Применение ионизирующих излучений в лучевой терапии.

Лучевая терапия – это метод лечения онкологических заболеваний, основанный на подавлении активности патогенных клеток с помощью ионизирующих излучений.

В лучевой терапии применяются различные виды излучений.

Альфа-терапия основана на применении короткоживущих альфа-излучающих изотопов, с учетом того, что их пробег в тканях организма – не более 0,1мм. На этом коротком пробеге α-частицы проявляют очень высокую ионизирующую способность. Формы применения: радоновые ванны, питье радоновой воды, вдыхание воздуха, обогащенного радоном, аппликации растворов или мазей, содержащих торий.

Бета-терапия. Бета-излучение способно проникать в ткани на глубину 2 – 5 мм. Применяются различные методики бета-терапии: внутриполостная, аппликационная, внутритканевая: названия здесь вполне красноречивы. Внутритканевую бета-терапию осуществляют, вводя в ткани, подлежащие облучению, коллоидные растворы короткоживущих бета-излучающих изотопов (например, уже упоминавшийся изотоп золота ₇₉Au¹⁹⁸). В бета-терапии малый пробег b-частиц может быть во благо: меньше лучевая нагрузка на здоровые клетки.

Рентгенотерапия. В зависимости от глубины расположения онкологического очага, применяется рентгеновское излучение очень широкого диапазона значений энергии квантов: от 10 до 250 кэВ. Помимо энергии квантов, важное значение имеет то, как организована фокусировка рентгеновского излучения. Мы уже обсудили специфику его отражения и преломления. То, что удается сделать для фокусировки рентгеновских лучей – это их пропускание через каналы в толстом (свинцовом) корпусе рентгеновской установки – они называются коллиматорами. Многочисленная группа тонких конических сужающихся коллиматорных каналов – это нечто в роде свинцовой линзы для фокусировки потока рентгеновских лучей на злокачественной опухоли.

Гамма–терапия. Благодаря более высокой проникающей способности, в сравнении с рентгеновским, гамма-излучение нашло применение в эффективном методе лучевой терапии, получившем название «гамма-нож».

Гамма-нож – технология, которую можно отнести к хирургической. (Основатель радиохирургии и изобретатель гамма - ножа – Ларс Лекселл,  Швеция). Идея метода - в том, чтобы гамма-излучение от источников, излучающих с множества направлений, свести в точку дозового максимума, находящуюся на пересечении всех лучей, совместить эту точку с патологическим очагом и уничтожить его за одну процедуру с минимальным  ущербом для соседствующих структур.

Гамма-нож задумывался как инструмент для операций на мозге.

Технические подробности современного гамма-ножа для радиохирургии патологий головного мозга:

- Используется γ-излучение изотопа кобальта: ₂₇Co⁶⁰ с периодом полураспада Т_1/2 = 5,26 лет. Он излучает b^--частицы с энергией 0,31 МэВ и

 g-кванты 1,33 МэВ и 1,17 МэВ. В природе не существует; создается искусственно.

       - Активность каждого источника – 30 Ки (что составляет 1,1 ТБк; терабеккерель: 1ТБк = 10¹² Бк).

- Количество совместно работающих источников – 210, с суммарной активностью 6600 Ки. (!)

- Источники и коллимационные каналы располагаются в жестком защитном кожухе таким образом, чтобы имелось гарантированное механически неподвижное положение точки дозового максимума. Материал для коллиматоров – вольфрам; он оказался более подходящим, чем свинец.

- Совпадение точки дозового максимума с центром онкологического очага должно обеспечиваться с точностью до долей миллиметра. Для этого используются стереотаксические системы, обеспечивающие фиксацию головы пациента в нужном положении. Контроль этого положения обеспечивается с помощью специального рентгеновского томографа и других систем.

Насколько жесткими бывают требования к стереотаксическим системам, можно почувствовать из следующего примера: при некоторых операциях с применением лучевой терапии следящие системы согласовывают моменты включения-выключения лучевой нагрузки с ритмом дыхания пациента.

Протонная терапия – это вид лучевой терапии, обеспечивающий малую лучевую нагрузку на здоровые ткани при лечении глубоко залегающих компактных онкологических очагов.

Малая лучевая нагрузка на здоровые ткани обусловлена следующими свойствами потоков быстрых протонов.

Во-первых, протоны имеют сравнительно большую массу, поэтому узкий поток сфокусированных протонов остается узким потоком практически до конца пробега.

 Во-вторых, потоки протонов, получаемые с помощью ускорителя, однородны по скорости и кинетической энергии, поэтому глубина проникновения всех протонов практически одинакова; она может регулироваться настройкой режима работы ускорителя.

В-третьих, почти вся радиационная доза протонов выделяется в тканях на последних миллиметрах пробега протонов. Эта особенность протонов известна как Брэгговский пик. На графиках рис. 10, в координатах «глубина – доза», видно, что на-                           

Рис. 10.                            личие такого пика выгодно отличает протоны от гамма-излучения  (x-rays)  и электронов.

Выбором значения энергии протонов, достигаемой в ускорителе            (а диапазон для выбора широк: 70 – 250 МэВ) можно добиться, чтобы              максимум дозы достался, по преобладанию, раковым клеткам,; здоровые клетки, расположенные на глубине меньшей, чем опухоль, получат гораздо меньшую дозу, а ткани, расположенные глубже опухоли, вообще никакой дозы не получат.

Дозу радиации, которую получают ближние здоровые ткани, удается дополнительно уменьшить за счет прецизионного (точно выверенного) вращения тела пациента относительно протонного пучка, либо вращая пучок вокруг пациента.