Обзор радиотерапии

Обзор радиотерапии

Цели и объекты радиотерапии

Целью радиотерапии является использование ионизирующего излучения для лечения заболеваний или для того, чтобы сделать симптомы менее тяжелыми (т.е. смягчения воздействия болезни). Это могут быть болезни в легкой форме, такие как кожные проблемы или тяжелые формы заболеваний, но в основном радиотерапия обычно предназначена для злокачественных новообразований. В этом случае приблизительно половина пациентов подвергается воздействию с целебным намерением (т.е. с целью полного избавления от рака) и половина пациентов лечится со смягчающей целью, чтобы сделать болезненные или угрожающие жизни симптомы менее тяжелыми.

В любом случае, дозы радиации, полученные органами пациента, являются величинами, на несколько порядков большими, чем во время диагностических процедур. Эта доза обычно дается в несколько частей (порций) в течение многих дней или недель, чтобы улучшить реакцию здоровых органов пациента. Обычный радиотерапевтический график составляет 30 частей по 2 Гр, получаемых опухолью за период 6 недель (для целебных эффектов), или 6 частей на 5 Гр, получаемых за 2 недели (для смягчающих эффектов). Целью радиотерапии является получение этой дозы опухолью (и другими частями тела, которые подвержены риску развития рака) без получения слишком большой дозы окружающими нормальными или здоровыми тканями. Это может быть достигнуто несколькими путями:

  1. Пучок внешнего ионизирующего излучения направляется через кожу пациента к опухоли. Это называется радиотерапией внешним пучком (телерентгенотерапия или дистанционная лучевая терапия). В этом случае наиболее часто применяется защита здоровых тканей от излучения путем ограничением пучка в пределах объема мишени. Это называется коллимированием или формированием пучка. Приблизительно 90% всех пациентов в радиотерапии подвергаются дистанционной лучевой терапии.

2.         Источник радиации может быть приведен  в близкий контакт с  опухолью. Этот метод называется брахитерапией. Радиоактивными источниками, наиболее часто используемыми в брахитерапии, являются закрытые источники, радиопрепараты заключенные в капсулу. Это позволяет работать с ними вручную и они не являются источниками загрязнения окружающей среды.

3.         Открытые радиоактивные источники могут быть прописаны  пациенту внутривенно или для приема с пищей. Благодаря химическому составу активность предпочтительно накапливается в ткани(органе)-мишени и приводит к локальному облучению опухоли.  Эта процедура очень похожа на диагностические процедуры  в ядерной медицине (смотрите Модуль 4.6 Радиационная защита в ядерной медицине), но  применяемая активность обычно  в тысячу (или более) раз больше.

1.2         Структура радиотерапевтического отделения

Структура радиотерапевтического отделения зависит от запланированных процедур и методов лечения. Это должно быть хорошо документировано и будет определять обращение отдельными пациентами. Чтобы понять цели радиационной безопасности, полезно рассмотреть типичный путь пациента, подвергающегося радиотерапии.  Это проиллюстрировано на Рисунке 1.

В отличие от радиотерапии внешним пучком, при которой пациенты, лечатся амбулаторно (т.е.  только приходят в больницу для лечения), пациенты брахитерапии обычно помещаются в больницу.  Большинство из них подвергнуться хирургической процедуре, при которой будут введены радиоактивные источники. Затем пациенты содержаться в больнице для продолжения лечения.

Пациенты, которым проводится курс лечения открытыми источниками, могут быть либо стационарными или амбулаторными больными в зависимости от прописанной активности и используемого радионуклида.

1.3         Роль ответственного за радиационную безопасность

Роль и положение человека, отвечающего за радиационную безопасность, должны быть четко определены в пределах структуры радиотерапевтического отделения. Человек, ответственный за радиационную безопасность, назначается официально и формально должен быть определен как ответственный за радиационную безопасность. В дополнение к соответствующей квалификации и опыту, ответственному за радиационную безопасность  нужны отличные навыки общения (коммуникационные навыки). Это важно для  обучения других и подготовки процедурных документов. Ответственные за радиационную безопасность могут быть также ответственными за непопулярные решения,  которых следует придерживаться. Также важно, чтобы ответственный за радиационную безопасность был одним из руководителей, который имеет доступ к средствам (ресурсам), необходимым для оперативного реагирования в случае крайней необходимости и/или серьезной опасности.

1.4         Пациенты, персонал и посетители

При обсуждении радиационной безопасности в любом контексте, обычно полезно рассмотреть, кто нуждается в том, чтобы быть защищенным мерами радиационной защиты. В радиотерапии должны рассматриваться три группы людей:

  1. Пациенты: Даже если они получают высокие дозы радиации на раковую опухоль, здоровые ткани пациента должны защищаться. Это включает защиту органов путем более рационального облучения  опухоли (например, путем планирования оптимального лечения), а также минимизации дозы радиации, используемой в диагностических процедурах, таких как компьютерная томография и при сеансах моделирования (симуляции), тем больше насколько это возможно.
  2. Персонал: Персонал в радиотерапевтическом отделении делится обычно на четыре профессиональные группы:

а)         Доктора (часто специализирующиеся в  онкологии и/или в применении радиотерапии);

б) Радиологи или лаборанты, которые являются профессионалами, ответственными за работу с пациентами при их облучении (симуляция, отпуск доз);

в)         Физики, ответственные за обслуживание и настройку оборудования (систему качества оборудования), хранение и безопасное использование источников ионизирующего излучения; и

г)         Медсестринский персонал (средний медицинский персонал), осуществляющий поддержку пациентов.

Как правило, допускается, чтобы радиотерапевтический персонал считался работниками, подвергающимися профессиональному облучению. Хотя международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) рекомендует годовой предел для профессионально облучаемых работников в 20 мЗв в год (смотрите Модуль 2.1 «Принципы радиационной защиты»), на практике радиотерапевтический персонал обычно получает дозы намного меньшие, чем эта.

3.         Посетители и общественность: Большинство больниц открыты для посетителей и общественности, и эти группы людей также должны быть защищены от необоснованного облучения радиацией.

1.5         Радиотерапевтические технологии (методы)

Номенклатура оборудования, используемого в радиотерапевтическом отделении, зависит исключительно от процедур, которые проводятся. Однако, часто именно имеющееся оборудование, определяет то, какие процедуры могут быть проведены. Как правило,  новое оборудование должно иметь сертификат безопасности и  руководство по эксплуатации, в котором приводится его описание. При закупке  нового оборудования, нужно убедиться, что имеются все важные документы (и можно запросить их перевод на местный язык).

1.5.1      Радиотерапия внешним пучкомОтметим, что рекомендации производителя по использованию оборудования ДОЛЖНЫ соблюдаться, а его возможности по безопасности НЕ должны быть аннулированы.

Виды излучения, наиболее часто используемые для радиотерапии внешним пучком, это рентгеновское, гамма-излучения и электроны. Другие виды излучения (такие как бета-излучение, протоны и нейтроны) также могут быть использованы, но сравнительно редко. Поэтому этот модуль  фокусирует внимание главным образом на обычном использовании радиации, где могут быть сделаны следующие разграничения:

  • Если опухоль локализована неглубоко, то может быть использовано рентгеновское излучение низкой или средней энергии (60–300 кВ). Это называется поверхностной терапией (60–120 кВ) и терапией фотонами средней энергии (120–300 кВ) терапией. При этом виде лечения максимальная доза формируется во входной точке пучка (т.е. на коже пациента). Глубина  лечения определяется видом излучения, поверхностное излучение наиболее часто используется для лечения раков кожи, в то время как терапия фотонами средней энергии может применяться для лечения мишеней на глубине до нескольких сантиметров.
  • При лечении более глубоких опухолей требуются более высокие энергии фотонов. Одним из источников таких более высокоэнергетических фотонов являются определенные радионуклиды, которые могут испускать гамма-излучение достаточной энергии. Исторически, основными используемыми радионуклидами были цезий-137 и кобальт-60, при использовании которых пациент может быть подвергнут облучению источником очень высокой активности (несколько ТБк) на расстоянии между 50 и 100 см. В настоящее время более часто используется кобальт-60 (в силу более низкой проникающей способности пучка).  Эти тип  установок часто называют  установками для дистанционной кюритерапии.
  • В последнее время, все более широко доступными становятся медицинские линейные ускорители (или кратко линейные ускорители).  Эти аппараты используют  микроволны для ускорения электронов вдоль длинной трубки, чтобы заставить их двигаться очень быстро. В конце трубки  высоко скоростные  электроны бомбардируют мишень металла с высоким атомным номером. Когда электроны сталкиваются с ядрами атомов мишени, они замедляются, теряя часть своей энергии.  Энергия, которая теряется, испускается в виде тормозного рентгеновского излучения.  Это рентгеновское излучения  имеет энергии, которые колеблются от энергии электронов, которые его образовали, до приблизительно 1 МэВ.  Например, линейный ускоритель, который ускоряет электроны до 10 МэВ, производит рентгеновское излучение от 1 МэВ до 10 МэВ. В медицинской терминологии, эти энергии рентгеновского излучения  более часто измеряют в виде пикового напряжение в мегавольтах (МВ).

В общем, медицинские линейные ускорители  производят рентгеновское излучение с энергиями в диапазоне 4 и 25 МэВ (т.е. между 4 и 25 МВ).  При использовании рентгеновского излучения этих энергий  глубина, на которой максимальная доза передается пациенту, составляет несколько миллиметров или сантиметров в биологической ткани.

Это происходит за счет большого диапазона энергий вперед направленных вторичных электронов, произведенных первичным рентгеновским излучением. Этот эффект накопления дозы является не только клинически важным (так как он означает, что входная доза на кожу намного ниже, чем максимальная доза в глубине биологической ткани), но также важен, когда  производятся измерения в мегавольтном пучке рентгеновского излучения. Поэтому,  чтобы гарантировать, что Вы измеряете максимальную дозу, важно обеспечить подобное биологической ткани накопление дозы на детекторе ионизирующего излучения. Это особенно важно и для измерений дозы пациента, и для  измерений при (обеспечении) радиационной безопасности.

Некоторые линейные ускорители используют пучки  ускоренных электронов напрямую вместо того, чтобы пускать их на мишень. В отличие от мегавольного рентгеновского излучения эти мегавольтные электроны  не проникают глубоко в ткань, а  освобождают свою дозу в диапазоне от кожи вглубь до  некоторой глубины (редко более 5 см) и затем очень быстро падает интенсивность пучка (смотрите Рисунок 2). Такие пучки  обеспечивают подходящее распределение дозы, когда  орган-мишень лежит близко к коже, а чувствительная структура ниже.

Отметим, что общий термин мегавольтный лечащий аппарат (установка) часто используется для описания и линейных ускорителей, и установок для дистанционной кюритерапии кобальтом-60, и эти термины далее используются  в этом модуле.

1.5.2      Брахитерапия

Существует множество разработок оборудования для брахитерапии с тех пор, как впервые радиоактивное вещество  было использовано для лечения рака. Первоначально радиоактивное вещество (обычно радий) приводился в контакт в опухолью  путем помещения/введения источника вручную  в операционной. Радиевые (и позже цезиевые) источники доступны в виде полых гранул, игл и в множестве других  видов, что подходило для многих применений. В настоящее время радий больше не рекомендуется к использованию, но  прямое введение других радиоактивных веществ (например, I-125 или Au-198 в виде источников и в виде постоянные имплантантов) все еще производятся. Главная проблема этого метода с точки зрения радиационной безопасности это то, что не только радиотерапевт, но и технический медицинский персонал операционной получают высокие дозы на кожу и руки.

Улучшением сточки зрения радиационной безопасности явилась разработка методики последующего введения. Последующее введение предусматривает вначале введение в пациента в операционной полостного аппликатора а затем введение (загрузку) источника в аппликатор после того, как пациент пришел в себя и был помещен в больничную палату. Таким образом, с источниками не обращаются вручную в операционной и меньше персонала облучаются от источника. Однако, так как источники находятся в аппликаторе в течение всего времени лечения, технический персонал (такой как медсестры) все же будут облучаться.  Вышеописанная процедура известна как последующее введение вручную и типично используемые изотопы это  Cs-137 и Ir-198.

Далее были разработаны механизмы, которые могут автоматически перемещать источники из защитного бокса в позицию лечения. Это называется дистанционным последующим введением, так как введение производиться дистанционно с помощью трубки, к которой пациент прикрепляется для продолжения лечения (смотрите Рисунок 3). Этот тип оборудования чрезвычайно полезен с точки зрения радиационной защиты, так как оно допускает лечение пациента в больничной палате, когда в комнате никого нет. Если медсестре нужен доступ к пациенту,  устройство может быть использовано для того,  чтобы  убрать источники от пациента обратно в защитный бокс, таким образом, исключается облучение медсестер.

Все вышеупомянутые технологии являются подходящими для  использования для брахитерапии с низкой мощностью дозы (LDR). Она предполагает использование радиоактивных источников активностью порядка 1 ГБк, для которых мощность дозы на опухоли составляет приблизительно 0.5 Гр в час. При этом типичная продолжительность лечения для достижения дозы приблизительно в 60 Гр составляет около одной недели.

Однако, технология последующего дистанционного введения позволяет использовать источники с намного более высокими активностями порядка нескольких сот ГБк, поскольку никто, кроме пациента, не находится в контакте с источником. Это уменьшает время лечения до нескольких минут и  этот тип лечения называется брахитерапией  с высокой мощностью дозы (HDR). Из-за радиобиологических соображений это лечение обычно производится фракционировано в несколько сеансов (например, 6 раз по 6 Гр). Радионуклидами, используемыми для брахитерапии с высокой мощностью дозы, являются Co-60 и обычно Ir‑192.

Важно отметить, что вид оборудование применяемый для брахитерапии в большой степени зависит от вида применения и индивидуальных показателей пациента. Кроме гинекологической брахитерапии, где как правило используются стандартные аппликаторы.

1.6         Типичная планировка радиотерапевтического отделения

При планировании размещения радиотерапевтического оборудования, следует располагать его изолированно от других отделений больницы насколько это возможно, чтобы минимизировать беспокойство по поводу обеспечения радиационной безопасности.  Так как оборудование для радиотерапии внешним пучком очень тяжелое,  цокольный этаж или даже подвал обычно хорошо подходят для его размещения.  Это обеспечит хороший фундамент и позволяет отказаться от защиты пола. Исключением может быть  брахитерапия с низкой мощностью дозы, когда пациенты  лечатся постоянно на протяжении многих дней, нуждаясь в уходе медсестры. По существу, эти установки следует располагать в специализированной (экранированной) в больничной палате.  В этом случае желательно использовать высокий этаж,  так как это обеспечит, чтобы пространство перед окном не было чем-нибудь занято.

В помещении для радиотерапевтического лечения наиболее трудно защитить (экранировать) двери и окна. Поэтому часто окна вообще не предусматриваются.  При необходимости дневной свет может быть обеспечен с использованием световых колодцев в потолке. Двери могут быть очень тяжелыми, ведь они должны обеспечивать достаточное экранирование.  Наиболее рациональный способ этого избежать — это сделать вход в виде лабиринта. Расстояние и исключение прямого облучения двери является наиболее эффективным способом  обеспечения радиационной безопасности.

При проектировании рационально – использовать единую (общую) защиту для смежных комнат для лечения.  Так как две или более комнат  защищаются одновременно, это может существенно снизить количество защитного материала и, следовательно, стоимость.  Однако при планировании нового отделения наиболее важным соображением является его пространство (площадь). Достаточное расстояние между  радитерапевтическими установками, операторами и другими работниками – это  лучшая защита. Большая комната допускает гибкое  использование оборудования, включая  использование специальной многоцелевой особо защищенной камеры при радиотерапии внешним пучком или брахитерапии с высокой мощностью дозы.