Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Иондалған сәулемен қатерлі ісікке емдеу
Treatment of cancer with ionized radiation
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.
External beam radiation therapy (EBRT) is a form of radiotherapy that utilizes a high energy collimated beam of ionizing radiation, from a source outside the body, to target and kill cancer cells. A radiotherapy beam is composed of particles which travel in a consistent direction; each radiotherapy beam consists of one type of particle intended for use in treatment, though most beams contain some contamination by other particle types. Radiotherapy beams are classified by the particle they are intended to deliver, such as photons (as x rays or gamma rays), electrons, and heavy ions; x rays and electron beams are by far the most widely used sources for external beam radiotherapy. Orthovoltage ("superficial") X rays are used for treating skin cancer and superficial structures. Megavoltage X rays are used to treat deep seated tumors (e. g. bladder, bowel, prostate, lung, or brain), whereas megavoltage electron beams are typically used to treat superficial lesions extending to a depth of approximately 5 cm. A small number of centers operate experimental and pilot programs employing beams of heavier particles, particularly protons, owing to the rapid decrease in absorbed dose beneath the depth of the target. Teletherapy is the most common form of radiotherapy (radiation therapy). The patient sits or lies on a couch and an external source of ionizing radiation is pointed at a particular part of the body. In contrast to brachytherapy (sealed source radiotherapy) and unsealed source radiotherapy, in which the radiation source is inside the body, external beam radiotherapy directs the radiation at the tumor from outside the body.
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
Bremsstrahlung X rays are produced by bombarding energetic cathode rays (electrons) onto a target made of a material with high atomic number, such as tungsten. The target acts as a sort of transducer, converting part of the electrons' kinetic energy into energetic photons. Kilovoltage X rays are typically produced using an X ray tube, in which electrons travel through a vacuum from a hot cathode to a cold anode, which also acts as the target. However, it is impractical to produce megavoltage X rays using this method; instead, a linear accelerator is most commonly used to produce X rays of such energy. X ray emission is more forward directed at megavoltage energies and more laterally directed at kilovoltage energies. Consequently, kilovoltage X rays tend to be produced using a reflection type target, in which the radiation is emitted back from the target's surface, while megavoltage X rays tend to be produced with a transmission target in which the X rays are emitted on the side opposite that of electron incidence. Reflection type targets exhibit the heel effect and can use a rotating anode to aid in heat dissipation. Compton scattering is the dominant interaction between a megavoltage beam and the patient, while the photoelectric effect dominates at keV energies. Additionally, Compton scattering is much less dependent on atomic number than the photoelectric effect; while kilovoltage beams enhance the distinction between muscle and bone in medical imaging, megavoltage beams suppress that distinction to the advantage of teletherapy. Pair production and photoneutron production increase at higher energies, only becoming significant at energies on the order of 1 MeV. X ray energy in the keV range is described by the electrical voltage used to produce it. For instance, a 100 kVp beam is produced by a 100 kV voltage applied to an X ray tube and will have a maximum photon energy of 100 keV. However, the beam's spectrum can be affected by other factors as well, such as the voltage waveform and external X ray filtration. These factors are reflected in the beam's half value layer (HVL), measured in air under conditions of "good geometry". A typical superficial X ray energy might be 100 kVp per 3 mmAl – "100 kilovolts applied to the X ray tube with a measured half value layer of 3 millimeters of aluminum". The half value layer for orthovoltage beams is more typically measured using copper; a typical orthovoltage energy is 250 kVp per 2 mmCu. For X rays in the MeV range, an actual voltage of the same magnitude is not used in production of the beam. A 6 MV beam contains photons of no more than 1 MeV, rather than 6 MeV; the energy of such a beam is instead generally characterized by measuring the ratio of the beam's intensity at varying depths in a medium. Kilovoltage beams do not exhibit a build up effect and thus deposit their maximum dose at the surface, i. e. d = 0 or D = 100%. Conversely, megavoltage beams do exhibit the buildup effect deposit; they deposit their maximum dose at some depth below the surface, i. e. d > 0. The depth of dose maximum is governed by the range of the electrons liberated upstream during Compton scattering. At depths beyond d, the dose profile of all X ray beams decreases roughly exponentially with depth. Though actual values of d are influenced by various factors, the following are representative benchmark values. + Representative d Voltage (MV) < 1 4 6 9 10 14 20 24 25 34 d (cm) 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.
X rays are generated by bombarding a high atomic number material with electrons. If the target is removed (and the beam current decreased). a high energy electron beam is obtained. Electron beams are useful for treating superficial lesions, because the maximum dose deposition occurs near the surface and thereafter decreases rapidly with depth, sparing underlying tissue. Electron beams usually have nominal energies in the range of 4–20 MeV, corresponding to a treatment range of approximately 1–5 cm (in water equivalent tissue). Energies above 18 MeV are rarely used. Although the X ray target is removed in electron mode, the beam must be fanned out by sets of thin scattering foils in order to achieve flat and symmetric dose profiles in the treated tissue. Many linear accelerators can produce both electrons and x rays.
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.
Hadron therapy involves the therapeutic use of protons, neutrons, and heavier ions (fully ionized atomic nuclei). Of these, proton therapy is by far the most common, though still rare compared to other forms of external beam radiotherapy, since it requires large and expensive equipment. The gantry (the part that rotates around the patient) is a multi story structure, and a proton therapy system can cost (as of 2009) up to US$150 million.
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.
Modern linear accelerators are equipped with multileaf collimators (MLCs), which can move within the radiation field as the linac gantry rotates, and block the field as necessary according to the gantry position. This technology allows radiotherapy treatment planners great flexibility in shielding organs at risk (OARSs), while ensuring that the prescribed dose is delivered to the target organs. A typical multi leaf collimator consists of two sets of 40 to 160 leaves, each around 5–10 mm thick and several centimetres long in the other two dimensions. Each leaf in the MLC is aligned parallel to the radiation field and can be moved independently to block part of the field, adapting it to the shape of the tumor (by adjusting the position of the leaves), thus minimizing the amount of healthy tissue subject to radiation exposure. On older linacs without MLCs, this must be accomplished manually using several hand crafted blocks.
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.
Intensity modulated radiation therapy (IMRT) is an advanced radiotherapy technique used to minimize the amount of normal tissue being irradiated in the treatment field. In some systems, this intensity modulation is achieved by moving the leaves in the MLC during the course of treatment, thereby delivering a radiation field with a non uniform (i. e., modulated) intensity. Using IMRT, radiation oncologists are able to split the radiation beam into many beamlets and vary the intensity of each beamlet, and doctors are often able to further limit the amount of radiation received by healthy tissue near the tumor. Doctors have found that this sometimes allows them to safely give a higher dose of radiation to the tumor, potentially increasing the chance of successful treatment.
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.
Volumetric modulated arc therapy (VMAT) is an extension of IMRT characterized by a linear accelerator rotating around the patient. This means that rather than radiation entering the patient at only a small number of fixed angles, it can enter at many angles. This can be beneficial for some treatment sites in which the target volume is surrounded by a number, allowing directed treatment without exposing nearby organs to heightened radiation levels.
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.
The intensity of the X rays produced in a megavoltage linac is much higher in the centre of the beam compared to the edges. To offset this central peak, a flattening filter is used. A flattening filter is cone shaped so as to compensate for the forward bias in the momentum of incident electrons (and is typically made from a metal such as tungsten); after an X ray beam passes through the flattening filter, it has a more uniform profile. This simplifies treatment planning, though significantly reduces the intensity of the beam. With greater computing power and more efficient treatment planning algorithms, the need for simpler treatment planning techniques – such as "forward planning", in which the planner directly instructs the linac on how to deliver the prescribed treatment – is reduced. This has led to increased interest in flattening filter free (FFF) treatments. FFF treatments have been found to have an increased maximum dose rate, allowing reduced treatment times and a reduction in the effect of patient motion on the delivery of the treatment. This makes FFF an area of particular interest in stereotactic treatments. For instance, in treatment of breast cancer, the reduced treatment time may reduce patient movement and breast treatments where there is the potential to reduce breathing motion.
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.
Image guided radiation therapy (IGRT) augments radiotherapy with imaging to increase the accuracy and precision of target localization, thereby reducing the amount of healthy tissue in the treatment field. To allow patients to benefit from sophisticated treatment techniques as IMRT or hadron therapy, patient alignment accuracies with an error margin of at most 0.5 mm are desirable. Therefore, methods such as stereoscopic digital kilovoltage imaging based patient position verification (PPVS), and alignment estimation based on in situ cone beam computed tomography (CT), enrich the range of modern IGRT approaches.