Биологические основы лучевой терапии

В биологическом действии ИИ первым звеном является поглощение энергии излучения с последующим взаимодействием его с веществом ткани, которое протекает очень короткое время - доли секунды. В результате взаимодействия в клетках тканей и органов развивается цепь биофизических, биохимических, функциональных и морфологических изменений, которые в зависимости от конкретных условий протекают в различные сроки - минуты, дни, годы.

При взаимодействии излучений с веществом возникают ионизация и возбуждение атомов и молекул облучаемого вещества, и образуется тепло. При облучении процессы ионизации и возбуждения возникают только вдоль пути ионизирующей частицы. В результате ионизации атомов или молекул возникают ионы с положительным и отрицательным зарядом. Эти ионы нестабильны, химически активны и имеют выраженную тенденцию к соединению с центральными молекулами, при возбуждении которых меняется электронная конфигурация молекулы, что может привести к разрыву ее молекулярных связей. Продукты расщепления прореагировавших молекул также оказываются химически активными и, в свою очередь, вступают в химические реакции с нейтральными молекулами. Ионизация молекул воды, которой в организме более 80%, также ведет к ее расщеплению и образованию Н⁺, ОН, Н₂О₂, Н₂, обладающих значительной химической активностью и вызывающих окисление растворимых в воде веществ.

Таким образом, в первичном механизме биологического действия различают:

1 прямое действие (изменения, возникающие в молекулах клеток в результате ионизации или возбуждения);

2 непрямое действие ― объединяет все химические реакции, протекающие с химически активными продуктами диссоциации ионизированных молекул (непрямое действие излучений вызывает менее грубые, однако охватывающие большее число молекул поражения, в объеме, значительно превышающем размеры полей облучения).

Интенсивность реакций, связанных с прямым и непрямым механизмами действия ИИ, зависит:

1 от исходного состояния организма

2 от физических факторов (дозы и ее мощности и качества излучения т.к. эффект облучения обусловлен не только количеством поглощенной энергии, но и ее распределением в тканях).

3 химических факторов (например, кислород).

Потенциально вредные эффекты ИИ делят на:

СТОХАСТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ -эффекты, вероятность возникновения которых возрастает с увеличением лучевой экспозиции. П: канцерогенез и генетические эффекты. Особенность их в том, что от дозы облучения зависит вероятность, но не тяжесть развивающегося состояния. Дозовый порог для этих эффектов не известен.

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ ЭФФЕКТЫ- связаны с понятием пороговой дозы ИИ, ниже которой эффект не наблюдается. Выше пороговой дозы вероятность возникновения эффекта составляет около 100%, а тяжесть его проявлениявозрастает с увеличением дозы. П: этих эффектов: кожные реакции (эритема, эпиляция, десквамация),катаракта, фиброз и нарушение гемопоэза.

Различают 2 вида гибели клеток вследствие облучения: Митотическая гибель- инактивация клетки вслед за облучением после первого или последующего митозов.

Интерфазная гибель- гибель до вступления ее в фазу митоза.

 

Есть отдельный вопрос «принципы ЛТ»

№ Лучевые реакции и лучевые повреждения (2 отдельных вопроса!).

Выделяют: лучевые реакции (ЛР) и л учевые повреждения (ЛП).

ЛР - временные, обычно самостоятельно проходящие, функциональные изменения в окружающих опухоль здоровых тканях и органах, попавших в зону облучения.

ЛП - стойкие функциональные и структурные изменения в окружающих опухоль здоровых тканях и органах, попавших в зону облучения.

Различают местные и общие реакции и повреждения.

ЛП делятся на:

· ранние (развившиеся в первые 3 месяца после облучения);

· поздние (развившиеся позже).

При ранних лучевых повреждениях всегда страдают более радиочувствительные и хорошо регенерирующие структуры. Поэтому они сравнительно легко восстанавливаются.

При поздних лучевых повреждениях могут страдать более радиорезистентные структуры. В основе этих лучевых повреждений лежат цитолиз, изменения на уровне мелких сосудов, что приводит к нарушениям микроциркуляции и развитию гипоксии облученных тканей, следствием чего является их фиброз и склероз.

Общие ЛР - реакции всего организма на воздействия ИИ - проявляются повышением температуры, нарушением функции желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой, кроветворной, эндокринной и нервной систем.

Местные ЛР характеризуются развитием изменений непосредственно в зоне облучения.

 

№. Виды лучевой терапии в зависимости от способа подведения ИИ к облучаемому очагу.ды лучевой терапии в зависимости от способа подведения ИИ к облучаемому очагу + виды по источнику излучения.

 

В зависимости от способа подведения ионизирующего излучения к облу­чаемому очагу методы лучевой терапии делятся: на дистанционные и контактные.

 

I. Дистанционные методы облучения — методы, при которых источ­ник излучения находится на расстоянии от облучаемой поверхности (от 3-5 см до 1м от поверхности тела пациента).

II. Контактные методы облучения — методы, при которых источник излучения находится на поверхности, либо в непосредственной близо­сти от очага, либо в полости или ткани патологического образования.

 

I. Дистанционные методы облучения:

· дистанционная гамма-терапия;

· терапия тормозным излучением высокой энергии;

· терапия быстрыми электронами;

· протонная терапия;

· близкофокусная рентгенотерапия (расстояние от источника до опухоли ≤ 30 см).

 

Режимы проведения дистанционной лучевая терапии:

· стати­ческий (источник излучения неподвижен по отношению к больному);

· подвижный (движения ротационно-маятниковые или секторные тангенциальные, ротационно-конвергентные и ротационные с управляе­мой скоростью).

 

Дистанционная гамма-терапия. Источниками гамма-излучения явля­ются радионуклиды ⁶⁰Со, ¹³⁷Cs, ²⁵²Cf, ¹⁹²Ir. Наиболее распростра­ненным радионуклидом, применяемым при лучевой терапии, является ⁶⁰Со.

Терапия тормозным излучением высокой энергии. Источниками из­лучений высоких энергий являются линейные ускорители электро­нов, а также циклические ускорители — бетатроны.

Терапия быстрыми электронами. Электронное излучение получают с помощью таких же ускорителей, как и при генерировании тормозного излучении.

Протонное излучение — ионизирующее излучение, состоящее из тя­желых заряженных частиц — протонов (при прохождении через ткани протоны высокой энергии мало рассеиваются, и это позволяет исполь­зовать его для селективного повреждения образований).

 

II. Контактные методы облучения:

· внутриполостное облучение;

· внутритканевое облучение;

· аппликационный метод облучения;

· метод избирательного накопления радионуклидов.

 

Внутриполостная ЛТ: источники гамма- или бета-излучения с помощью специальных устройств вводятся в по­лые органы (при лечении опухолей шейки и тела матки получили источники гамма-излучения высокой активности ⁶⁰Со и ¹³⁷Cs).

Внутритканевая ЛТ: радиоактивные иглы, содержащие ⁶⁰Со, вводят в ткань опухоли.

Аппликационный метод облучения. Аппликаторы являются устройст­вами, которые содержат радионуклиды и прикладываются к патологи­ческому очагу. Имеются бета- и гамма-аппликаторы. Бета-аппликато­ры (⁹⁰Sr и ⁹⁰Y) применяются в офтальмологии. Облучение происходит через рабочую поверхность аппликаторов, прикладываемых или даже фиксируемых (с помощью оператив­ного вмешательства) к патологическому очагу

Избирательное накопление радионуклидов: использу­ются химические соединения, тропные к определенной ткани (лечение злокачественных опухолей щитовидной железы и метастазов путем введения радионуклида йода).

 

Сочетанные методы лучевой терапии — сочетание одного из спосо­бов дистанционного и контактного облучения.

 

 

№ Виды лучевой терапии в зависимости от цели:

 

Радикальная - проводят больным, находящимся в хорошем общем состоянии и имеющих ограниченную опухоль, у которых есть реальный шанс на излечение. Дозы должны быть высокими. При этом неизбежны некоторые побочные эффекты.

Паллиативная – назначают при установлении факта неизлечимости больного, страдающего, тем не менее, от симптомов, которые лучевая терапия может облегчить. Режимы отмечаются увеличением ежедневными фракциями, укороченным общим временем лечения.

Симтоматическая – применяется для уменьшения клинических симптомов поражения, которые могут привести к быстрой гибели больного или существенно ухудшить качество его жизни. Суммарная поглощенная доза излучения устанавливается индивидуально в зависимости от достигнутого эффекта.

№. Показания и противопоказания к лучевой терапии

 

а) Показания к лучевой терапии злокачественных опухолей

- Наличие гистологически верифицированной злокачественной опухоли(иногда возможна цитологическая верификация)

 

Противопоказания к ЛТ злокачественных опухолей:

1. Резкое ослабление сопротивляемости организма (раковая кахексия)

2. Лучевая болезнь

3. Тяжелые декомпенсированные заболевания сердечно-сосудистой, дыхательной систем, печени и почек

4. Психические заболевания

5. Туберкулез

 

б) Показания к лучевой терапии неопухолевых заболеваний:

- Воспаление, в том числе гнойные заболевания хирургического. профиля(фурункулы лица и шеи, абсцессы, гидрадениты, панариций и др.)

- Дистрофические заболевания костно-суставного аппарата(деформирующие артрозы, плече-лопаточные периартриты, пяточные и локтевые бурситы).

- Невриты, невралгии, плекситы, ганглеониты, пост-ампутационный болевой синдром и др.

- Хронические дерматозы, келоидные рубцы, омозолелости, контрактура Дюпюитрена.

- Кератиты, отечный экзофтальм.

 

Противопоказания к лучевой терапии неопухолевых заболеваний:

n Абсолютные противопоказания:

¨ общее тяжелое состояние больного с резким ослаблением иммунитета;

¨ тяжелые сопутствующие заболевания сердечно-сосудистой, дыхательной системы, печени, почек в стадии декомпенсации;

¨ лейкопения (<3200 в 1мм), тромбоцитопения (<150000), выраженная анемия;

¨ лучевая болезнь и лучевые повреждения в анамнезе;

¨ туберкулез;

¨ психические заболевания с потерей ориентации во времени и пространстве.

n Относительные противопоказания:

¨ острые септические и инфекционные заболевания;

¨ выраженные воспалительные изменения в зоне облучения, вызванные различными физическими и химическими агентами, в том числе физиопроцедурами;

¨ беременность и детский возраст

№ ПЛАН ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ

 

Для подбора оптимальных условий облучения используются специальные математические методы и программы

 

Индивидуальный план лучевой терапии включает:

• обоснование показаний к лучевой терапии;

• результаты морфологической верификации опухоли;

• данные о локализации, размерах и взаимоотношении опухоли с окружающими тканями;

• объем тканей, подлежащих облучению — первичный очаг, зоны возможного субклинического поражения и регионарного метастазирования;

• метод лучевой терапии,источник облучения, суммарные дозы и ритм облучения;

• данные о состоянии кроветворной, сердечно-сосудистой и других систем (учёт всех сопутствующих патологий).

№. Сочетанная, комбинированная лучевая терапия.

Лучевая терапия (в зависимости от цели)

Радикальная

Проводят больным, находящимся в хорошем общем состоянии и имеющим ограниченную опухоль, у которых есть реальный шанс на излечение. Дозы должны быть высокими. При этом неизбежны некоторые побочные эффекты.

Паллиативная

Назначают при установлении факта неизлечимости больного, страдающего тем не менее от симптома или симптомов, которые лучевая терапия может облегчить.

Сочетанные методы лучевой терапии — сочетание одного из способов дистанционного и контактного облучения.

Комбинированные и комплексные методы лечения — сочетание в различной последовательности, соответственно, лучевой терапии и хирургического вмешательства, или лучевого и химиотерапевтического воздействий.

При комбинированном лечении лучевая терапия проводится в виде предоперационного или послеоперационного облучения, в некоторых случаях — интраоперационное облучение.

№ Виды и характеристика ИИ, используемых в ЛД. Единицы измерения. Биологическое действие.

Виды ионизирующих излучений:

· фотонное (гамма-излучение, характеристическое и тормозное излучение генерируемые ускорителями электронов). –

ü дистанционная гамма-терапия;

ü терапия тормозным излучением высокой энергии;

ü близкофокусная рентгенотерапия (расстояние от источника до опухоли ≤ 30 см).

 

· корпускулярное

o заряженные (электроны, протоны, p-мезоны и др.)

o незаряженные (нейтроны)

ü терапия быстрыми электронами;

ü протонная терапия;

Механизм воздействия ИИ: Поглощение энергии(!) в биологическом объекте→ Образование ионизированных и возбужденных химически активных атомов и молекул→ Проникновение свободных радикалов в критические структуры клетки (ДНК и, возможно, мембраны) и разрушение химических связей→ Изменение функции и наследственных свойств клеток. Соматические и генетические мутации.

 

Тепло при поглощении Е практически не выделяется.

 

В первичном механизме биологического действия различают:

· прямое действие (изменения, возникающие в молекулах клеток в результате ионизации или возбуждения);

· непрямое действие ― объединяет все химические реакции, протекающие с химически активными продуктами диссоциации ионизированных молекул (непрямое действие излучений вызывает менее грубые, однако охватывающие большее число молекул поражения, в объеме, значительно превышающем размеры полей облучения).

Рентген – внесистемная единица экспозиционной дозы излучения, под воздействием энергии которого в 1 см3 воздуха при нормальных условиях образуются пары ионов суммарным зарядом в 1 электростатическую единицу.

Кулон/кг - системная единица экспозиционной дозы излучения, при котором в одном грамме вещества поглощается 100 эрг энергии.

Грей – системная единица поглощенной дозы излучения при котором в 1 кг вещества поглощается 1 джоуль энергии. 1 грей = 100 рентген.

Кюри – единица активности радиоактивного вещества, соответствующая активности 1 г радия, в котором за одну секунду происходит 37 млрд распадов ядер.

Беккерель – системная единица активности, соответствующая 1 распаду ядра в 1 с.

БЭР – вне системная единица эквивалентной дозы (дозы воздействия), определяемая как воздействие дозы излучения в 1 рентген, умножая на коэффициент, величина которого зависит от вида излучения. Для гамма -, бета и рентгеновского излучения К=1, для альфа-излучения К =10-20.

Зиверт – системная единица эквивалентной дозы, соответствующая 1 грею, умноженному на указанный выше коэффициент К. 1 зиверт=100 БЭР.

 

 

Для тех, кому не хватило места J ↓

 

№. Принцип устройства приборов для индикации ионизирующих излучений.

Приборы для индикации ИИ: дозиметры.

ü Клинические

ü Для контроля защиты (в местах работы)

ü Индивидуальные (для контроля лиц работающих с ИИ)

Методы:

v Биологические (эксперимент: покраснение кожи, эпиляция волос,…………., смерть)

v Химические

Радиохимические – Fe²⁺ под действием ИИà Fe³⁺ àизменение цвета

Фотографические – по почернению пленки –чем больше ИИ, тем больше черного

v Физические

Термолюменисценция (ИИ попадает на вещества, которые светятся)

Ионизационная камера (под воздействием ИИ в камере возникает ток)

Газоразрядный счетчик

Полупроводниковые дозиметры

№. Радиометрия. Радиография. Сканирование. Сцинтиграфия.

Радиография — отображение в виде кривой процесса накопления и постепенного выведения изотопа в зоне интереса за определенный отрезок времени (оценивается функция органа по захвату и выведению определенных веществ).

Сцинтиграфия — отображение на плоскость распределения (по уровням накопления) РФП в организме (органе).

Радиометрия – отображение в виде цифровых индексов.

Сканирование – получение изображения в определенной плоскости или заданным шагом.