Медицинская радиология. Л. Д. Линденбратена защищено 20 докторских и кандидатских диссертаций
 Скачать 10.64 Mb.
|
|
ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ Цифры не управляют миром, но указывают, каким уп- равлять. В. Гете На успех лечения влияют многие факторы локализация и стадия развития опухоли, ее строение, примененный вид ионизирующего излучения, избранная суммарная доза радиации и ее распределение во времени. Однако независимо от типа технического устройства и характера используемого излучения существует единый определяющий принцип лучевой терапии, исходя из которого разрабатывают тактику лечения и выбирают средства ее реализации. Основное правило лучевой терапии опухолей состоит в том, чтобы сконцентрировать максимум энергии излучения в опухолевой ткани при максимальном снижении дозы в окружающих непораженных тканях и во всем организме. В связи с этим главная клинико-дозиметрическая задача заключается в создании в теле больного наиболее благоприятного пространственного распределения намеченных поглощенных доз излучения как для всего курса лечения, таки для каждого отдельного сеанса облу- чения. Составляя дозиметрический план лечения, лучевой терапевт и инже- нер-физик основываются на сведениях двоякого рода данных об облучаемом объеме и желаемой поглощенной дозе в нем радиационно-физичес- кой характеристике имеющихся в отделении радиотерапевтических аппаратов. Выбор поглощенной дозы и ее распределение в облучаемом объеме Лучевой терапевт намечает необходимую дозу излучения для каждого новообразования. При этом он руководствуется радиобиологическими закономерностями, изложенными выше, и результатами осмотра больного Рис. IV.2. Клиническая топометрия. ™ М м ™ , , ^ Ш и Й КЛ е Т К ИВ попе Ре ч ном «чении, размеченный вертикальными и ΐ Γ Γ Ϊ параллельными линиями б - компьютерная томограмма груд- n ^ излучения С С Н Н Ы МИН Нее ИЗО ДОЗ Н Ь 1 МИ КРИВЫ- направление ΓΎ^Τ™ облучения обы1 >но рассчитывают и « ш ере- нойфо^муле 0 П Р е ДМяют для любого ритма облучения по специаль- ист ИВ ? НИ ЯЛе Ч е "И ЯНа Д З М Т Ь анатомию облучаемой области и структуру тканей в зоне лучевого воздействия. С помощью рентгеногра- ?елебольТг* и ч "Л" ^ Точно Улавливают расположение опухоли в ни» r T ^ J изготавливают С " Ь ' сечения тела на уровне мишени - так называемые топометрические схемы те. производят окничес- 634 кую тонометрию. На основе рентгенограмм в прямой и боковой проекциях можно построить поперечные (аксиальные, сагиттальные и фронтальные топометрические схемы. В большинстве радиологических кабинетов "w 1 ^ Тани ч ив аются схемами сечения тела в поперечной плоскости (рис. Поперечный срез делают на уровне центра опухоли, но при больших новообразованиях - на двух-трех уровнях. Для того чтобы воспроизвести размеры и контуры тела на избранном уровне, при рентгеноскопии на коже больного можно отметить положение центра опухоли в двух взаимно перпендикулярных проекциях, а затем посредством свинцовой ленты смоделировать периметр тела и на ленте пометить точки проекций. Полученный чертеж переносят на бумагу. Созданы также специальные несложные приборы, используемые стой же целью — механические кон- туромеры. Однако лучшим способом тонометрии является изготовление компьютерных томограмм облучаемой области (рис. IV.3). Для специалиста, составляющего дозиметрический план, важно знать не только локализацию и объем опухоли, но и структуру тканей по всему сечению тела Вычислительный комплекс (КТ + ЭВМ выдает трехмерную картину дозного поля и имитирует дозиметрический план лечения с суммарной погрешностью не более 5 %. Большим достоинством томограмм является отображение всех тканей, окружающих новообразование, в частности наиболее чувствительных к излучению органов — так называемых критических органов, Для головы и шеи критическими органами считают головной и спинной мозг, глаза, орган слуха, для груди — спинной мозг, легкие и сердце, для живота — почки и спинной мозг, для таза — мочевой пузырь и прямую кишку. Кроме того, для всех областей тела критическим органом является кожа. Для того чтобы составить представление о распределении поглощенных доз в облучаемой среде, на топометрические схемы наносят изодозные кривые и получают таким образом карту изодоз (см. рис. IV.2). Изодозные линии соединяют точки с одинаковым значением поглощенной дозы Обычно отмечают не абсолютные значения поглощенных доз (их, как известно, выражают в грэях), а относительные — в процентах от максимальной поглощенной дозы, принимаемой за 100 %. В практике лучевой терапии дозное распределение считают приемлемым, если вся опухоль заключена в зоне 100—80 % изодо- зы, зона субклинического распространения опухоли и регионарного метастазирования находится в пределах 70—60 % изодозы, а здоровые ткани — не более % изодозы. В радиологических отделениях имеются атласы типовых дозиметрических планов для дистанционного, внутриполостного и сочетанного облучения. В атласах приведены стандартные изодозные карты, построенные по результатам измерений, проведенных в однородной тканеэквивалентной среде. В качестве подобной среды целесообразно использовать воду вследствие ее подобия мягким тканям человеческого тела. Однако стандартное дозное распределение всегда корректируют по приготовленной для пациента изодозной карте чтобы осуществить индивидуальный расчет, поскольку распределение доз в теле каждого больного отличается от фантомного в связи с различиями в анатомо-топографических соотношениях, плотности и размерах тканей, конфигурации опухоли и других индивидуальных особенностях a б в Рис. IV.3. Этапы компьютерного планирования лучевой терапии. а — получение серии послойных снимков б — определение локализации опухоли в — дозиметрические расчеты п ^ ко ваз лени я ФИЗ И Ч е С Ка я характеристика bПри составлении плана облучения инженер-физик основывается на первичной дозиметрической информации относительно излучения имеющихся в отделении радиотерапевтических аппаратов. Все эти аппараты всегда снабжены набором изодозных карт для типичных геометрических условии облучения. Для характеристики радиационного выхода источника излучения используют понятие экспозиционная доза». Под экспозиционной дозой излучения понимают количество энергии, поглощенной изданного пучка в единице массы воздуха. Системной единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл · кг а внесистемной — рентген (Р. 1 Р = 2,58 • 10" Кл кг — доза излучения, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия в 0,001293 г на 1 CM J воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака. Производные единицы — миллирентген (мР) и микрорентген (мкР). Доза излучения, измеренная в течение определенного отрезка времени, называется мощностью экспозиционной дозы. Внесистемной единицей этой величины является рентген в секунду (минуту, час. В системе СИ единицей мощности экспозиционной дозы является ампер на килограмм (А · кг Рс> = 2,5810-' Акг'. Сравнительный анализ изодозных карт различных радиотерапевтичес- ких аппаратов позволяет сделать ряд выводов, важных для планирования облучений (рис. Так рентгеновское излучение низких и средних энергий те. генерируемое при анодном напряжении 30—200 кВ, обусловливает максимум поглощенной дозы на поверхности тела человека. Следовательно, сильнее всего облучается кожа. В глубине тканей доза непрерывно и значительно уменьшается. При анодном напряжении 40 кВ доза на глубине 3 см составляет всего % от дозы на поверхности. При анодном напряжении 200 кВ излучение проникает, естественно, глубже. Однако и здесь наблюдается быстрое и значительное уменьшение поглощенной дозы на глубине 10 см остается всего 20 % от поверхностной дозы. При глубоко расположенной опухоли основная часть энергии поглощается не в мишени, а в здоровых тканях. К тому же из-за низкой энергии фотонов возникает много лучей рассеяния, также поглощаемых в здоровых тканях. Большое количество рентгеновского излучения поглощается в костной ткани, что может привести к повреждению кости и хряща. В связи с изложенным рентгенотерапевтичес- кие установки используют только для облучения поверхностно лежащих новообразований. Гамма-установки, заряженные Со испускают почти однородный пучок фотонов сравнительно большой энергии (1,17 и 1,33 МэВ. Максимум поглощения сдвигается на 0,5 см вглубь, в результате чего уменьшается облучение кожи. На глубине 10 см остается не менее 50 % поверхностной дозы Следовательно, относительные глубинные дозы выше, чем при использовании рентгенотерапевтических установок. К тому же поглощение гамма-излучения мало различается в мягких и костной тканях Рис. IV.4. Распределение поглощенной энергии излучения в тканях при воздействии разных видов излучения. а — рентгеновское излучение, генерируемое при напряжении 30 кВ б — рентгеновское излучение, генерируемое при напряжении 200 кВ в — гамма-излучение 6 Со (энергия гамма-квантов 1,17 МэВ г — тормозное излучение с энергией фотонов МэВ д — быстрые электроны с энергией 30 МэВ е — протоны с энергией МэВ. В свою очередь значительные преимущества перед гамма-излучением имеет тормозное излучение высокой энергии В частности, при энергии фотонов МэВ максимум поглощенной дозы находится на глубине 4—6 см от поверхности тела больного. Ткани, расположенные перед этим уровнем, получают не более половины максимальной дозы. Однако у тормозного излучения есть недостаток — сравнительно медленное уменьшение дозы после достижения ее максимума (см. рис. IV.4). Это означает, что сильно облучаются ткани за опухолью. Линейные ускорители производят также пучки электронов высокой энергии. В этом случае максимум поглощенной дозы определяется на глубине см, после чего доза быстро снижается и на глубине 10 см ткани практически не облучаются. Это оптимально для неглубоко расположенных новообразований. Однако для облучения опухолей, залегающих в глубине тела, особыми достоинствами обладают пучки тяжелых заряженных частиц (протонов, альфа-частиц, отрицательных пи-мезонов — пио- нов). Протоны высокой энергии до момента остановки в тканях двигаются практически прямолинейно. Попадая в ткани, они постепенно замедляют ход, причем линейная потеря энергии (ЛПЭ) возрастает, достигая максимума в конце пробега (см. рис. IV.4). Если пучок состоит из протонов примерно одинаковой энергии, то длина пробега у них сходна и максимум поглощения энергии создается в конце пути. Этот острый максимум называют пиком Брэгга. Поскольку протоны мало рассеиваются в тканях, то облучение можно проводить очень тонким пучком, которым удается избирательно разрушать внутри тела человека участки объемом менее 1 см (например, опухоль гипофиза Ориентируясь на намеченную поглощенную дозу и выбранный вид излучения, инженер-физик наносит на топометрическую схему сечения тела расчетные данные — процентные глубинные дозы в мишени и окружающих тканях и органах. По сравнению со стандартными картами изодоз из атласов ему приходится вносить ряд поправок на объем мишени и ее конфигурацию, кривизну поверхности тела в данной области, неоднородность тканей. В частности, необходимо учитывать наличие скоплений воздуха (например, в легочной ткани, гортани, костных массивов и т.д. Ответственным моментом является выбор направления пучков излучения, числа и величины входных полей. Лишь при небольших поверхностных образованиях удается добиться необходимой поглощенной дозы через одно поле (с помощью излучения лазера или низковольтной рентгенотерапии. Некоторые небольшие опухоли целесообразно лечить с помощью размещенных над ними аппликаторов с набором радиоактивных препаратов. Однако в большинстве случаев лучевую терапию осуществляют путем облучении мишени с нескольких полей Иногда выбирают поля сложной конфигурации (фигурные В связи с этим инженеру-физику приходится выполнять ряд расчетов, выбирая оптимальное направление пучков излучения, расстояние от источника до поверхности тела, вспомогательные устройства, формирующие необходимое сечение пучка. Значительным шагом вперед в дозиметрическом планировании явилось создание программ для ЭВМ которые позволяют на основании клинического задания, адаптированного к конкретному пациенту, определить оптимальные условия облучения. ЭВМ дает возможность установить минимум полей облучения и наиболее выгодную ориентацию их. При комбинации ЭВМ с компьютерным томографом расчет дозиметрического плана выполняют за доли секунды. Более того, инженер-физик или лучевой терапевт может с помощью светового карандаша взаимодействовать с ЭВМ, сопоставляя различные варианты облучения. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ Нет предела развитию человечества, и никогда человечество не скажет себе Стой, довольно, больше идти некуда». Виссарион Белинский В радиологических центрах и отделениях имеется широкий ассортимент технических средств, предназначенных для лечения больных различными квантовыми и корпускулярными излучениями. По характеру источника радиации эти средства делят на две большие группы 1) электрофизические установки 2) радиоактивные препараты закрытого и открытого типов. Совокупность технических (исполнительских) устройств и приспособлений для получения излучений и для их применения в лечебной практике принято называть радиационной терапевтической техникой. Лучевую терапию проводят в специализированных радиологических отделениях и кабинетах лучевой терапии. Радиологические отделения организуют, как правило, в составе онкологических диспансеров При любом организационном варианте лучевую терапию можно проводить только в условиях хорошо налаженного радиационного контроля. Он должен обеспечивать соблюдение норм радиационной безопасности и постоянную информацию о радиационной обстановке в рабочих помещениях отделения, санитарно-зашитной и наблюдаемой зонах, а также неуклонное соблюдение правил работы с источниками ионизирующего излучения. Дистанционное облучение Для дистанционного облучения больных используют линейные ускорители, бетатроны, реже — гамма-терапевтические аппараты, а для лечения воспалительных и дегенеративных заболеваний, рака кожи — рентгенотера- певтические аппараты. Блок дистанционного облучения располагают в отдельном здании или изолированной части лечебного корпуса. При строительстве и оборудовании кабинетов, в которых находятся радиотерапевтические аппараты, предусматривают специальные меры радиационной защиты. Работа на аппаратах допускается лишь при оформлении санитарного паспорта, который выдают местные органы Государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Все радиотерапевтические установки обеспечивают простое и точное наведение на облучаемый объект. Этому способствуют специальные рентгеновские установки, которые имитируют пучок излучения и позволяют получить изображение облучаемой области. Такие установки называют симуляторами. Многие из аппаратов оснащены компьютерами которые позволяют в автоматическом режиме проводить облучения по заданной программе. Входная дверь в кабинет имеет электрическую блокировку; ее невозможно открыть в тот момент, когда проводят облучение больного. Для связи с больным имеются переговорное и телевизионное устройство. При входе в кабинеты имеется световое табло со знаком радиационной опасности, а внутри размещены датчики дозиметрического кон- троля. 640 Радиологическое отделение представляет собой комплекс, включающий блоки для дистанционного облучения, применения закрытых радиоактивных источников, диагностики и лечения открытыми радиоактивными препаратами, кабинеты для планирования лучевого лечения и дозиметрии излучений, а также стационар для больных. В больших радиологических центрах стремятся иметь несколько медицинских ускорителей, позволяющих получать тормозное излучение и пучки быстрых электронов разной энергии. Один медицинский ускоритель обеспечивает обслуживание около тыс. жителей. Организация радиологических отделений связана с большими затратами на сложное радиологическое оборудование и защитные сооружения, поэтому желательно создавать отделения с большим коечным фондом. Что касается отдельных кабинетов лучевой терапии, то они сохраняются лишь в некоторых клинических учреждениях, в которых осуществляют лучевое лечение неопухолевых заболеваний Основным прибором для дистанционного облучения в последние годы становится медицинский линейный ускоритель (рис. IV.5) Он генерирует пучки фотонов или электронов высокой энергии (5-23 МэВ) Ускоритель снабжен радиационной головкой, которая позволяет формировать поля облучения. Этой цели служат специальные устройства -коллиматоры в которых для тормозного излучения имеются вольфрамовые мишени и фильтры излучения, а для электронного пучка — рассеивающая фольга. В нижней части радиационной головки находится диафрагма, состоящая из вольфрамовых брусков. Перемещая их, можно создавать поля облучения различной величины. Как уже отмечалось, лечение пучками высокой энергии линейных ускорителей имеет ряд преимуществ. Сих помощью удается подвести к мишени значительно большую дозу энергии, предохранив при этом от нежелательного облучения окружающие здоровые ткани, поэтому линейные ускорители постепенно приходят на смену гамма-терапевтическим установкам. Однако пока в онкологических диспансерах преобладают гамма-аппа- раты. Отечественная промышленность выпускает такие аппараты двух типов серии «Рокус» и серии Агат, позволяющие выполнять автоматизированное и полуавтоматизированное облучение, управление которым осуществляет микрокомпьютер. Гамма-аппарат состоит из следующих основных частей радиационной головки, штатива, на котором ее крепят, стола для укладки больного и пульта управления. В радиационной головке размещается источник излучения — препарат "Со высокой активности В нижней части головки имеется диафрагма, состоящая из вольфрамовых блоков. С помощью дистанционного управления диафрагмой оператор формирует необходимые поля облучения. В зависимости от конструкции аппарата головка позволяет осуществлять как статическое, таки подвижное облучение. Стол для укладки больного имеет подвижную крышку, которую легко перемещать во всех направлениях вручную или автоматически. Это дает возможность точно направить рабочий пучок на любой участок поверхности тела пациента. По сигналу с пульта управления радиоактивный препарат перемещается в рабочее положение и начинается процесс облучения. По окончании заданного срока реле времени автоматически выключает установку и прекращает облучение. Одновременно радиоактивный препарат переводится в положение хранения. Для программного управления гамма-аппаратами созданы специальные системы. В этих случаях весь режим облучения задается и контролируется индивидуально для каждого больного. Основной вид рентгенотерапевтических аппаратов, используемых в лучевой терапии близкофокусный. Такие аппараты предназначены для облучения с небольшого расстояния патологических очагов, главным образом опухолей, расположенных на поверхности тела или слизистой оболочке полых органов. Близкофокусные аппараты снабжены двумя или тремя рентгеновскими трубками которые работают при напряжении от 8 до 100 кВ. Так, отечественный аппарат РУМ-21 имеет три трубки. В основной из них |