Новые технологические разработки в радиохирургии

Стереотактическая хирургия (или радиохирургия) используется свыше 30 лет для лечения доброкачественных и злокачественных опухолей, сосудистых мальформаций и других заболеваний мозга с минимальной степенью инвазивного вмешательства. К настоящему моменту более 100.000 пациентов по всему миру подверглись подобной терапии. Радиохирургия совмещает принципы стереотаксии (или 3-х мерной локализации цели) с генерацией источником радиации многочисленных перекрестных лучей, направляющих точно сфокусированный поток радиации на специально выбранное поражение внутри тела.

Такая техника позволяет обеспечить концентрацию высокой дозы радиации на объекте-мишени, в то время как окружающие здоровые ткани получают более низкие, безвредные дозы.
Стереотактическая радиохирургия имеет ряд достоинств в сравнении с хирургической резекцией. Радиохирургическая процедура неинвазивна, не требует применения общей анестезии и обычно позволяет немедленное возвращение пациента к образу жизни, предшествующему лечению. Поскольку череп не открывается, при использовании радиохирургии также меньше риск инфекции и других осложнений. Кроме того, радиохирургия оказывается более выгодным по стоимости методом, чем хирургическая резекция, благодаря таким факторам как меньшее количество острых осложнений, меньшее количество дней, необходимых для госпитализации пациента, и более короткий период выздоровления. Все эти факторы при наличии соответствующих показаний делают радиохирургию очень привлекательной альтернативой хирургической резекции.

Стереотактическая радиохирургия отличается от обычной фракционированной радиотерапии тем, что ее эффективность не зависит от большей чувствительности к излучению клеток опухоли в отличии от нормальной мозговой ткани. Из-за резкого уменьшения дозы излучения за пределами мишени, при применении радиохирургии здоровая ткань получает значительно меньшую дозу и не повреждается, в то время как выбранные клетки внутри мишени получают высокую летальную дозу. Так как с помощью выборочного дозирования в радиохирургии могут быть сведены к минимуму повреждения здоровой мозговой ткани, то поддаются лечению и традиционно устойчивые к излучению поражения, для которых неэффективна обычная радиотерапия. Однако поскольку используются разрушительные дозы, любые нормальные или критические структуры внутри мишени также подвергаются разрушению.

Стереотактическая локализация мишени ранее достигалась посредством использования рамок или за счет жесткой скелетной фиксации, чтобы предотвратить движение пациента и, следовательно, сдвиг мишени во время сеанса излучения. Благодаря относительной легкости обеспечения полной неподвижности головы, радиохирургия применялась преимущественно для лечения поражений в этой части тела и обычно использовала стереотактическую рамку, прикрепляющуюся к черепу пациента. Эта рамка также обеспечивала систему координат для нацеливания, выступая в качестве системы ориентации для локализации поражения, когда она использовалась одновременно с визуализацией поражения на компьютерном томографе.

К настоящему моменту разработаны и используются многочисленные радиохирургические технологии. Среди них наиболее известны Гамма- нож, модифицированный линейный ускоритель (LINAC) и циклотрон.

Гамма-нож (Gamma Knife)

Первое радиохирургическое устройство Гамма-нож было задумано и разработано в 50-е годы 20 века доктором Ларсом Лекселом. В 1968 г. началось лечение пациентов с использованием этой системы. Современная версия Гамма-ножа использует источник радиации из кобальта-60 для облучения внутричерепной цели фотонами гамма-луча через полусферический шлем с 201 отдельно фиксированными портами или отверстиями. Внутри шлема обеспечивается неподвижность головы пациента, и результирующие радиоактивные лучи через порты шлема изоцентрически сходятся на пространстве мишени. Обычно на поражении размещается несколько изоцентров, чтобы добиться распределения дозы, соответствующего геометрии поражения. Выбор поднабора этих лучей посредством блокирования определенных портов в шлеме позволяет минимизировать облучение критических структур. В одной процедуре может использоваться до 4 шлемов с различыми размерами коллиматора для оптимизации изоцентра каждой мишени посредством модификации размера луча.

Модифицированный линейный ускоритель LINAC

Альтернатива Гамма-ножу была разработана в середине 80-х годов и использовала более привычные в больницах линейные ускорители,

применяющиеся в обычной радиационной терапии. Передвижная модификация механизма излучения позволяет использовать LINAC для радиохирургического лечения головы. Эти системы радиохирургии с модифицированным LINAC используют фокусированные на мишени рентгеновские лучи, а также стереотактическую рамку для обеспечения неподвижности пациента и локализации цели. LINAC обычно имеет 2 перпендикулярных оси вращения, в состав системы входит платформа, на которую устанавливается LINAC и стол или кушетка для пациента. Электроны ускоряются и ударяются о металлическую панель, что приводит к выделению фотонов рентгеновских лучей. Следовательно, в отличие от Гамма-ножа, в этих системах не используется радиоктивный материал, и не накапливаются радиоктивные отходы. В настоящий момент это наиболее распространенный радиохирургический инструмент для лечения внутричерепных поражений. Исследования показали, что достигаемые распределения дозы излучения у систем с модифициронным линейным ускорителем LINAC и у Гамма-ножа сопоставимы.

Циклотрон/ Синхротрон

Эти устройства работают за счет ускорения тяжелых частиц, таких как протоны или ионы гелия, в круговом движении внутри массивных ускорителей и выброса частиц по направлению к цели, когда они достигают заданной скорости. Скорость протонов определяет глубину проникновения и контролируется с целью достижения соответствия с местоположением мишени. Пациенты одевают регулируемый шлем, необходимый для обеспечения соответствия протонного излучения с формой облучаемого поражения. Главным недостатком циклотрона является то, что это очень дорогое и громоздкое оборудование, обычно используемое как часть исследовательской физической лаборатории, и таким образом не может быть специализированным медицинским ресурсом или практичным дополнением к большинству из имеющихся наборов аппаратуры. Однако основное достоинство циклотрона - отсутствие излучения на выходе протонного луча. Протон останавливается на глубине, определяемой его скоростью, и большая часть его излучения доставляется именно туда. Это позволяет направлять в мишень высокую дозу радиации, в то время как нормальная мозговая ткань подвергается меньшему облучению.

Общепринятые системы стереотактической радиохирургии, такие как Гамма-нож и модифицированный линейный ускоритель LINAC, обладая многими достоинствами, в тоже время страдают от большого количества ограничений и недостатков. В число этих недостатков входит необходимость наличия инвазивной стереотактической головной рамки, прикрепленной к черепу пациента для локализации поражения, что может быть неприятным опытом для пациента. Корреляция мишени и системы координат контролируется только один раз - до лечения. Стереотактическая рамка может вызвать механические помехи, ограничивающие мобильность доставки радиации, а также способствовать появлению артефактов при изучении изображения на компьютерном томографе. Кроме того, редко производится фракционное лечение в связи с ограничениями и трудностями, связанными с повторной точной фиксацией головной рамки.

Общепринятые системы стереотактической радиохирургии позволяют проведение лечения только с фиксированным изоцентром, что эффективно для сферических поражений, но может привести к значительной неоднородности дозы на поражениях неправильной формы. Чрезмерное количество излучения может повредить нормальные ткани и примыкающие к ним критические структуры, а недостаточное - привести к недостаточной дозе облучения для некоторых отделов поражения-мишени. Ограниченная маневренность общепринятых систем стереотактической радиохирургии не позволяет осуществлять лечение труднодоступных опухолей и ограничивает общее использование подобных систем.

В 1992 г. доктор Джон Адлер из Стенфордского университета (США) разработал новый технологический подход для преодоления некоторых традиционных ограничений существующей радиохирургической технологии. Созданная д-ром Адлером система CyberKnife (кибернож) свободна от недостатков существующих радиохирургических систем, как то: ограничения по доступу к поражениям, требование наличия инвазивной стереотактической рамки, возможность только изоцентрического лечения и только внутричерепного применения. Уникальность системы CyberKnife - в использовании компактного легкого ускорителя LINAC, установленного на контролируемом компьютером манипуляторе-роботе,

который позволяет осуществление позиционирования ускорителя с высокой степенью точности ( механическая точность с погрешностью до 0,5 мм.), а также обеспечивает повышенную маневренность - не имеющие аналогов 6 степеней свободы доступа к мишени. Кроме того, в системе CyberKnife не требуется использование стереотактической рамки для обеспечения неподвижности пациента и локализации цели. Вместо этого CyberKnife использует продвинутую систему контроля по изображению в реальном времени, которая принимает костные ориентиры в качестве системы координат, устраняя необходимость обеспечения полной неподвижности. Расширенная гибкость системы CyberKnife делает возможным планирование неизоцентрического лечения, более эффективное облучение мишени, а также применение радиохирургического лечения на опухоли по всему телу (что в настоящее время невозможно с системой Гамма-нож и модифицированным линейным ускорителем LINAC).

Более 1000 пациентов по всему миру уже прошли лечение на системе CyberKnife. Полученный к настоящему моменту обширный клинический опыт свидетельствует о том , что данная система:
· Может эффективно использоваться для лечения поражений, признаваемых неизлечимыми с точки зрения других методик.
· Позволяет проведение однодозовой стереотактической хирургии, а также многофракционной (ограниченное число фракций) радиотерапии.
· Может эффективно использоваться в фракционном лечении многих опухолей, которые были слишком велики для однофракционной радиохирургии.
· Доказала особую эффективность в фракционном лечении поражений, непосредственно примыкающих к критическим структурам.
· Может значительно увеличить количество позиций наведения на цель (100 в настоящий момент) и углов доступа, продолжая совершенствовать свои изначально уникальные возможности доступа.
· Может внедрять в систему планирования лечения диагностические изображения различных типов (компьютерный томограф, магнитно-резонансный томограф , ангиография, гамма-камера).

Дополнительную информацию о системе CyberKnife на русском языке можно получить на сайте www.dalco.ru .

Источник: