21. Какие радиобиологические эффекты взаимодействия ионизирующего излучения с веществом используются в процессе радиационной стерилизации, радиационной терапии и хирургии.

22. В каких направлениях радиационной медицины произошли «революционные изменения» благодаря развитию и увеличения мощности компьютерных технологий?

Компьютерная томография произвела революцию не только в рентгенологии, но и в медицинской диагностике в целом. С ее изобретением у врача впервые появилась возможность увидеть анатомические структуры внутренних органов диаметром всего несколько миллиметров. Еще в 1963 году появилась научная статья о принципиальной возможности реконструкции изображения мозга. Но лишь через 7 лет появился первый опытный образец для сканирования первого объекта – препарата мозга в формалине. Еще через 2 года была сделана первая компьютерная томограмма пациентке с опухолью мозга. А в 1979 году А.Кормаку и Г.Хаунсфильду, родоначальникам метода, была присуждена Нобелевская премия. Сегодня уже десятки тысяч компьютерных томографов работают на благо человечества.

Компьютерный томограф – сложнейшее устройство с самыми прогрессивными компьютерными, электронными и механическими технологиями. Получение компьютерной томограммы можно схематически разбить на несколько этапов:

4. Сканирование. Узкий пучок излучения сканирует тело, двигаясь вокруг него по окружности. На противоположной стороне установлена круговая система датчиков излучения, преобразующих излучение в электрические сигналы.

5. Усиление запись сигнала. Сигнал от датчиков усиливается и преобразуется в цифровой код, поступающий в память компьютера. Процесс этот дискретен, т.е. после снятия одной элементарной томограммы компьютер дает сигнал сканирующему устройству повернуться на заданный угол и снять следующую томограмму. К концу вращения излучателя в памяти компьютера оказываются зафиксированными сигналы от всех датчиков. Время сканирования всего слоя – не более 3 секунд.

6. Синтез и анализ изображения. Компьютер воссоздает внутреннюю структуру объекта. Используя цифровые компьютерные технологии можно легко масштабировать полученную картинку, что помогает детальнее рассмотреть интересующий нас участок слоя, определить размеры органа, число, размеры и характер патологических образований.

Кроме обычной КТ существует спиральная томография. Как можно догадаться, тело при этом виртуально «нарезается» не ломтиками, а «серпантином». Т.е. излучатель движется вокруг пациента по спирали. При этом за несколько секунд можно получить информацию о послойной структуре определенного участка тела. На основе данной методики появилась компьютерная ангиография, позволяющая эффективно выявлять патологию сосудов, 3D-рентгенография (объемная рентгенография) и даже виртуальная эндоскопия. При дальнейшем улучшении качества детекторов рентгеновского излучения и совершенствования компьютерной техники не исключена возможность появления в ближайшем будущем виртуальной биопсии, ведь с помощью рентгеновского излучения можно определять структуру вещества даже на молекулярном уровне.

Мультиспиральные КТ сканеры

Новые мультиспиральные сканеры поволяют одновременно получать 4 изображения («среза») со скоростью до 120 оборотов в минуту - см. рисунок. Томограмма получается за несколько секунд. Самая длительная часть процедуры – это впечатывание фамилии пациента в компьютер!

Одновременно с начала 80-х годов начали бурно развиваться компьютерная техника и получение томографических (объемных – 3D) изображений с помощью рентгеновских компьютерных томографов (CT), а позже – томографов на основе ядерно-магнитного резонанса (MRT).

Все эти достижения позволили развить новое направление в лучевой терапии – конформную лучевую терапию (conformal radiotherapy - CRT). Под словом конформная подразумевается возможность формирования поля облучения подстраиваемого под локализацию опухоли. Т.е. зона повышенных доз стала более приближенной по форме к опухоли, при этом уменьшилась нагрузка на здоровые органы и появилась возможность увеличения дозовой нагрузки на раковые клетки.

Дальнейшим развитием конформной лучевой терапии стала так называемая IMRT терапия – лучевая терапия с модулированным по интенсивности пучком (Intensity-Modulated Radiation Therapy).

С развитием технологий и компьютерной техники стало возможным выполнение на линейных ускорителях не только радиотерапевтических процедур, но и отработка стереотактических (стереотаксических) методик радиационной хирургии.