Использование новых видов ионизирующих излучений

Итак, наряду с традиционно используемыми электромагнитными ионизирующими излучениями (тормозное и гамма-излучение) и электронным, возможно использование “новых” видов ионизирующих излучений для лечения опухолей, а именно тяжелых ядерных частиц. К ним относятся протоны, тяжелые ионы, отрицательные π-мезоны и нейтроны. За исключением последних, перечисленные тяжелые частицы являются заряженными и их применение рассчитано на повышение эффективности лучевой терапии за счет улучшения пространственного распределения излучения и его концентрации в опухоли. Заряженные ядерные частицы, ускоренные до больших скоростей в современных ускорителях, равно как и получаемые при ядерных взаимодействиях π-мезоны, после определенного (зависящего от их энергии) пробега в тканях тормозятся и теряют максимум своей энергии в конце пробега, образуя так называемый пик Брэгга. Локализуя этот пик в зоне опухоли, можно резко снизить лучевую нагрузку на окружающие ткани по ходу пучка и почти полностью исключить облучение тканей, находящихся позади облучаемой мишени. Кроме того, при торможении тяжелых заряженных частиц:

1. Возрастает их ЛПЭ.

2. Возникает дополнительное увеличение эффективности в зоне пика Брэгга вследствие возрастания ОБЭ.

3. Снижается кислородный эффект.

4. Возникают трудно репарируемые повреждения клеток.

5. Происходит нивелирование в радиочувствительности отдельных стадий клеточного цикла.

Совокупность этих свойств позволяет рассчитывать на дополнительное повышение терапевтической эффективности тяжелых заряженных частиц. Теми же свойствами обладают и нейтроны, однако они не имеют пика Брэгга, и дозовое распределение их близко к фотонному излучению, что не позволяет сосредоточить энерговыделение в опухоли.

Отсюда понятно, что клиническое применение быстрых протонов и π-мезонов основано на хорошем (для целей лучевой терапии) распределении доз излучения между опухолью и нормальными тканями.

Дистанционная терапия быстрыми нейтронами (получаемыми на ускорителях или генераторах), а также аппликационная терапия с помощью испускающего нейтроны ²⁵²Сf основаны на высокой ЛПЭ, ибо распределение дозы, создаваемой нейтронами в нормальных тканях, такое же, как и g-излучения. Протонная лучевая терапия ряда опухолей проводится в настоящее время в трех странах: России, США и Японии. Ее преимущества перед фотонной терапией очевидны. Они состоят в незначительном рассеивании излучения, что дает возможность формировать поля с четкими контурами; благодаря одинаковой энергии частиц, они обладают одинаковым пробегом, а применение дополнительных поглотителей позволяет остановить их на заданной глубины. Аналогичные свойства обнаруживают ускоренные ядра гелия (a-частицы). Например, спад от 90% к 10% изодозе гелиевого пучка, используемого для облучения опухолей сетчатки глаза, происходит на расстоянии всего 1,3 мм. Эти преимущества особенно явно проявляются при лечении четко ограниченных мишеней, располагающихся вблизи критических структур, например, опухолей сетчатки и меланомы глаза, опухолей поджелудочной и предстательной желез, гипофиза (для подавления его функции при лечении диссеминированных опухолей молочной железы), парааортальных лимфоузлов. По данным лаборатории Лоуренса, излечить меланому сетчатки не удалось только у 8 из 190 больных, причем, благодаря небольшому объему облучения, доза 70-90 Гр была проведена в виде нескольких крупных фракций. Однако при всех очевидных преимуществах использования пучков тяжелых ядерных частиц нельзя не учитывать, что их применение в широкой медицинской практике сдерживается большими техническими трудностями и требует значительных экономических затрат. Кроме того, эффективность их использования значительно осложняется трудностью определения точных границ опухолевого очага из-за характерного для опухоли прорастания в окружающие ткани, а это предопределяет необходимость увеличения объема облучения. Отсюда ясно, что дальнейший прогресс, основанный исключительно на физико-техническом усовершенствовании методов лучевой терапии, достигает предела.