Дозиметрическая характеристика методов лучевой терапии

Разные виды излучения существенно различаются по создаваемому ими дозному распределению в теле человека.

Дистанционная статическая лучевая терапия. Для дистанционной статической лучевой терапии характерно неподвижное взаимное расположение источника излучения и объекта в течение всего сеанса облучения. Для статического дистанционного облучения используются квантовые излучения: рентгеновские и гамма-лучи, тормозное излучение, генерируемое ускорителями, а также корпускулярное (электронное) излучение. В перспективе будут шире применяться нейтронное, протонное и альфа-излучения.

Гамма-терапия. Гамма-излучение создает дозу на поверхности кожи, равную приблизительно 70% максимальной, которая возникает на глубине 5-6 мм. По мере убывания энергии при дальнейшем прохождении излучения в ткани на глубине 10 см проходит 50% изодоза. Периферические отделы пучка гамма-лучей несут недостаточно энергии для получения устойчивого лечебного эффекта, поэтому на практике принято вписывать подлежащий облучению объем тканей в центральные части пучка, ограниченные 50% изодозой.

Терапия тормозным излучением ускорителей. В основном используются линейные ускорители, которые генерируют тормозное излучение с энергией от 4 до 42 МэВ. С возрастанием энергии излучения заметно увеличивается проникающая способность лучей и, соответственно, относительная глубинная доза. Кожная доза при использовании тормозного излучения с энергией 4- 42 МэВ составляет от 20 до 30% максимальной, т.е. существенно меньше, чем при гамма-терапии, а зона дозного максимума перемещается на глубину 1 см при энергии 4 МэВ и 4-5 см – при 25-42 МэВ. На глубине 10 см доза составляет 60-90% максимальной. Важной характеристикой тормозного излучения является почти полное отсутствие рассеянного излучения. Весь поперечник пучка несет почти одинаковую энергию. На практике это означает возможность применения более узких пучков (чем при гамма-излучении), уменьшение облучения соседних с опухолью тканей и, соответственно, уменьшению интегральной дозы.

Электронная терапия. Энергия электронов поглощается в тканях относительно равномерно на всем протяжении пробега этих частиц. Это означает, что весь слой тканей от кожи до зоны, в которой завершается поглощение моноэнергетического пучка электронов, облучается почти равномерно, а за пределами этой зоны наступает крутое падение дозы. Описанная закономерность не сохраняется у электронов с энергией свыше 10-15 МэВ, т.к. возникает квантовое излучение при торможении этих электронов в тканях. Дозиметрическая характеристика электронов высокой энергии указывает на целесообразность их применения при расположении патологического очага не глубже 5-7 см.

Терапия протонами, пи-мезонами и альфа-частицами. Энергия протонов, пи-мезонов и альфа-частиц относительно равномерно поглощается на всем пути их пробега, кроме заключительного короткого участка, на котором значительно выше линейная потеря энергии, и происходит поглощение всей остаточной энергии частиц. В результате пик поглощения энергии вышеуказанных тяжелых частиц располагается в конце пути (пик Брегга). Глубину положения этого пика можно менять, увеличивая или уменьшая энергию частиц, а при неизменной энергии – используя в процессе лечения болюсы – поглотители (слои тканеэквивалентного материала), которые прикладывают к облучаемой поверхности при излишне большой проникающей способности частиц. Доза на коже при протонном облучении составляет около 30% максимальной, а при пи-мезонном облучении она еще меньше – приблизительно 15-20%.

Дистанционная статическая терапия злокачественных опухолей квантовыми излучениями проводится чаще всего посредством многопольного перекрестного облучения. При этом на опухоль направляется несколько пучков лучей (2-3-4) через различные участки кожи, так называемые входные поля. В условиях многопольного облучения для составления плана лечения и расчета топографодозиметрической карты больного особенно большой интерес представляют следующие вопросы: а) влияние размеров полей на величину и конфигурацию дозного максимума; б) зависимость суммации энергии и формирования дозового максимума от угла между пучками лучей; в) выбор направления центральных осей пучков и выбор точки их перекреста на топографоанатомической карте. Изменение размеров полей в условиях многопольного облучения ведет к пропорциональному изменению площади на топометрической схеме и, соответственно, объема тканей, занимаемого 80-100% изодозами. Поэтому увеличение размеров полей облучения является одним из действенных путей увеличения зоны и области перекреста пучков путей.

Для формирования дозного поля при статическом дистанционном облучении можно применять клиновидные фильтры, решетчатые диафрагмы, растры и блоки. Клиновидный фильтр, выполненный из сильно поглощающего лучи материала, вызывает неравномерное ослабление пучка, более значительное на стороне толстой части клина. Преимущества применения клиновидных фильтров особенно наглядно выявляются при многопольном перекрестном облучении. Решетчатые диафрагмы обеспечивают неравномерное облучение благодаря прохождению лучей через чередующиеся закрытые и открытые свинцом участки. Наибольший перепад (градиент дозы) под открытыми и закрытыми участками диафрагмы имеется в поверхностных слоях объекта. В расположенных глубже тканях градиент дозы уменьшается за счет рассеянного излучения, увеличивающего дозу в экранированных участках. Помимо этого, градиент дозы зависит от размера отверстий решетчатой диафрагмы, диаметр которых обычно составляет 5-10 мм, и от соотношения площади открытых и экранированных свинцом участков (4:1; 3:1; 2:1; 1:1).

Дистанционная подвижная лучевая терапия. Подвижные методы лучевой терапии, по сравнению со статическими, создают принципиально новые варианты дозного распределения и устраняют опасность переоблучения кожи, с которой приходится считаться при планировании и выполнении всех программ статического облучения. Различают несколько вариантов подвижного облучения, каждому из которых свойственно своеобразное дозное распределение. При ротационном, секторном и конвергентном облучении пучок при любом положении источника постоянно падает на одну и ту же точку объекта. При этом возможно движение источника в одной плоскости (ротационное и секторное облучение) или в пределах конуса (конвергентное облучение). При ротационном облучении зона высокой дозы совпадает с осью вращения, имеется относительно малая доза на поверхности тела и хороший перепад дозы между очагами и окружающими тканями.

Контактные методы лучевой терапии. Всем контактным методам присуще сходное распределение энергии в объеме облучаемых тканей, которое характеризуется созданием высоких величин доз в тканях, прилежащих к поверхности источника излучения и резким падением на их ближайшем от источника расстоянии. Поэтому контактное облучение в самостоятельном виде находит применение лишь при небольших опухолях, не превышающих 1,5-2,0 см в диаметре. Большинство контактных методов сопровождается повышенной радиационной опасностью, в связи с этим наиболее широкое применение находят такие методы, как близкофокусная рентгенотерапия, внутриполостная, тканевая и аппликационная гамма-терапия на шланговых аппаратах, при использовании которых лучевая нагрузка на персонал в значительной мере снижена.

Близкофокусная рентгенотерапия. К основным особенностям близкофокусной рентгенотерапии (БФР) относятся: генерирование излучения при напряжении не более 100 кВ, малое кожно-фокусное расстояние (до 7,5 см), небольшие поля облучения (до 25 см2). Применение высокого напряжения при генерировании излучения предопределяет его незначительную проникающую способность. Спектральное распределение рентгеновского излучения может быть изменено фильтрами, изготовленными из алюминия, а также величиной кожно-фокусного расстояния. Алюминиевые фильтры имеют вид пластин различной толщины и служат для подбора необходимого качественного состава пучка излучения за счет фильтрации длинноволнового спектра. Аналогичную роль выполняет и воздух: чем больше кожно-фокусное расстояние, тем больше поглощается длинноволновая часть энергетического спектра рентгеновского излучения. На практике используются только три варианта дозных характеристик, предложенные Шаулем. Принципиальная разница этих видов распределения энергии в тканях заключается в том, что в первом случае ослабление интенсивности излучения вдвое происходит на глубине 3,5 мм, во втором случае – на глубине 9 мм, в третьем – на глубине 12 мм. БФР со слоями половинной дозы (СПД) в 3,5 мм, 9 и 12 мм позволяет осуществить облучение патологических очагов с наиболее часто встречающейся глубиной залегания опухолей. Так, например, первая и вторая дозные кривые используются при поверхностном поражении, а третья дозная кривая может применяться и при опухолях, расположенных на глубине около 1 см. При БФР интенсивность излучения и, соответственно, доза резко падают на ближайших от кожи расстояниях.

В настоящее время БФР находит широкое применение как самостоятельный метод лечения доброкачественных и злокачественных опухолей кожи (кератоакантомы, ангиомы, рак, и др.) и, реже, как составная часть комбинированного лечения опухолей полостных органов (рак полости рта, прямой кишки и др.)

Противопоказания к БФР:

1. Глубокие поражения кожи (рак на рубцах после ожога, волчанки, сифилиса, рецидив рака кожи после лучевой терапии).

2. Поражение глубже 12 мм, здесь предпочтительнее дистанционные методы облучения.

Внутрипополостная и аппликационная лучевая терапия. Эти методы облучения осуществляются преимущественно с помощью закрытых радиоактивных источников и в очень ограниченных пределах – открытых радиоактивных препаратов. Под закрытым источником излучения (закрытым радиоактивным препаратом) понимают радиоактивное вещество, заключенное в такую оболочку или находящееся в таком физическом состоянии, при котором во время использования исключено распространение вещества в окружающую среду. В качестве закрытых источников наиболее часто используют иглы и трубочки с ¹³⁷Сs (энергия гамма-излучения 0,66 МэВ, период полураспада 30 лет) и препараты ⁶⁰Со (энергия гамма-излучения 1,17 и 1,33 МэВ, период полураспада 5,26 года). В последние годы широко используется ¹⁹²Ir (энергия гамма-излучения 0,30-0,61 МэВ, период полураспада 74,4 дня), так как он обладает высокой удельной радиоактивностью, что позволяет применять источники небольших размеров.

В качестве открытых источников употребляют пероральный прием ¹³¹I, внутривенное введение ⁹⁰Sr и внутриполостное введение коллоидного раствора. Блок закрытых источников излучения включает специальные помещения и комнаты общебольничного назначения. В блоке закрытых источников осуществляют внутриполостную гамма-терапию, а также аппликационную и внутритканевую лучевую терапию.

Внутриполостной метод облучения предназначен для подведения высокой поглощенной дозы к опухоли, расположенной в стенке полого органа, при максимальном щажении окружающих тканей. Внутриполостное облучение и внутритканевое облучение (источник излучения находится в тканях тела больного) осуществляют, последовательно вводя эндо- или интростат в полость тела или в ткани, а затем источник излучения – в эндо- или в интростат. Следовательно, облучения персонала во время процедуры не происходит. Подобный метод облучения получил название автолодинга (от англ. after – после, load – заряжать).

Аппликационный метод заключается в размещении закрытых радиоактивных аппаратов над поверхностно расположенными очагами поражения. Препараты располагают в муляже из пластмассы с таким расчетом, чтобы опухоль облучалась равномерно. Аппликационная b-терапия: применяется при лечении процессов, распространяющихся в поверхностных слоях (1-3 мм), а g-терапия применяется в тех случаях, когда патологический процесс располагается на глубине 4 мм и не глубже 2-3 см от облучаемой поверхности. Аппликационная лучевая терапия проводится фракционно или непрерывно.

Внутритканевой метод лучевой терапии является разновидностью контактного облучения. Внутритканевая лучевая терапия показана при хорошо ограниченных небольших опухолях, объем которых можно определить довольно точно. Особенно целесообразно применение внутритканевого облучения при опухолях подвижных органов (рак нижней губы, молочной железы, наружных мужских и женских половых органов) или при опухолях, требующих локального облучения (рак внутреннего угла глаза, века). Для проведения внутритканевой лучевой терапии используют источники гамма-излучений (⁶⁰Со, ¹⁹²Ir, ¹³⁷Cs), бета-излучения (⁹⁰Y, ³²Р), нейтронного излучения (²⁹Cf). Источники излучения, такие как ⁶⁰Со, ¹⁹²Ir, ¹³⁷Cs, ²⁵²Cf, используют для временного внедрения. Препараты изготавливают в виде гранул, покрытых снаружи золотом или платиной.

Сначала в опухоль вводят специальные интрастаты, изготовленные в виде пластмассовых или нейлоновых трубок в намеченном порядке, обеспечивающем равномерное облучение опухоли. Затем в просвет интрастатов вводят посредством шлангового аппарата источники излучения (метод последовательного введения).

Для постоянного облучения используют ¹⁹⁸Au, ⁹⁰Y, ³²P, которые вводят в опухолевую ткань в виде растворов при помощи инъекций, создающих равномерное облучение опухоли.

Облучение при внутритканевом методе проводится непрерывно, вследствие чего его воздействию подвергаются опухолевые клетки во все фазы клеточного цикла.

При этом облучению интенсивно подвергается опухолевая ткань при значительно меньшем лучевом воздействии на окружающие здоровые ткани.

Внутритканевая лучевая терапия является хирургической процедурой, поэтому она должна проводиться с соблюдением общих хирургических правил.