23. Основной принцип радиационной хирургии. Как этот принцип решается практически? Какие радиационные установки используются в радиационной хирургии?

Радиационная хирургия молодое, стремительно развивающееся направление современной нейрохирургии.

Суть радиохирургического метода заключается в использовании стереотаксической техники для высокоточного облучения небольших мишеней узкими пучками ионизирующего излучения, создаваемой внешними источниками

Стереотактическая (или «стереотаксическая») лучевая терапия – это высокопрецизионное, т.е. очень точное облучение очагов поражения. Данный метод используется в двух вариантах распределения дозы во времени. Стереотаксическая радиохирургия – это однократное подведение высоких доз ионизирующего излучения к небольшим патологическим образованиям, обычно до 3 см в наибольшем размере. Как правило, это относится к интракраниальным образованиям. В результате конформного распределения поглощенной в мишени дозы и резкого ее падения за пределами очага создаются уникальные дозные поля. При этом поглощение подводимой энергии происходит в зоне облучаемого образования и прилежащей непосредственно к ней ограниченного объема нормальной ткани.

Стереотактическая радиотерапия подразумевает фракционирование дозы во времени.

В этом случае могут облучаться очаги бóльшего размера, а также расположенные экстракраниально. Методики стереотаксического облучения в определенной степени составляют конкуренцию инвазивным вмешательствам и, в ряде случаев, являются единственным возможным вариантом лечения для данного пациента. Развитие этого направления свидетельствует о высоком научно-техническом и клиническом потенциале

лечебного учреждения.

В настоящее время для реализации прецизионного облучения используются три варианта мегавольтных лечебных аппаратов. Прежде всего, это так называемый «гамма-нож», с которого, собственно, и началась история данного направления. В своем традиционном варианте установка производится фирмой “ELEKTA” и содержит в коллимирующем шлеме 201 радиоактивный источник Co-60. Ввиду конвергенции каналов к изоцентру достигается

высокая поглощенная доза в очаге. Диаметр поля в этой зоне может составлять 4, 8, 14 и 18 мм. Цена этой установки сравнима со стоимостью ускорителя, кроме того, требуется периодическая замена источников. В настоящее время существует несколько модификаций аппарата, в том числе последняя из разработок – “Gamma-Knife Perfection”, позволяющая проводить облучение очагов, локализующихся не только интракраниально, но и в области шеи.

Наиболее широко в мире для стереотактической терапии используются различные модификации линейных ускорителей электронов, генерирующие тормозное излучение (обычно с энергией 6-8 МэВ). В мире прошло лечение на этих установках уже более чем 35000 человек. В большинстве случаев это были серийные модели, переоборудованные для нужд стереотаксиса. Проводится их юстировка, модифицируется лечебный стол, устанавливаются дополнительные коллиматоры. Однако в последние годы стали доступны специализированные установки с рядом опций, например, микромноголепестковым коллиматором, средствами фиксации, центрации и

визуализации укладок пациентов, а также высокоточными станциями для трехмерного планирования (рис. 9).

В результате создаются конформные дозные распределения с одиночными или множественными изоцентрами, при этом также возможна лучевая терапия экстракраниальных поражений. Особенно перспективным для данных целей является использование облучения, модулированного по интенсивности. Одним из примеров современного ускорителя, специально созданного для стереотаксического облучения, является так называемый «кибер-нож» (рис. 10).

Этот компактный ускоритель расположен на роботизированной консоли, имеющей шесть степеней свободы, что, с учетом современного высокотехнологичного программного обеспечения, позволяет проводить прецизионную лучевую терапию без жесткой фиксации пациента.

Положение патологического очага в пространстве автоматически отслеживается по отношению к визуализируемым в режиме реального времени костным структурам или внедренным рентгенконтрастным меткам.

Многие годы лучевая терапия использовала только первый лечебный фактор – бóльшую чувствительность злокачественной опухоли по сравнению со здоровыми тканями.

Второй лечебный фактор (точное позиционирование при доведении дозы – хирургический подход) трудно было обеспечить при достигнутых уровнях точности механического позиционирования вращающихся частей ускорителей, отсутствии мощных компактных компьютеров для расчета многопучковых полей сложной формы. Но необходимость использования «хирургических методик» для ряда опухолей была очевидна. Часть опухолей была радиорезистентна – устойчива к облучению не очень высокими дозами. При некоторых локализациях опухолей (как доброкачественных, так и доброкачественных) прямое хирургическое вмешательство было либо очень опасно, либо связано с тяжелыми побочными эффектами. Например, это относилось ко многим локализациям в области головного мозга. Также было важно создать эффективные методики предотвращения потенциальных кровотечений и венозно-артериальных нарушений («прижигания») в локальных областях головного мозга. Потому еще в 1951 году шведский хирург Л.Лекселл начал разрабатывать методики стереотаксической радиохирургии. В их основе лежала идея «механического» фокусирования пучков в одной точке. На рис. 1 показано идею такого «фокусирования». Если направлять пучки с разных углов и они будут пересекаться в одной точке, то дозы от этих пучков в точке пересечения будут складываться. Таким образом можно увеличить дозу в точке пересечения в десятки и в сотни раз по сравнению с остальными облученными участками. Л. Лекселл и биофизик Б. Ларссон сконструировали первый «Гамма-нож» - нейрохирургический инструмент, предназначенный для доставки сфокусированной радиации с целью проведения радиохирургии. Первый прототип гамма-ножа был создан и установлен в шведском Karolinska Hospital в 1968 году. Выпускает аппарат фирма Elekta, основанная профессором Ларсом Лекселем (Lars Leksell) в 1972 году. Реально активные международные продажи установки начались после 1987 года – когда были достаточно развиты методики томографического сканирования мозга. На январь 2005 года было продано во всем мире 216 установок Leksell Gamma-Knife. Что такое Гамма-нож (Gamma-Knife)? «Гамма-нож» – это аппарат для проведения высокоточного одномоментного облучения различных патологических образований головного мозга. В нем используется энергия гамма-излучения радиоактивного кобальта-60. Однако, в отличие от других установок для лучевого лечения, использующих Со-60, в основу «Гамма-ножа» положен метод стереотаксического наведения излучения на облучаемый объект. Облучение производится с помощью 201 сфокусированного источника. При этом излучение от каждого из них в отдельности не оказывает повреждающего действия на мозг, но сходясь в одной точке (изоцентр), они дают суммарное излучение, достаточное для того, чтобы вызвать желаемый биологический эффект в патологическом очаге. Это позволяет в большинстве случаев избежать лучевого повреждения здоровой мозговой ткани вне видимых границ опухоли или артерио-венозной мальформации. Доза облучения достаточно велика для того, чтобы достичь необходимого эффекта после однократной процедуры (длительность сеанса достигает нескольких часов). Поэтому данный вид лучевого лечения называется радиохирургией, в отличие от радиотерапии – когда больному проводится до 30-40 сеансов небольшими дозами. Мощное излучение приводит к повреждению ДНК патологических клеток и клеточных мембран, вследствие чего нарушается безудержный рост опухоли. В стенках кровеносных сосудов происходит пролиферация эндотелия, вследствие чего просвет их сужается и вовсе закрывается. Таким образом, кардинальным образом изменяется кровоснабжение (или кровенаполнение) и, в конечном итоге, опухоль или АВМ уменьшаются, а в ряде случаев – исчезают через некоторое время. До 80-х годов прошлого века по точности и эффективности проведения радиохирургии конкурентов у гамма ножа не было. Но начиная с 90-х годов точность позиционирования пучков и пациентов при облучении на линейных ускорителях стала сравнимой с характеристиками для установки Гамма-нож. У гамма-ножа есть ряд недостатков, которые отсутствуют у ускорителей. Также активно стали развиваться новые методики стереотаксической радиохирургии, которые возможны только на ускорителях. Молодые новые фирмы предложили новые решения для ускорителей в области радиационной хирургии (смотрите рис. 9). Также признанные брэнды (Varian, Siemens) в области построения ускорительных систем для медицинских целей предлагают свои решения в этой области. К 2006 году было поставлено во всем мире 85 установок CyberKnife фирмы Accuray, и около 350 установок XKnife фирмы Radionics. Если учесть других производителей и иметь ввиду то, что многие ускорительные системы для радиационной хирургии выпускаются в лучшем случае со средины 90-х годов, а многие только несколько лет, то можно говорить о том, что чаша весов качнулась от гамма-ножа в сторону линейных ускорителей для радиационной хирургии. Вот только основные преимущества ускорителей перед-гамма ножом: 1. Точность позиционирования для ускорительной радиохирургии приблизилась, а в некоторых случаях даже лучше точности гамма-ножа – 1-2 мм, в лучших случаях менее одного миллиметра. 2. Цены на ускорительные установки или сравнимы или ниже цены гамма-ножа. 3. При сопоставимой цене на ускорительных установках можно проводить также все виды современных методик дистанционной лучевой терапии для большинства локализаций злокачественных опухолей со стандартным фракционированием. Гамма-нож этого не позволяет – он предназначен исключительно для радиационной хирургии. 4. На ускорительных установках возможно проводить радиационную хирургию не только в области головы (как для случая гамма-ножа), но и для многих других локализаций по всему телу. 5. При использовании гамма-ножа очень трудно или невозможно использовать фракционирование при радиационной хирургии, поскольку трудно обеспечить высокую точность при повторной фиксации пациента. При этом фиксация несколько болезненна и неудобна для пациента (жесткая рамка фиксируется на костях черепа). Специальные средства визуального контроля и контрастных меток современных ускорительных установок обеспечивают высокую повторяемость фиксации пациента, при этом обеспечивая высокий уровень комфорта и безболезненность для пациента. 6. Установка гамма-нож имеет большое количество (более 200) высокоактивных изотопных источников Со-60, которые необходимо менять каждые несколько лет из-за природного распада. 7. Большое количество высокоактивных изотопных источников создает повышенную радиационную опасность при аварийных ситуациях, пожарах и актах воровства. 8. Формирование поля облучения для гамма-ножа возможно только с использованием конических коллиматоров, для ускорительных установок можно использовать многолепестковые коллиматоры. 9. Ускорители позволяют применять не только гамма-кванты, но и электроны. 10. Время облучения сравнимо, даже есть тенденция уменьшения времени облучения на ускорительных установках. В таблице приведены сравнительные характеристики гамма-ножа и наиболее современной универсальной ускорительной системы для радиотерапии и радиационной хирургии – Trilogy (Трилоджи) фирмы Varian (см.рис. 3, рис. 7)

 

	Гамма нож	Линейный ускоритель Трилоджи
Область применения	Внутричерепная только	Внутричерепная и внечерепная
Система визуализации	Нет	Да
Иммобилизация	Рамочная	Рамочная и безрамочная
Время для стереотактической радиохирургии	45-120 минут	30 минут
Стереотактическая радиохирургия	Внутричерепная	Внутричерепная и внечерепная
Многосеансная терапия	Не возможна	Возможна
Формирование поля	Конические коллиматоры	Конические и мультилепестковые коллиматоры
Многоцелевое использование	Только внутричерепная стереотаксическая радиохирургия	SRS, SRT, IMRS, 3DCRT, IMRT, IGRT, Electron RT, Gated RT, Conformal Arc Therapy*

*SRS stereotactic radiation surgery стереотаксическая радиохирургия

*SRT stereotactic radiation therapy стереотаксическая радиотерапия 

*IMRS intensity modulated radiation surgery радиохирургия с модулируемой интенсивностью излучения

*3DCRT  3-D conformal radiotherapy 3-х мерная конформальная радиотерапия 

*IMRT intensity modulated radiation therapy  радиотерапия с модулируемой интенсивностью излучения 

*IGRT image guided radio therapy радиотерапия под визуальным наблюдением

*Electron RT электронная радиотерапия

*Gated RT стробированная радиотерапия

*Conformal Arc Therapy ротационная конформная радиотерапия (в пределах выбранного диапазона углов)