Действие ионизирующего излучения на опухоль

Опухоль — это сложная клеточная система с определенной внутренней организацией. В ней в разных соотношениях сочетаются клеточные попу­ляции и неклеточные компоненты соединительной ткани. Эта система реа­гирует на излучение в соответствии с общими радиобиологическими зако­номерностями.

Как фотонные, так и корпускулярные излучения вызывают в молекулах ДНК опухолевых клеток разнообразные повреждения — одно- и двуните-вые разрывы, изменения азотистых оснований, сшивки ДНК — белок. При электронной микроскопии определяются набухание и вакуолизация ядра, митохондрий, цистерн и канальцев эндоплазматического ретикулума и пластинчатого комплекса (комплекс Гольджи), расслоение и разрывы мем­бран.

Вследствие генных мутаций и хромосомных аберраций, обусловленных повреждением нуклеопротеидов, клетки после ряда делений погибают. В опухоли появляется также много гигантских клеток. Это те клетки, кото­рые потеряли способность к размножению, но еще продолжают расти. Ядра клеток принимают необычную форму, в них скапливается хроматин в виде отдельных глыбок. В цитоплазме возникают вакуоли.

Опухоль расслаивается на отдельные фрагменты вследствие разраста­ния грануляционной ткани, в которой избыточно много капилляров, эпи-телиоидных и лимфатических клеток, гистиоцитов, фибропластов. Сущест­венные изменения происходят в сосудах, питающих опухоль. Мелкие сосу­ды облитерируются, в результате чего нарушается трофика тканей. В круп­ных сосудах развиваются эндофлебит и эндартериит, что также приводит к нарушению питания опухоли. При достаточной дозе излучения гибнут все опухолевые клетки, а грануляционная ткань постепенно превращается в рубцовую.

Радиочувствительность клетки, т.е. ее реакция на облучение, определя­ется большим числом факторов. Она зависит от возраста и состояния боль­ного, состояния окружающих опухоль тканей, гистологического типа ново­образования, соотношения в нем объемов клеточных и стромальных эле­ментов, скорости репопуляции клеток, наличия некротических участков, количества клеток с небольшим содержанием кислорода. Среди всех фак­торов явно доминируют два: количество гипоксических клеток и непроли-ферирующих покоящихся клоногенных элементов.

Опухоли любого и даже одинакового гистологического строения всегда содержат как недифференцированные, так и дифференцированные клетки. Васкуляртация и оксигенация этих клеток неодинаковы: имеются клетки, нормально насыщенные кислородом, с пониженным насыщением (гипок-сические) и резко пониженным (аноксические). Количество клеток разного рода зависит от кровоснабжения, но также от развитая стромы, состояния

сосудистого русла в ложе опухоли и других факторов. Появлению гипокси-ческих клеток способствует пониженное давление перфузии и локальное расширение сосудов, а также наличие многочисленных артериовенозных соустий, по которым артериальная кровь, не насытив ткань опухоли кисло­родом, сбрасывается в венозное колено кровотока. В ранних стадиях разви­тия опухоли процент птоксических клеток невелик, но по мере ее роста он значительно возрастает. При облучении опухоли клетки с высоким содер­жанием кислорода погибают, а гипоксические клетки выживают и служат источником продолженного роста. Для уничтожения этих клеток требуется очень высокая доза излучения (примерно в 3 раза больше, чем для оксиге-нированных клеток), которая превосходит выносливость окружающих нор­мальных тканей.

Здоровые ткани и опухолевая ткань мало различаются по радиочувст­вительности. Причинами радиорезистентности опухолей являются, как уже отмечалось, большая доля птоксических клеток и способность опухоли к быстрой репопуляции. Успех лучевой терапии зависит от со­здания наибольшей концентрации излучения в опухоли и направлен­ного изменения радиочувствительности опухоли и окружающих ее нормальных тканей с помощью различных средств и методов.

Следовательно, основной проблемой лучевой терапии является ис­кусственное управление лучевыми реакциями нормальных и опухоле­вых клеток с целью максимального повреждения опухоли и сохранения нормальных тканевых элементов.

Средства, которые усиливают поражение опухоли или ослабляют лучевые реакции здоровых клеток, называют радиомодифицирующими агентами.

После масштабных техногенных катастроф 20-го века опасность ионизирующего излучения стала предметом страха для многих людей. Однако и в обычной жизни мы сталкиваемся с влиянием радиации. Последствия облучения зависят от многих факторов, и, если доза достаточно высока, они могут быть очень опасны. Впрочем, современная медицина знает, как минимизировать риск для здоровья. О способах реабилитации после облучения расскажем в этой статье.

Виды облучения, которым может подвергнуться организм

Нормальный, безопасный для здоровья радиационный фон составляет 0,1-0,2 мкЗв/ч (зиверт — современная единица измерения поступившей в организм радиации). Значения до 0,6 мкЗв/ч считаются допустимым облучением. Более высокие показатели радиации несут прямую угрозу здоровью людей — при условии, что они действуют постоянно, а не в разовой дозе. [1]

В повседневной жизни мы не можем полностью защититься от ионизирующего излучения. Оно сопровождает нас повсюду — при контакте со стройматериалами, из которых построены здания, в процессе пользования бытовым газом, во время авиаперелетов. Уровень облучения определяется разными условиями — регионом проживания, профессиональной деятельностью и другими. Например, в некоторых областях радиационный фон выше из-за того, что в земной коре находится большое количество радиоактивных веществ. Люди, живущие поблизости от атомных электростанций и прочих объектов ядерного комплекса, а особенно работающие на таких предприятиях, сильнее подвергаются облучению.

Помимо естественных источников радиации, есть еще и искусственные. Чаще всего мы сталкиваемся с ними во время медицинского вмешательства. Рентгеновские методы исследования считаются безопасными: пациент получает очень малую дозу радиации.

Гораздо более сильное облучение происходит во время лучевой терапии, которая применяется чаще всего при лечении злокачественных опухолей. Самая распространенная схема — регулярное локальное воздействие разовыми дозами в 200-250 рад (2-2,5 Зв) [2] . Ионизирующее излучение в таких масштабах разрушает опухолевые клетки, но затрагивает и расположенные рядом здоровые ткани. При соблюдении правил лучевой терапии эти негативные эффекты сводятся к минимуму.

В зависимости от того, где находится источник, различают два типа облучения:

• Внешнее , когда радиация действует на организм снаружи. Его природным источником служат, например, лучи из космоса. Внешнему облучению искусственного происхождения человек подвергается во время рентгенодиагностики и лучевой терапии;
• Внутреннее , когда излучение исходит из источника в самом организме. Радиоактивные вещества могут проникнуть через легкие с воздухом, через ЖКТ с пищей и водой, через поврежденную кожу. Их также используют при некоторых видах медицинских процедур (радиоизотопная диагностика). Попав в организм, радионуклиды продолжают действовать до момента полного распада или выведения.

Кроме того, виды облучения классифицируются по:

• типу ионизирующих частиц (-альфа, -бета, -гамма, рентгеновские и т. д.);
• продолжительности воздействия (острое — в течение минут или часов, пролонгированное — несколько дней или месяцев, хроническое — длящееся годами, но в малых дозах);
• площади поражения тела (местное, широкопольное, общее);
• смертельным последствиям, зависящим от дозы (сублетальное, летальное, сверхлетальное).

При сильном кратковременном облучении или продолжительном воздействии не столь больших (но превышающих допустимые) доз радиации у людей формируется лучевая болезнь. Ее симптомы и отдаленные последствия разнообразны. Главное, от чего они зависят, — это доза облучения, полученная за определенный период времени. С этой позиции выделяют две формы болезни: острую и хроническую.

Острая лучевая болезнь

Это угрожающее жизни состояние возникает, когда организм в течение короткого времени подвергается равномерному воздействию внешнего ионизирующего излучения в дозе более 1 Зв. [3] Есть несколько форм болезни. Какая именно из них разовьется, зависит от степени облучения. Мы будем говорить только о костномозговой форме, которая возникает под действием дозы 1-6 Зв и, в свою очередь, подразделяется на несколько степеней:

• легкая — 1-2 Зв;
• среднетяжелая — 2-4 Зв;
• тяжелая — 4-6 Зв;
• сверхтяжелая — более 6 Зв.

Выделяют несколько стадий прогрессирования острой лучевой болезни. Начальный период, который длится до 5 дней от момента облучения, проявляется признаками интоксикации: рвотой, головной болью, слабостью, лихорадкой, покраснением кожи. Они выражены тем сильнее, чем тяжелее степень болезни.

Затем эти симптомы проходят, и наступает фаза затишья. Состояние после облучения на данном этапе удовлетворительное, что создает ложное впечатление о выздоровлении. Определить поражение костного мозга можно по анализам крови.

Далее болезнь вступает в фазу разгара. Симптоматика в этом периоде разнообразна. В крови больных отмечается уменьшение уровня лейкоцитов и тромбоцитов, развивается анемия. Присоединяются инфекции, возникают кровотечения, язвы на слизистой оболочке рта, атрофические изменения кожи, поражения желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы. Впоследствии может развиться радиационный гепатит.

Легкая и среднетяжелая формы болезни при адекватном и вовремя начатом лечении заканчиваются выздоровлением. Клетки костного мозга со временем восстанавливаются. Однако спустя месяцы или годы после облучения болезнь может напомнить о себе.

В результате воздействия радиации в дозах от 10 Зв и выше возникают другие формы острой лучевой болезни: кишечная, сосудистая, церебральная. Они во всех случаях приводят к летальному исходу, быстрота наступления которого зависит от степени облучения: от нескольких дней до нескольких часов или даже секунд. [4]

Хроническая лучевая болезнь

Ее причина — долгое непрерывное или часто повторяющееся воздействие сравнительно невысоких доз радиации (0,1-0,5 Зв в сутки) [5] . Заболевание развивается постепенно, процесс длится годы. В зависимости от общей дозы облучения различают степени тяжести: легкая и среднетяжелая — 1-5 Зв, тяжелая — свыше 5 Зв. Хроническая лучевая болезнь протекает в три стадии.

Стадия формирования заболевания , когда появляется и нарастает симптоматика. Чем тяжелее степень поражения, тем она ярче. При легкой форме изменения в крови незначительны, нарушения работы внутренних органов выражены неявно (чаще всего бывают расстройства ЖКТ). На первом плане — явления астении: головные боли, утомляемость, раздражительность, плохой сон.

Среднетяжелая форма болезни сопровождается отчетливыми симптомами. Больные жалуются на слабость, утомляемость, боли в костях. Часто возникают кровотечения, кровоизлияния в кожу. Заметны атрофические явления: кожа становится сухой, утрачивает эластичность, выпадают волосы, истончаются ногти. Нарушаются функции ЖКТ и печени. При исследовании крови выявляются анемия, уменьшение содержания лейкоцитов, тромбоцитов и другие признаки угнетения кроветворения.

При тяжелой форме все эти симптомы выражены еще резче. Развивается сильная анемия, возникают кровотечения, поражаются внутренние органы и ЦНС. Часты инфекционные осложнения.

Стадия восстановления . Легкая степень ХЛБ при прекращении облучения имеет благоприятный прогноз, заканчивается выздоровлением через 2 месяца. Среднетяжелая форма протекает годами, периодически обостряется, завершается частичной ремиссией. При тяжелой степени нередко бывает летальный исход (из-за инфекции или кровотечения).

Стадия отдаленных последствий . Перенесенная лучевая болезнь спустя годы может напомнить о себе развитием злокачественных опухолей, иммунных заболеваний, склероза сосудов, катаракты, нарушений работы органов пищеварения. Продолжительность жизни больных уменьшается. Отдаленные последствия облучения могут сказаться и на потомстве (генные мутации).

Лечение после облучения ведется по нескольким направлениям. Его задачи сводятся к облегчению симптомов, нормализации психологического состояния больного, предупреждению осложнений.

Симптоматическая терапия острой лучевой болезни начинается после оказания первой помощи. Она включает купирование рвоты, нормализацию водного баланса, детоксикацию. Назначают сосудистые средства для предотвращения коллапса и шока.

При хронической лучевой болезни применяют физиотерапию, щадящую, но полноценную диету, лечебную физкультуру (при легкой форме), средства, поддерживающие работу ЦНС, витамины. При среднетяжелом течении добавляют стимуляторы кроветворения, гормональные препараты, антибиотики. Иногда приходится прибегать к переливанию крови, в тяжелых случаях — к трансплантации костного мозга.

Психотерапия играет большую роль в восстановлении после облучения, особенно в случае острой формы болезни. Люди часто оказываются под воздействием больших доз радиации в результате аварий, которые сами по себе являются психотравмирующим фактором.

Профилактика осложнений — как ближайших, так и отдаленных — имеет очень большое значение. Для повышения стойкости организма к воздействию радиации назначают растительные адаптогены (элеутерококк, женьшень, лимонник), комплексы витаминов и аминокислот, нуклеозиды. Чтобы предупредить инфекционные осложнения острого лучевого поражения, больного помещают в асептические условия, вводят антибиотики.

Особой чувствительностью к радиационному воздействию отличается пищеварительная система. Нарушениями ЖКТ часто осложняются острая и хроническая формы лучевой болезни. Для поддержки работы органов пищеварения используется ферментная терапия.

С излучением мы сталкиваемся повсюду, но иногда его дозы оказываются выше допустимых. Особенно подвержены риску работники предприятий ядерного комплекса и ТЭК, люди, проживающие вблизи таких объектов, а также сотрудники медицинских и научно-исследовательских учреждений, которые вынуждены взаимодействовать с источниками радиации. При сильном или продолжительном облучении возникает лучевая болезнь, исход которой во многом зависит от своевременно начатой терапии.

Имеются противопоказания. Перед применением необходима консультация врача.

Развитие радиотерапии неразрывно связано с постоянным расширением представлений о количественных и качественных особенностях реакций опухолей и окружающих их нормальных тканей на радиационное воздействие.

Радиобиологические процессы в опухоли, лежат в основе существующих и разрабатываемых методов лучевой терапии.

Физико-химический механизм действия ионизирующего излучения на клетки

Общим для всех видов ионизирующих излучений является первичный процесс переноса относительно больших количеств энергии на биологические структуры. Поглощение энергии сопровождается освобождением вторичных электронов и развитием ионизации среды.

Если энергия поглощается молекулой ДНК или другой специализированной клеточной структурой, то имеет место прямое действие излучения. Однако первичное поглощение энергии может происходить и в других структурах ткани с высвобождением радикалов, которые затем взаимодействуют с неповрежденными молекулами ДНК. В этом случае речь идет о непрямом, или косвенном, действии ионизирующего излучения.

Ведущей радиационно-химической реакцией при облучении является разрыв химических связей и возникновение свободных радикалов Н и ОН в результате первичной ионизации воды, составляющей 2/3 массы человеческого тела. Доказано, что присутствие кислорода в облучаемом объекте значительно активирует многие радиационно-химические реакции и тем самым повышает гибель клеток. Повышенная эффективность излучения в присутствии кислорода известна как кислородный эффект.

Таким образом, биологическое действие ионизирующего излучения реализуется через прямое или опосредованное повреждение ДНК и других структур клетки. При этом возникают летальные, сублетальные и потенциально летальные клеточные повреждения.

Летальные ведут к гибели клеток, сублетальные способствуют их гибели при последующем облучении, потенциально летальные также вызывают гибель клеток, но в определенных условиях они могут быть сепарированы. Вероятность этих процессов пропорциональна величине поглощенной дозы.

Рассматривая действие излучения на клетки, необходимо указать, что степень выраженности лучевого воздействия зависит от того, на какой стадии клеточного цикла произведено облучение. Известно, что большинство пролиферирующих клеток максимально чувствительны к радиации в стадии митоза (М) и в меньшей степени — в стадии синтеза ДНК (S); непролиферирующие клетки (So) обычно обладают низкой радиочувствительностью и еще более низкой — зрелые (дифференцированные) клетки.

Поэтому первым проявлением лучевого повреждения клетки является торможение митотической активности. Такая форма гибели облученных клеток носит название митотической или репродуктивной. При дозах, обычно используемых в лучевой терапии (2-7 Гр). преимущественно имеет место митотическая гибель клеток непосредственно в процессе облучения (гибель под лучом).

Биологические процессы, формирующие терапевтический эффект излучения

Пятым фактором явпяется радиочувствительность данной ткани. Выраженность вышеприведенных реакций на облучение в различных опухолях и нормальных тканях значительно варьирует. Эти различия лежат в основе гипотезы о лучшей постлучевой восстановительной способности нормальных тканей в сравнении с маkигнизированными и объясняют радиотерапевтическое действие фракционного облучения.

Репарация сублетальных и потенциально летальных повреждений оказывает влияние на выживаемость опухолевых клеток и на их исходную радиочувсствительность. Радиобиологические процессы в опухоли, лежат в основе существующих и разрабатываемых методов лучевой терапии.

Физико-химический механизм действия ионизирующего излучения на клетки

Общим для всех видов ионизирующих излучений является первичный процесс переноса относительно больших количеств энергии на биологические структуры. Поглощение энергии сопровождается освобождением вторичных электронов и развитием ионизации среды.

Если энергия поглощается молекулой ДНК или другой специализированной клеточной структурой, то имеет место прямое действие излучения. Однако первичное поглощение энергии может происходить и в других структурах ткани с высвобождением радикалов, которые затем взаимодействуют с неповрежденными молекулами ДНК. В этом случае речь идет о непрямом, или косвенном, действии ионизирующего излучения.

Ведущей радиационно-химической реакцией при облучении является разрыв химических связей и возникновение свободных радикалов Н и ОН в результате первичной ионизации воды, составляющей 2/3 массы человеческого тела. Доказано, что присутствие кислорода в облучаемом объекте значительно активирует многие радиационно-химические реакции и тем самым повышает гибель клеток. Повышенная эффективность излучения в присутствии кислорода известна как кислородный эффект.

Таким образом, биологическое действие ионизирующего излучения реализуется через прямое или опосредованное повреждение ДНК и других структур клетки. При этом возникают летальные, сублетапьные и потенциально летальные клеточные повреждения.

Летальные ведут к гибели клеток, сублетальные способствуют их гибели при последующем облучении, потенциально летальные также вызывают гибель клеток, но в определенных условиях они могут быть сепарированы. Вероятность этих процессов пропорциональна величине поглощенной дозы.

Рассматривая действие излучения на клетки, необходимо указать, что степень выраженности лучевого воздействия зависит от того, на какой стадии клеточного цикла произведено облучение.

Известно, что большинство пролиферирующих клеток максимально чувствительны к радиации в стадии митоза (М) и в меньшей степени — в стадии синтеза ДНК (S); непролиферирующие клетки (So) ооычно обладают низкой радиочувствительностью и еще более низкой — зрелые (дифференцированные) клетки. Поэтому первым проявлением лучевого повреждения клетки является торможение митотической активности.

Такая форма гибели облученных клеток носит название митотической или репродуктивной. При дозах, обычно используемых в лучевой терапии (2-7 Гр). преимущественно имеет место митотическая гибель клеток непосредственно в процессе облучения (гибель под лучом).

Биологические процессы, формирующие терапевтический эффект излучения

Пятым фактором является радиочувствительность данной ткани. Выраженность вышеприведенных реакций на облучение в различных опухолях и нормальных тканях значительно варьирует. Эти различия лежат в основе гипотезы о лучшей постлучевой восстановительной способности нормальных тканей в сравнении с мапигнизированными и объясняют радиотерапевтическое действие фракционного облучения.

Репарация сублетальных и потенциально летальных повреждений оказывает влияние на выживаемость опухолевых клеток и на их исходную радиочувствительность (винкристин, бпеомицин, чаще 5-фторурацил, блокирующий G1) и другими соединениями, вызывая временный блок прохождения клетками митотического цикла в фазе G1 или G2.

При выходе клеток из блока они будут в дальнейшем одновременно переходить из одной фазы цикла в другую. В тоже время предполагается, что синхронизация клеток нормальных тканей повышает их радиорезистентность, что увеличивает радиотерапевтический интервал при фракционном курсе лучевой терапии.

Одним из основных в лучевой терапии является понятие о радиочувствительности и радиорезистентности тканей. Под радиочувствительностью понимают способность клеток, тканей или организмов реагировать на действие излучения. Степень радиочувствительности значительно варьирует у различных видов растительных и животных организмов.

Минимальная доза радиации, вызывающая при общем облучении смерть организма, для простейших будет выражаться сотнями и тысячами грей, а для человека она не превышает 5-6 грей. Радиорезистентность тканей также невелика. Доза порядка 50-60 Гр даже при фракционировании ее вызывает чаще всего необратимые изменения любой из тканей организма.

Чувствительность клеток к лучевой терапии, измеряемая соотношением дозы и эффекта, подчиняется общему закону. В классическом опыте на животных применение дозы в 1Гр оставляет 1 способную делиться клетку из 1000, 30 Гр — 1 клетку из 10 6 , 45 Гр — 1 клетку из 10 9 и 60 Гр — 1 клетку из 10 12 . Для описания клеточных потерь за счет облучения был предложен целый ряд моделей.

Среди них наибольшее признание, в силу своей простоты, получила линейно-квадратичная. Она предполагает, что гибель клетки происходит как за счет одновременного двойного разрушения противолежащих спиралей ДНК, так и в результате совпадения двух независимо образовавшихся одиночных разрывов комплементарных спиралей, оказавшихся напротив друг друга.

Радиочувствительность опухоли зависит от многих факторов — фазы клеточнота цикла, кислородного насыщения клетки, ее способности к восстановлению, степени дифференцировки, гистогенеза и размеров опухоли и т.д. Установлено. что после облучения вымирание клона облученной клетки происходит не сразу, а на уровне нескольких поколений.

В одном случае может погибнуть сама облученная клетка, в другом — ее дочерние клетки и т.д. Задержка в отмирании клеток и соответственно удалении их из опухоли в сочетании с делением части сублетально облученных клеток является причиной продолжения роста новообразований в течение некоторого времени после начала лучевой терапии.

В связи с этим время наступления регрессии опухолей в большей мере является характеристикой клеточной пролиферации, а не радиочувствительности опухолевых клеток.

В большинстве случаев опухоль повторяет свойства той ткани, из которой она развилась, поэтому злокачественные новообразования также отличается друг от друга по радиочувствительности.

В зависимости от чувствительности опухолей к радиации их классифицируют на опухоли высокой, относительно высокой, средней, относительно низкой и низкой радиочувствительности (табл. 9.2).

Таблица 9.2. Радиочувствительность некоторых опухолей и тканей [Rubin Ph., Sieman D., 1993].

Однако одно только гистологическое строение не определяет чувствительности нормальной и патологической ткани к излучению. На радиочувствительность влияют функциональное состояние и метаболические процессы, уровень иннервации, кровоснабжения облучаемой ткани и содержание в ее клетках кислорода, характер роста опухоли и соотношение в ней паренхимы и стромы, состояние окружающих опухоль нормальных тканей.

Большое значение для радиочувствительности нормальных и опухолевых тканей имеют также общее состояние организма, сопутствующие заболевания, возраст.

Угляница К.Н., Луд Н.Г., Угляница Н.К.

Литвиненко Владимир Михайлович / Litvinenko Vladimir Mikhaylovith - студент

Кубанский государственный университет, физико-технический факультет, г.Краснодар

Аннотация: в статье рассмотрено описание сложносоставной системы опухолей, их радиобиология и радиочувствительность, а так же действие ионизирующего излучения на опухоли для возможности оценки рационального выбора лечения пациентов.

Ключевые слова: опухоль, ионизирующее излучение, фракционирование, радиобиология неопухолевых заболеваний.

Keywords: tumor,ionizing radiation,fractionation,radiobiologynontumordiseases.

Опухоль, представляющая собой сложную систему, состоящую из клеток и неклеточных компонентов в различных сочетаниях и пропорциях, подчиняется общим для любых тканей̆ радиобиологическим законам. Все вышеописанные повреждения нормальных клеток, обусловленные облучением, наличествуют и в опухоли.

Это одно − и двунитевые разрывы и, наоборот, сшивки молекул ДНК, набухание и вакуолизация ядра, расслоения и разрывы мембран и т.п.

Эти изменения приводят к тому, что клетки после ряда делений погибают. Кроме того появляются клетки, утерявшие способность к делению, но еще продолжающие расти.

В опухоли разрастается грануляционная ткань. В сосудах, питающих опухоль, развивается эндартериит и флебит, мелкие сосуды облитерируются, что приводит к нарушению питания опухоли. В конце концов, при достаточной дозе гибнут все опухолевые клетки, а грануляционная ткань превращается в рубцовую.

Радиочувствительность опухоли зависит от множества факторов: от возраста и состояния больного, вида и состояния тканей, окружающих опухоль, гистологического типа опухоли, соотношения в ней паренхимы и стромы, митотической активности клеточных элементов опухоли, от наличия и выраженности некротических участков, количества токсических клеток [3].

Критерий успеха лучевой̆ терапии прост: опухоль должна быть уничтожена в результате воздействия некой оптимальной дозы. С другой̆ стороны, неизбежное при этом облучение здоровых тканей̆, должно быть минимальным. Оптимальной считается доза при которой излечивается более 90% больных с опухолями данной̆ локализации и гистологической структуры. При этом повреждение нормальных тканей̆ допускается не более чем у 5% больных.

Экспериментальные исследования и многолетний̆ клинический̆ опыт дают следующие ориентировочные цифры суммарных доз: 45-50 Гр для радиочувствительных опухолей̆, 65-70 Гр для опухолей средней̆ чувствительности, и свыше 70 Гр для радиорезистентных опухолей [1].

Таким образом, получается, чем выше мощность дозы излучения, тем более выражено повреждение. Исходя из этого, однократное облучение может показаться предпочтительным. Однако приведенные выше оптимальные дозы существенно превышают предел толерантности (переносимости) окружающих опухоль здоровых тканей и способны вызвать их тяжелые повреждения. Выход из этого тупикового положения был найден в реализации принципа фракционирования, согласно которому, суммарная доза дробиться на несколько порций (фракций), разделенных временными промежутками. При фракционированном облучении возрастает вероятность облучения клеток опухоли в наиболее чувствительные к облучению фазы клеточного цикла. (Известно, что радиочувствительность клетки в фазе митоза наивысшая, а в фазе покоя и в начале постсинтетического периода минимальна).

Публикация научной статьи. Пошаговая инструкция

Лучевая терапия — это один из ведущих методов противоопухолевого лечения, основанный на использовании ионизирующего излучения. Может применяться как самостоятельный вид терапии, так и в рамках комбинированного/комплексного лечения (совместно с другими методами), в качестве радикальной, нео- и адъювантной, консолидирующей, профилактической и паллиативной терапии.

• Виды лучевой терапии
• Этапы лучевой терапии
• Побочные эффекты лучевой терапии
• Химиолучевая терапия

Виды лучевой терапии

Уже несколько десятилетий человечество изучает воздействие ионизирующего излучение на организм человека. При этом акцентируется внимание как на положительном, так и отрицательном эффекте, возникающем при его применении. Разрабатываются новые методы, которые позволяют добиваться максимального лечебного эффекта при снижении отрицательного действия на организм. Улучшается оборудование для проведения лучевой терапии, появляются новые технологии облучения.

Сейчас классификация методов лучевой терапии довольно обширна. Мы остановимся только на самых распространенных методиках.

При контактной лучевой терапии источник излучения вводится непосредственно в опухоль или прилегает к ее поверхности. Это позволяет прицельно облучать новообразование с минимумом воздействия на окружающие его ткани.

К контактным видам лучевой терапии относятся:

1. Аппликационная лучевая терапия. Применяется при лечении поверхностно расположенных опухолей, например, новообразований кожи, слизистых оболочек гениталий. В этом случае используются индивидуально изготовленные аппликаторы, которые накладываются непосредственно на поверхность новообразования.
2. Внутриполостная лучевая терапия. Источник ионизирующего излучения вводится в просвет полого органа, например, в пищевод, мочевой пузырь, прямую кишку, полость матки или влагалища. Для облучения используются специальные аппликаторы (их называют эндостатами), которые заполняются радионуклидами.
3. Внутритканевое облучение. Источник ионизирующего излучения вводится непосредственно в ткань опухоли. Для этого используются интростаты, которые могут иметь вид игл, шариков, трубочек, заполненных источником излучения.

Кроме того, существует такой вид лечения, как радионуклидная терапия. В этом случае используются открытые источники излучения в виде растворов радионуклидов (радиофармацевтический препарат — РФП), которые при попадании в организм прицельно накапливаются в опухолевых очагах и уничтожают их. Чаще всего РФП вводится внутривенно. Наибольшее распространение получили следующие виды радионуклидной терапии:

• Терапия радиоактивным йодом. Используется для лечения ряда видов рака щитовидной железы, поскольку йод избирательно накапливается в тиреоидной ткани.
• Применение остеотропных РФП используется для лечения метастазов в костях или костных опухолей.
• Радиоиммунотерапия — радионуклиды присоединяют на моноклональные антитела, чтобы добиться прицельного воздействия на опухолевую ткань.

При дистанционной лучевой терапии источник излучения находится на расстоянии от тела пациента, при этом на пути его прохождения могут лежать здоровые ткани, которые в процессе проведения терапии также подвергаются облучению, что приводит к развитию осложнений разной степени выраженности. Чтобы их минимизировать, разрабатываются различные технологии, позволяющие сконцентрировать максимальную дозу ионизирующего излучения непосредственно на в мишени (опухоли). С данной целью используются:

• Короткофокусная рентгенотерапия. При облучении используется рентгеновское излучение малой и средней мощности, которое способно проникать в ткани на глубину до 12 мм. Метод назван так из-за того, что источник располагается на коротком расстоянии от облучаемой поверхности. Таким способом лечат неглубокие опухоли кожи, вульвы, конъюнктивы и век, ротовой полости.
• Гамма-терапия. Этот вид излучения имеет большую проникающую способность, поэтому может использоваться для лечения более глубоко расположенных опухолей, нежели рентген-терапия. Однако сохраняющаяся большая нагрузка на окружающие органы и ткани приводят к ограничению возможности использования данного метода в современной онкологии.
• Фотонная терапия. Именно этим видом излучения проводится лучевое лечение большинства онкологических пациентов в современном мире. Достаточно высокая проникающая способность в сочетании с высокотехнологичными способами подведения дозы (IMRT и VMAT), достаточно совершенные системы планирования позволяют очень эффективно использовать этот вид излучения для лечения пациентов с приемлемыми показателями токсичности.
• Применение корпускулярного излучения (электроны, протоны, нейтроны). Эти элементарные ядерные частицы получают на циклотронах или линейных ускорителях. Электронное излучение используют для лечения неглубоких опухолей. Большие надежды возлагаются на протонную терапию, с помощью которой можно максимально прицельно подводить высокие дозы излучения к глубоко расположенным опухолям при минимальном повреждении здоровых тканей за счет выделения радиационной дозы на определённом отрезке пробега частиц, однако пока эти виды излучения играют сравнительно небольшую роль в лечении онкологических заболевания из-за своей высокой стоимости и ряда не до конца решённых технологических аспектов реализации метода.

Этапы лучевой терапии

Весь процесс проведения лучевой терапии делят на три этапа:

• Предлучевая подготовка (КТ-симуляция), этап выбора объёмов облучения и критических структур, этап дозиметрического планирования, верификации плана лучевой терапии.
• Этап облучения.
• Постлучевой этап.

Как правило, этап планирования занимает несколько дней. В это время проводятся дополнительные исследования, которые призваны дать возможность врачу более точно оценить границы опухоли, а также состояние окружающих ее тканей. Это может повлиять на выбор вида лучевой терапии, режима фракционирования, разовой и суммарной очаговых доз. Основой же данного этапа является выполнение так называемой КТ-симуляции, то есть компьютерной томографии необходимого объёма с определёнными параметрами и в определённом положении тела пациента. Во время КТ-симуляции на кожу пациента и/или его индивидуальные фиксирующие устройства наносятся специальные метки, призванные помочь правильно укладывать пациента в дальнейшем, а также облегчить задачу навигации по время проведения сеансов облучения.

Затем врач-радиотерапевт рисует объёмы облучения и критических структур (тех, на которые будет предписано ограничение дозы) на полученных срезах КТ с учётом данных других диагностических модальностей (МРТ, ПЭТ). Далее формируется задача для медицинского физика, включающая определение доз, которые должны быть подведены к мишени, мишеням или отдельным её частям, а также тех, которые не должны быть превышены в объёмах здоровых органов и тканей. Медицинский физик разрабатывает дозиметрический план в соответствии с заданными параметрами, при соблюдении которых и успешной верификации данного плана на фантоме, можно считать пациента готовым к лучевой терапии.

На этапе подготовки к лучевой терапии пациенту рекомендуется придерживаться нескольких правил:

• Отказаться от средств, раздражающих кожу.
• Если на коже в месте воздействия имеются повреждения или элементы сыпи, следует проконсультироваться с врачом.
• Если предполагается лучевая терапия в челюстно-лицевой области, требуется санация полости рта.
• Воздержаться от загара.
• Главное правило на любом этапе: обсудить все нюансы предстоящих подготовки и лечения с лечащим врачом-радиотерапевтом и строго придерживаться полученных рекомендаций!

Проведение этапа облучения будет зависеть от выбранного метода лучевой терапии.

Проведение дистанционной лучевой терапии

Продолжительность курса дистанционной лучевой терапии зависит от выбранного режима фракционирования, а также цели лечения. Паллиативные курсы, как правило, короче неоадъювантных и адъювантных, а те, в свою очередь, менее продолжительны, чем радикальные. Однако подведение радикальной дозы возможно и за один-несколько сеансов в зависимости от клинической ситуации. В таком случае курс дистанционной лучевой терапии называется стереотаксической радиотерапией или радиохирургией. Варьирует и кратность сеансов в день и в неделю: чаще всего используются схемы с пятью сеансами в неделю, однако могут быть предложены и 2-3 сеанса в день (гиперфракционирование) и схемы с 1-4 и 6 сеансами в неделю.

Во время облучения пациент в подавляющем большинстве случаев располагается лежа на столе специальной установки. Крайне необходимо соблюдать полную неподвижность во время сеанса облучения. Для достижения этого могут использоваться специальные фиксирующие устройства и системы иммобилизации.

Перед тем как включить установку, медперсонал покидает помещение, и дальнейшее наблюдение осуществляется через мониторы или окно. Общение с пациентом осуществляется по громкой связи. Во время выполнения сеанса, части аппарата и стол с пациентом совершают движения по заданной траектории. Это может создавать шум и беспокойство у больного. Однако бояться этого не стоит, поскольку вся процедура контролируется.

Сам сеанс лучевой терапии может длиться как 5-10, так и 60-120 минут, чаще — 15-30 минут. Само воздействие ионизирующего излучения не вызывает никаких физических ощущений. Однако в случае ухудшения самочувствия пациента во время сеанса (выраженной боли, судороги, приступа тошноты, паники), следует позвать медицинский персонал заранее оговоренным способом; установку сразу отключат и окажут необходимую помощь.

Контактная лучевая терапия (брахитерапия)

Брахитерапия проводится в несколько этапов:

1. Введение в облучаемую зону неактивных проводников — устройств, в которые затем имплантируют источник ионизирующего излучения. При внутриполостной лучевой терапии используются приспособления, называемые эндостатами. Их устанавливают непосредственно в полость облучаемого органа и рядом с ним. При внутритканевой лучевой терапии используются интростаты, которые устанавливаются непосредственно в ткань опухоли по заранее просчитанной схеме. Для контроля их установки, как правило, используются рентгенологические снимки.
2. Перемещение источника излучения из хранилища в интро- и эндостаты, которые будут облучать опухолевую ткань. Время облучения и особенности поведения пациента будут зависеть от вида брахитерапии и используемого оборудования. Например, при внутритканевой терапии, после установки источника ионизирующего излучения пациент может покинуть клинику и прийти на повторную процедуру через рекомендуемый промежуток времени. Весь этот период в его организме будет находиться интростат с радионуклидами, которые будут облучать опухоль.

Проведение внутриполостной брахитерапии будет зависеть от используемых установок, которые бывают двух типов:

• Установки низкой мощности дозы. В этом случае один сеанс облучения длится около 2-х суток. Под наркозом имплантируются эндостаты. После контроля правильности их установки и введения радионуклидов, пациент переводится в специальное помещение, где должен будет находиться все время, пока длится процедура, соблюдая строгий постельный режим. Разрешается только немного поворачиваться на бок. Вставать категорически запрещено.
• Установки высокой мощности дозы. Время облучения составляет несколько минут. Для установки эндостатов наркоза не требуется. Но во время процедуры все равно необходимо лежать абсолютно неподвижно. Внутриполостная лучевая терапия установкой высокой мощности проводится несколькими сеансами с интервалами от одного дня до одной недели.

При радионуклидной терапии пациент принимает радиофармпрепараты внутрь в виде жидкого раствора, капсул или инъекций. После этого он помещается в специальную палату, имеющую изолированную канализацию и вентиляцию. По истечении определенного срока, когда мощность дозы снизится до приемлемого уровня, проводится радиологический контроль, пациент принимает душ и переодевается в чистую одежду. Для контроля результатов лечения проводится сцинтиграфия, после чего можно покинуть клинику.

Лучевая терапия является серьезным стрессом для организма. У многих пациентов в этот период ухудшается самочувствие. Чтобы его минимизировать рекомендуется придерживаться следующих правил:

• Больше отдыхать. Минимизируйте физическую и интеллектуальную нагрузку. Ложитесь спать, когда почувствуете в этом необходимость, даже если она возникла в течение дня.
• Постарайтесь сбалансировано и полноценно питаться.
• Откажитесь на время проведения терапии от вредных привычек.
• Избегайте плотной обтягивающей одежды, которая бы могла травмировать кожу.
• Следите за состоянием кожи в месте облучения. Не трите и не расчесывайте ее, используйте средства гигиены, которые вам порекомендует врач.
• Защищайте кожу от воздействия солнечных лучей — используйте одежду и головные уборы с широкими полями.

Побочные эффекты лучевой терапии

Лучевая терапия, как и другие методы противоопухолевого лечения, вызывает ряд осложнений. Они могут быть общими или местными, острыми или хроническими.

Острые (ранние) побочные эффекты развиваются во время проведения радиотерапии и в ближайшие недели после неё, а поздние (хронические) лучевые повреждения — через несколько месяцев и даже лет после ее окончания.

Угнетенное эмоциональное состояние

Подавляющее большинство пациентов, проходящих лечение по поводу злокачественного новообразования, испытывают тревожность, страх, эмоциональное напряжение, тоску и даже депрессию. По мере улучшения общего состояния, эти симптомы стихают. Чтобы облегчить их, рекомендуется чаще общаться с близкими людьми, принимать участие в жизни окружающих. При необходимости рекомендуется обратиться к психологу.

Чувство усталости

Чувство усталости начинает нарастать через 2-3 недели от начала терапии. На это время рекомендуется оптимизировать свой режим дня, чтобы не подвергаться ненужным нагрузкам. В то же время нельзя полностью отстраняться от дел, чтобы не впасть в депрессию.

Изменение крови

При необходимости облучения больших зон, под воздействие радиации попадает костный мозг. Это в свою очередь приводит к снижению уровня форменных элементов крови и развитию анемии, повышению риска кровотечения и развития инфекций. Если изменения выражены сильно, может потребоваться перерыв в облучении. В ряде случаев могут назначать препараты, стимулирующие гемопоэз (кроветворение).

Снижение аппетита

Обычно лучевая терапия не приводит к развитию тошноты или рвоты, но снижение аппетита наблюдается довольно часто. Вместе с тем, для скорейшего выздоровления требуется полноценное высококалорийное питание с высоким содержанием белка.

Побочные реакции со стороны кожи

Вероятность развития кожных реакций и их интенсивность зависят от индивидуальных особенностей пациента. В большинстве случаев через 2-3 недели в области воздействия возникает покраснение. После окончания лечения оно сменяется пигментированием, напоминающим загар. Чтобы предотвратить чрезмерные реакции, могут назначаться специальные кремы и мази, которые наносятся после окончания сеанса. Перед началом следующего их необходимо смыть теплой водой. Если реакция выражена сильно, делают перерыв в лечении.

Реакции со стороны полости рта и горла

Если облучают область головы и шеи, могут развиться лучевой стоматит, который сопровождается болью, сухостью во рту, воспалением слизистых, а также ксеростомия вследствие нарушения функции слюнных желез. В норме эти реакции проходят самостоятельно в течение месяца после окончания лучевой терапии. Ксеростомия может беспокоить пациента в течение года и более.

Осложнения со стороны молочной железы

При прохождении лучевой терапии по поводу рака молочной железы могут возникать следующие реакции и осложнения:

• Покраснение кожи груди.
• Отек груди.
• Боль.
• Изменение размера и формы железы из-за фиброза (в некоторых случаях эти изменения остаются на всю жизнь).
• Уменьшение объема движения в плечевом суставе.
• Отек руки на стороне поражения (лимфедема).

Побочное действие на органы грудной клетки

• Воспаление слизистой пищевода, которое приводит к нарушению глотания.
• Кашель.
• Образование мокроты.
• Одышка.

Последние симптомы могут свидетельствовать о развитии лучевого пневмонита, поэтому при их возникновении следует немедленно обратиться к вашему врачу.

Побочные реакции со стороны прямой кишки/петель кишечника

• Расстройство стула — диарея или наоборот, запоры.
• Боли.
• Кровянистые выделения из заднего прохода.

Побочные действия со стороны мочевого пузыря

• Учащенное болезненное мочеиспускание.
• Наличие примеси крови в моче иногда может быть настолько выраженным, что моча приобретает кроваво-красный цвет.
• Наличие патологических примесей в моче — кристаллы, хлопья, гнойное отделяемое, слизь.
• Уменьшение емкости мочевого пузыря.
• Недержание мочи.
• Развитие везиковагинальных или везикоректальных свищей.

Побочные эффекты при облучении опухолей забрюшинного пространства, печени, поджелудочной железы

• Тошнота и рвота.
• Ознобы после сеансов.
• Боли в эпигастрии.

Химиолучевая терапия

Лучевая терапия довольно редко проводится в качестве самостоятельного лечения. Чаще всего она сочетается с каким-либо другим видом лечения: хирургическим, а чаще всего — с лекарственным. Это может быть как вариант одновременной химиолучевой терапии, так и последовательной, а также варианты сочетания лучевой терапии с иммунотерапией, таргетной и гормональной терапии. Такие виды лечения могут иметь ощутимо более высокую противоопухолевую эффективность, однако необходимо тщательно оценить риски совместных побочных эффектов, поэтому принятие решения о любом объёме лечения с онкологической патологией должен принимать мультидисциплинарный онкологический консилиум.