физические основы лучевой терапии. Лучевая терапия является одним из ведущих методов лечения больных со злокачественными новообразованиями, некоторыми системными и неопухолевыми заболеваниями
 Скачать 80.67 Kb.
|
|
Контактные методы облучения Контактные методы облучения - это такие методики ЛТ, при которых источник ИИ находится на расстоянии менее 30 см от облучаемого объекта. Различают следующие виды контактной ЛТ: аппликационная ЛТ; внутриполостное облучение; внутритканевая ЛТ. Основной особенностью дозного поля при всех контактных методах ЛТ является быстрое падение мощности дозы по мере отдаления от препарата на протяжении уже первого сантиметра, что позволяет создать высокую дозу излучения в патологическом очаге с крутым падением мощности дозы за его пределами. Эта особенность является преимуществом метода, так как при этом окружающие опухоль нормальные ткани подвергаются минимальному облучению. При аппликационной ЛТ источники ИИ помещаются непосредственно на поверхности тела больного без нарушения целостности тканей. Источник излучения представляет собой излучающую поверхность, имеющую различные формы, размеры и кривизну. В настоящее время используются -аппликаторы, содержащие Sr90 и Y90 (лечение офтальмологических заболеваний). -аппликаторы содержат препараты Co60 и представляют собой специальные маски-муляжи, моделирующие форму облучаемой области (лечение поверхностно расположенных новообразований: рак кожи, губы, рецидивы рака молочной железы и др.). Аппликационная ЛТ выполняется в течение 5-10 дней, причем ежедневные процедуры проводятся в течение нескольких часов. Внутриполостное облучение производят путем введения источника излучения в естественные (полость рта, матки; пищевод, прямая кишка) или искусственно образованные (послеоперационная рана и др.) полости. Первоначально на практике больному накладывали аппликатор, обычно уже заряженный радиоактивными источниками. Это приводило к облучению персонала во время выполнения этой процедуры; торопясь, источники располагали хуже, чем следовало. В настоящее время эту методику заменили способом последовательного введения (afterloading), по которому сначала в тело больного вводят пустой держатель или направляющий канал для источников, затем рентгенологически проверяют их положение. Лишь убедившись в том, что это положение правильное, больного переводят в изолированное или имеющее необходимую защиту помещение и вводят ему радиоактивные источники. Для осуществления внутриполостной ЛТ имеется серия шланговых аппаратов разной конструкции, позволяющих автоматизированным способом размещать источники вблизи опухоли и осуществлять ее прицельное облучение ("АГАТ-В", "АГАТ-ВУ" с источниками Со60, "Селектрон" с источником Cs137, "Микроселектрон" с источником Jr192, "Анет-В" с источником Cf252 и др.). Внутритканевая ЛТ. Помимо введения закрытых радиоактивных источников в полости тела больного можно вводить непосредственно в опухоли или размещать на поверхностях опухолей иглы, гранулы, проволоки, содержащие радиоактивные источники. Их располагают по геометрическим схемам, рассчитанным так, чтобы объем мишени облучался сравнительно равномерно. Возможно прошивание опухоли радиоактивными нейлоновыми нитями с излучающими гранулами (Со60), танталовой проволокой, используют также инъекционную имплантацию коллоидных растворов радионуклидов (Au198). При внутритканевой ЛТ источник излучения находится в опухоли или в тканях организма больного в течение всего процесса лечения. При внутреннем облучении перорально, внутримышечно или внутривенно вводятся органотропные радионуклиды или меченые соединения, которые избирательно поглощаются опухолью или другими патологически измененными тканями. Все перечисленные способы ЛТ используют в трех основных функциональных подразделениях радиологических отделений онкологического диспансера: для дистанционной ЛТ, для работы с закрытыми источниками излучения и для работы с открытыми жидкими радионуклидами. Каждое из этих подразделений имеет свои особенности работы, защиты и ухода за больными, а также специальное оборудование и аппаратуру. IV. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ В основе применения ИИ в ЛТ злокачественных опухолей лежат глубокие знания биологического действия ИИ на различные органы, ткани и опухоли, которое представляет собой чрезвычайно сложный процесс, сопровождающийся определенными морфологическими и функциональными изменениями облучаемой ткани. При этом отчетливо прослеживается сочетание регрессивных явлений с восстановительными, находящимися в тесной зависимости от поглощенной энергии и времени, прошедшего после облучения. Четкие представления об этих процессах послужили основой для успешного применения излучений в лечебных целях как средства, позволяющего уничтожить опухолевую ткань и подавить ее рост, в то же время избежать необратимых постлучевых изменений окружающих опухоль нормальных органов и тканей. Биологическое действие ИИ В биологическом действии ИИ первым звеном является поглощение энергии излучения с последующим взаимодействием его с веществом ткани, которое протекает очень короткое время - доли секунды. В результате такого взаимодействия в клетках тканей и органов развивается целая цепь биофизических, биохимических, функциональных и морфологических изменений, которые в зависимости от конкретных условий протекают в различные сроки - минуты, дни, годы. При взаимодействии излучений с веществом возникают ионизация и возбуждение атомов и молекул облучаемого вещества и образуется тепло. При облучении процессы ионизации и возбуждения возникают только вдоль пути ионизирующей частицы. В результате ионизации атома или молекулы возникает два иона с положительным и отрицательным зарядом. Оба иона нестабильны, химически активны, имеют выраженную тенденцию к соединению с центральными молекулами, при возбуждении которых меняется электронная конфигурация молекулы, что может привести к разрыву ее молекулярных связей. Продукты расщепления прореагировавших молекул также оказываются химически активными и, в свою очередь, вступают в химические реакции с нейтральными молекулами. Ионизация молекул воды, которой в организме более 80%, ведет к ее расщеплению и образованию Н+, ОН, Н2О2, Н2, обладающих значительной химической активностью и вызывающих окисление растворимых в воде веществ. Таким образом, первичные физические процессы - ионизация и возбуждение атомов и молекул - приводят к химической перестройке облученных молекул. В первичном механизме биологического действия различают прямое действие (изменения, возникающие в молекулах клеток в результате ионизации или возбуждения) и непрямое (объединяет все химические реакции, протекающие с химически активными, но не ионизированными продуктами диссоциации ионизированных молекул). Процессы ионизации и возбуждения являются пусковыми механизмами, которые определяют все последующие изменения в облучаемых тканях. Возможность ионизации зависит от размеров молекулы: чем больше ее размеры, тем больше вероятность ее взаимодействия с ионизирующей частицей. Все наиболее важные молекулы имеют большой объем. Примером могут служить молекулы ДНК, которые принимают участие в передаче наследственности, в процессах размножения и регуляции обмена в клетке. Облучение приводит к разрыву молекул, нарушению структуры ДНК. В облученной клетке нарушаются процессы регуляции и деятельности ее отдельных составляющих (мембраны, митохондрии и др.). Гибель клеток, даже при облучении большими дозами, может растягиваться на продолжительное время. Различают два вида гибели клеток вследствие облучения: митотическая гибель (инактивация клетки вслед за облучением после первого или последующего митозов) и интерфазная гибель (гибель до вступления ее в фазу митоза). Непрямое действие излучений вызывает менее грубые нарушения, часто обратимые, но они охватывают большее число молекул в объеме тканей, значительно превышающем размеры полей облучения. Примером непрямого действия может служить общая реакция организма, лейкопения, развивающаяся и в тех случаях, когда костный мозг исключен из зоны облучения. Интенсивность реакций, связанных с прямым и непрямым механизмами действия ИИ, зависит помимо исходного состояния организма от ряда физических и химических факторов. К физическим факторам относятся доза и ее мощность - с их увеличением биологический эффект усиливается. Также биологический эффект зависит от качества излучения, которое характеризуется ЛПЭ и ЛПИ, так как эффект облучения обусловлен не только количеством поглощенной энергии, но и ее макро- и микрораспределением в тканях. Из химических факторов, оказывающих влияние на биологический эффект, наиболее отчетливо влияние кислорода. В присутствие кислорода возникает большое количество химически активных радикалов и перекисей, усиливающих процессы окисления в облучаемых тканях. Продолжительность жизни первичных радикалов не превышает долей секунды, а вновь образованные окислители существуют длительное время. При этом могут возникать цепные реакции, а возникающие цепи тем длиннее, чем выше содержание кислорода. Кислород может вступать в реакцию с некоторыми ионизированными молекулами и способствовать их изменению, которое могло бы не проявиться в отсутствие кислорода. Увеличивая интенсивность первичных реакций, развивающихся под влиянием облучения, кислород повышает радиочувствительность клетки, причем повышение это наступает мгновенно вслед за увеличением содержания кислорода. Кислородный эффект наиболее выражен для излучений электромагнитной природы, он выше при фракционированном, чем при однократном облучении. Введение кислорода в ткани после облучения не оказывает влияния на радиочувствительность клеток, напротив, оно способствует более быстрому восстановлению их после лучевого воздействия. Противоположное действие - снижение радиочувствительности тканей - оказывают так называемые протекторы - вещества, связывающие кислород и радикальные группы и, таким образом, подавляющие развитие реакции непрямого действия. Изменения химической структуры атомов и молекул под влиянием облучения ведут к развитию в клетках биохимических реакций, не свойственных им в нормальном состоянии. Развивающиеся биохимические изменения весьма разнообразны, и значение их для жизни клетки неодинаково. Нарушаются окислительные процессы, белковый, жировой, углеводный обмены, инактивируются энзимы и ферменты. Радиочувствительность органов и тканей В большинстве случаев в зону облучения включаются нормальные ткани различного гистологического строения, пролиферирующие и непролиферирующие. Все органы и ткани человека чувствительны к ИИ в разной степени. В одном и том же организме, даже в одном и том же органе ткани и клетки различно поражаются при облучении. Это свойство принято называть относительной радиочувствительностью клеток, тканей и органов. Радиочувствительность тканей прямо пропорциональна степени их пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки. Наиболее чувствительны к облучению, т. е. подвержены наибольшим морфологическим изменениям, кроветворная ткань, особенно лимфоциты (продолжительность жизни 3-5 дней); миелоидная ткань (продолжительность жизни нейтрофила 5-7 дней); эпителий тонкого кишечника (продолжительность жизни клеток 7 дней); герментативный эпителий (цикл сперматозоида 8-12 дней, цикл яйцеклетки 30 дней); эпителий кожи (продолжительность жизни клеток 24-28 дней). Далее по радиочувствительности идут эндотелий, фиброзная ткань, паренхима внутренних органов, хрящевая ткань, мышцы и нервная ткань. Однако изменения функции нервной ткани наступают быстро и даже при относительно малых дозах облучения. Радиочувствительность тканей и клеток не является величиной постоянной и меняется в зависимости от состояния организма, физической активности в момент облучения и от действия внешних условий (температура воздуха, содержание кислорода и др.). Радиочувствительность нормальных тканей достаточно высока и нередко превышает таковую у опухоли. Однако ЛТ возможна и в этих условиях, так как процессы восстановления в нормальных тканях протекают более полно и в более короткие сроки, чем в опухоли. Средние толерантные (переносимые) дозы для нормальных тканей и органов приведены в таблице 2. Таблица 2 Средние толерантные дозы
Лучевые реакции и повреждения Суммарную поглощенную дозу на курс ЛТ определяют, исходя из клинических и радиобиологических предпосылок, а также гистологической структуры и особенностей роста опухолей. Для разрушения большинства клеток базально-клеточного рака достаточно дозы 45-50 Гр, неороговевающего плоскоклеточного рака - 50-60 Гр, плоскоклеточного рака с ороговением - 60-70 Гр, злокачественных глиом - 70-80 Гр. Указанные дозы приводят к разрушению опухоли и носят название "онкологические дозы". Теоретически всегда возможно полностью уничтожить опухоль, однако этот эффект обычно лимитируется возможностью повреждения окружающих нормальных органов и тканей, которые могут быть облучены только до известных пределов. Можно сказать, что нижний предел подводимой дозы определяется радиочувствительностью опухоли, а верхний предел - толерантностью окружающих тканей. Лучевые осложнения - это осложнения, возникающие в результате ЛТ со стороны органов и систем. Характер и особенности клинического проявления лучевых осложнений зависят от индивидуальной радиочувствительности и возраста больного, наличия сопутствующей патологии (сахарный диабет и т. п.), вида излучения, разовой и суммарной очаговой дозы, объема облучения, режима фракционирования, мощности дозы. Принято выделять 2 вида лучевых осложнений: Лучевые реакции - изменения (функциональные или морфологические), возникающие в процессе ЛТ, носящие обратимый характер (в последующие 2-3 недели после облучения проходят без специального лечения). Лучевые повреждения - функциональные и морфологические изменения органов и тканей, которые носят необратимый характер и требуют специального лечения. Лучевые повреждения делятся на ранние (развившиеся в первые 3 месяца после облучения) и поздние (развившиеся позже). При ранних лучевых повреждениях всегда страдают более радиочувствительные и хорошо регенерирующие структуры. Поэтому они сравнительно легко восстанавливаются. При поздних лучевых повреждениях могут страдать более радиорезистентные структуры. В основе этих лучевых повреждений лежат цитолиз, изменения на уровне мелких сосудов, что приводит к нарушениям микроциркуляции и развитию гипоксии облученных тканей, следствием чего является их фиброз и склероз. Лучевые реакции и повреждения могут быть местными и общими. Общие лучевые реакции - реакции всего организма на воздействия ИИ - проявляются повышением температуры, нарушением функции желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой, кроветворной, эндокринной и нервной систем. Местные лучевые реакции характеризуются развитием изменений непосредственно в зоне облучения. Изменения кожи: Эритема - гиперемия кожи в зоне облучения, сопровождается отечностью, зудом. В дальнейшем переходит в пигментацию, через 2-3 недели выпадают волосы. Спустя некоторое время все клинические проявления исчезают. Различные участки кожи имеют разную чувствительность к излучению. Наибольшей радиочувствительностью обладает кожа подмышечных впадин, локтевого сгиба, паховых складок, век. Сухой эпидермит - мелкое шелушение эпидермиса на фоне гиперемии с умеренным отеком кожи. Обычно развивается после облучения до СОД 40-50 Гр. Влажный эпидермит - образование мелких пузырьков с серозным и серозно-гнойным содержимым на фоне гиперемии и отечности облученной кожи. После вскрытия пузырьков и отторжения эпидермиса остается мокнущая красная поверхность с небольшим количеством отделяемого. При современной технике ЛТ и использовании рациональных методик облучения кожные реакции обычно ограничиваются эритемой и сухим эпидермитом. Основной причиной развития поздних лучевых повреждений кожи является погрешность в планировании и проведении ЛТ, когда применяются суммарные поглощенные дозы, превышающие толерантность тканей. Атрофические и гипертрофические дерматозы - истончение и сухость кожи, появление островков гиперкератоза, трещин, поверхностных эрозий. Лучевой фиброз кожи и подкожной жировой клетчатки - возникает через 4-6 месяцев после облучения. Поздняя лучевая язва - образуется в центре атрофического или гипертрофического дерматита. Имеет торпидное течение с вялой воспалительной реакцией. Период экссудации продолжается в течение многих месяцев, развитие грануляционной ткани и эпителизация выражены слабо и продолжаются годами. Лечение поздних лучевых повреждений кожи строится с учетом клинической формы повреждения. Применяются стероидные и витаминизированные масла при аллергическом дерматите. При лечении лучевого фиброза применяют рассасывающие препараты: диметилсульфоксид, лидазу, глюкокортикоиды. Основным методом лечения таких повреждений следует считать радикальное иссечение поврежденных тканей с последующим кожно-пластическим замещением дефекта. Лучевые реакции слизистых оболочек (мукозиты, лучевые эпителииты) развиваются при облучении полых органов (гортань, полость рта, пищевод, кишечник, мочевой пузырь). Радиоэпителиит - это прогрессирующий процесс, проходящий в своем развитии следующие стадии: 1-я стадия - легкая гиперемия, отек слизистой оболочки; 2-я стадия - десквамация эпителия, очаговый пленочный эпителиит, затем отторжение ороговевшего эпителия и слияние одиночных эрозий; 3-я стадия - эпителизация эрозий с остаточными проявлениями отечности и гиперемии. Лучевые реакции слизистых оболочек сопровождаются болевыми ощущениями. При облучении полости рта болезнен прием пищи, при облучении глотки и пищевода возникают дисфагии, при облучении гортани наблюдается охриплость голоса. При развитии лучевого цистита (очаговая доза 40 Гр) больные жалуются на болезненное и частое мочеиспускание, иногда оно сопровождается гематурией. Реакции слизистой прямой кишки выражаются в виде ректита. Первые симптомы могут возникать при облучении СОД 60 Гр и проявляться тенезмами, болями при дефекации, увеличением количества слизистого секрета. Лечение лучевых эпителиитов направлено на противовоспалительную терапию и стимуляцию репаративных процессов. При применении больших доз в редких случаях могут развиваться лучевые язвы, которые часто являются причиной профузных эрозивных кровотечений, нарушения целостности полых органов с развитием перитонита. Лучевые лимфостазы и слоновость конечностей часто развиваются в результате облучения регионарных лимфатических коллекторов или когда лучевое лечение сочетается с хирургическим (когда удаляются регионарные лимфатические коллекторы). Лечение заключается в восстановлении путей лимфооттока с помощью микрохирургического лимфовенозного шунтирования. Лучевые повреждения костей наблюдаются довольно часто при облучении костных опухолей. По степени тяжести различают 3 стадии лучевых повреждений костей: 1) остеопороз и наличие нечетких границ кортикального слоя; 2) остеонекроз, патологические переломы; 3) тяжелые деструктивные изменения, остеомиелит, секвестрация, переломы без тенденции к заживлению. Наиболее часто встречаются лучевые повреждения нижней челюсти после ЛТ опухолей полости рта. Эти повреждения нередко заканчиваются лучевым остеомиелитом и патологическими переломами. Более часто развитие некрозов нижней челюсти обусловлено присоединением инфекции из кариозных зубов, особенно после их удаления. В лечении лучевых пульмонитов и пневмосклерозов наиболее эффективным является применение ингаляций 15-20%-го раствора диметилсульфоксида. Лечение лучевых повреждений сердца - симптоматическое. Реакции организма на облучение весьма разнообразны и определяются как действующим фактором - излучением, так и свойствами самого организма. Биологический эффект зависит от поглощенной дозы излучения (с нарастанием дозы эффект усиливается). Эффект облучения также связан с распределением дозы во времени, т. е. со скоростью поглощения энергии. Разделение одной и той же суммарной дозы на отдельные фракции и проведение облучения с перерывами ведут к уменьшению лучевого поражения, так как процессы восстановления, начинающиеся сразу после облучения, способны частично компенсировать возникшие нарушения. Наибольший поражающий эффект возникает при облучении всего организма (общее облучение). Меньшие изменения вызывают воздействие той же дозы на отдельные части организма (локальное облучение). При этом самые большие последствия дает облучение живота, а наименьшие - конечностей. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||