Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Лучевая терапия как радиация лечит рак

Лучевой терапии больше 120 лет, и сегодня это один из самых распространенных способов борьбы с раковыми заболеваниями. К безопасным технологиям работы с радиацией врачи пришли методом проб и ошибок. Когда излучение стали использовать в медицине? Какие существуют побочные эффекты? Что такое радиевые бомбы и радиоактивные импланты? ПостНаука рассказывает вместе с онкотерапевтом Артемом Геворковым и медицинским физиком Николаем Марковым.Это материал из гида Радиация: яд или лекарство, приуроченного к 75-летию атомной промышленности. Партнер гида Росатом.Радиация и рак: как одно влияет на другоеЕжегодно во всем мире онкологические заболевания диагностируются более чем у 18 миллионов человек, по данным ВОЗ и международных концерн-регистров1. В развитых странах около 7080%2 из них проходят лучевую терапию. При этом у 4555% облучение применяется для лечения опухолей, возникающих впервые.Лучевая терапия основана на действии радиации ионизирующего излучения3 на новообразования и ряд неопухолевых заболеваний4. О существовании радиации весь мир узнал еще в конце XIX века, но потребовалось около полувека, чтобы понять, как она на самом деле действует на живые организмы.В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген открыл рентгеновское излучение. Затем, в 1896-м, Антуан Анри Беккерель исследовал явление естественной радиоактивности. Через два года после этого супруги Пьер и Мария Кюри открыли радиоактивные свойства полония и радия. А в 1899 году история радиации пополнилась работой Эрнеста Резерфорда о составляющих излучения урана.Через некоторое время ученые, работавшие с излучением, стали обращать внимание на появляющиеся ожоги. На одной из конференций Беккерель собирался продемонстрировать свойства радия и положил позаимствованную у Пьера Кюри пробирку с образцом в карман жилета. На следующий день на теле в области кармана появился ожог в форме пробирки, а затем и язва. Ученый рассказал об этом Пьеру, который решил проверить эффект на себе и следующие 10 часов не расставался с пробиркой радия. Через несколько дней у него тоже появилось покраснение, перешедшее затем в тяжелейшую язву, от которой он страдал в течение двух месяцев. Так ученые поняли, что ионизирующее излучение может оказывать разрушительное влияние на живые ткани.В течение короткого времени появилось много работ о влиянии ионизирующего излучения на организм. За первыми очерками последовали все более подробные и серьезные исследования, которые в 1901 году привели к совместной заметке Пьера Кюри и Анри Беккереля Физиологическое действие лучей радия.С конца этого же года радиоактивные элементы начали применять для лечения пациентов. Уже к 1906 году на основании экспериментов было сформулировано правило Бергонье Трибондо, которое гласило, что клетки тем чувствительнее к воздействию радиации, чем быстрее размножаются. Позднее в формулировку правила внесли существенные изменения, но тогда оно навело на мысль о том, что радиация может помочь в борьбе с онкологическими заболеваниями. Тогда же зародилось новое медицинское направление лучевая терапия4. В начале XX века с помощью радия лечили рак ротоглотки, рентгеновские лучи использовали для лечения рака молочной железы и сарком. Источники излучения трубки с радием или радоном, образующимся при распаде радия, рентгеновские трубки прикладывали непосредственно к телу или помещали на небольшом расстоянии от него. Радий добавляли в глицерин и наносили на кожу, а также смешивали с мышьяком и принимали внутрь.
Не все попытки врачей в борьбе с онкологическими заболеваниями были удачными. Нередко после успеха и победы над болезнью чуть позже у пациента появлялись негативные последствия облучения: распадалась здоровая ткань, образовывались язвы. Ученые задались вопросом: можно ли воздействовать на опухоль избирательно, не подвергая агрессивному воздействию тело человека?Первые аппараты направленного воздействия излучением на живые ткани появились в 1910-х годах. Ими стали радиевые бомбы громоздкие конструкции со слабой защитой от излучения как пациента, так и медицинского персонала. Диаметр выходного отверстия на этих аппаратах был небольшим, терапия занимала много времени и была неудобной, доза излучения в ткани подводилась неточно. Аппараты на основе рентгеновских трубок также были слабыми и не могли облучать глубоко расположенные опухоли, а мощное мегавольтное оборудование было доступно только нескольким госпиталям. Радий-226 для радиевых бомб стоил невероятно дорого, поэтому на смену пришел кобальт-60, который, в отличие от дефицитного природного радия, можно было синтезировать искусственно в ядерных реакторах.
В 1940 году появились линейные ускорители электронов5. Первый сеанс лучевой терапии с помощью такого ускорителя провели в 1956 году в Стэнфорде, США. Впоследствии ускорители стали вытеснять аппараты с зарядами радия и кобальта. Они могли генерировать более мощное излучение и не оставляли радиоактивных отходов, а еще давали лучшие результаты лечения: дозу можно было подвести более адресно, пропускная способность аппаратов была выше, а сеансы короче.
Сегодня в лечении онкологических заболеваний используют аппараты, которые концентрируют лучевую нагрузку в области опухоли и минимально затрагивают здоровые ткани. Эволюция технологий лучевого лечения во многом объясняет, почему на сегодняшний день облучение настолько эффективно в борьбе с новообразованиями.Виды лучевой терапииЛучевая терапия основана на использовании ионизирующего излучения. Ее основной элемент радиоактивные изотопы6 (например, кобальт-60, иридий-192, йод-125) или специальные генерирующие устройства (скажем, рентгеновские трубки7), которые создают рентгеновские лучи.Уже в 19201930-х годах ученые поняли, что у радиации сложная, многоуровневая схема воздействия на клетку. Клетка это своеобразная фабрика, защищенная мембраной, с множеством различных структур внутри органеллами. Если разрушить стенку клетки, высок шанс, что она восстановится. Но если повреждена ДНК клетки, регенерировать она не сможет, особенно если разорваны обе цепочки ДНК.Главная цель лучевой терапии разрушить ДНК опухолевых клеток и спровоцировать их гибель8. После воздействия ионизирующего излучения некоторые опухолевые клетки реагируют почти сразу, а другие гибнут спустя какое-то время, как правило через несколько недель. При этом реакция здоровых тканей на облучение может растянуться на месяцы и даже годы. Чем интенсивнее был курс облучения, тем быстрее проявятся его последствия9. Способов три: дистанционный, контактный (брахитерапия) и системный, то есть радионуклидная терапия.В дистанционной лучевой терапии источник излучения находится на расстоянии от пациента. Как правило, пациент лежит на специальном терапевтическом столе, а чтобы минимизировать смещение тела, используют специальные подкладки и фиксаторы. Сегодня врачам также помогают лазерные центраторы и системы рентгеновской визуализации они позволяют точно расположить пациента по отношению к источнику излучения.Тип источника определяет, какие частицы будут пропускать через опухоль: пучки фотонов, электронов, протонов или нейтронов. Причем облучают опухоль сразу с нескольких направлений, чтобы подвести необходимую дозу. Каждый тип излучения отличает своя глубина проникновения через ткань, особенность распределения дозы в ткани и эффективность воздействия на нее. Нейтроны и фотоны, которые используют в лучевой терапии, имеют похожую глубину распределения дозы и максимально влияют на ткань на входе на первых нескольких сантиметрах пробега. Но нейтроны облучают сильнее, поэтому в ряде случаев с их помощью можно облучать радиорезистентные опухоли10. Протоны, наоборот, максимально воздействуют на глубине, а не на входе. Этот максимум облучения называется пиком Брэгга. При этом после прохождения пика доза резко падает почти до нуля, что практически полностью исключает облучение здоровых тканей, расположенных за опухолью.
Тем не менее более 70% всех случаев дистанционной лучевой терапии проводят на ускорителях электронов тормозным фотонным излучением11. Это первый и самый распространенный вид лучевой терапии, о котором мы уже рассказывали. Таких аппаратов больше, чем других, и они обладают большими технологическими возможностями при относительно низкой стоимости по сравнению, например, с установками для протонной терапии, чья стоимость в десятки раз выше.При контактной лучевой терапии, или брахитерапии, радиоактивный источник непосредственно контактирует с опухолью. Его могут при помощи специального устройства (эндостата) поместить в полости организма (трахею, прямую кишку и др.), и тогда речь идет о внутриполостной брахитерапии. Или ввести непосредственно в опухоль тогда говорят о внутритканевой лучевой терапии. Радиоактивный источник может находиться внутри временно, не более 1 часа, или имплантироваться на постоянной основе. Например, при брахитерапии рака предстательной железы используют радиоактивные зерна титановые капсулы с радиоактивным элементом размером с небольшое рисовое зерно, которые остаются в ткани железы на всю жизнь. Через некоторое время после имплантации они перестают излучать, а пациенту выдаются документы для прохода через металлоискатели, например при контроле в аэропорту. Все это абсолютно безопасно для окружающих людей, хотя часто пациентов, проходящих контактную лучевую терапию, боятся. Сегодня пациент после брахитерапии несколько дней находится в стационаре под дозиметрическим контролем. Когда его выписывают, рекомендуют ненадолго ограничить общение с маленькими детьми и беременными.Во время системной(радионуклидной) лучевой терапии12 пациент принимает радиоактивные препараты перорально, внутривенно или внутриартериально. Радиофармпрепараты попадают к очагам опухоли и избирательно накапливаются в органах-мишенях (например, радиоактивный йод накапливается в клетках папиллярного рака щитовидной железы), уничтожая в них раковые клетки.Кому и когда проводят лучевую терапиюСуществует стереотип, что лучевая терапия применяется только на последних стадиях онкологического заболевания, когда остальные методы лечения уже не помогают. Это не так. Технологический прогресс позволил использовать ионизирующее излучение прицельно и лечить с его помощью даже небольшие опухоли. Главные критерии для выбора типа лучевой терапии восприимчивость самого заболевания к излучению, расположение опухоли относительно жизненно важных органов и ее распространенность по организму.Если опухоль находится неглубоко, например на коже, важно, чтобы излучение не проникало глубоко в здоровые ткани, поэтому используют излучение (близкофокусную рентгенотерапию либо облучение электронами), которое не заденет здоровые ткани за опухолью. Если нужно облучить глубоко расположенные органы, тип и энергию излучения будут подбирать индивидуально и очень точно, чтобы не задеть ткани вокруг под и над опухолевым поражением. Если опухоль находится внутри полого органа, допустим трахеи, часть или всю дозу излучения можно доставить с помощью внутриполостной лучевой терапии радиоактивных зернышек.Суммарные дозы облучения и метод их доставки к опухоли меняются в зависимости от цели лучевой терапии: радикальное с целью вылечить пациента, а паллиативное для облегчения симптомов проявления болезни, например боли. Количество сеансов (фракционирование) также напрямую зависит от чувствительности к облучению самой опухоли и лучевой нагрузки, которую получат окружающие здоровые ткани. Чаще всего проводится один сеанс в день, иногда несколько; также терапию могут проводить несколько раз в неделю и реже.Для лечения заболеваний предстательной железы часто используют более крупные дозы. Для лечения активно делящихся чувствительных к облучению опухолей подбирают меньшие дозы. Легкие очень чувствительны к облучению, поэтому при их заболеваниях дозу нередко дробят до двух- или трехкратного облучения в течение дня. В итоге может значительно меняться общая длительность курса лучевого лечения, часто достигая сроков 67 недель.Почему не подвести большую дозу и не убить раковые клетки за один раз? Это может быть опасно для здоровых тканей вокруг опухоли. Дробление курса облучения минимально вредит пациенту, но при этом сохраняетсятерапевтический эффект13. В развитых странах лучевая терапия в том или ином виде используется в лечении онкологии у 70% пациентов. В России эта цифра также высока центры активно оснащают новым оборудованием и внедряют передовые методики облучения. Работа врачей ограничена технологиями и возможностями современного оборудования, например пропускной способностью аппаратов. Поток пациентов напрямую зависит от количества и состояния техники для лучевой терапии. Но решение проблемы нехватки оборудования влечет за собой другую задачу: как только центры закупают аппараты, нередко встает вопрос о специалистах, способных работать с новыми технологиями и использовать их на полную мощность. Для работы на этих аппаратах и в этой области придется учиться не один год: специальность требует многолетнего опыта работы.Что происходит после лучевой терапииЛучевая терапия нередко сопровождается побочными эффектами, но в основном временными. Их вид и интенсивность зависят от многих факторов: чувствительности опухоли к облучению, расположения в организме вообще и относительно жизненно важных органов. На состояние больного часто влияет и сама болезнь. Поэтому для каждого пациента врачи подбирают индивидуальный план лечения, обсуждают перспективы излечения и возможные негативные последствия. Онколог старается наладить психологическую связь с пациентом это помогает справляться не только с недугом, но и с последствиями самого лечения.При облучении рук или ног тошноты не будет, а вот во время лечения опухолей малого таза и живота тошнота естественное явление. Самые распространенные эффекты лучевой терапии отек и воспаление здоровых тканей рядом с мишенью облучения. Часто встречаются дерматит и мукозит воспаление кожи и слизистых в области облучения соответственно. Они носят временный характер и проходят через несколько недель. Сложнее дело обстоит с поздними эффектами, через 3 месяца и больше после последнего сеанса, которые часто носят необратимый характер. Нередко они проявляются в виде уплотнения или хрупкости тканей их легко травмировать, а заживать они будут сложно и долго.И все же одно из самых неприятных последствий лечения развитие опухолей, спровоцированных лучевой терапией. Они встречаются у людей, которых лечили много лет назад, в том числе устаревшими методами. Сегодня при планировании и проведении терапии такие риски обязательно учитываются и сводятся к минимуму. Чтобы избежать неприятных последствий как до, так и во время и после лучевой терапии, врачи дают пациенту особые рекомендации: чего не стоит делать, как питаться и чему уделить пристальное внимание (осторожно выбирать и принимать пищу, свести к минимуму трение от одежды, избегать прямых солнечных лучей и так далее). Поздние побочные эффекты лучевой терапии нужно лечить долго и комплексно, они могут значительно ухудшать качество жизни. Реабилитацией и лечением таких сложных последствий облучения в России занимается МРНЦ имени А.Ф. Цыба в Обнинске.Продолжительность жизни растет, а с ней и количество новых случаев онкологических заболеваний. Это связано не только с улучшением качества диагностики, но и с постепенным накоплением условий для возникновения опухоли на протяжении жизни. Но болезнь не обходит стороной и молодых людей: в последние годы чаще заболевает активная и работоспособная молодежь. Важно понимать, что таких пациентов необходимо не только излечить, но и полностью реабилитировать, вернуть к полноценной жизни и не допустить развития последствий лучевого лечения спустя какое-то время.Опасна ли лучевая терапия для врачей?Сегодня аппараты для лучевой терапии практически безопасны для работающих на них медиков, но так было не всегда. К безопасным технологиям работы с радиацией ученые пришли методом проб и ошибок. Ученые, создавшие первые аппараты и работавшие с радиационной техникой, тоже подвергались облучению и страдали от побочных эффектов. Во многих странах установлены памятники врачам и медсестрам, которые делали первые шаги в этой области. Например, в Гамбурге установлен мемориал пострадавшим от работы с радиацией, в особенности с рентгеновскими лучами и радием в медицине.В прошлом врачи не знали, как долго нужно облучать новообразование, чтобы помочь пациенту в борьбе с болезнью, а когда вместе с опухолью повреждаются и здоровые ткани. Аппликации источников излучения проводили незащищенными руками, поэтому врачи контактировали с излучающими элементами даже больше, чем сами пациенты. Даже после появления в 1930-х годах первых правил безопасности работы с радиоактивными веществами терапевты и онкологи страдали от последствий ионизирующего излучения.Сегодня для защиты специалистов и пациентов разработали нормы радиационной безопасности. Излучающие аппараты должны находиться в каньонах специальных защищенных помещениях, похожих на бункер, чтобы снизить уровень лучевого воздействия на персонал. Для людей, работающих с радиоактивными веществами, лимит дозы в год составляет 20 миллизивертов(для обычных людей в среднем не более 1 миллизиверта)14. Как правило, при проведении сеансов лучевой терапии медицинский персонал находится за пределами каньона, в пультовой, откуда осуществляется контроль за ходом процесса облучения. Но и здесь есть свои исключения: при проведении брахитерапии рака предстательной железы зернами с радиоактивным изотопом йод-125 врачи и медицинские физики находятся в процедурной рядом с пациентом. Для защиты они используют специальные защитные перчатки, фартуки, юбки и очки со свинцовым эквивалентом.Перспективные направления лечения ракаТехнологии подведения доз ионизирующего излучения постоянно совершенствуются. Основная цель достичь максимальной точности и безопасности процесса лечения, сократить время сеансов и длительность всего курса облучения.Появляются новые комплексы для лечения радиацией. В адронной лучевой терапии используются большие ускорители, на которых получают пучки заряженных частиц протоны и тяжелые ионы. При адронной лучевой терапии побочные эффекты наблюдаются реже, поэтому она незаменима для лечения детей правда, это дорогостоящее лечение.В России активно работают над повышением доступности лучевого лечения всем онкологическим больным. Российские ученые-онкологи и физики разрабатывают и внедряют в клиническую работу новые протонные ускорительные комплексы, источники для внутритканевой брахитерапии и линейные ускорители. Это сделает лучевую терапию более доступной в том числе в регионах.Все научные достижения в лучевой терапии это результат непрерывной успешной работы нескольких поколений талантливых ученых, врачей, физиков и других смежных специалистов. Цепочка больших и маленьких открытий, огромный опыт диагностики, лечения и реабилитации, непрерывный анализ успехов и ошибок позволили выйти лечению с помощью радиации на высокий уровень. Позади остались более ста лет истории и успешного развития радиотерапии, но многое еще предстоит сделать, чтобы метод стал более совершенным, безопасным и эффективным.
ЛитератураТрофимова О.П. / Прошлое и настоящее лучевой терапии в онкологии / Клиническая онкогематология, 2013MSK Radiation Therapy: Timeline of Progress / https://www.mskcc.org/timeline/msk-radiation-therapy-timeline-progress / Memorial Sloan Kettering Cancer CenterТерапевтическая радиология: национальное руководство / под ред. А.Д. Каприна, Ю.С. Мардынского. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2018. С. 218271.Mousa, A. G., Bishr, M. K., Mula-Hussain, L., & Zaghloul, M. S. (2019). Is economic status the main determinant of radiation therapy availability? The Arab world as an example of developing countries. / Radiotherapy and Oncology, 140, 182189. doi:10.1016/j.radonc.2019.06.026.WHO-CancerReport-2020-Global Profile.Slotman BJ, Cottier B, Bentzen SM, et al. Overview of national guidelines for infrastructure and staffing of radiotherapy. / ESTROQUARTS: Work package 1. Radiother Oncol 2005;75:349354.F. Bray, International Agency for Research on Cancer, American Cancer Society, et all. Global Cancer Statistics 2018: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide CA CANCER J CLIN, 2018; 68:394424.Каприн А.Д., Старинский В.В., Г. В. Петрова. Состояние онкологической помощи населению России в 2018 году. М.: МНИОИ им. Н. И. Герцена филиал ФГБУ "НМИЦ радиологии Минздрава России, 2019. 236 с.
Источник: postnauka.ru
К списку статей
Опубликовано: 19.11.2020 14:14:01
0

Сейчас читают

Комментариев (0)
Имя
Электронная почта

Общее

Категории

Последние комментарии

© 2006-2020, umnikizdes.ru