Лучевая терапия в качестве противоопухолевого средства использует различные виды ионизирующих излучений, источниками которых служат радиоактивные изотопы и аппараты.
Как следует из названия, при воздействии излучений на биологические объекты происходит ионизация, запускающая цепь радиационно-химических реакций. При этом одну из основных ролей играет радиолиз воды. Цепная реакция завершается выходом свободных радикалов, одинаково токсичных для опухолевых и нормальных клеток.
Различают фотонное (квантовое) и корпускулярное излучения.
Глубина проникновения в ткани и плотность ионизации зависит от массы частицы и ее заряда. При квантовом излучении, практически не располагающим массой, глубина проникновения в ткани значительна, а плотность ионизации не велика (гамма-излучение Со60, которым заряжены радиотерапевтические аппараты «Луч», «Агат», «Рокус»). Именно оно используется для всех видов наружного облучения. Доза от источника к объекту облучения падает пропорционально квадрату расстояния. В последнее время в дополнение к гамма-терапевтическим аппаратам внедряются в практику медицинские ускорители электронов, генерирующие пучки быстрых электронов и фотонное (тормозное) излучений высоких энергий. Пространственное распределение энергии электронных пучков существенно отличается от фотонов и определяется их энергией. Набор пучков фотонов и электронов различных энергий создает условия для большого маневра при облучении опухолей, залегающих на различной глубине от поверхности. Из других корпускулярных излучений в клинических целях чаще всего используют упоминавшийся уже I131 (b-излучатель), нейтроны и протоны. Особенность протонного пучка, отдающего энергию коротким импульсом в пределах т. н. «пика Брега», применяют для облучения очень небольших, глубоко расположенных мишеней (гипофиз, очаги в сетчатке), нейтроны — дли лечения особо радиорезистентных опухолей.
Лучевая терапия долгое время оставалась эмпирической дисциплиной. Современная лучевая терапия — строго научная дисциплина, базирующаяся на фундаментальном физико-техническом обеспечении, радиобиологическом обосновании и достижениях экспериментальной и клинической онкологии.
Лучевая терапия основана на способности ионизирующих излучений повреждать жизненно важные структуры клетки, прежде всего ДНК, в результате которых эти клетки теряют способность к делению и погибают. Различают летальные, сублетальные и потенциально летальные виды повреждений. При диапазоне энергий и доз, используемых в клинике, преобладают суб- и потенциально летальные повреждения. Судьба их может быть двоякой: от полного восстановления до суммации и перехода в летальные. Окружающие опухоль нормальные ткани, в первую очередь соединительная, могут обеспечить резорбцию (рассасывание) погибших опухолевых клеток и замещение образовавшегося дефекта рубцом (репарация). По этой причине стремятся к избирательному уничтожению опухолевых клеток и сохранению окружающих их нормальных тканей.
Под воздействием ионизирующих излучений как в опухоли, так и в нормальных тканях развиваются противоположные процессы: повреждение и восстановление. Успех лучевой терапии возможен лишь тогда, когда в опухоли преобладают процессы повреждения, а в окружающих ее тканях — восстановление. Реакцию любой ткани на воздействие ионизирующих излучений определяют многие факторы, среди которых основными являются: способность к репарации (восстановлению суб- и потенциально летальных повреждений), репопуляция, оксигенация и реоксигенация и фаза жизненного цикла клеток в момент ее облучения, биологической основой использования л. т. в онкологии служит т. н. терапевтический интервал, т. е. различия в степени повреждения и восстановления опухолевой и нормальной тканей при равных уровнях поглощенных ими доз. Внутриклеточное восстановление и репопуляция имеют важное значение в обеспечении дифференцированного ответа злокачественных опухолей и нормальных тканей на облучение, хотя по этим двум показателям и опухоли и нормальные ткани весьма разнородны.
В силу определенной автономии опухолей ослаблены их негрегуморальные связи с организмом-носителем. Поэтому в целом по способности к внутриклеточному восстановлению злокачественные опухоли уступают нормальным тканям. Восстановление числа клеток в нормальных тканях включает миграцию клеток из необлученных участков ткани, а также репопуляцию выживших в объеме облучения клеток. В опухоли имеет место лишь собственная репоцуляция выживших клеток. Этот факт также определяет большую степень лучевого повреждения опухолей. Кроме того опухоль формируют молодые, характеризующиеся повышенной радиочувствительностью не созревшие клетки, в отличии от полностью дифференцированных клеток нормальных тканей. В то же время нередко реакция нормальных тканей на облучение не отличается либо даже превышает ответ злокачественных опухолей. Поэтому основной постулат клинической радиологии заключается в создании максимальной дозы в патологическом очаге при минимальном облучении нормальных тканей. Этот принцип реализуют путем выбора оптимальных вариантов пространственного распределения энергии излучения.
Благодаря наличию различных источников излучения, многообразию методов и методик облучения, возможности сочетанного применения нескольких способов подведения ионизирующих излучений одновременно или последовательно, достаточному набору специальных приспособлений и формирующих пучок излучения устройств в организме можно облучить объем любой конфигурации. Несмотря на это, нормальные ткани, окружающие опухоль, и ткани опухолевого ложа при всех способах облучения поглощают ту же дозу, что и опухоль. Снижение дозы в пограничных зонах приводит к недооблучению периферических отделов опухолей, которые не имеют четких границ с нормальными тканями, а переоблучение нормальных тканей — к утрате их способности к рассасыванию поврежденной опухоли и репарации дефекта, образовавшегося на месте предсуществовавшей опухоли. Поэтому формируя оптимальное пространственное распределение дозы излучения физическими методами, одновременно используют различные способы радиомоднфикации, которые обеспечивают избирательную защиту нормальных тканей или усиление степени повреждения злокачественной опухоли, т. е. так или иначе расширяют терапевтический интервал.
Все современные способы радиомодификации основаны на достижениях радиобиологии. Выявленная зависимость степени лучевого повреждения тканей от величины их кислородного насыщения (т. н. «кислородный эффект» легла в основу использования гипербарической оксигенации и электронакцепторных соединений в качестве радиосенснбилизаторов опухоли, а жгутовый и общей газовой гипоксии в качестве протекторов для защиты нормальных тканей. Для радиосенсибилизации используют и некоторые противоопухолевые препараты. К универсальным радиосенсибилизаторам относятся сейчас гипергликемию, моделирующую степень оксигенации и ингибирующую процессы постлучевого восстановления. С этой же целью применяют гипергликемию.
Существуют методы наружного (дистанционного) и внутреннего облучения.
При наружном источник находится вне организма. Для наружного облучения используют рентгенотерапевтические аппараты, гамматерапевтические установки, ускорители электронов и тяжелых заряженных частиц. Разновидностью наружного явялется облучение, при котором источник излучения соприкасается с тканью или отдален от нее расстоянием 1-2 см (апликационный метод). При внутреннем облучении радиоактивное вещество распределяется преимущественно в определенных тканях и органах, независимо от способа введения в организм, либо вводится в зону патологического очага для создания там максимальной его концентрации (внутритканевой и внутриполостной методы и лечение радиоактивным иодом). Для внутритканевого облучения применяют радионуклиды со смешанным бета- и гамма-излучением либо только бета-излучатели, т. к. вследствие короткого (несколько миллиметров) пробега этих частиц в тканях может быть обеспечено строго локальное облучение. Радионуклиды применяют в истинных и коллоидных растворах (Au198, I90, I131, P32, для контактной лучевой терапии используют источники (Ра226, Cs137, Co60, Ir192, Cf252, Au198, I90 (в форме нитей, зерен, бус, гранул, игл, проволоки).
Лучевую терапия в онкологии чаще всего используют как метод локального или локо-регионарного воздействия, реже — для облучения всего организма или его части при генерализации опухолевого процесса. Иногда к облучению прибегают как к средству косвенного воздействия на опухоль, например, облучая гипофиз, снижают выделение тиреотропного гормона, что предотвращает стимуляцию роста метастазов при раке щитовидной железы.
Для полного или частичного уничтожения злокачественных опухолей необходима достаточно высокая доза излучения.
Доза, при подведении которой можно рассчитывать на тотальное разрушение опухоли, называется канцерицидной. В среднем она достигает 60-80 Гр, хотя в зависимости от радиочувствительности отдельных опухолей колеблется в широких пределах: от 30 Гр до 80 Гр.
Подведение больших доз лимитируется опасностью повреждения окружающих опухоль нормальных тканей. Максимально безопасную дозу при облучении части или всего объема ткани называют толерантной. Нередко из-за боязни превышения предела толерантности какой-либо окружающей опухоль ткани канцерицидную дозу ошибочно приравнивают к толерантной. Как правило, канцерицидные дозы превышают толерантные, особенно при лечении радиорезистентных опухолей. В этих случаях чтобы избежать необратимых повреждений нормальных тканей прибегают к радиомодификаторам либо путем лучевой терапии достигают частичной регрессии опухолей, а остаток затем удаляют хирургически или подвергают воздействию противоопухолевых лекарственных препаратов.
С точки зрения противоопухолевого эффекта предпочтительнее однократное использование дозы, эквивалентной канцерицидной, но при этом появляется опасность необратимого повреждения нормальных тканей. Поэтому с целью щажения нормальных тканей общую дозу делят на части — фракционируют и проводят облучение с разными интервалами. При внутреннем облучении превалирует непрерывное воздействие.
При дистанционном облучении раньше чаще всего использовали дробление по 2 Гр 5 раз в недолю — т. н. классическое фракционирование.
В последние 2-3 десятилетия изучается эффективность различных схем нетрадиционного фракционирования. Они построены с учетом информации, полученной в радиобиологических исследованиях о различиях в скорости и полноте восстановления, оксигенации и реоксигенации и способности к репоцуляции различных опухолей и нормальных тканей и направлена на усиление степени лучевого повреждения злокачественных опухолей за счет расширения терапевтического интервала.
Благодаря совершенствованию лучевой терапии показания к ее использованию все время расширяются.
Абсолютные противопоказания: декомпенсация функции жизненно важных органов и систем, анемия, лейкопения, тромбоцитопения, не поддающиеся коррекции, сепсис, распад опухоли с угрозой кровотечения, опухолевая кахексия.
При составлении плана лечения врач опирается на прогноз радиочувствительности, который строится на основе информации о локализации, характере и распространенности опухолевого процесса, степени дифференцировки клеток опухоли и др. показателях (т.н. групповой прогноз радиочувствительности).
При использовании лучевой терапии как самостоятельного метода в зависимости от конкретной ситуации, которая определяется как особенностями злокачественного заболевания, так и общим состоянием больного, различают радикальное, паллиативное и симптоматическое лучевое лечение.
Радикальную лучевую терапию применяют для полного уничтожения опухолевой паренхимы, резорбции опухоли и ее регионарных метастазов в расчете на излечение больного. При многих злокачественных опухолях, если заболевание диагностировано на ранних стадиях (рак кожи, гортани, шейки матки и др) либо речь идет о радиочувствительных новообразованиях (злокачественные лимфомы, семиномы) эта задача выполнима. Радикальная лучевая терапия включает облучение первичного очага и зон регионарного метастазирования и предполагает дифференцированное по объему и дозам лучевое воздействие. Для большего объема, включающего и зоны возможного субклинического распространения опухоли, применяют дозы в пределах 40-50 Гр, а к очагам явного опухолевого роста — радикальные /канцерицидные/ дозы 60-80 Гр. С радикальными целями используют наружное облучение или чаще сочетанное, при котором его дополняют внутриполостным или внутритканевым облучением.
В задачи паллиативной лучевой терапии входит торможение роста опухоли и сокращение ее объема, за счет чего удается не только продлить жизнь пациентов, но и улучшить их общее состояние /качество жизни/. В этих случаях используют дозы 40-50 Гр. За счет частичной резорбции опухоли снижается интоксикация /отравление организма/, исчезают либо уменьшаются боли, восстанавливается полностью или частично функция поряженных или сдавленных растущей опухолью органов. В ряде случаев от паллиативной лучевой терапии удается перейти к радикальному лечению, увеличивая дозы излучения либо применяя другие методы противоопухолевого воздействия /хирургия, химиотерапия/.
Улучшение качества жизни преследует симптоматическая лучевая терапия, которая может способствовать устранению тяжелых симптомов злокачественного процесса /болей при костных метастазах, сдавления спинного или головного мозга яри метастазах/. Дозы в этик случаях еще меньше паллиативных /20-80 Гр/. разработаны специальные схемы лечения короткими курсами для быстрого снятия тягостных симптомов. В сочетании с массивной противоопухолевой лекарственной терапией симптоматическое облучение способно не только устранить боли, но и продлить жизнь больных на месяцы и годы. Примером могут служить пациентки с метастазами рака молочной железы в кости.
Как альтернативу общерезорбтивной химиотерапии используют системную лучевую терапию: тотальную /облучение всего тела/ и полутотальную или субтотальную /облучение больших объемов/, например, верхней или нижней половины тела при генерализации злокачественных опухолей.
Одним из основных условий успеха лучевой терапии является тщательно составленный индивидуальный план облучения, включающий определение объема облучения, локализации мишени, уровня поглощенных доз /в опухоли и нормальных тканях/. Планирование лучевой терапии включает клиническую топометрню, дозиметрию и последующий контроль за воспроизведением намеченного плана от сеанса к сеансу.
Под мишенью в лучевой терапии понимают объем тканей, которые должны быть облучены за курс лучевой терапии в запланированной поглощенной дозе. Мишень включает саму опухоль и зоны субклинического роста и регионарного метастазирования в облучаемом объеме.
Под дозными полями /изодозным распределением/ в лучевой терапии понимают распределение поглощенной энергии ионизирующего излучения в теле больного. Обычно это распределение представляют в виде изолиний /линии, соединяющие точки с одинаковой поглощенной дозой/ на поперечном срезе больного. В настоящее время с помощью ЭВМ дозные поля рассчитывают во всем облучаемом объеме.
Подобно другим методам лечения лучевая терапия может сопровождаться реакциями и осложнениями. Главные факторы, от которых они зависят, — разовая и суммарные дозы, объем облучения, индивидуальные особенности организма и, в частности, состояние тканей в объеме облучения. В течение всего курса лучевой терапии необходимо систематическое наблюдение за состоянием больного, скоростью и степенью регрессии опухоли, развитием общих и местных реакций и осложнений. При адекватном планировании общие реакции выражены слабо и по завершения лучевой терапии быстро исчезают. Лишь при облучении больших объемов особенно в области таза, брюшной и грудной полости и подведении относительно высоких суммарных доз могут наблюдаться слабая тошнота, рвота, головные боли, нарушение сна, изменение картины периферической крови /лейко- и тромбопении/. Разработаны методы их коррекции.
Лучевую терапию можно проводить как в стационаре, так и амбулаторно. Госпитализация требуется при осложненном течении заболевания либо при необходимости облучения больших объемов тканей, включающих жизненно важные органы, что предполагает корригирующую терапию, переливание крови, кровозаменителей и т.д. В остальных случаях допустимо амбулаторное лечение, при котором предпочтительны схемы дробления дозы, не только онкологически и экономически оправданые, но и удобные для пациентов. Например, симптоматическое облучение метастазов в кости можно проводить ежедневно в течение 5-и дней по 4 Гр в день или через день по 6 Гр, или 2 раза в неделю по 8 Гр с интервалом 72 часа, либо однократно в дозе 10 Гр.