Лучевая терапия при раке

Успешное применение лучевой терапии при раке требует точного определения дозы для опухоли и окружающей ткани. Слишком большая доза излучения приводит к гибели опухоли, но вызывает множественные осложнения со стороны организма в результате поражения нормальных тканей.

Большинство тканей организма (например, слизистая оболочка ЖКТ и костный мозг) обладают поразительной способностью к регенерации после облучения путем деления стволовых клеток, а также посредством восстановления клеток, подвергшихся сублетальному воздействию. Опухоли обладают меньшей способностью к восстановлению. Это различие можно использовать при дробном применении облучения, при этом клетки организма могут восстановиться в периодах между сеансами.

При увеличении интервала между сеансами лучевой терапии при раке суммарную дозу следует увеличивать в целях сохранения биологического эффекта, так как чем больше перерыв, тем большее количество клеток восстанавливается. Клетки, выжившие после облучения, обычно восстанавливаются в течение 24 ч, поэтому стандартно сеансы лучевой терапии проводят ежедневно.

При лечении опухолей таза доза облучения в течение одного сеанса составляет 180-200 сГр. При облучении брюшной полости ее снижают до 100-120 сГр, так как при увеличении объема облучаемой ткани устойчивость снижается.

Основные факторы, определяющие результаты лучевой терапии при раке

• Устойчивость нормальных тканей к облучению.
• Строение опухоли.
• Площадь облучаемой поверхности.
• Суммарная доза радиации.
• Длительность лечения.
• Количество сеансов облучения.
• Качество оборудования для облучения.
• Степень насыщения тканей кислородом.

Методы лучевой терапии при раке

Существует два вида лучевой терапии при раке: теле- и брахитерапия. При телетерапии источник излучения расположен на значительном расстоянии от пациента; пучок излучения также находится вне тела человека. В онкологии применяется линейный ускоритель, используемый в качестве внешнего источника радиации. В брахитерапии источник радиации расположен внутри или на поверхности тела человека. Кроме того, возможно внутриполостное и интерстициальное расположение датчика. По сравнению с внешней лучевой терапией, внутриполостная и интерстициальная технологии позволяют доставить большую дозу излучения к клеткам опухоли, в то время как дозу облучения нормальных тканей значительно снижают и определяют по закону обратных квадратов.

Устройства для внешнего облучения:

• — аппараты с киловольтным или ортовольтным (125-400 кВ) излучением;
• — с использованием кобальта-60 (1,25 МВ);
• — линейный ускоритель (4,35 МВ);
• — бетатроны или циклические ускорители электронов (20-42 МВ).

Ускорители частиц (электронов, протонов, нейтронов).

Устройства для внутриполостных лучей (цезий или иридий):

• — аппликаторы с дистанционным управлением с низким (137Cs) или высоким (192Ir) уровнем облучения, интраперитонеальное облучение (например, с помощью 32P).

Устройства для интерстициального облучения:

• — для постоянного облучения — небольшие датчики (например, с применением 198Au, 125I);
• — сменные датчики — полоски (например, с 192Ir) и пункционные (с использованием, например, 226Ra, 137Cs)

Телетерапия

Это внешнее облучение. При увеличении энергии электромагнитного излучения повышается его проникающая способность, при этом меньшую дозу облучения поглощает кожа, а большую — внутренние органы и ткани. При воздействии высоких доз (1 млн В и более) поглощение излучения костями не изменяется.

Ортовольтные (200-500 кВ) генераторы в настоящее время используют только при лечении рака кожи. Кобальтовые генераторы, разработанные в начале 1950-х гг., в настоящее время уступили место линейным ускорителям с более высокой энергией излучения. Преимущества мегавольтного воздействия над ортовольтным изложены ниже.

Преимущества мегавольтной терапии

• Меньшее повреждение кожи.
• Большая доза радиации воздействует на подлежащие ткани.
• Меньшая продолжительность сеансов облучения.
• Не накапливается костной тканью (не возникают некрозы костей).
• Возможно облучение большого объема ткани (например, брюшной полости целиком).

Внешнее облучение позволяет доставить к области воздействия определенную дозу облучения. Суммарная допустимая доза ограничена степенью устойчивости тканей организма (кишечника, желчного пузыря, печени, почек). Внешнюю лучевую терапию при раке обычно используют, чтобы уменьшить объем опухоли перед брахитерапией. В монотерапии его применение ограничено остаточными макроскопическими или микроскопическими опухолями перед хирургическим лечением. Существуют опухоли, хорошо поддающиеся лучевой терапией (например, дисгерминома). В этом случае с помощью облучения можно устранить даже значительное по размерам образование.

Лучевая терапия с различной интенсивностью облучения. Этот вид лечения предполагает облучение множеством маленьких пучков излучения с неодинаковой интенсивностью. Суммарный эффект оказывает более однородное воздействие на орган-мишень. Выработка большого количества доз излучения разной интенсивности осуществляется с помощью мультилистового коллиматора. В конечном итоге высокая доза излучения поступает к опухоли и сравнительно низкая — к окружающим нормальным тканям.

Брахитерапия

Это внутриполостная лучевая терапия при раке. Внутриполостное облучение особенно часто используют для лечения рака шейки матки и влагалища. Все известные в настоящее время аппликаторы следует наполнять после установки в тело человека, таким образом, сначала вводят аппликатор, а затем его точное расположение подтверждают рентгенологически, после чего радиоактивное вещество помещают в аппликатор. Традиционно брахитерапию проводят с использованием низких доз радиации с помощью таких радиоактивных веществ, как цезий-137 (137Cs). При лечении рака шейки матки для введения аппликатора требуется общий наркоз. При облучении низкими дозами аппликатор оставляют в теле человека на 48-72 ч. Методика удаленной нагрузки (например, селектрон) позволяет расположить радиоактивный источник на некотором расстоянии от аппликатора, что позволяет значительно снизить радиоактивное воздействие на медицинский персонал. С недавнего времени брахитерапию с использованием высоких доз облучения проводят с помощью такого радиоактивного источника, как иридий (192Ir). Лечение проводят амбулаторно, что более удобно для пациентов.

Радиоактивные коллоиды, такие как фосфат хрома (32P), для лечения минимальных остаточных явлений(особенно при раке яичников) можно вводить непосредственно в брюшную полость. Для достижения эффекта требуется равномерное облучение, что трудновыполнимо, поэтому подобные препараты в настоящее время используют редко. Источник электронов — фосфор-32 (32P).

Интерстициальная радиотерапия. Лечение интерстициальной (внутритканевой) лучевой терапией, при которой источник излучения находится непосредственно внутри опухоли, осуществляют с помощью временных или постоянных имплантов. Постоянные импланты используют для лечения труднодоступных опухолей. В них применяют такие радиоизотопы, как радон-222 (222Rn) и йод-125 (125I). Такие датчики преимущественно встраивают внутрь нерезектабельных опухолевых узлов во время лапаротомии.

Временные импланты помещают внутрь хорошо доступных опухолей (например, в опухоли влагалища и шейки матки). Преимущество интерстициальной терапии — более равномерная доставка дозы облучения к опухоли. Недостаток — высокий риск передозировки облучения и связанное с этим увеличение риска возникновения осложнений. Как и при внутриполостном облучении, при интерстициальной терапии в настоящее время применяют методику удаленного доступа. В этом случае радиоизотопом выбора служит иридий-192 (192Ir).

Осложнения лучевой терапии при раке

Успех лучевой терапии при раке зависит от градиента чувствительности здоровых тканей организма к облучению. К сожалению, большинство злокачественных новообразований незначительно более чувствительны к воздействию радиации, чем нормальные ткани, поэтому суммарная доза облучения и эффект радиотерапии ограничены возникновением сопутствующих осложнений.

Острые осложнения

Острая реакция на облучение возникает в течение первых 3-4 мес и включает быструю остановку митотической активности, набухание клеток, отек тканей и некроз.

При опухолях женских половых органов острые реакции могут приводить к острому циститу (гематурии, частым позывам к мочеиспусканию), проктосигмоидиту (тенезмам, диарее, присутствию крови и слизи в стуле, энтериту, тошноте, рвоте и коликообразной боли в животе), а также к подавлению активности красного костного мозга. Последнее считают нетипичным осложнением для облучения тазовой области, но частым побочным эффектом лучевой терапии опухолей брюшной полости, обширных областей таза или парааортального пространства, особенно если пациент ранее проходил курс химиотерапии.

Хронические осложнения

Хронические осложнения лучевой терапии при раке возникают через 6 мес и более после окончания курса облучения и характеризуются истончением и облитерацией мелких сосудов (эндартериитом), а также фиброзом, стойким уменьшением количества паренхиматозных клеток.

Значительные хронические осложнения возникают у 5-10% пациентов, получивших дозу облучения 50 сГр и более. Следует учитывать, что осложнения прогрессируют в течение нескольких лет. Ниже представлены типичные осложнения лучевой терапии.

Радиационная энтеропатия

Предшествующее хирургическое лечение, в результате которого происходит множественное слипание петель кишечника, приводит к развитию у пациента энтерита, особенно если в дополнение к телетерапии применяют внутриполостное или интерстициальное облучение.

Значительные повреждения кишечника, видимые при сигмо- или колоноскопии, включают проктосигмоидит (интенсивную тазовую боль, тенезмы, диарею и ректальное кровотечение), изъязвление (ректальное кровотечение и тенезмы), стеноз сигмовидной или прямой кишки с прогрессирующей кишечной обструкцией, а также ректовагинальную фистулу (выделение кала через влагалище). Незначительные повреждения кишечника обычно сопровождаются спастической болью в животе и тошнотой или чередованием диареи и запоров.

Урологические осложнения

Урологические осложнения включают геморрагический цистит (пациенту требуются частые переливания крови и иногда искусственный отток мочи), стеноз мочеточников с прогрессирующим гидронефрозом, везиковагинальную фистулу (недержание мочи), обнаруживаемую при цистоскопии, и уретеровагинальную фистулу, также манифестирующую постоянным недержанием мочи и диагностируемую при интравенозной рентгенопиелографии.

Физические основы лучевой терапии при раке

Существует два основных вида излучения: электромагнитное и корпускулярное.

Электромагнитное излучение

Примеры электромагнитного излучения: видимый свет, инфракрасное излучение, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи (протоны) и g-излучение (протоны).

Ренгеновские и g-лучи — виды электромагнитного излучения, отличающиеся способом выработки. Рентгеновские лучи возникают при бомбардировке анода пучком электронов, движущихся с огромной скоростью, а g-излучение образуется вследствие распада радиоактивных изотопов, таких как кобальт-60 (60Co).

Рентгеновское и g-излучение (протоны) отличаются от других видов электромагнитного излучения длиной волны и большей энергией излучения, позволяющей проникать сквозь ткани организма человека, вызывая их ионизацию.

Корпускулярное излучение

Корпускулярное излучение возникает при движении частиц вещества. Энергия излучения представлена суммой кинетических энергий движущихся частиц: энергия (Е) = 0,5 массы (М) * скорость (V).

Частицы вещества значительно отличаются по размеру. Среди них различают:

• — нейтроны (незаряженные нейтральные частицы);
• — протоны (положительно заряженные частицы);
• — электроны (отрицательно заряженные частицы).

Чаще всего используют электроны. Их можно получить в линейном ускорителе, где пучок электронов, направленный на пациента, попадая на металлический экран, излучает рентгеновские лучи. В качестве альтернативы электроны, обладающие большой энергией, можно получить при распаде нестабильных радиоактивных изотопов, таких как фосфор-32 (32P). Корпускулярная радиация обладает меньшей проникающей способностью, но также приводит к ионизации частиц ткани.

Единицы измерения излучения

Один грей (1 Гр) равен энергии в один джоуль, поглощенной веществом массой 1 кг.

Закон обратных квадратов

Сила электромагнитного излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния от его источника. Так, доза излучения на расстоянии 2 см от источника будет составлять 25% дозы излучения, полученной при расстоянии 1 см от источника.

Ионизация молекул

Радиационное поражение вызвано ионизацией молекул в клетке с образованием свободных радикалов. Клетки организма млекопитающих на 80% состоят из воды, поэтому клеточное воздействие радиации связано с ионизацией ее молекул и образованием свободных радикалов водорода (Н) и гидроксида (ОН). Свободные радикалы могут вызывать необратимое повреждение ДНК, прекращая репликацию в клетке. Также возникают минимальные или сублетальные повреждения ДНК, которые могут быть устранены в процессе репарации. Кроме того, происходит повреждение РНК, белков и других молекул, но они достаточно быстро восстанавливаются или заменяются.

Воздействие кислорода

При отсутствии кислорода способность клеток выдерживать воздействие облучения увеличивается в 2-3 раза. Это означает, что клетки, находящиеся в состоянии гипоксии, более устойчивы к действию облучения, чем клетки, богатые кислородом, так как последний связывается со свободными радикалами, образующимися в клетке, и препятствует восстановлению молекул.

Усиление действия радиации с помощью химиопрепаратов

Различные химические соединения в клетке могут усиливать степень летального воздействия облучения. В ряде рандомизированных клинических исследований была доказана большая эффективность местного воздействия при сочетанном применении химиотерапии цисплатином и облучения при раке шейки матки. Некоторые из использованных режимов воздействия включали применение фторурацила в сочетании с цисплатином. Этот метод лучевой терапии при раке называют химиорадиационным.