Кіріспе

Иондалған сәулемен қатерлі ісікке емдеу

Сыртқы сәулемен емдеу (EBRT) – бұл сәуле терапиясының бір түрі, онда денеден тыс жердегі сәуле көзінен шыққан жоғары энергиялы, коллимцияланған иондаушы сәулелену шоғы қатерлі ісік жасушаларын нысанаға алып, жою үшін пайдаланылады. Сәуле терапиясы шоғы бір бағытта қозғалатын бөлшектерден тұрады; әр сәуле шоғы емдеуде қолдануға арналған бір түрлі бөлшектен құралған, бірақ көптеген шоқтарда басқа бөлшек түрлерінің қоспасы болуы мүмкін. Сәуле терапиясы шоқтары жеткізілетін бөлшектерге қарай жіктеледі, мысалы, фотондарға (рентген сәулелері немесе гамма сәулелері түрінде), электрондарға және ауыр иондарға; рентген сәулелері мен электрондық шоқтар сыртқы сәулемен емдеудің ең көп қолданылатын көздері болып табылады. Ортовольт ("беткі") рентген сәулелері тері қатерлі ісігі мен беткі құрылымдарды емдеу үшін қолданылады. Мегавольт рентген сәулелері терең орналасқан ісіктерді (мысалы, несеп қуығы, ішек, простата, өкпе немесе ми) емдеу үшін қолданылады, ал мегавольт электрондық шоқтар көбінесе шамамен 5 см тереңдікке дейінгі беткі зақымдануларды емдеу үшін қолданылады. Аз ғана орталықтар ауыр бөлшектердің, әсіресе протондардың сәулелерін қолданатын тәжірибелік және пилоттық бағдарламаларды жүргізеді, себебі нысана тереңдігіне жеткеннен кейін сіңірілген дозаның жылдам төмендеуі байқалады. Телетерапия – сәуле терапиясының (радиотерапияның) ең көп таралған түрі. Пациент диванға отырып немесе жатып алады, ал иондаушы сәулеленудің сыртқы көзі дененің белгілі бір бөлігіне бағытталады. Брахитерапиядан (жабық көзді сәуле терапиясы) және жабық емес көзді сәуле терапиясынан айырмашылығы, онда сәулелену көзі дене ішінде орналасқан, сыртқы сәулемен емдеу сәулеленуді ісікке денеден тыс жерден бағыттайды.

Рентген сәулелерінің көздері мен қасиеттері

Бремсштральдық рентген сәулелері энергиялы катод сәулелерін (электрондарды) вольфрам сияқты жоғары атомдық саны бар материалдан жасалған нысанаға бомбалау арқылы туындайды. Нысана – электрондардың кинетикалық энергиясының бір бөлігін энергиялы фотондарға түрлендіретін түрлендіргіш ретінде әрекет етеді. Киловольттық рентген сәулелері әдетте рентген түтігі арқылы жасалады, онда электрондар ыстық катодтан суық анодқа вакуум арқылы өтеді, ол да нысана болып табылады. Дегенмен, осы әдіспен мегавольттық рентген сәулелерін жасау тиімсіз; оның орнына, мұндай энергиядағы рентген сәулелерін өндіру үшін сызықтық үдеткіш қолданылады. Мегавольттық энергияда рентген сәулелерінің шығуы көбінесе алға бағытталған, ал киловольттық энергияда – бүйірге бағытталған. Сәйкесінше, киловольттық рентген сәулелері көбінесе сәулелену нысана бетінен кері таралатын рефлексиялық нысананы пайдаланады, ал мегавольттық рентген сәулелері электрондық сәуле кіретін жерге қарама-қарсы тарауда сәуле шығарылатын трансляциялық нысанамен жасалады. Рефлексиялық нысаналар «өкше әсерін» көрсетеді және жылуды таратуға көмектесу үшін айналмалы анодты пайдалана алады. Мегавольттық сәуле мен науқас арасындағы басым өзара әрекеттесу – Комптон шашырауы, ал keV энергиясында – фотоэлектрлік әсер. Сонымен қатар, Комптон шашырауы фотоэлектрлік әсерге қарағанда атомдық санға әлдеқайда аз тәуелді; киловольттық сәулелер медициналық бейнелеуде бұлшықет пен сүйек арасындағы айырмашылықты күшейтеді, ал мегавольттық сәулелер телетерапия үшін осы айырмашылықты азайтады. Жұп өндірісі және фотонейтрон өндірісі жоғары энергияда артады, тек 1 МэВ энергияда ғана маңызды болады. КэВ диапазонындағы рентген сәулелерінің энергиясы оны өндіру үшін қолданылатын электр кернеуімен сипатталады. Мысалы, 100 кВп сәулесі рентген түтігіне 100 кВ кернеу қосылғанда жасалады және оның фотон энергиясының максималды деңгейі 100 кэВ болады. Дегенмен, сәуле спектріне кернеудің формасы және сыртқы рентген сүзгісі сияқты басқа факторлар да әсер етуі мүмкін. Бұл факторлар «жақсы геометрия» жағдайында ауада өлшенетін сәуле жартылай қабатында (HVL) көрінеді. Типикалық үстіңгі рентген энергиясы 3 мм Al үшін 100 кВп болуы мүмкін. Ортовольттық сәулелер үшін жартылай қабат көбінесе мыспен өлшенеді; типикалық ортовольттық энергиясы 2 мм Cu үшін 250 кВп. МэВ диапазонындағы рентген сәулелерін жасау үшін бірдей шамадағы кернеу қолданылмайды. 6 МВ сәулесі 6 МэВ емес, 1 МэВ-тан аспайтын фотондарды қамтиды; мұндай сәуленің энергиясы әдетте ортаның әртүрлі тереңдіктеріндегі сәуле қарқындылығының арақатынасын өлшеу арқылы сипатталады. Киловольттық сәулелер жинақталу әсерін көрсетпейді және осылайша олардың максималды дозасы бетке түседі, яғни d = 0 немесе D = 100%. Керісінше, мегавольттық сәулелер жинақталу әсерін көрсетеді; олар максималды дозасын беттен төменгі тереңдікте қалдырады, яғни d > 0. Максималды доза тереңдігі Комптон шашырауы кезінде туындаған электрондардың қашықтығымен анықталады. d тереңдігінен асып кеткенде, барлық рентген сәулелерінің дозалық профилі тереңдікпен шамамен экспоненциалды түрде төмендейді. d-ның нақты мәндеріне әртүрлі факторлар әсер етсе де, төмендегілер репрезентативті эталондық мәндер болып табылады. + Типикалық d Кернеу (МВ) < 1 4 6 9 10 14 20 24 25 34 d (см) 0 1 1.5 1.9 2.3 2.7 3.5 3.9 3.8 4.7

Электрондар

Рентген сәулелері жоғары атомдық санды материалды электрондармен бомбалау арқылы туындайды. Егер нысана алынып тасталса (және сәуле тогы кемітілсе), жоғары энергиялы электрондық сәуле алынады. Электрондық сәулелер беткі зақымдануларды емдеуге қолайлы, себебі максималды дозаның шоғырлануы бетке жақын жерде болады, содан кейін тереңдікке қарай жылдам төмендейді, ал жатқан тіндер қорғалады. Электрондық сәулелердің энергиясы көбінесе 4-20 МэВ аралығында болады, бұл суға тең тіндерде шамамен 1-5 см емдеу тереңдігіне сәйкес келеді. 18 МэВ-тан жоғары энергиялар көбінесе қолданылмайды. Электрондық режимде рентгендік нысана алынып тасталғанымен, емделетін тінде тегіс және симметриялық доза профилін қамтамасыз ету үшін сәуле жұқа шашырату фольгаларының жиынтығы арқылы таратылуы тиіс. Көптеген сызықтық үдеткіштер электрондық және рентген сәулелерін өндіре алады.

Адрондық терапия

Адрондық терапия протон, нейтрон және ауыр иондарды (толық иондалған атом ядроларын) емдік мақсатта пайдалануды қамтиды. Бұлардың ішінде протондық терапия ең көп таралғанымен, ол әлі де басқа сыртқы сәулелік терапия түрлерімен салыстырғанда сирек кездеседі, себебі үлкен және қымбат жабдық талап етеді. Гантри (науқастың айналасында айналатын бөлік) – көп қабатты құрылым болып табылады, ал протондық терапия жүйесінің құны (2009 жылғы мәліметтер бойынша) 150 миллион АҚШ долларына жетеді.

Көп жапырақты коллиматор

Қазіргі сызықтық үдемелі қондырғылар көп жапырақты коллиматорлармен (МЖК) жабдықталған, олар линак порталы айналғанда сәулелену өрісі ішінде жылғала алады және порталдың орналасуына қарай қажет болған жағдайда өрісті тоқтатуға мүмкіндік береді. Бұл технология сәулелік терапияны жоспарлаушыларға қауіпті органдарды (ҚО) қорғауда үлкен икемділік береді, сонымен бірге белгіленген дозаның мақсатты органдарға дәл жеткізілуін қамтамасыз етеді. Типик көп жапырақты коллиматор екі жиынтықтан, әрқайсысы 40-ден 160 жапыраққа дейін, тұрады. Әрбір жапырақтың қалыңдығы шамамен 5–10 мм, ал қалған екі өлшемде бірнеше сантиметрге жетеді. МЖК-дегі әрбір жапырақ сәулелену өрісіне параллель орналасқан және өрістің бір бөлігін бөгеп, ісіктің пішініне бейімдеуге (жапырақтардың орнын өзгерту арқылы) тәуелсіз түрде жылжуға болады, осылайша сәулеленуге ұшыраған денсаулы тіндердің мөлшерін азайтады. МЖК жоқ ескі линактарда мұны бірнеше қолмен жасалған блоктарды қолдану арқылы қолмен жасау қажет болды.

Жарық терапиясының интенсивтілігі модуляцияланған

Интенсивтілік модуляцияланған сәулелік терапия (IMRT) – емдеу алаңындағы қалыпты тіндерге түсетін сәулелену мөлшерін азайтуға бағытталған, жетілдірілген сәулелік терапия техникасы. Кейбір жүйелерде бұл интенсивтілік модуляциясы емдеу кезінде MLC-дегі жапырақтарды қоздыру арқылы жүзеге асырылады, соның нәтижесінде біркелкі емес (яғни, модуляцияланған) интенсивтілікпен сәулелену алаңы құрылады. IMRT-ны пайдалану арқылы сәулелік онкологтар сәулелену шоғын көптеген сәулелі сәулелерге бөліп, әр сәулелі сәуленің қарқындылығын өзгерте алады, ал дәрігерлер көбінесе ісіктің жанындағы сау тіндерге түсетін сәулелену мөлшерін одан әрі шектей алады. Дәрігерлер бұл кейде ісікке сәулеленудің жоғары дозасын қауіпсіз беруге мүмкіндік беретінін анықтады, бұл емнің табысты болу ықтималдығын арттыруы мүмкін.

Көлдік модульді доғалық терапия

Көлдік модульді доғалық терапия (VMAT) – пациенттің айналасында айналатын сызықтық үдеткіш арқылы сипатталатын IMRT-нің кеңейтілген түрі. Бұл, сәулеленудің пациентке тек бірнеше белгілі бұрыштардан ғана емес, көптеген бұрыштардан енуі мүмкін дегенді білдіреді. Бұл, мақсатты көлемді көптеген тіндермен қоршаған кейбір емдеу орындарында тиімді болуы мүмкін, жақын орналасқан органдарға сәулеленудің жоғары деңгейін жеткізбей, бағытталған емдеуді қамтамасыз етеді.

Тегістеу сүзгісі жоқ

Мегавольттық линактарда туындайтын рентген сәулелерінің қарқындылығы, сәуленің шеттерімен салыстырғанда ортасында әлдеқайда жоғары. Бұл орталық шықты теңестіру үшін жалпақтау сүзгісі қолданылады. Жалпақтау сүзгісі конус тәрізді болып келеді, бұл инциденттік электрондардың импульсіндегі алдыңғы бағытты өтеуге мүмкіндік береді (әдетте вольфрам сияқты металдан жасалады); рентген сәулесі жалпақтау сүзгісінен өткеннен кейін, ол біркелкі профильге ие болады. Бұл емдеуді жоспарлауды жеңілдетеді, бірақ сәуленің қарқындылығын едәуір төмендетеді. Көп есептеу қуаты мен тиімді емдеу жоспарлау алгоритмдерінің арқасында, жоспарлаушы линақтың тағайындалған емдеуді қалай жүзеге асыру керектігін тікелей көрсететін "алдын ала жоспарлау" сияқты қарапайым емдеу жоспарлау әдістеріне деген қажеттілік азаяды. Бұл сүзгісіз жалпақтау (FFF) емдеулеріне қызығушылықты арттырды. FFF емдеулерінің максималды дозасының артуы анықталды, бұл емдеу уақытын қысқартуға және емделушінің қозғалысының емдеуге тигізетін әсерін азайтуға мүмкіндік береді. Бұл FFF-ді стереотаксикалық емдеуде ерекше қызығушылық тудыратын салаға айналдырады. Мысалы, емдеу уақытының қысқаруы емделушінің қозғалысын және көкірек емдеуінде тыныс алу қозғалысын азайтуға мүмкіндік береді.

Суретпен басқарылатын сәулемен емдеу

Бейнемен басқарылатын сәулелік терапия (IGRT) сәулелік терапияны бейнелеу арқылы толықтырады, бұл нысананың анықталуының дәлдігі мен нақтылығын арттырады, соның салдарынан емдеу аймағындағы сау тіндердің мөлшерін азайтады. Пациенттерге IMRT немесе адрондық терапия сияқты жетілдірілген емдеу техникасының артықшылықтарынан пайда көру үшін, пациенттің дұрыс орналасуы кем дегенде 0,5 мм қателік шегімен болуы қажет. Сондықтан, стереоскопиялық цифрлық киловольттік бейнелеуге негізделген пациенттің позициясын тексеру (PPVS) және ішкі конус сәулелі компьютерлік томография (КТ) негізіндегі туралауды бағалау сияқты әдістер, қазіргі заманғы IGRT тәсілдерінің спектрін кеңейтеді.