Глубина ткани, мм

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 ™Со {энергия гамма-квантов 1,17 МэВ); г — тормозное излучение с энергией фо­тонов 25 МэВ; д — быстрые электроны с энергией 30 МэВ; е —- протоны с энер­гией 160 МэВ.

В свою очередь значительные преимущества перед гамма-излучением имеет тормозное излучение высокой энергии. В частности, при энергии фото­нов 25 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 1—3 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 — пио­нов).

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 см³ (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 тл.

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 облу­чения «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.