицы значительно выше (до 1 000 000 эВ и более), они создают на своём пути в веществе огромное количество ионов. Образование ионов в веществе, обладающих крайне высокой активностью и способностью реагировать с нейтральными атомами и передавать им избыток энергии, образую всё новые ионные пары, приводит к изменению первичных биохимических реакций в тех молекулах, которые поглотили энергию. Ведущей радиационно-химической реакцией является разрыв химических связей и возникновение активных свободных радикалов. В радиационно-химических процессах большую роль играет первичная ионизация воды, составляющей около 70% массы человеческого тела. В воде образуются свободные радикалы Н и ОН, обладающие высокой химической активностью. В результате взаимодействия с ними происходит окисление или восстановление молекул и образование перекисных соединений. Под действием излучения белки расщепляются на аминокислоты и ряд соединений, токсичных для человека; не менее сложные реакции происходят в липидах, углеводах, нуклеопротеидах. Изменяется структура молекул, нарушается тканевое дыхание, изменяется действие ферментных систем, синтез белков и т.д.Клеточная гибель при облучении наступает в результате взаимодействия многих видов поражений, в первую очередь – ядерных структур (ДНК, ДНК-мембранного комплекса). Облучение приводит к разрывам цепей молекулы, образованиям сшивок и других структурных нарушений. Облучение приводит к разрывам цепей молекулы, образованиям сшивок и других структурных нарушений. Если произошёл двухцепочечный разрыв, то такое повреждение является летальным, и клетка погибает сразу же. Дополнительно Другие повреждения зачастую устраняются благодаря способностям клетки к восстановлению (репарации), которая бывает двух видов: репарация так называемых потенциально летальных и сублетальных повреждений. О репарации потенциально летальных повреждений судят по выживаемости облучённых опухолевых клеток при их рассеве из опухоли не сразу после воздействия, а спустя несколько часов; на весь процесс восстановления затрачивается около суток. В данном случае восстановление клеток можно рассматривать как одно из слагаемых их исходной радиочувствительности, повлиять на которую практически невозможно. В качестве субстрата восстановления клеток от сублетальных повреждений большинство авторов рассматривают однонитевые разрывы ДНК. Принято считать, что репарация сублетальных повреждений завершается через 2-6 часов после облучения, после чего клетка полностью восстанавливается. Однако возникшие изменения в структуре молекулы ДНК (хромосомные аберрации, генные мутации) могут оказаться необратимыми. По этой причине подобные клетки, продолжающие размножаться, после ряда делений погибают. В опухоли появляются гигантские формы клеток, число их быстро растёт. Увеличение размера клетки и изменение формы 21 способствует нарушению проницаемости клеточных мембран. Ядра увеличиваются, принимают необычную форму, вакуолизируется цитоплазма, набухают митохондрии и распадаются на мелкие зёрна. 10 слайд В области медицинского лечения протонная терапия или протонная лучевая терапия-это тип терапии частицами, который использует пучок протонов для облучения больной ткани, чаще всего для лечения рака. Основное преимущество протонной терапии перед другими видами лучевой терапии внешним пучком (например, фотонной лучевой терапией) заключается в том, что доза протонов осаждается в узком диапазоне глубины, что приводит к минимальному входу, выходу или рассеянию дозы излучения на здоровые близлежащие ткани. Оценивая, следует ли лечить опухоль фотонной или протонной терапией, врачи могут выбрать протонную терапию, если важно доставить более высокую дозу облучения в целевые ткани при значительном снижении радиации в близлежащие органы, подверженные риску.[1] Модельная политика Американского общества радиационной онкологии для протонно-лучевой терапии гласит, что протонная терапиясчитается разумной в тех случаях, когда щадящая окружающая нормальная ткань "не может быть адекватно достигнута с помощью фотонной лучевой терапии" и может принести пользу пациенту.[2] Как и фотонная лучевая терапия, протонная терапия часто используется в сочетании с хирургией и/или химиотерапией для наиболее эффективного лечения рака. 11 слайд Протонная терапия-это вид внешней лучевой терапии, в которой используется ионизирующее излучение. В протонной терапии медицинский персонал использует ускоритель частиц для нацеливания на опухоль пучка протонов.[4][5] Эти заряженные частицы повреждают ДНК клеток, в конечном счете убивая их, останавливая их размножение и тем самым устраняя опухоль. Раковые клетки особенно уязвимы для атак на ДНК из-за их высокой скорости деления и ограниченной способности восстанавливать повреждения ДНК. Некоторые виды рака со специфическими дефектами репарации ДНК могут быть более чувствительны к протонному излучению.[6] Протонная терапия предлагает врачам возможность доставлять высоко конформный луч, то есть доставлять излучение, которое соответствует форме и глубине опухоли и щадит большую часть окружающей нормальной ткани.[7] Например, при сравнении протонной терапии с наиболее продвинутыми видами фотонной терапии-интенсивно-модулированной лучевой терапией (IMRT) и объемно-модулированной дуговой терапией (VMAT)—протонная терапия может доставлять аналогичные или более высокие дозы облучения опухоли с 50%-60% меньшей общей дозой облучения организма.[8][1] Протоны обладают способностью фокусировать доставку энергии в соответствии с формой опухоли, доставляя только низкодозное излучение в окружающие ткани. В результате пациент испытывает меньше побочных эффектов. Все протоны данной энергии имеют определенный диапазон проникновения; очень немногие протоны проникают за пределы этого расстояния.[9] Кроме того, доза, доставляемая в ткани, максимизируется только в течение последних нескольких миллиметров диапазона частиц; этот максимум называется распространенным пиком Брэгга, часто называемым SOBP (см. Визуал).[10] Для лечения опухолей на больших глубинах протонный ускоритель должен производить пучок с более высокой энергией, обычно заданной в эВ (электрон-вольтах). Ускорители, используемые для протонной терапии, обычно производят протоны с энергиями в диапазоне от 70 до 250 МэВ. Регулировка энергии протона во время лечения максимизирует повреждение клеток протонным лучом внутри опухоли. Ткани, расположенные ближе к поверхности тела, чем опухоль, получают меньшее количество радиации и, следовательно, меньшее повреждение. Ткани глубже в организме получают очень мало протонов, поэтому дозировка становится неизмеримо малой[9]. В большинстве методов лечения для лечения всей опухоли применяются протоны разной энергии с брэгговскими пиками на разной глубине. Эти пики Брэгга показаны тонкими синими линиями на рисунке в этом разделе. Важно понимать, что в то время как ткани позади (или глубже) опухоли почти не получают излучения от протонной терапии, ткани перед (более мелкой) опухолью получают дозировку излучения на основе SOBP. 12 слайд Облучение протонами достигло впечатляющего прогресса при терапии многих видов рака, включая рак мозга, рак позвоночника, рак простаты. Некоторые исследователи предположили, что антипротоны могут быть ещё более эффективны в борьбе с раковыми клетками. До сих пор, однако, выполнена только самая начальная стадия исследований на клеточных структурах. |