Con un frazionamento medio, una singola dose è. Efficacia della radioterapia frazionata per il cancro

FRAZIONAMENTO NON CONVENZIONALE DELLA DOSE

AV Boyko, Chernichenko A.V., S.L. Darialova, Meshcheryakova I.A., S.A. Ter-Harutyunyants
MNIOI loro. PAPÀ. Herzen, Mosca

L'uso delle radiazioni ionizzanti in clinica si basa sulle differenze nella radiosensibilità del tumore e dei tessuti normali, chiamato intervallo di radioterapia. Sotto l'influenza delle radiazioni ionizzanti sugli oggetti biologici, sorgono processi alternativi: danno e restauro. Grazie alla fondamentale ricerca radiobiologica, si è scoperto che durante l'irradiazione nella coltura tissutale, il grado di danno da radiazioni e il ripristino del tumore e dei tessuti normali sono equivalenti. Ma la situazione cambia radicalmente quando viene irradiato un tumore nel corpo del paziente. Il danno primario rimane lo stesso, ma il recupero non è lo stesso. I tessuti normali, grazie a connessioni neuroumorali stabili con l'organismo ospite, ripristinano i danni da radiazioni più velocemente e in modo più completo rispetto a un tumore grazie alla sua intrinseca autonomia. Utilizzando queste differenze e gestendole, è possibile ottenere la distruzione totale del tumore, preservando i tessuti normali.

Il frazionamento della dose non convenzionale ci sembra essere uno dei modi più attraenti per controllare la radiosensibilità. Con un'opzione di suddivisione della dose adeguatamente selezionata, senza costi aggiuntivi, è possibile ottenere un aumento significativo del danno tumorale proteggendo i tessuti circostanti.

Quando si discutono i problemi del frazionamento della dose non tradizionale, dovrebbe essere definito il concetto di regimi di radioterapia "tradizionali". In diversi paesi del mondo, l'evoluzione della radioterapia ha portato alla nascita di regimi di frazionamento della dose diversi, ma diventati "tradizionali" per questi paesi. Ad esempio, secondo la Manchester School, un ciclo di radioterapia radicale è composto da 16 frazioni e viene effettuato in 3 settimane, mentre negli Stati Uniti 35-40 frazioni vengono erogate entro 7-8 settimane. In Russia, in caso di trattamento radicale, frazionamento di 1,8-2 Gy una volta al giorno, 5 volte a settimana, fino a dosi totali, determinate dalla struttura morfologica del tumore e dalla tolleranza dei tessuti normali situati nella zona di irradiazione (di solito entro 60-70 Gr).

I fattori che limitano la dose nella pratica clinica sono le reazioni acute alle radiazioni o il danno ritardato post-radiazioni, che dipendono in gran parte dalla natura del frazionamento. Le osservazioni cliniche di pazienti trattati con regimi tradizionali hanno permesso ai radioterapisti di stabilire la relazione attesa tra la gravità delle reazioni acute e ritardate (in altre parole, l'intensità delle reazioni acute è correlata alla probabilità di sviluppare danni ritardati ai tessuti normali). Apparentemente, la conseguenza più importante dello sviluppo di regimi di frazionamento della dose non tradizionali, che ha numerose conferme cliniche, è il fatto che la probabilità attesa di insorgenza del danno da radiazioni sopra descritta non è più corretta: gli effetti ritardati sono più sensibili ai cambiamenti nella singola dose focale erogata per frazione e le reazioni acute sono più sensibili alle fluttuazioni del livello della dose totale.

Quindi, la tolleranza dei tessuti normali è determinata da parametri dose-dipendenti (dose totale, durata totale del trattamento, singola dose per frazione, numero di frazioni). Gli ultimi due parametri determinano il livello di accumulo della dose. L'intensità delle reazioni acute che si sviluppano nell'epitelio e in altri tessuti normali, la cui struttura comprende cellule staminali, in maturazione e funzionali (ad esempio midollo osseo), riflette l'equilibrio tra il livello di morte cellulare sotto l'influenza delle radiazioni ionizzanti e il livello di rigenerazione delle cellule staminali sopravvissute. Questo equilibrio dipende principalmente dal livello di accumulo della dose. La gravità delle reazioni acute determina anche il livello di dose somministrata per frazione (in termini di 1 Gy, le frazioni grandi hanno un effetto dannoso maggiore rispetto a quelle piccole).

Dopo aver raggiunto il massimo delle reazioni acute (ad esempio, lo sviluppo dell'epitelite della mucosa umida o confluente), l'ulteriore morte delle cellule staminali non può portare ad un aumento dell'intensità delle reazioni acute e si manifesta solo in un aumento del tempo di guarigione. E solo se il numero di cellule staminali sopravvissute non è sufficiente per il ripopolamento dei tessuti, le reazioni acute possono trasformarsi in danni da radiazioni (9).

Il danno da radiazioni si sviluppa in tessuti caratterizzati da un lento cambiamento nella popolazione cellulare, come, ad esempio, il tessuto connettivo maturo e le cellule parenchimali di vari organi. A causa del fatto che in tali tessuti l'esaurimento cellulare non compare prima della fine del ciclo standard di trattamento, la rigenerazione è impossibile durante quest'ultimo. Pertanto, contrariamente alle reazioni acute alle radiazioni, il livello di accumulo della dose e la durata totale del trattamento non influiscono in modo significativo sulla gravità delle lesioni tardive. Allo stesso tempo, il danno tardivo dipende principalmente dalla dose totale, dalla dose per frazione e dall'intervallo tra le frazioni, soprattutto nei casi in cui le frazioni vengono somministrate in un breve periodo di tempo.

Dal punto di vista dell'effetto antitumorale, un ciclo continuo di irradiazione è più efficace. Tuttavia, ciò non è sempre possibile a causa dello sviluppo di reazioni acute alle radiazioni. Allo stesso tempo, si è saputo che l'ipossia del tessuto tumorale è associata a un'insufficiente vascolarizzazione di quest'ultimo, ed è stato proposto di interrompere il trattamento per la riossigenazione e il ripristino dei tessuti normali dopo una certa dose (critica per lo sviluppo di radiazioni acute reazioni) è stato dato. Un momento sfavorevole della rottura è il rischio di ripopolamento di cellule tumorali che hanno mantenuto la vitalità, pertanto, quando si utilizza un corso diviso, non si osserva alcun aumento dell'intervallo di radioterapia. Il primo rapporto che, rispetto a un ciclo continuo di trattamento, lo split dà risultati peggiori in assenza di aggiustamento di una singola dose focale e totale per compensare un'interruzione del trattamento è stato pubblicato da Million et Zimmerman nel 1975 (7). Più recentemente, Budhina et al (1980) hanno calcolato che la dose necessaria per compensare l'interruzione è di circa 0,5 Gy al giorno (3). Un rapporto più recente di Overgaard et al (1988) afferma che per ottenere un uguale grado di trattamento radicale, un'interruzione di 3 settimane nella terapia per il cancro laringeo richiede un aumento del ROD di 0,11-0,12 Gy (cioè 0, 5- 0,6 Gy al giorno) (8). È stato dimostrato nel lavoro che quando il valore ROD è 2 Gy, al fine di ridurre la frazione di cellule clonogeniche sopravvissute, il numero di cellule clonogeniche raddoppia 4-6 volte in una pausa di 3 settimane, mentre il loro tempo di raddoppio si avvicina a 3,5- 5 giorni. L'analisi più dettagliata della dose equivalente per la rigenerazione durante la radioterapia frazionata è stata eseguita da Withers et al e Maciejewski et al (13, 6). Gli studi dimostrano che dopo vari ritardi nella radioterapia frazionata, le cellule clonogeniche sopravvissute sviluppano tassi di ripopolamento così elevati che ogni giorno aggiuntivo di trattamento richiede un aumento di circa 0,6 Gy per compensarli. Questo valore della dose equivalente di ripopolamento in corso di radioterapia è vicino a quello ottenuto nell'analisi dello split course. Tuttavia, un corso diviso migliora la tolleranza al trattamento, specialmente nei casi in cui le reazioni acute alle radiazioni precludono un corso continuo.

Successivamente, l'intervallo è stato ridotto a 10-14 giorni, perché. il ripopolamento delle cellule clonali sopravvissute inizia all'inizio della 3a settimana.

L'impulso per lo sviluppo di un "modificatore universale" - modalità di frazionamento non tradizionali - sono stati i dati ottenuti nello studio di uno specifico radiosensibilizzatore HBO. Già negli anni '60, è stato dimostrato che l'uso di grandi frazioni in radioterapia in condizioni HBOT è più efficace del frazionamento classico, anche in gruppi di controllo in aria (2). Indubbiamente, questi dati hanno contribuito allo sviluppo e all'introduzione nella pratica di regimi di frazionamento non tradizionali. Oggi ci sono un numero enorme di tali opzioni. Ecco qui alcuni di loro.

Ipofrazionamento: più grande, rispetto alla modalità classica, vengono utilizzate frazioni (4-5 Gy), il numero totale di frazioni è ridotto.

Iperfrazionamento implica l'uso di dosi focali singole piccole, rispetto alle "classiche", (1-1,2 Gy), riassunte più volte al giorno. Il numero totale di fazioni è stato aumentato.

Iperfrazionamento continuo accelerato come variante dell'iperfrazionamento: le frazioni sono più vicine a quelle classiche (1,5-2 Gy), ma vengono fornite più volte al giorno, il che riduce il tempo totale di trattamento.

Frazionamento dinamico: modalità di frazionamento della dose, in cui la somma delle frazioni grossolane si alterna al frazionamento classico o alla somma delle dosi inferiori a 2 Gy più volte al giorno, ecc.

La costruzione di tutti gli schemi di frazionamento non convenzionale si basa su informazioni sulle differenze nella velocità e sulla completezza del recupero del danno da radiazioni in vari tumori e tessuti normali e sul grado della loro riossigenazione.

Pertanto, i tumori caratterizzati da un rapido tasso di crescita, un pool proliferativo elevato e una radiosensibilità pronunciata richiedono dosi singole più elevate. Un esempio è il metodo di trattamento dei pazienti con carcinoma polmonare a piccole cellule (SCLC), sviluppato presso il MNIOI. PAPÀ. Erzen (1).

Con questa localizzazione del tumore, sono stati sviluppati e studiati in un aspetto comparativo 7 metodi di frazionamento della dose non tradizionale. Il più efficace di questi era il metodo della suddivisione della dose giornaliera. Tenendo conto della cinetica cellulare di questo tumore, l'irradiazione è stata effettuata giornalmente con frazioni allargate di 3,6 Gy con suddivisione giornaliera in tre porzioni di 1,2 Gy, erogate ad intervalli di 4-5 ore. Per 13 giorni di trattamento, la SOD è di 46,8 Gy, pari a 62 Gy. Su 537 pazienti, il riassorbimento completo del tumore nella zona loco-regionale è stato del 53-56% contro il 27% con frazionamento classico. Di questi, il 23,6% con una forma localizzata è sopravvissuto al traguardo dei 5 anni.

La tecnica della suddivisione multipla della dose giornaliera (classica o aumentata) con un intervallo di 4-6 ore è sempre più utilizzata. A causa del recupero più rapido e completo dei tessuti normali utilizzando questa tecnica, è possibile aumentare la dose nel tumore del 10-15% senza aumentare il rischio di danni ai tessuti normali.

Ciò è stato confermato in numerosi studi randomizzati delle principali cliniche del mondo. Diversi lavori dedicati allo studio del carcinoma polmonare non a piccole cellule (NSCLC) possono servire da esempio.

Lo studio RTOG 83-11 (Fase II) ha esaminato un regime di iperfrazionamento confrontando diversi livelli di SOD (62 Gy; 64,8 Gy; 69,6 Gy; 74,4 Gy e 79,2 Gy) erogati in frazioni di 1,2 Gr due volte al giorno. Il più alto tasso di sopravvivenza dei pazienti è stato osservato con SOD 69,6 Gy. Pertanto, negli studi clinici di fase III, è stato studiato un regime di frazionamento con SOD 69,6 Gy (RTOG 88-08). Lo studio ha incluso 490 pazienti con NSCLC localmente avanzato, che sono stati randomizzati come segue: gruppo 1 - 1,2 Gy due volte al giorno fino a SOD 69,6 Gy e gruppo 2 - 2 Gy al giorno fino a SOD 60 Gy. Tuttavia, i risultati a lungo termine sono stati inferiori alle attese: la sopravvivenza mediana e l'aspettativa di vita a 5 anni nei gruppi erano rispettivamente di 12,2 mesi, 6% e 11,4 mesi, 5%.

FuXL et al. (1997) hanno studiato un regime di iperfrazionamento di 1,1 Gy 3 volte al giorno a intervalli di 4 ore fino a una SOD di 74,3 Gy. I tassi di sopravvivenza a 1, 2 e 3 anni erano del 72%, 47% e 28% nel gruppo RT iperfrazionato e del 60%, 18% e 6% nel gruppo con frazionamento della dose classico (4). Allo stesso tempo, l'esofagite "acuta" nel gruppo di studio è stata osservata significativamente più spesso (87%) rispetto al gruppo di controllo (44%). Allo stesso tempo, non vi è stato alcun aumento della frequenza e della gravità delle complicanze tardive da radiazioni.

Lo studio randomizzato di Saunders NI et al (563 pazienti) ha confrontato due gruppi di pazienti (10). Frazionamento accelerato continuo (1,5 Gy 3 volte al giorno per 12 giorni fino a SOD 54 Gy) e radioterapia classica fino a SOD 66 Gy. I pazienti trattati con il regime di iperfrazionamento hanno avuto un miglioramento significativo nei tassi di sopravvivenza a 2 anni (29%) rispetto al regime standard (20%). Nel lavoro non è stato notato nemmeno un aumento della frequenza delle lesioni da radiazioni tardive. Allo stesso tempo, nel gruppo di studio, l'esofagite grave è stata osservata più spesso rispetto al frazionamento classico (19% e 3%, rispettivamente), sebbene siano state notate principalmente dopo la fine del trattamento.

Un'altra direzione di ricerca è il metodo di irradiazione differenziata del tumore primario nella zona locoregionale secondo il principio del "campo nel campo", in cui viene applicata una dose maggiore al tumore primario rispetto alle zone regionali nello stesso periodo di tempo . Uitterhoeve AL et al (2000) nello studio EORTC 08912 per aumentare la dose a 66 Gy hanno aggiunto 0,75 Gy al giorno (boost - volume). I tassi di sopravvivenza a 1 e 2 anni erano del 53% e del 40% con una tollerabilità soddisfacente (12).

Sun LM et al (2000) hanno applicato al tumore una dose locale giornaliera aggiuntiva di 0,7 Gy, che ha consentito, insieme a una riduzione del tempo totale di trattamento, di ottenere risposte tumorali nel 69,8% dei casi rispetto al 48,1% quando si utilizzava il trattamento classico regime di frazionamento (undici). King et al (1996) hanno utilizzato un regime di iperfrazionamento accelerato combinato con un aumento della dose focale a 73,6 Gy (boost) (5). La sopravvivenza mediana è stata di 15,3 mesi; tra i 18 pazienti con NSCLC sottoposti a esame broncoscopico di follow-up, il controllo locale confermato istologicamente era di circa il 71% a periodi di follow-up fino a 2 anni.

Con la radioterapia indipendente e il trattamento combinato, varie opzioni per il frazionamento dinamico della dose sviluppate presso l'Istituto di ricerca di radiologia di Mosca intitolato a M.I. PAPÀ. Erzen. Si sono rivelati più efficaci del frazionamento classico e del riepilogo monotono di frazioni grossolane quando si utilizzano dosi isoefficaci non solo nelle cellule squamose e nel cancro adenogeno (polmone, esofago, retto, stomaco, cancro ginecologico), ma anche nei sarcomi dei tessuti molli.

Il frazionamento dinamico ha aumentato significativamente l'efficienza dell'irradiazione aumentando la SOD senza potenziare le reazioni alle radiazioni dei tessuti normali.

Pertanto, nel carcinoma gastrico, tradizionalmente considerato un modello radioresistente di tumori maligni, l'uso dell'irradiazione preoperatoria secondo lo schema di frazionamento dinamico ha permesso di aumentare il tasso di sopravvivenza a 3 anni dei pazienti fino al 78% rispetto al 47-55% con trattamento chirurgico o combinato con l'uso della modalità di irradiazione concentrata classica e intensiva. Allo stesso tempo, la patomorfosi da radiazioni di grado III-IV è stata osservata nel 40% dei pazienti.

In caso di sarcomi dei tessuti molli, l'utilizzo della radioterapia in aggiunta alla chirurgia secondo lo schema originale del frazionamento dinamico ha permesso di ridurre la frequenza delle recidive locali dal 40,5% al ​​18,7% con un aumento della sopravvivenza a 5 anni dal 56% al 65%. È stato notato un aumento significativo del grado di patomorfosi da radiazioni (grado III-IV di patomorfosi da radiazioni nel 57% contro 26%) e questi indicatori erano correlati alla frequenza delle recidive locali (2% contro 18%).

Oggi, la scienza domestica e mondiale suggerisce di utilizzare varie opzioni per il frazionamento della dose non tradizionale. In una certa misura, questa diversità è spiegata dal fatto che tenendo conto della riparazione del danno subletale e potenzialmente letale nelle cellule, ripopolamento, ossigenazione e riossigenazione, progressione attraverso le fasi del ciclo cellulare, cioè i principali fattori che determinano la risposta del tumore alle radiazioni, per la previsione individuale in clinica è quasi impossibile. Finora, abbiamo solo caratteristiche di gruppo per la selezione di un regime di frazionamento della dose. Questo approccio nella maggior parte delle situazioni cliniche, con indicazioni ragionevoli, rivela i vantaggi del frazionamento non tradizionale rispetto a quello classico.

Pertanto, si può concludere che il frazionamento della dose non tradizionale consente di influenzare simultaneamente il grado di danno da radiazioni al tumore e ai tessuti normali in modo alternativo, migliorando significativamente i risultati del trattamento con radiazioni preservando i tessuti normali. Le prospettive per lo sviluppo della NFD sono associate alla ricerca di correlazioni più strette tra i regimi di irradiazione e le caratteristiche biologiche del tumore.

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13. Withers RH, Taylor J, Maciejewski B: Il rischio di ripopolamento accelerato del clonogeno tumorale durante la radioterapia. Acta Oncol 27:131, 1988

Vengono delineati i principi radiobiologici del frazionamento della dose di radioterapia e viene analizzato l'effetto dei fattori di frazionamento della dose di radioterapia sui risultati del trattamento dei tumori maligni. Vengono presentati dati sull'uso di vari regimi di frazionamento nel trattamento di tumori ad alto potenziale proliferativo.

Frazionamento della dose, radioterapia

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I metodi di radioterapia sono suddivisi in esterni e interni, a seconda del metodo di fornitura di radiazioni ionizzanti al fuoco irradiato. La combinazione di metodi è chiamata radioterapia combinata.

Metodi esterni di irradiazione - metodi in cui la fonte di radiazione è all'esterno del corpo. I metodi esterni includono metodi di irradiazione remota in varie installazioni che utilizzano diverse distanze dalla sorgente di radiazione al fuoco irradiato.

I metodi esterni di irradiazione includono:

Y-terapia a distanza;

Radioterapia remota o profonda;

Terapia bremsstrahlung ad alta energia;

Terapia con elettroni veloci;

Terapia protonica, neutronica e terapia con altre particelle accelerate;

Metodo di applicazione dell'irradiazione;

Terapia a raggi X a fuoco ravvicinato (nel trattamento dei tumori maligni della pelle).

La radioterapia a distanza può essere eseguita in modalità statica e mobile. Nell'irradiazione statica, la sorgente di radiazioni è stazionaria rispetto al paziente. I metodi mobili di irradiazione includono il pendolo rotazionale o l'irradiazione tangenziale a settore, convergente rotazionale e rotazionale con velocità controllata. L'irradiazione può essere effettuata attraverso un campo o essere multi-campo - attraverso due, tre o più campi. In questo caso sono possibili varianti di controcampi o campi incrociati, ecc .. L'irradiazione può essere effettuata con un raggio aperto o utilizzando vari dispositivi di formatura: blocchi protettivi, filtri a cuneo ed equalizzatori, diaframma reticolare.

Con il metodo di applicazione dell'irradiazione, ad esempio, nella pratica oftalmica, gli applicatori contenenti radionuclidi vengono applicati al focus patologico.

La terapia a raggi X a fuoco ravvicinato viene utilizzata per trattare i tumori maligni della pelle, mentre la distanza dall'anodo esterno al tumore è di diversi centimetri.

Metodi interni di irradiazione - metodi in cui le sorgenti di radiazioni vengono introdotte nei tessuti o nelle cavità del corpo e utilizzate anche sotto forma di un farmaco radiofarmaceutico introdotto nel paziente.

I metodi interni di irradiazione includono:

irradiazione intracavitaria;

irradiazione interstiziale;

Terapia sistemica con radionuclidi.

Durante la brachiterapia, le sorgenti di radiazioni vengono introdotte negli organi cavi con l'ausilio di dispositivi speciali mediante l'introduzione sequenziale di un endostato e sorgenti di radiazioni (irradiazione secondo il principio del post-carico). Per l'implementazione della radioterapia di tumori di diverse localizzazioni, esistono vari endostatici: metrocolpostati, metrastati, colpostati, proctostati, stomati, esofagostati, broncostati, citostati. Sorgenti di radiazioni chiuse, radionuclidi racchiusi in un guscio filtrante, nella maggior parte dei casi sotto forma di cilindri, aghi, aste corte o sfere, entrano negli endostati.

Nel trattamento radiochirurgico con Gamma Knife e Cyber ​​Knife, l'irradiazione mirata di piccoli bersagli viene effettuata utilizzando speciali dispositivi stereotassici che utilizzano precisi sistemi di guida ottica per la radioterapia tridimensionale (tridimensionale - 3D) con sorgenti multiple.

Nella terapia sistemica con radionuclidi si utilizzano radiofarmaci (RP), che vengono somministrati per via orale al paziente, composti che sono tropici per uno specifico tessuto. Ad esempio, introducendo il radionuclide di iodio, vengono trattati i tumori maligni della ghiandola tiroidea e le metastasi, con l'introduzione di farmaci osteotropi vengono trattate le metastasi ossee.

Tipi di radioterapia. Ci sono obiettivi radicali, palliativi e sintomatici della radioterapia. La radioterapia radicale viene eseguita per curare il paziente utilizzando dosi radicali e volumi di irradiazione del tumore primario e aree di metastasi linfogene.

Il trattamento palliativo, volto a prolungare la vita del paziente riducendo le dimensioni del tumore e delle metastasi, viene eseguito con dosi e volumi di radiazioni inferiori rispetto alla radioterapia radicale. Nel processo di radioterapia palliativa in alcuni pazienti con un pronunciato effetto positivo, è possibile modificare l'obiettivo con un aumento delle dosi totali e dei volumi di esposizione a quelli radicali.

La radioterapia sintomatica viene eseguita per alleviare eventuali sintomi dolorosi associati allo sviluppo di un tumore (sindrome dolorosa, segni di compressione di vasi sanguigni o organi, ecc.), per migliorare la qualità della vita. I volumi di irradiazione e le dosi totali dipendono dall'effetto del trattamento.

La radioterapia viene eseguita con una diversa distribuzione della dose di radiazioni nel tempo. Attualmente utilizzato:

Irraggiamento singolo;

Irradiazione frazionata o frazionata;

irraggiamento continuo.

Un esempio di una singola esposizione è l'ipofisectomia protonica, quando la radioterapia viene eseguita in una sessione. L'irradiazione continua avviene con metodi di terapia interstiziale, intracavitaria e applicativa.

L'irradiazione frazionata è il principale metodo di aggiustamento della dose nella terapia a distanza. L'irradiazione viene eseguita in porzioni separate o frazioni. Vengono utilizzati vari schemi di frazionamento della dose:

Consueto (classico) frazionamento fine - 1,8-2,0 Gy al giorno 5 volte a settimana; SOD (dose focale totale) - 45-60 Gy, a seconda del tipo istologico di tumore e di altri fattori;

Frazionamento medio - 4,0-5,0 Gy al giorno 3 volte a settimana;

Grande frazionamento - 8,0-12,0 Gy al giorno 1-2 volte a settimana;

Irradiazione intensamente concentrata - 4,0-5,0 Gy al giorno per 5 giorni, ad esempio, come irradiazione preoperatoria;

Frazionamento accelerato - irradiazione 2-3 volte al giorno con frazioni convenzionali con una diminuzione della dose totale per l'intero ciclo di trattamento;

Iperfrazionamento o multifrazionamento: suddivisione della dose giornaliera in 2-3 frazioni con una diminuzione della dose per frazione a 1,0-1,5 Gy con un intervallo di 4-6 ore, mentre la durata del corso potrebbe non cambiare, ma la dose totale , di regola, aumenta ;

Frazionamento dinamico - irradiazione con diversi schemi di frazionamento nelle singole fasi del trattamento;

Corsi divisi: un regime di irradiazione con una lunga pausa per 2-4 settimane a metà del corso o dopo aver raggiunto una certa dose;

Variante a basso dosaggio dell'irradiazione fotonica totale del corpo - da 0,1-0,2 Gy a 1-2 Gy in totale;

Variante ad alto dosaggio dell'irradiazione di fotoni total body da 1-2 Gy a 7-8 Gy in totale;

Variante a basso dosaggio dell'irradiazione fotonica subtotale del corpo da 1-1,5 Gy a 5-6 Gy in totale;

Variante ad alto dosaggio dell'irradiazione fotonica subtotale del corpo da 1-3 Gy a 18-20 Gy in totale;

Irradiazione elettronica totale o subtotale della pelle in varie modalità in caso di lesione tumorale.

La dimensione della dose per frazione è più importante del tempo totale del corso del trattamento. Le frazioni grandi sono più efficaci delle frazioni piccole. L'allargamento delle frazioni con una diminuzione del loro numero richiede una diminuzione della dose totale, se il tempo totale del corso non cambia.

Varie opzioni per il frazionamento dinamico della dose sono ben sviluppate presso il P. A. Herzen Moscow Research Institute of Optics. Le opzioni proposte si sono rivelate molto più efficaci del frazionamento classico o della somma di frazioni grossolane uguali. Quando si esegue una radioterapia indipendente o in termini di trattamento combinato, vengono utilizzate dosi iso-efficaci per il cancro a cellule squamose e adenogeno del polmone, dell'esofago, del retto, dello stomaco, dei tumori ginecologici, dei sarcomi dei tessuti molli. Il frazionamento dinamico ha aumentato significativamente l'efficienza dell'irradiazione aumentando la SOD senza potenziare le reazioni alle radiazioni dei tessuti normali.

Si raccomanda di ridurre il valore dell'intervallo durante il corso diviso a 10-14 giorni, poiché il ripopolamento delle cellule clonali sopravvissute appare all'inizio della 3a settimana. Tuttavia, un ciclo suddiviso migliora la tollerabilità del trattamento, specialmente nei casi in cui le reazioni acute alle radiazioni impediscono un ciclo continuo. Gli studi dimostrano che le cellule clonogeniche sopravvissute sviluppano tassi di ripopolamento così elevati che ogni giorno aggiuntivo di riposo richiede un aumento di circa 0,6 Gy per compensare.

Quando si esegue la radioterapia, vengono utilizzati metodi per modificare la radiosensibilità dei tumori maligni. La radiosensibilizzazione dell'esposizione alle radiazioni è un processo in cui vari metodi portano ad un aumento del danno tissutale sotto l'influenza delle radiazioni. Radioprotezione - azioni volte a ridurre l'effetto dannoso delle radiazioni ionizzanti.

L'ossigenoterapia è un metodo per ossigenare un tumore durante l'irradiazione utilizzando ossigeno puro per respirare a pressione normale.

L'ossigenobaroterapia è un metodo di ossigenazione del tumore durante l'irradiazione che utilizza ossigeno puro per respirare in speciali camere a pressione sotto pressione fino a 3-4 atm.

L'uso dell'effetto dell'ossigeno nella baroterapia dell'ossigeno, secondo SL. Darialova, è risultata particolarmente efficace nella radioterapia dei tumori indifferenziati della testa e del collo.

L'ipossia del laccio emostatico regionale è un metodo per irradiare pazienti con tumori maligni delle estremità nelle condizioni di applicazione di un laccio emostatico pneumatico. Il metodo si basa sul fatto che quando viene applicato un laccio emostatico, la p0 2 nei tessuti normali scende quasi a zero nei primi minuti, mentre la tensione di ossigeno nel tumore rimane significativa per qualche tempo. Ciò consente di aumentare le dosi singole e totali di radiazioni senza aumentare la frequenza dei danni da radiazioni ai tessuti normali.

L'ipossia ipossica è un metodo in cui, prima e durante una sessione di irradiazione, il paziente respira una miscela di gas ipossico (HGM) contenente il 10% di ossigeno e il 90% di azoto (HHS-10) o con una diminuzione del contenuto di ossigeno all'8% (HHS -8). Si ritiene che nel tumore ci siano le cosiddette cellule ipossiche acute. Il meccanismo dell'aspetto di tali cellule include un periodico, della durata di decine di minuti, una forte diminuzione - fino alla cessazione - del flusso sanguigno in alcuni dei capillari, dovuto, tra gli altri fattori, all'aumento della pressione di un tumore in rapida crescita . Tali cellule ipossiche acute sono radioresistenti; se sono presenti al momento della sessione di irradiazione, "fuggono" dall'esposizione alle radiazioni. Questo metodo è utilizzato presso il RCRC RAMS con il razionale che l'ipossia artificiale riduce il valore del preesistente intervallo terapeutico "negativo", che è determinato dalla presenza di cellule radioresistenti ipossiche nel tumore, mentre la loro quasi totale assenza nei tessuti normali . Il metodo è necessario per proteggere i tessuti normali altamente sensibili alla radioterapia, situati vicino al tumore irradiato.

Termoterapia locale e generale. Il metodo si basa su un ulteriore effetto distruttivo sulle cellule tumorali. Il metodo è avvalorato dal surriscaldamento del tumore, che si verifica a causa della riduzione del flusso sanguigno rispetto ai tessuti normali e del conseguente rallentamento della rimozione del calore. I meccanismi dell'effetto radiosensibilizzante dell'ipertermia includono il blocco degli enzimi di riparazione delle macromolecole irradiate (DNA, RNA, proteine). Con una combinazione di esposizione alla temperatura e irradiazione, si osserva la sincronizzazione del ciclo mitotico: sotto l'influenza dell'alta temperatura, un gran numero di cellule entra contemporaneamente nella fase G2, che è più sensibile all'irradiazione. L'ipertermia locale più comunemente usata. Esistono dispositivi "YAKHTA-3", "YAKHTA-4", "PRI-MUS e + I" per l'ipertermia a microonde (UHF) con vari sensori per il riscaldamento del tumore dall'esterno o con l'introduzione del sensore nella cavità ( vedi Fig. 20, 21 sul riquadro a colori). Ad esempio, una sonda rettale viene utilizzata per riscaldare un tumore alla prostata. Con l'ipertermia a microonde con una lunghezza d'onda di 915 MHz, la temperatura nella ghiandola prostatica viene mantenuta automaticamente entro 43-44 ° C per 40-60 minuti. L'irradiazione segue immediatamente dopo la sessione di ipertermia. Esiste la possibilità di radioterapia e ipertermia simultanee (Gamma Met, Inghilterra). Attualmente si ritiene che, secondo il criterio della completa regressione del tumore, l'efficacia della termoterapia sia da una volta e mezza a due volte superiore rispetto alla sola radioterapia.

L'iperglicemia artificiale porta a una diminuzione del pH intracellulare nei tessuti tumorali a 6,0 e al di sotto, con una leggerissima diminuzione di questo indicatore nella maggior parte dei tessuti normali. Inoltre, l'iperglicemia in condizioni ipossiche inibisce i processi di recupero post-radiazioni. È considerato ottimale condurre l'irradiazione, l'ipertermia e l'iperglicemia simultaneamente o in sequenza.

I composti accettori di elettroni (EAS) sono sostanze chimiche che possono imitare l'azione dell'ossigeno (la sua affinità elettronica) e sensibilizzare selettivamente le cellule ipossiche. Gli EAS più comunemente usati sono il metronidazolo e il misonidazolo, specialmente se applicati localmente in una soluzione di dimetilsolfossido (DMSO), che consente di migliorare significativamente i risultati del trattamento con radiazioni quando si creano alte concentrazioni di farmaci in alcuni tumori.

Per modificare la radiosensibilità dei tessuti vengono utilizzati anche farmaci che non sono associati all'effetto dell'ossigeno, come gli inibitori della riparazione del DNA. Questi farmaci includono 5-fluorouracile, analoghi alogenati delle basi puriniche e pirimidiniche. Come sensibilizzante viene utilizzato un inibitore della sintesi del DNA, l'ossiurea, con attività antitumorale. L'antitumorale actinomicina D indebolisce anche il recupero post-radiazioni.Gli inibitori della sintesi del DNA possono essere utilizzati temporaneamente

sincronizzazione artificiale della divisione delle cellule tumorali ai fini della loro successiva irradiazione nelle fasi più radiosensibili del ciclo mitotico. Alcune speranze sono riposte nell'uso del fattore di necrosi tumorale.

L'uso di diversi agenti che modificano la sensibilità del tumore e dei tessuti normali alle radiazioni è chiamato poliradiomodificazione.

Metodi di trattamento combinati: una combinazione in varie sequenze di chirurgia, radioterapia e chemioterapia. Nel trattamento combinato, la radioterapia viene eseguita sotto forma di irradiazione pre o postoperatoria, in alcuni casi viene utilizzata l'irradiazione intraoperatoria.

Gli obiettivi del decorso preoperatorio dell'irradiazione sono ridurre il tumore per espandere i confini dell'operabilità, specialmente nei tumori di grandi dimensioni, sopprimere l'attività proliferativa delle cellule tumorali, ridurre l'infiammazione concomitante e influenzare i percorsi delle metastasi regionali. L'irradiazione preoperatoria porta a una diminuzione del numero di recidive e al verificarsi di metastasi. L'irradiazione preoperatoria è un compito complesso in termini di affrontare problemi di livelli di dose, metodi di frazionamento e nomina dei tempi dell'operazione. Per causare gravi danni alle cellule tumorali, è necessario applicare alte dosi tumoricide, che aumentano il rischio di complicanze postoperatorie, poiché i tessuti sani entrano nella zona di irradiazione. Allo stesso tempo, l'operazione dovrebbe essere eseguita poco dopo la fine dell'irradiazione, poiché le cellule sopravvissute potrebbero iniziare a moltiplicarsi: questo sarà un clone di cellule radioresistenti vitali.

Poiché è stato dimostrato che i vantaggi dell'irradiazione preoperatoria in determinate situazioni cliniche aumentano i tassi di sopravvivenza del paziente e riducono il numero di recidive, è necessario seguire rigorosamente i principi di tale trattamento. Attualmente, l'irradiazione preoperatoria viene eseguita in frazioni grossolane con frazionamento della dose giornaliera, vengono utilizzati schemi di frazionamento dinamico, che consentono di eseguire l'irradiazione preoperatoria in breve tempo con un effetto intenso sul tumore con relativo risparmio dei tessuti circostanti. L'operazione è prescritta 3-5 giorni dopo l'irradiazione intensamente concentrata, 14 giorni dopo l'irradiazione utilizzando uno schema di frazionamento dinamico. Se l'irradiazione preoperatoria viene eseguita secondo lo schema classico alla dose di 40 Gy, è necessario prescrivere un'operazione 21-28 giorni dopo che le reazioni alle radiazioni si sono attenuate.

L'irradiazione postoperatoria viene eseguita come ulteriore effetto sui resti del tumore dopo operazioni non radicali, nonché per distruggere focolai subclinici e possibili metastasi nei linfonodi regionali. Nei casi in cui la chirurgia è la prima fase del trattamento antitumorale, anche con asportazione radicale del tumore, l'irradiazione del letto del tumore rimosso e delle vie di metastasi regionali, nonché dell'intero organo, può migliorare significativamente i risultati del trattamento . Dovresti sforzarti di iniziare l'irradiazione postoperatoria entro e non oltre 3-4 settimane dopo l'intervento.

Durante l'irradiazione intraoperatoria, un paziente sotto anestesia è sottoposto a un'unica intensa esposizione alle radiazioni attraverso un campo chirurgico aperto. L'uso di tale irradiazione, in cui i tessuti sani vengono semplicemente allontanati meccanicamente dalla zona di irradiazione prevista, consente di aumentare la selettività dell'esposizione alle radiazioni nelle neoplasie localmente avanzate. Tenendo conto dell'efficacia biologica, la somma di singole dosi da 15 a 40 Gy equivale a 60 Gy o più con frazionamento classico. Torna nel 1994 Al V Simposio Internazionale di Lione, durante la discussione sui problemi associati all'irradiazione intraoperatoria, è stato raccomandato di utilizzare 20 Gy come dose massima per ridurre il rischio di danni da radiazioni e la possibilità di ulteriore irradiazione esterna se necessario.

La radioterapia viene spesso utilizzata come effetto sul focus patologico (tumore) e sulle aree di metastasi regionali. A volte viene utilizzata la radioterapia sistemica: irradiazione totale e subtotale con uno scopo palliativo o sintomatico nella generalizzazione del processo. La radioterapia sistemica consente di ottenere la regressione delle lesioni nei pazienti con resistenza ai farmaci chemioterapici.

SUPPORTO TECNICO DELLA RADIOTERAPIA

5.1. APPARECCHI PER TERAPIA ESTERNA

5.1.1. Dispositivi per radioterapia

I dispositivi di radioterapia per radioterapia a distanza sono suddivisi in dispositivi per radioterapia a lunga distanza e a distanza ravvicinata (a fuoco ravvicinato). In Russia, l'irradiazione a lungo raggio viene effettuata su dispositivi come "RUM-17", "X-ray TA-D", in cui la radiazione di raggi X è generata da una tensione sul tubo a raggi X da 100 a 250 kV. I dispositivi dispongono di una serie di filtri aggiuntivi realizzati in rame e alluminio, la cui combinazione, a diverse tensioni sul tubo, consente di ottenere individualmente la qualità di radiazione richiesta per diverse profondità del fuoco patologico, caratterizzato da uno strato di semiattenuazione . Questi dispositivi a raggi X sono usati per trattare malattie non tumorali. La terapia a raggi X a fuoco ravvicinato viene eseguita su dispositivi come RUM-7, X-ray-TA, che generano radiazioni a bassa energia da 10 a 60 kV. Usato per trattare tumori maligni superficiali.

I principali dispositivi per l'irradiazione a distanza sono unità terapeutiche gamma di vari design ("Agat-R", "Agat-S", "Rocus-M", "Rocus-AM") e acceleratori di elettroni che generano radiazioni bremsstrahlung, o fotoni, con energie da 4 a 20 MeV e fasci di elettroni di diversa energia. I fasci di neutroni vengono generati sui ciclotroni, i protoni vengono accelerati ad alte energie (50-1000 MeV) sui sincrofasotroni e sincrotroni.

5.1.2. Dispositivi per la gammaterapia

Come sorgenti di radiazioni radionuclidi per la terapia gamma remota, vengono spesso utilizzati 60 Co e l 36 Cs. L'emivita di 60 Co è di 5,271 anni. Il nuclide figlia 60 Ni è stabile.

La sorgente è collocata all'interno della testa di radiazione dell'apparato gamma, che crea una protezione affidabile nello stato non operativo. La fonte ha la forma di un cilindro con un diametro e un'altezza di 1-2 cm.

colato dall'acciaio inossidabile, la parte attiva della sorgente è posta all'interno sotto forma di un insieme di dischi. La testa di radiazione garantisce il rilascio, la formazione e l'orientamento del raggio di radiazione γ nella modalità operativa. I dispositivi creano un rateo di dose significativo a una distanza di decine di centimetri dalla sorgente. L'assorbimento della radiazione al di fuori di un dato campo è fornito da un diaframma di un design speciale. Ci sono dispositivi per l'elettricità statica

chi e l'esposizione mobile. Nell'insediamento 22. Nell'ultimo caso, una sorgente di radiazioni gammaterapeutiche, un dispositivo per l'irradiazione a distanza di un paziente, o entrambi contemporaneamente nel processo di irradiazione, si muovono l'uno rispetto all'altro secondo un programma dato e controllato.I dispositivi remoti sono statici (per esempio, "Agat- C"), rotazionale ("Agat-R", "Agat-R1", "Agat-R2" - settore e irradiazione circolare) e convergente ("Rokus-M", la sorgente partecipa simultaneamente a due coordinate moti circolari in piani reciprocamente perpendicolari ) (Fig. 22).

In Russia (San Pietroburgo), ad esempio, viene prodotto un complesso computerizzato rotante-convergente gamma-terapeutico "Rokus-AM". Quando si lavora su questo complesso, è possibile eseguire l'irradiazione rotazionale con la testa di radiazione che si muove entro 0-^360° con un otturatore aperto e si ferma in posizioni specificate lungo l'asse di rotazione con un intervallo minimo di 10°; utilizzare la possibilità di convergenza; eseguire l'oscillazione del settore con due o più centri, nonché applicare il metodo di irradiazione a scansione con movimento longitudinale continuo del lettino di trattamento con la possibilità di spostare la testa di radiazione nel settore lungo l'asse di eccentricità. Vengono forniti i programmi necessari: distribuzione della dose nel paziente irradiato con ottimizzazione del piano di irradiazione e stampa dell'attività per il calcolo dei parametri di irradiazione. Con l'aiuto del programma di sistema, vengono controllati i processi di irradiazione, controllo e garanzia della sicurezza della sessione. La forma dei campi creati dal dispositivo è rettangolare; limiti di modifica della dimensione del campo da 2,0x2,0 mm a 220 x 260 mm.

5.1.3. Acceleratori di particelle

Un acceleratore di particelle è una struttura fisica in cui, con l'aiuto di campi elettrici e magnetici, si ottengono fasci diretti di elettroni, protoni, ioni e altre particelle cariche con un'energia molto superiore all'energia termica. Nel processo di accelerazione, le velocità delle particelle aumentano. Lo schema di base dell'accelerazione delle particelle prevede tre stadi: 1) formazione e iniezione del fascio; 2) accelerazione del raggio e 3) estrazione del raggio sul bersaglio o collisione di raggi in collisione nell'acceleratore stesso.

Formazione e iniezione del fascio. L'elemento iniziale di qualsiasi acceleratore è un iniettore, che ha una sorgente di un flusso diretto di particelle a bassa energia (elettroni, protoni o altri ioni), nonché elettrodi e magneti ad alta tensione che estraggono il raggio dalla sorgente e formarlo.

La sorgente forma un fascio di particelle, che è caratterizzato dall'energia media iniziale, dalla corrente del fascio, dalle sue dimensioni trasversali e dalla divergenza angolare media. Un indicatore della qualità del raggio iniettato è la sua emittanza, cioè il prodotto del raggio del raggio e la sua divergenza angolare. Minore è l'emittanza, maggiore è la qualità del fascio finale di particelle ad alta energia. Per analogia con l'ottica, la corrente della particella divisa per l'emittanza (che corrisponde alla densità della particella divisa per la divergenza angolare) è chiamata luminosità del raggio.

Accelerazione del raggio. Il fascio viene formato nelle camere o iniettato in una o più camere dell'acceleratore, in cui il campo elettrico aumenta la velocità e quindi l'energia delle particelle.

A seconda del metodo di accelerazione delle particelle e della traiettoria del loro movimento, le installazioni sono suddivise in acceleratori lineari, acceleratori ciclici, microtroni. Negli acceleratori lineari, le particelle vengono accelerate in una guida d'onda utilizzando un campo elettromagnetico ad alta frequenza e si muovono in linea retta; negli acceleratori ciclici, gli elettroni vengono accelerati in un'orbita costante con l'aiuto di un campo magnetico crescente e le particelle si muovono lungo orbite circolari; nei microtroni, l'accelerazione avviene in un'orbita a spirale.

Acceleratori lineari, betatroni e microtroni operano in due modalità: nella modalità di estrazione del fascio di elettroni con un intervallo di energia di 5-25 MeV e nella modalità di generazione di raggi X bremsstrahlung con un intervallo di energia di 4-30 MeV.

Gli acceleratori ciclici includono anche sincrotroni e sincrociclotroni, che producono fasci di protoni e altre particelle nucleari pesanti nell'intervallo energetico di 100-1000 MeV. Fasci di protoni sono stati ottenuti e utilizzati in grandi centri fisici. Per la terapia con neutroni a distanza vengono utilizzati canali medici di ciclotroni e reattori nucleari.

Il fascio di elettroni esce dalla finestra del vuoto dell'acceleratore attraverso il collimatore. Oltre a questo collimatore, c'è un altro collimatore direttamente accanto al corpo del paziente, il cosiddetto applicatore. Consiste in una serie di diaframmi a basso numero atomico per ridurre il verificarsi di bremsstrahlung. Gli applicatori sono disponibili in varie dimensioni per accogliere e limitare il campo di irraggiamento.

Gli elettroni ad alta energia sono meno dispersi nell'aria rispetto alla radiazione fotonica, tuttavia richiedono mezzi aggiuntivi per equalizzare l'intensità del raggio nella sua sezione trasversale. Questi includono, ad esempio, fogli di livellamento e dispersione in tantalio e alluminio profilato, che vengono posizionati dietro il collimatore primario.

Bremsstrahlung viene generato quando gli elettroni veloci decelerano in un bersaglio costituito da un materiale con un numero atomico elevato. Il fascio di fotoni è formato da un collimatore posto direttamente dietro il bersaglio e da un diaframma che limita il campo di irradiazione. L'energia media dei fotoni è massima nella direzione in avanti. Sono installati filtri di equalizzazione, poiché la velocità di dose nella sezione trasversale del raggio è disomogenea.

Attualmente sono stati realizzati acceleratori lineari con collimatori multifoglia per eseguire l'irradiazione conforme (vedi Fig. 23 sul riquadro a colori). L'irradiazione conforme viene eseguita con il controllo della posizione dei collimatori e di vari blocchi utilizzando il controllo del computer durante la creazione di campi ricci di configurazione complessa. L'esposizione alle radiazioni conformi richiede l'uso obbligatorio della pianificazione dell'esposizione tridimensionale (vedi Fig. 24 sul riquadro a colori). La presenza di un collimatore a più foglie con lobi stretti mobili consente di bloccare parte del raggio di radiazione e formare il campo di irradiazione richiesto, e la posizione dei lobi cambia sotto il controllo del computer. Nelle configurazioni moderne, la forma del campo può essere continuamente regolata, cioè la posizione dei petali può essere cambiata durante la rotazione del fascio per mantenere il volume irradiato. Con l'aiuto di questi acceleratori, è stato possibile creare la massima caduta di dose al confine del tumore e del tessuto sano circostante.

Ulteriori sviluppi hanno permesso di produrre acceleratori per i moderni irraggiamenti ad intensità modulata. L'irradiazione a modulazione intensiva è un'irradiazione in cui è possibile non solo creare un campo di radiazione di qualsiasi forma richiesta, ma anche effettuare irradiazioni con intensità diverse durante la stessa sessione. Ulteriori miglioramenti hanno consentito la radioterapia con correzione delle immagini. Sono stati realizzati speciali acceleratori lineari nei quali viene pianificata l'irradiazione ad alta precisione, mentre l'esposizione alle radiazioni viene controllata e corretta durante la seduta mediante fluoroscopia, radiografia e tomografia computerizzata volumetrica su cone beam. Tutte le strutture diagnostiche sono integrate nell'acceleratore lineare.

A causa della posizione costantemente controllata del paziente sul lettino di trattamento dell'acceleratore lineare di elettroni e del controllo sullo spostamento della distribuzione iso-dose sullo schermo del monitor, il rischio di errori associati al movimento del tumore durante la respirazione e il costante lo spostamento che si verifica di un numero di organi è ridotto.

In Russia vengono utilizzati vari tipi di acceleratori per irradiare i pazienti. L'acceleratore lineare domestico LUER-20 (NI-IFA, San Pietroburgo) è caratterizzato dall'energia di confine di bremsstrahlung 6 e 18 MB ed elettroni 6-22 MeV. NIIFA, su licenza di Philips, produce acceleratori lineari SL-75-5MT, dotati di apparecchiature dosimetriche e di un sistema informatico di pianificazione. Esistono acceleratori PRIMUS (Siemens), LUE multi-foglia Clinac (Varian), ecc. (vedi Fig. 25 sull'inserto a colori).

Impianti per adroterapia. È stato creato il primo raggio di protoni medico nell'Unione Sovietica con i parametri necessari per la radioterapia

dato su suggerimento di VP Dzhelepov al Phasotron da 680 MeV presso il Joint Institute for Nuclear Research nel 1967. Gli studi clinici sono stati condotti da specialisti dell'Istituto di oncologia sperimentale e clinica dell'Accademia delle scienze mediche dell'URSS. Alla fine del 1985, il Laboratorio di Problemi Nucleari del JINR ha completato la creazione di un complesso clinico-fisico a sei cabine, che comprende: tre canali protonici per scopi medici per irradiare tumori profondi con fasci protonici larghi e stretti di varie energie (da 100 a 660 MeV); canale l-mesone per scopi medici per l'ottenimento e l'utilizzo in radioterapia di fasci intensi di l-mesoni negativi con energie da 30 a 80 MeV; canale di neutroni ultraveloci per scopi medici (l'energia media dei neutroni nel fascio è di circa 350 MeV) per l'irradiazione di grandi tumori resistenti.

L'Istituto centrale di ricerca di radiologia a raggi X e l'Istituto di fisica nucleare di San Pietroburgo (PNPI) RAS hanno sviluppato e implementato il metodo della terapia stereotassica protonica utilizzando un fascio stretto di protoni ad alta energia (1000 MeV) in combinazione con un'irradiazione rotazionale tecnica al sincrociclotrone (vedi Fig. 26 a colori). Il vantaggio di questo metodo di irradiazione "in tutto" è la possibilità di una chiara localizzazione della zona di irradiazione all'interno dell'oggetto sottoposto a terapia protonica. In questo caso, vengono forniti confini netti dell'irradiazione e un rapporto elevato tra la dose di radiazione al centro dell'irradiazione e la dose sulla superficie dell'oggetto irradiato. Il metodo è utilizzato nel trattamento di varie malattie del cervello.

In Russia, i centri di ricerca di Obninsk, Tomsk e Snezhinsk stanno conducendo studi clinici sulla terapia con neutroni veloci. A Obninsk, nell'ambito della cooperazione tra l'Istituto di fisica ed energia e il Centro di ricerca radiologica medica dell'Accademia russa delle scienze mediche (MRRC RAMS) fino al 2002. è stato utilizzato un fascio orizzontale di un reattore da 6 MW con un'energia media dei neutroni di circa 1,0 MeV. Attualmente è iniziato l'uso clinico del generatore di neutroni di piccole dimensioni ING-14.

A Tomsk, presso il ciclotrone U-120 dell'Istituto di ricerca di fisica nucleare, i dipendenti dell'Istituto di ricerca di oncologia utilizzano neutroni veloci con un'energia media di 6,3 MeV. Dal 1999, la terapia neutronica è stata effettuata presso il Centro nucleare russo di Snezhinsk utilizzando il generatore di neutroni NG-12, che produce un fascio di neutroni di 12-14 MeV.

5.2. DISPOSITIVI PER LA TERAPIA DEL RAGGIO DI CONTATTO

Per la radioterapia da contatto, la brachiterapia, esiste una serie di dispositivi a tubo flessibile di vari design che consentono di posizionare automaticamente le sorgenti vicino al tumore ed eseguire la sua irradiazione mirata: dispositivi Agat-V, Agat-VZ, Agat-VU, Agam serie con sorgenti di radiazione γ 60 Co (o 137 Cs, l 92 lr), "Microselectron" (Nucletron) con una sorgente di 192 1r, "Selectron" con una sorgente di 137 Cs, "Anet-V" con una sorgente di radiazione gamma-neutrone mista 252 Cf (vedi Fig. 27 sull'inserto a colori).

Si tratta di dispositivi con irradiazione statica multiposizione semiautomatica da parte di una sorgente che si muove secondo un dato programma all'interno dell'endostato. Ad esempio, l'apparato polivalente intracavitario gamma-terapeutico "Agam" con una serie di endostati rigidi (ginecologici, urologici, dentali) e flessibili (intestinali) in due applicazioni: in un reparto radiologico protettivo e un canyon.

Vengono utilizzati preparati radioattivi chiusi, radionuclidi posti in applicatori che vengono iniettati nelle cavità. Gli applicatori possono avere la forma di un tubo di gomma o di quelli speciali in metallo o plastica (vedi fig. 28 sull'inserto a colori). Esiste una speciale tecnica di radioterapia per garantire l'alimentazione automatizzata della sorgente agli endostati e il loro ritorno automatico in un apposito contenitore di stoccaggio al termine della sessione di irradiazione.

Il set di apparecchi Agat-VU comprende metrastat di piccolo diametro - 0,5 cm, che non solo semplifica il metodo di introduzione degli endostati, ma consente anche di formare in modo abbastanza accurato la distribuzione della dose in base alla forma e alle dimensioni del tumore. In dispositivi del tipo Agat-VU, tre sorgenti di piccole dimensioni ad alta attività di 60 Co possono muoversi discretamente con un passo di 1 cm lungo traiettorie lunghe ciascuna 20 cm. L'utilizzo di sorgenti di piccole dimensioni diventa importante per piccoli volumi e deformità complesse della cavità uterina, in quanto consente di evitare complicazioni, come la perforazione nelle forme invasive di cancro.

I vantaggi dell'utilizzo dell'apparato terapeutico gamma l 37 Cs "Selectron" con un rateo di dose medio (MDR - Middle Dose Rate) includono un'emivita più lunga di quella del 60 Co, che consente l'irradiazione in condizioni di rateo di dose di radiazione quasi costante. È inoltre essenziale espandere le possibilità di ampia variazione nella distribuzione spaziale della dose grazie alla presenza di un gran numero di emettitori di forma sferica o lineare di piccole dimensioni (0,5 cm) e la possibilità di alternare emettitori attivi e simulatori inattivi. Nell'apparato, le sorgenti lineari vengono spostate passo dopo passo nell'intervallo di velocità di dose assorbita di 2,53-3,51 Gy/h.

La radioterapia intracavitaria con radiazione gamma-neutrone mista 252 Cf sul dispositivo "Anet-V" ad alto dosaggio (HDR - High Dose Rate) ha ampliato la gamma di applicazioni, anche per il trattamento dei tumori radioresistenti. Il completamento dell'apparato "Anet-V" con metastati di tipo a tre canali utilizzando il principio del movimento discreto di tre sorgenti di radionuclide 252 Cf consente la formazione di distribuzioni di isodose totali utilizzandone una (con tempo di esposizione disuguale dell'emettitore in determinate posizioni) , due, tre o più traiettorie di movimento delle sorgenti di radiazioni in accordo con la lunghezza e la forma effettive della cavità uterina e del canale cervicale. Man mano che il tumore regredisce sotto l'influenza della radioterapia e la lunghezza della cavità uterina e del canale cervicale diminuisce, si verifica una correzione (riduzione della lunghezza delle linee radianti), che aiuta a ridurre l'esposizione alle radiazioni degli organi normali circostanti.

La presenza di un sistema di programmazione assistita da computer per la terapia di contatto consente di effettuare analisi cliniche e dosimetriche per ogni situazione specifica con la scelta della distribuzione della dose che più corrisponde alla forma e all'estensione del focolaio primario, che rende possibile per ridurre l'intensità dell'esposizione alle radiazioni agli organi circostanti.

La scelta della modalità di frazionamento delle singole dosi focali totali quando si utilizzano sorgenti di attività media (MDR) e alta (HDR) è principalmente

Il primo compito è portare al tumore ottimale

dose totale. L'optimum è considerato il livello al quale il

si prevede la più alta percentuale di cura con una percentuale accettabile di radiazioni

danni ai tessuti normali.

In pratica ottimale- è la dose totale che cura

oltre il 90% dei pazienti con tumori di questa localizzazione e struttura istologica

tour e danni ai tessuti normali si verificano in non più del 5% dei pazienti

nyh(Fig. rv.l). Il significato della localizzazione non è sottolineato a caso: del resto,

mentire complicazione conflitto! Nel trattamento dei tumori nella regione della colonna vertebrale

anche il 5% della mielite da radiazioni è inaccettabile e con l'irradiazione della laringe - anche 5 № necrosi della sua cartilagine Sulla base di molti anni di sperimentazione e clinica

alcuni studi hanno stabilito esemplari dosi efficaci assorbite. Aggregati microscopici di cellule tumorali nell'area di diffusione tumorale subclinica possono essere eliminati mediante irradiazione a una dose di 45-50 gr sotto forma di frazioni separate per 5 settimane. Approssimativamente lo stesso volume e lo stesso ritmo di irradiazione sono necessari per la distruzione di tumori radiosensibili come i linfomi maligni. Per la distruzione delle cellule del carcinoma a cellule squamose e ad-

dose di nocarcinoma richiesta 65-70 gr entro 7-8 settimane e tumori radioresistenti - sarcomi di ossa e tessuti molli - oltre 70 gr per circa lo stesso periodo. In caso di trattamento combinato del carcinoma a cellule squamose o dell'adenocarcinoma, la dose di radiazioni è limitata a 40-45 Gy per 4-5 settimane, seguita dalla rimozione chirurgica del residuo tumorale. Quando si sceglie una dose, vengono prese in considerazione non solo la struttura istologica del tumore, ma anche le caratteristiche della sua crescita. Neoplasie a crescita rapida

sensibili alle radiazioni ionizzanti rispetto a quelli a crescita lenta. Esofitico i tumori sono più radiosensibili di quelli endofitici, infiltrandosi nei tessuti circostanti.L'efficacia dell'azione biologica delle diverse radiazioni ionizzanti non è la stessa. Le suddette dosi sono per radiazioni "standard". Dietro Lo standard accetta l'azione della radiazione di raggi X con un'energia al contorno di 200 keV e con una perdita di energia lineare media di 3 keV/μm.

L'efficacia biologica relativa di tale radiazione (RBE) a-

nita per I. Approssimativamente lo stesso RBE differisce per la radiazione gamma e un raggio di elettroni veloci. L'RBE delle particelle cariche pesanti e dei neutroni veloci è molto più alto - circa 10. Spiegare questo fattore, sfortunatamente, è piuttosto difficile, poiché l'RBE di diversi fotoni e particelle non è lo stesso per diversi tessuti e dosi per frazione. di radiazioni è determinato non solo dal valore della dose totale, ma anche dal tempo durante il quale viene assorbito.Selezionando in ogni caso il rapporto dose-tempo ottimale, è possibile ottenere il massimo effetto possibile. Questo principio viene implementato suddividendo la dose totale in frazioni separate (dosi singole). A irradiazione frazionata le cellule tumorali vengono irradiate in diversi stadi di crescita e riproduzione, cioè durante periodi di diversa radioattività. Utilizza la capacità dei tessuti sani di ripristinare la loro struttura e funzione in modo più completo rispetto a un tumore, pertanto il secondo compito è scegliere il giusto regime di frazionamento. È necessario determinare una singola dose, il numero di frazioni, l'intervallo tra loro e, di conseguenza, la durata totale.

l'efficacia della radioterapia Il più diffuso nella pratica è modalità classica di frazionamento fine. Il tumore viene irradiato alla dose di 1,8-2 Gy 5 volte a settimana.

Divido fino a raggiungere la dose totale prevista. La durata totale del trattamento è di circa 1,5 mesi. La modalità è applicabile per il trattamento della maggior parte dei tumori con radiosensibilità elevata e moderata. frazionamento grossolano aumentare la dose giornaliera a 3-4 Gy e l'irradiazione viene eseguita 3-4 volte a settimana. Questa modalità è preferibile per i tumori radioresistenti, così come per le neoplasie, le cui cellule hanno un alto potenziale per ripristinare il danno subletale. Tuttavia, con frazionamento grossolano, più spesso di

con piccole complicazioni da radiazioni si osservano, specialmente nel lungo periodo.

Al fine di aumentare l'efficacia del trattamento dei tumori a rapida proliferazione, frazionamento multiplo: esposizione alla dose 2 Gy viene eseguito 2 volte al giorno con un intervallo di almeno 4-5 ore. La dose totale è ridotta del 10-15% e la durata del corso - di 1-3 settimane. Le cellule tumorali, specialmente quelle in stato di ipossia, non hanno il tempo di riprendersi da lesioni subletali e potenzialmente letali.Il frazionamento grossolano viene utilizzato, ad esempio, nel trattamento di linfomi, carcinoma polmonare a piccole cellule, metastasi tumorali nel sistema linfatico cervicale

alcuni nodi Con neoplasie a crescita lenta, viene utilizzata la modalità iper-

frazionamento: la dose giornaliera di radiazioni di 2,4 Gy è divisa in 2 frazioni

1,2 gr. Pertanto, l'irradiazione viene eseguita 2 volte al giorno, ma quotidianamente

la dose è leggermente superiore rispetto al frazionamento fine. Reazioni del raggio

zioni non sono pronunciate, nonostante un aumento della dose totale di 15-

25% Un'opzione speciale è la cosiddetta corso diviso di radiazioni. Dopo aver sommato al tumore metà della dose totale (di solito circa 30 Gy) fare una pausa per 2-4 settimane. Durante questo periodo, le cellule dei tessuti sani si riprendono meglio delle cellule tumorali. Inoltre, a causa della riduzione del tumore, aumenta l'ossigenazione delle sue cellule. esposizione alle radiazioni interstiziali, quando impiantato nel tumore

yut sorgenti radioattive, usa modalità continua di irradiazione in

entro pochi giorni o settimane. Il vantaggio di __________ questa modalità è

esposizione alle radiazioni in tutte le fasi del ciclo cellulare. Dopotutto, è noto che le cellule sono più sensibili alle radiazioni nella fase di mitosi e un po' meno nella fase di sintesi, e nella fase di riposo e all'inizio del periodo postsintetico, la radiosensibilità della cellula è minima. irradiazione frazionata a distanza anche provato a

utilizzare la diversa sensibilità delle cellule nelle diverse fasi del ciclo.Per questo, al paziente sono state iniettate sostanze chimiche (5-fluorouracile vincristina), che ritardavano artificialmente le cellule nella fase di sintesi. Un tale accumulo artificiale nel tessuto di cellule che si trovano nella stessa fase del ciclo cellulare è chiamato sincronizzazione del ciclo. Pertanto, vengono utilizzate molte opzioni per suddividere la dose totale e devono essere confrontate sulla base di indicatori quantitativi. Per valutare il biologico efficacia di diversi regimi di frazionamento, concetto proposto da F. Ellis dose standard nominale (NSD). NSD- è la dose totale per un ciclo completo di radiazioni in cui non vi è alcun danno significativo al normale tessuto connettivo. Anche proposti e possono essere ottenuti da tabelle speciali sono fattori come effetto cumulativo della radiazione (CRE) e rapporto tempo-dose- frazionamento (CDR), per ogni sessione di irradiazione e per l'intero ciclo di irradiazione.

• introduzione
• radioterapia a fasci esterni
• Terapia elettronica
• Brachiterapia
• Sorgenti aperte di radiazioni
• Irradiazione corporea totale

introduzione

La radioterapia è un metodo di trattamento dei tumori maligni con radiazioni ionizzanti. La terapia a distanza più comunemente usata sono i raggi X ad alta energia. Questo metodo di trattamento è stato sviluppato negli ultimi 100 anni, è stato notevolmente migliorato. È utilizzato nel trattamento di oltre il 50% dei malati di cancro, svolge il ruolo più importante tra i trattamenti non chirurgici per i tumori maligni.

Una breve escursione nella storia

1896 Scoperta dei raggi X.

1898 Scoperta del radio.

1899 Trattamento riuscito del cancro della pelle con i raggi X. 1915 Trattamento di un tumore al collo con impianto di radio.

1922 Cura del cancro della laringe con radioterapia. 1928 I raggi X vengono adottati come unità di esposizione alle radiazioni. 1934 Viene sviluppato il principio del frazionamento della dose di radiazioni.

anni '50. Teleterapia con cobalto radioattivo (energia 1 MB).

1960. Ottenere radiazioni di raggi X megavolt utilizzando acceleratori lineari.

anni '90. Pianificazione tridimensionale della radioterapia. Quando i raggi X attraversano i tessuti viventi, l'assorbimento della loro energia è accompagnato dalla ionizzazione delle molecole e dalla comparsa di elettroni veloci e radicali liberi. L'effetto biologico più importante dei raggi X è il danno al DNA, in particolare la rottura dei legami tra i suoi due filamenti elicoidali.

L'effetto biologico della radioterapia dipende dalla dose di radiazioni e dalla durata della terapia. I primi studi clinici sui risultati della radioterapia hanno mostrato che dosi relativamente piccole di irradiazione giornaliera consentono l'uso di una dose totale più elevata che, se applicata ai tessuti contemporaneamente, non è sicura. Il frazionamento della dose di radiazioni può ridurre significativamente il carico di radiazioni sui tessuti normali e ottenere la morte delle cellule tumorali.

Il frazionamento è la divisione della dose totale per la radioterapia a fasci esterni in piccole dosi giornaliere (solitamente singole). Garantisce la conservazione dei tessuti normali e il danno preferenziale alle cellule tumorali e consente di utilizzare una dose totale più elevata senza aumentare il rischio per il paziente.

Radiobiologia del tessuto normale

L'effetto delle radiazioni sui tessuti è solitamente mediato da uno dei seguenti due meccanismi:

• perdita di cellule mature funzionalmente attive a seguito di apoptosi (morte cellulare programmata, che di solito si verifica entro 24 ore dall'irradiazione);
• perdita della capacità delle cellule di dividersi

Di solito questi effetti dipendono dalla dose di radiazioni: più è alta, più cellule muoiono. Tuttavia, la radiosensibilità di diversi tipi di cellule non è la stessa. Alcuni tipi di cellule rispondono all'irradiazione prevalentemente avviando l'apoptosi, come le cellule ematopoietiche e le cellule delle ghiandole salivari. La maggior parte dei tessuti o degli organi ha una riserva significativa di cellule funzionalmente attive, quindi la perdita anche di una piccola parte di queste cellule a causa dell'apoptosi non si manifesta clinicamente. Tipicamente, le cellule perse vengono sostituite dalla proliferazione di cellule staminali o progenitrici. Queste possono essere cellule sopravvissute dopo l'irradiazione del tessuto o migrate in esso da aree non irradiate.

Radiosensibilità dei tessuti normali

• Alto: linfociti, cellule germinali
• Moderato: cellule epiteliali.
• Resistenza, cellule nervose, cellule del tessuto connettivo.

Nei casi in cui si verifica una diminuzione del numero di cellule a seguito della perdita della loro capacità di proliferare, il tasso di rinnovamento delle cellule dell'organo irradiato determina il tempo durante il quale si manifesta il danno tissutale e che può variare da alcuni giorni a un anno dopo l'irradiazione. Questo è servito come base per dividere gli effetti dell'irradiazione in precoci, acuti e tardivi. I cambiamenti che si sviluppano durante il periodo di radioterapia fino a 8 settimane sono considerati acuti. Tale divisione dovrebbe essere considerata arbitraria.

Cambiamenti acuti con la radioterapia

I cambiamenti acuti colpiscono principalmente la pelle, le mucose e il sistema ematopoietico. Nonostante il fatto che la perdita di cellule durante l'irradiazione avvenga inizialmente in parte a causa dell'apoptosi, l'effetto principale dell'irradiazione si manifesta nella perdita della capacità riproduttiva delle cellule e nell'interruzione della sostituzione delle cellule morte. Pertanto, i primi cambiamenti compaiono nei tessuti caratterizzati da un processo quasi normale di rinnovamento cellulare.

I tempi della manifestazione dell'effetto dell'irradiazione dipendono anche dall'intensità dell'irradiazione. Dopo irradiazione simultanea dell'addome alla dose di 10 Gy, la morte e la desquamazione dell'epitelio intestinale avviene entro alcuni giorni, mentre quando questa dose viene frazionata con una dose giornaliera di 2 Gy, questo processo si prolunga per diverse settimane.

La velocità dei processi di recupero dopo i cambiamenti acuti dipende dal grado di riduzione del numero di cellule staminali.

Cambiamenti acuti durante la radioterapia:

• svilupparsi entro B settimane dopo l'inizio della radioterapia;
• la pelle soffre. Tratto gastrointestinale, midollo osseo;
• la gravità dei cambiamenti dipende dalla dose totale di radiazioni e dalla durata della radioterapia;
• le dosi terapeutiche sono selezionate in modo tale da ottenere il completo ripristino dei tessuti normali.

Cambiamenti tardivi dopo la radioterapia

I cambiamenti tardivi si verificano principalmente nei tessuti e negli organi, le cui cellule sono caratterizzate da una lenta proliferazione (ad esempio polmoni, reni, cuore, fegato e cellule nervose), ma non sono limitate a loro. Ad esempio, nella pelle, oltre alla reazione acuta dell'epidermide, dopo alcuni anni possono svilupparsi cambiamenti successivi.

La distinzione tra cambiamenti acuti e tardivi è importante da un punto di vista clinico. Poiché alterazioni acute si verificano anche con la radioterapia tradizionale con frazionamento della dose (circa 2 Gy per frazione 5 volte a settimana), se necessario (sviluppo di una reazione acuta alle radiazioni), è possibile modificare il regime di frazionamento, distribuendo la dose totale su un periodo più lungo per risparmiare più cellule staminali. Come risultato della proliferazione, le cellule staminali sopravvissute ripopoleranno il tessuto e ne ripristineranno l'integrità. Con una durata relativamente breve della radioterapia, dopo il suo completamento possono verificarsi cambiamenti acuti. Ciò non consente la regolazione del regime di frazionamento in base alla gravità della reazione acuta. Se il frazionamento intensivo provoca una diminuzione del numero di cellule staminali sopravvissute al di sotto del livello richiesto per un'efficace riparazione dei tessuti, i cambiamenti acuti possono diventare cronici.

Secondo la definizione, le reazioni tardive alle radiazioni compaiono solo dopo molto tempo dall'esposizione e i cambiamenti acuti non sempre consentono di prevedere reazioni croniche. Sebbene la dose totale di radiazioni svolga un ruolo di primo piano nello sviluppo di una reazione tardiva alle radiazioni, un posto importante appartiene anche alla dose corrispondente a una frazione.

Cambiamenti tardivi dopo la radioterapia:

• polmoni, reni, sistema nervoso centrale (SNC), cuore, tessuto connettivo soffrono;
• la gravità dei cambiamenti dipende dalla dose di radiazione totale e dalla dose di radiazione corrispondente a una frazione;
• il recupero non sempre avviene.

Cambiamenti di radiazione nei singoli tessuti e organi

Pelle: cambiamenti acuti.

• Eritema, simile a una scottatura solare: compare nella 2-3a settimana; i pazienti notano bruciore, prurito, dolore.
• Desquamazione: notare innanzitutto la secchezza e la desquamazione dell'epidermide; successivamente compare il pianto e il derma è esposto; di solito entro 6 settimane dal completamento della radioterapia, la pelle guarisce, la pigmentazione residua svanisce entro pochi mesi.
• Quando il processo di guarigione è inibito, si verifica l'ulcerazione.

Pelle: cambiamenti tardivi.

• Atrofia.
• Fibrosi.
• Teleangectasia.

La mucosa della cavità orale.

• Eritema.
• Ulcere dolorose.
• Le ulcere di solito guariscono entro 4 settimane dopo la radioterapia.
• Può verificarsi secchezza (a seconda della dose di radiazioni e della massa di tessuto delle ghiandole salivari esposto alle radiazioni).

Tratto gastrointestinale.

• Mucosite acuta, che si manifesta dopo 1-4 settimane con i sintomi di una lesione del tratto gastrointestinale che è stata esposta alle radiazioni.
• Esofagite.
• Nausea e vomito (coinvolgimento dei recettori 5-HT 3) - con irradiazione dello stomaco o dell'intestino tenue.
• Diarrea - con irradiazione del colon e dell'intestino tenue distale.
• Tenesmo, secrezione di muco, sanguinamento - con irradiazione del retto.
• Cambiamenti tardivi - ulcerazione della fibrosi della membrana mucosa, ostruzione intestinale, necrosi.

sistema nervoso centrale

• Non c'è reazione acuta alle radiazioni.
• La reazione tardiva alle radiazioni si sviluppa dopo 2-6 mesi e si manifesta con sintomi causati dalla demielinizzazione: cervello - sonnolenza; midollo spinale - Sindrome di Lermitte (dolore lancinante alla colonna vertebrale, che si irradia alle gambe, a volte provocato dalla flessione della colonna vertebrale).
• 1-2 anni dopo la radioterapia, può svilupparsi necrosi, che porta a disturbi neurologici irreversibili.

Polmoni.

• Sintomi acuti di ostruzione delle vie aeree sono possibili dopo una singola esposizione ad alte dosi (p. es., 8 Gy).
• Dopo 2-6 mesi si sviluppa polmonite da radiazioni: tosse, dispnea, alterazioni reversibili nelle radiografie del torace; può migliorare con la nomina della terapia con glucocorticoidi.
• Dopo 6-12 mesi è possibile lo sviluppo di fibrosi polmonare irreversibile dei reni.
• Non c'è reazione acuta alle radiazioni.
• I reni sono caratterizzati da una significativa riserva funzionale, quindi una reazione tardiva alle radiazioni può svilupparsi anche dopo 10 anni.
• Nefropatia da radiazioni: proteinuria; ipertensione arteriosa; insufficienza renale.

Cuore.

• Pericardite - dopo 6-24 mesi.
• Dopo 2 anni o più, è possibile lo sviluppo di cardiomiopatia e disturbi della conduzione.

Tolleranza dei tessuti normali alla radioterapia ripetuta

Studi recenti hanno dimostrato che alcuni tessuti e organi hanno una spiccata capacità di recupero da danni subclinici da radiazioni, il che rende possibile, se necessario, eseguire ripetute radioterapie. Le significative capacità di rigenerazione insite nel sistema nervoso centrale consentono l'irradiazione ripetuta delle stesse aree del cervello e del midollo spinale e ottengono un miglioramento clinico nella recidiva di tumori localizzati in o vicino a zone critiche.

Cancerogenesi

Il danno al DNA causato dalla radioterapia può portare allo sviluppo di un nuovo tumore maligno. Può comparire 5-30 anni dopo l'irradiazione. La leucemia di solito si sviluppa dopo 6-8 anni, tumori solidi - dopo 10-30 anni. Alcuni organi sono più inclini al cancro secondario, soprattutto se la radioterapia è stata somministrata durante l'infanzia o l'adolescenza.

• L'induzione secondaria del cancro è una rara ma grave conseguenza dell'esposizione alle radiazioni caratterizzata da un lungo periodo di latenza.
• Nei pazienti oncologici, il rischio di recidiva del cancro indotto deve essere sempre valutato.

Riparazione del DNA danneggiato

Per alcuni danni al DNA causati dalle radiazioni, la riparazione è possibile. Quando si porta ai tessuti più di una dose frazionata al giorno, l'intervallo tra le frazioni dovrebbe essere di almeno 6-8 ore, altrimenti è possibile un danno massiccio ai tessuti normali. Esistono numerosi difetti ereditari nel processo di riparazione del DNA e alcuni di essi predispongono allo sviluppo del cancro (ad esempio, nell'atassia-teleangectasia). La radioterapia convenzionale usata per trattare i tumori in questi pazienti può causare gravi reazioni nei tessuti normali.

ipossia

L'ipossia aumenta la radiosensibilità delle cellule di 2-3 volte e in molti tumori maligni sono presenti aree di ipossia associate a ridotta irrorazione sanguigna. L'anemia aumenta l'effetto dell'ipossia. Con la radioterapia frazionata, la reazione del tumore alle radiazioni può manifestarsi nella riossigenazione delle aree ipossiche, che può aumentare il suo effetto dannoso sulle cellule tumorali.

Radioterapia frazionata

Bersaglio

Per ottimizzare la radioterapia a distanza, è necessario scegliere il rapporto più vantaggioso dei suoi seguenti parametri:

• dose totale di radiazioni (Gy) per ottenere l'effetto terapeutico desiderato;
• il numero di frazioni in cui è distribuita la dose totale;
• la durata totale della radioterapia (definita dal numero di frazioni a settimana).

Modello quadratico lineare

Quando irradiato a dosi accettate nella pratica clinica, il numero di cellule morte nel tessuto tumorale e nei tessuti con cellule in rapida divisione dipende linearmente dalla dose di radiazioni ionizzanti (la cosiddetta componente lineare o α dell'effetto dell'irradiazione). Nei tessuti con un tasso di ricambio cellulare minimo, l'effetto della radiazione è largamente proporzionale al quadrato della dose erogata (il quadratico, o componente β, dell'effetto della radiazione).

Una conseguenza importante deriva dal modello lineare-quadratico: con l'irradiazione frazionata dell'organo interessato con piccole dosi, i cambiamenti nei tessuti con un basso tasso di rinnovamento cellulare (tessuti a reazione tardiva) saranno minimi, nei tessuti normali con cellule in rapida divisione, il danno sarà insignificante e nel tessuto tumorale sarà il più grande. .

Modalità di frazionamento

Tipicamente, il tumore viene irradiato una volta al giorno dal lunedì al venerdì, il frazionamento viene effettuato principalmente in due modalità.

Radioterapia a breve termine con grandi dosi frazionarie:

• Vantaggi: un numero limitato di sessioni di irradiazione; risparmiare risorse; rapido danno tumorale; minore probabilità di ripopolamento delle cellule tumorali durante il periodo di trattamento;
• Svantaggi: capacità limitata di aumentare la dose totale sicura di radiazioni; rischio relativamente elevato di danno tardivo nei tessuti normali; ridotta possibilità di riossigenazione del tessuto tumorale.

Radioterapia a lungo termine con piccole dosi frazionali:

• Vantaggi: reazioni acute alle radiazioni meno pronunciate (ma una maggiore durata del trattamento); minore frequenza e gravità delle lesioni tardive nei tessuti normali; la possibilità di massimizzare la dose totale sicura; la possibilità di massima riossigenazione del tessuto tumorale;
• Svantaggi: grande onere per il paziente; un'alta probabilità di ripopolamento delle cellule di un tumore in rapida crescita durante il periodo di trattamento; lunga durata della reazione acuta alle radiazioni.

Radiosensibilità dei tumori

Per la radioterapia di alcuni tumori, in particolare linfomi e seminomi, è sufficiente la radiazione in una dose totale di 30-40 Gy, che è circa 2 volte inferiore alla dose totale richiesta per il trattamento di molti altri tumori (60-70 Gy) . Alcuni tumori, inclusi gliomi e sarcomi, possono essere resistenti alle dosi più elevate che possono essere loro somministrate in sicurezza.

Dosi tollerate per tessuti normali

Alcuni tessuti sono particolarmente sensibili alle radiazioni, quindi le dosi applicate ad essi devono essere relativamente basse per prevenire danni tardivi.

Se la dose corrispondente a una frazione è di 2 Gy, allora le dosi tollerate per vari organi saranno le seguenti:

• testicoli - 2 Gy;
• lente - 10 Gy;
• rene - 20 Gy;
• luce - 20 Gy;
• midollo spinale - 50 Gy;
• cervello - 60 gr.

A dosi superiori a quelle indicate, il rischio di lesioni acute da radiazioni aumenta notevolmente.

Intervalli tra le fazioni

Dopo la radioterapia, alcuni dei danni causati da essa sono irreversibili, ma alcuni sono invertiti. Quando irradiato con una dose frazionata al giorno, il processo di riparazione fino all'irradiazione con la successiva dose frazionata è quasi completamente completato. Se viene applicata più di una dose frazionata al giorno all'organo interessato, l'intervallo tra di loro dovrebbe essere di almeno 6 ore in modo da poter ripristinare il maggior numero possibile di tessuti normali danneggiati.

Iperfrazionamento

Quando si sommano diverse dosi frazionarie inferiori a 2 Gy, la dose totale di radiazioni può essere aumentata senza aumentare il rischio di danni tardivi nei tessuti normali. Per evitare un aumento della durata totale della radioterapia, devono essere utilizzati anche i fine settimana o deve essere utilizzata più di una dose frazionata al giorno.

Secondo uno studio controllato randomizzato condotto in pazienti con carcinoma polmonare a piccole cellule, il regime CHART (Continuous Hyperfractionated Accelerated Radio Therapy), in cui una dose totale di 54 Gy è stata somministrata in dosi frazionarie di 1,5 Gy 3 volte al giorno per 12 giorni consecutivi , è risultata più efficace rispetto allo schema tradizionale di radioterapia con una dose totale di 60 Gy suddivisa in 30 frazioni con una durata del trattamento di 6 settimane. Non vi è stato alcun aumento della frequenza delle lesioni tardive nei tessuti normali.

Regime radioterapico ottimale

Quando si sceglie un regime di radioterapia, sono guidati dalle caratteristiche cliniche della malattia in ciascun caso. La radioterapia è generalmente divisa in radicale e palliativa.

radioterapia radicale.

• Solitamente effettuato con la massima dose tollerata per la completa distruzione delle cellule tumorali.
• Dosi inferiori vengono utilizzate per irradiare tumori caratterizzati da elevata radiosensibilità e per uccidere le cellule di un tumore residuo microscopico con radiosensibilità moderata.
• L'iperfrazionamento in una dose giornaliera totale fino a 2 Gy riduce al minimo il rischio di danni tardivi da radiazioni.
• Una grave reazione tossica acuta è accettabile, dato il previsto aumento dell'aspettativa di vita.
• In genere, i pazienti sono in grado di sottoporsi a sessioni di radiazioni ogni giorno per diverse settimane.

Radioterapia palliativa.

• Lo scopo di tale terapia è di alleviare rapidamente le condizioni del paziente.
• L'aspettativa di vita non cambia o aumenta leggermente.
• Sono preferite le dosi e le frazioni più basse per ottenere l'effetto desiderato.
• Dovrebbero essere evitati danni acuti prolungati da radiazioni ai tessuti normali.
• Il danno tardivo da radiazioni ai tessuti normali non ha significato clinico.

radioterapia a fasci esterni

Principi di base

Il trattamento con radiazioni ionizzanti generate da una sorgente esterna è noto come radioterapia a fasci esterni.

I tumori localizzati superficialmente possono essere trattati con raggi X a bassa tensione (80-300 kV). Gli elettroni emessi dal catodo riscaldato vengono accelerati nel tubo a raggi X e. colpendo l'anodo di tungsteno, provocano bremsstrahlung ai raggi X. Le dimensioni del fascio di radiazione vengono selezionate utilizzando applicatori metallici di varie dimensioni.

Per i tumori profondi, vengono utilizzati i raggi X megavolt. Una delle opzioni per tale radioterapia prevede l'uso di cobalto 60 Co come sorgente di radiazioni, che emette raggi γ con un'energia media di 1,25 MeV. Per ottenere una dose sufficientemente elevata è necessaria una sorgente di radiazioni con un'attività di circa 350 TBq.

Tuttavia, gli acceleratori lineari vengono utilizzati molto più spesso per ottenere raggi X megavolt, nella loro guida d'onda gli elettroni vengono accelerati quasi alla velocità della luce e diretti verso un bersaglio sottile e permeabile. L'energia del bombardamento di raggi X risultante varia da 4 a 20 MB. A differenza della radiazione 60 Co, è caratterizzata da una maggiore potenza di penetrazione, un rateo di dose più elevato e una migliore collimazione.

La progettazione di alcuni acceleratori lineari consente di ottenere fasci di elettroni di varie energie (solitamente nell'intervallo 4-20 MeV). Con l'aiuto della radiazione a raggi X ottenuta in tali installazioni, è possibile influenzare uniformemente la pelle e i tessuti situati sotto di essa fino alla profondità desiderata (a seconda dell'energia dei raggi), oltre la quale la dose diminuisce rapidamente. Pertanto, la profondità di esposizione a un'energia elettronica di 6 MeV è di 1,5 cm e a un'energia di 20 MeV raggiunge circa 5,5 cm La radiazione megavolt è un'efficace alternativa alla radiazione kilovoltaggio nel trattamento dei tumori localizzati superficialmente.

I principali svantaggi della radioterapia a bassa tensione:

• alta dose di radiazioni sulla pelle;
• diminuzione relativamente rapida della dose man mano che penetra più in profondità;
• dose maggiore assorbita dalle ossa rispetto ai tessuti molli.

Caratteristiche della radioterapia megavolt:

• distribuzione della dose massima nei tessuti situati sotto la pelle;
• relativamente poco danno alla pelle;
• relazione esponenziale tra riduzione della dose assorbita e profondità di penetrazione;
• una forte diminuzione della dose assorbita oltre la profondità di irradiazione specificata (zona di penombra, penombra);
• la capacità di modificare la forma del raggio utilizzando schermi metallici o collimatori multifoglio;
• la possibilità di creare un gradiente di dose attraverso la sezione trasversale del fascio utilizzando filtri metallici a forma di cuneo;
• la possibilità di irradiazione in qualsiasi direzione;
• la possibilità di portare una dose maggiore al tumore mediante irradiazione incrociata da 2-4 posizioni.

Pianificazione della radioterapia

La preparazione e l'implementazione della radioterapia a raggi esterni comprende sei fasi principali.

Dosimetria del fascio

Prima di iniziare l'uso clinico degli acceleratori lineari, deve essere stabilita la loro distribuzione della dose. Date le caratteristiche di assorbimento delle radiazioni ad alta energia, la dosimetria può essere eseguita utilizzando piccoli dosimetri con camera di ionizzazione posti in una vasca d'acqua. È anche importante misurare i fattori di calibrazione (noti come fattori di uscita) che caratterizzano il tempo di esposizione per una data dose di assorbimento.

pianificazione informatica

Per una pianificazione semplice, è possibile utilizzare tabelle e grafici basati sui risultati della dosimetria del raggio. Ma nella maggior parte dei casi, per la pianificazione dosimetrica vengono utilizzati computer con software speciale. I calcoli si basano sui risultati della dosimetria del fascio, ma dipendono anche da algoritmi che tengono conto dell'attenuazione e della diffusione dei raggi X nei tessuti di diversa densità. Questi dati sulla densità dei tessuti sono spesso ottenuti utilizzando la TC eseguita nella posizione del paziente in cui si troverà in radioterapia.

Definizione obiettivo

Il passo più importante nella pianificazione della radioterapia è la definizione del target, cioè volume di tessuto da irradiare. Questo volume include il volume del tumore (determinato visivamente durante l'esame clinico o mediante TC) e il volume dei tessuti adiacenti, che possono contenere inclusioni microscopiche di tessuto tumorale. Non è facile determinare il limite target ottimale (volume target pianificato), che è associato a un cambiamento nella posizione del paziente, al movimento degli organi interni e alla necessità di ricalibrare l'apparato in relazione a ciò. È anche importante determinare la posizione degli organi critici, ad es. organi caratterizzati da bassa tolleranza alle radiazioni (ad esempio midollo spinale, occhi, reni). Tutte queste informazioni vengono inserite nel computer insieme alle scansioni TC che coprono completamente l'area interessata. In casi relativamente semplici, il volume del bersaglio e la posizione degli organi critici vengono determinati clinicamente utilizzando radiografie convenzionali.

Pianificazione della dose

L'obiettivo della pianificazione della dose è ottenere una distribuzione uniforme della dose efficace di radiazioni nei tessuti interessati in modo che la dose agli organi critici non superi la loro dose tollerabile.

I parametri che possono essere modificati durante l'irraggiamento sono i seguenti:

• dimensioni della trave;
• direzione del raggio;
• numero di fasci;
• dose relativa per fascio (“peso” del fascio);
• distribuzione della dose;
• uso di compensatori.

Verifica del trattamento

È importante dirigere correttamente il raggio e non causare danni agli organi critici. Per questo, la radiografia su un simulatore viene solitamente utilizzata prima della radioterapia, può anche essere eseguita nel trattamento di macchine a raggi X a megavoltaggio o dispositivi elettronici di imaging del portale.

Scelta del regime radioterapico

L'oncologo determina la dose totale di radiazioni e redige un regime di frazionamento. Questi parametri, insieme ai parametri della configurazione del fascio, caratterizzano pienamente la radioterapia pianificata. Queste informazioni vengono inserite in un sistema di verifica computerizzata che controlla l'attuazione del piano di trattamento su un acceleratore lineare.

Novità in radioterapia

Progettazione 3D

Forse lo sviluppo più significativo nello sviluppo della radioterapia negli ultimi 15 anni è stata l'applicazione diretta dei metodi di ricerca a scansione (il più delle volte CT) per la topometria e la pianificazione delle radiazioni.

La pianificazione della tomografia computerizzata presenta una serie di vantaggi significativi:

• la capacità di determinare con maggiore precisione la localizzazione del tumore e degli organi critici;
• calcolo della dose più accurato;
• vera capacità di pianificazione 3D per ottimizzare il trattamento.

Terapia del raggio conforme e collimatori multilamina

L'obiettivo della radioterapia è sempre stato quello di fornire un'elevata dose di radiazioni a un bersaglio clinico. Per questo, di solito veniva utilizzata l'irradiazione con un raggio rettangolare con un uso limitato di blocchi speciali. Parte del tessuto normale è stata inevitabilmente irradiata con una dose elevata. Posizionando blocchi di una certa forma, realizzati in una lega speciale, nel percorso del raggio e utilizzando le capacità dei moderni acceleratori lineari, apparsi grazie all'installazione di collimatori multifoglio (MLC) su di essi. è possibile ottenere una distribuzione più favorevole della dose massima di radiazioni nell'area interessata, ad es. aumentare il livello di conformità della radioterapia.

Il programma per computer fornisce una tale sequenza e quantità di spostamento dei petali nel collimatore, che consente di ottenere il raggio della configurazione desiderata.

Riducendo al minimo il volume dei tessuti normali che ricevono un'elevata dose di radiazioni, è possibile ottenere una distribuzione di un'elevata dose principalmente nel tumore ed evitare un aumento del rischio di complicanze.

Radioterapia dinamica e a intensità modulata

Utilizzando il metodo standard della radioterapia, è difficile influenzare efficacemente il bersaglio, che ha una forma irregolare e si trova vicino a organi critici. In tali casi, la radioterapia dinamica viene utilizzata quando il dispositivo ruota attorno al paziente, emettendo continuamente raggi X, oppure l'intensità dei raggi emessi da punti fissi viene modulata modificando la posizione delle lame del collimatore, oppure entrambi i metodi vengono combinati.

Terapia elettronica

Nonostante il fatto che la radiazione di elettroni sia equivalente alla radiazione di fotoni in termini di effetto radiobiologico su tessuti normali e tumori, in termini di caratteristiche fisiche, i fasci di elettroni presentano alcuni vantaggi rispetto ai fasci di fotoni nel trattamento di tumori localizzati in determinate regioni anatomiche. A differenza dei fotoni, gli elettroni hanno una carica, quindi quando penetrano nel tessuto, spesso interagiscono con esso e, perdendo energia, provocano determinate conseguenze. L'irradiazione del tessuto al di sotto di un certo livello è trascurabile. Ciò consente di irradiare un volume tissutale a una profondità di alcuni centimetri dalla superficie cutanea senza danneggiare le strutture critiche sottostanti.

Caratteristiche comparative della terapia a fascio di elettroni e di fotoni Terapia a fascio di elettroni:

• profondità limitata di penetrazione nei tessuti;
• la dose di radiazione al di fuori del fascio utile è trascurabile;
• particolarmente indicato per tumori superficiali;
• ad esempio cancro della pelle, tumori della testa e del collo, cancro al seno;
• la dose assorbita dai tessuti normali (p. es., midollo spinale, polmone) sottostanti il ​​bersaglio è trascurabile.

Terapia con fasci di fotoni:

• alto potere penetrante della radiazione fotonica, che consente di trattare tumori profondi;
• minimo danno cutaneo;
• Le caratteristiche del fascio consentono una migliore corrispondenza con la geometria del volume irradiato e facilitano l'irradiazione incrociata.

Generazione di fasci di elettroni

La maggior parte dei centri di radioterapia è dotata di acceleratori lineari ad alta energia in grado di generare sia raggi X che fasci di elettroni.

Poiché gli elettroni sono soggetti a una dispersione significativa quando passano attraverso l'aria, un cono guida, o trimmer, viene posizionato sulla testa di radiazione dell'apparato per collimare il fascio di elettroni vicino alla superficie della pelle. Un'ulteriore correzione della configurazione del fascio di elettroni può essere eseguita attaccando un diaframma di piombo o cerrobend all'estremità del cono o coprendo la pelle normale attorno all'area interessata con gomma di piombo.

Caratteristiche dosimetriche dei fasci di elettroni

L'impatto dei fasci di elettroni su un tessuto omogeneo è descritto dalle seguenti caratteristiche dosimetriche.

Dose contro profondità di penetrazione

La dose aumenta gradualmente fino a un valore massimo, dopodiché diminuisce bruscamente fino quasi a zero a una profondità pari alla normale profondità di penetrazione della radiazione elettronica.

Dose assorbita ed energia del flusso di radiazione

La tipica profondità di penetrazione di un fascio di elettroni dipende dall'energia del fascio.

La dose superficiale, che di solito è caratterizzata come la dose a una profondità di 0,5 mm, è molto più alta per un fascio di elettroni che per la radiazione di fotoni megavolt e varia dall'85% della dose massima a bassi livelli di energia (meno di 10 MeV) a circa il 95% della dose massima ad alto livello di energia.

Negli acceleratori in grado di generare radiazione elettronica, il livello di energia della radiazione varia da 6 a 15 MeV.

Profilo della trave e zona di penombra

La zona di penombra del fascio di elettroni risulta essere leggermente più grande di quella del fascio di fotoni. Per un fascio di elettroni, la riduzione della dose al 90% del valore assiale centrale si verifica a circa 1 cm verso l'interno dal limite geometrico condizionale del campo di irradiazione a una profondità in cui la dose è massima. Ad esempio, un raggio con una sezione trasversale di 10x10 cm 2 ha una dimensione effettiva del campo di irradiazione di soli Bx8 cm. La distanza corrispondente per il fascio di fotoni è solo di circa 0,5 cm, pertanto, per irradiare lo stesso bersaglio nell'intervallo di dose clinica, è necessario che il fascio di elettroni abbia una sezione trasversale maggiore. Questa caratteristica dei fasci di elettroni rende problematico accoppiare fasci di fotoni e fasci di elettroni, poiché è impossibile garantire l'uniformità di dose al confine dei campi di irradiazione a diverse profondità.

Brachiterapia

La brachiterapia è un tipo di radioterapia in cui una sorgente di radiazioni viene posizionata nel tumore stesso (la quantità di radiazioni) o vicino ad esso.

Indicazioni

La brachiterapia viene eseguita nei casi in cui è possibile determinare con precisione i confini del tumore, poiché il campo di irradiazione è spesso selezionato per un volume di tessuto relativamente piccolo e lasciare una parte del tumore al di fuori del campo di irradiazione comporta un rischio significativo di recidiva al limite del volume irradiato.

La brachiterapia viene applicata ai tumori, la cui localizzazione è conveniente sia per l'introduzione e il posizionamento ottimale delle sorgenti di radiazioni, sia per la loro rimozione.

Vantaggi

L'aumento della dose di radiazioni aumenta l'efficienza della soppressione della crescita del tumore, ma allo stesso tempo aumenta il rischio di danni ai tessuti normali. La brachiterapia consente di portare un'elevata dose di radiazioni a un piccolo volume, limitato principalmente dal tumore, e aumentare l'efficacia dell'impatto su di esso.

La brachiterapia generalmente non dura a lungo, di solito 2-7 giorni. L'irradiazione continua a basse dosi fornisce una differenza nel tasso di recupero e ripopolamento dei tessuti normali e tumorali e, di conseguenza, un effetto distruttivo più pronunciato sulle cellule tumorali, che aumenta l'efficacia del trattamento.

Le cellule che sopravvivono all'ipossia sono resistenti alla radioterapia. L'irradiazione a basse dosi durante la brachiterapia promuove la riossigenazione dei tessuti e aumenta la radiosensibilità delle cellule tumorali che erano precedentemente in uno stato di ipossia.

La distribuzione della dose di radiazioni in un tumore è spesso irregolare. Quando si pianifica la radioterapia, è necessario prestare attenzione per garantire che i tessuti attorno ai limiti del volume di radiazione ricevano la dose minima. Il tessuto vicino alla sorgente di radiazioni al centro del tumore spesso riceve il doppio della dose. Le cellule tumorali ipossiche si trovano in zone avascolari, a volte in focolai di necrosi al centro del tumore. Pertanto, una dose maggiore di irradiazione della parte centrale del tumore annulla la radioresistenza delle cellule ipossiche localizzate qui.

Con una forma irregolare del tumore, il posizionamento razionale delle sorgenti di radiazioni consente di evitare danni alle normali strutture critiche e ai tessuti situati attorno ad esso.

Screpolatura

Molte delle sorgenti di radiazioni utilizzate nella brachiterapia emettono raggi γ e il personale medico è esposto alle radiazioni.Anche se le dosi di radiazioni sono piccole, questa circostanza dovrebbe essere presa in considerazione. L'esposizione del personale medico può essere ridotta utilizzando sorgenti di radiazioni a bassa attività e la loro introduzione automatizzata.

I pazienti con tumori di grandi dimensioni non sono adatti alla brachiterapia. tuttavia, può essere utilizzato come trattamento adiuvante dopo la radioterapia esterna o la chemioterapia quando le dimensioni del tumore diminuiscono.

La dose di radiazione emessa da una sorgente diminuisce in proporzione al quadrato della distanza da essa. Pertanto, per irradiare adeguatamente il volume previsto di tessuto, è importante calcolare attentamente la posizione della sorgente. La disposizione spaziale della sorgente di radiazioni dipende dal tipo di applicatore, dalla posizione del tumore e dai tessuti che lo circondano. Il corretto posizionamento della sorgente o degli applicatori richiede abilità ed esperienza speciali e non è quindi possibile ovunque.

Le strutture che circondano il tumore, come i linfonodi con metastasi evidenti o microscopiche, non sono soggette a irradiazione da parte di sorgenti di radiazioni impiantabili o iniettate in cavità.

Varietà di brachiterapia

Intracavitaria: una sorgente radioattiva viene iniettata in qualsiasi cavità situata all'interno del corpo del paziente.

Interstiziale: una sorgente radioattiva viene iniettata nei tessuti contenenti un focolaio tumorale.

Superficie: una sorgente radioattiva viene posizionata sulla superficie del corpo nell'area interessata.

Le indicazioni sono:

• cancro della pelle;
• tumori oculari.

Le sorgenti di radiazioni possono essere inserite manualmente e automaticamente. L'inserimento manuale deve essere evitato quando possibile, in quanto espone il personale medico a rischi di radiazioni. La sorgente viene iniettata tramite aghi per iniezione, cateteri o applicatori, che sono precedentemente incorporati nel tessuto tumorale. L'installazione di applicatori "freddi" non è associata all'irraggiamento, quindi è possibile scegliere lentamente la geometria ottimale della sorgente di irraggiamento.

L'introduzione automatizzata di sorgenti di radiazioni viene effettuata utilizzando dispositivi, come "Selectron", comunemente usati nel trattamento del cancro cervicale e del cancro dell'endometrio. Questo metodo consiste nell'erogazione computerizzata di pellet di acciaio inossidabile, contenenti, ad esempio, cesio in bicchieri, da un contenitore piombato in applicatori inseriti nella cavità uterina o vaginale. Ciò elimina completamente l'esposizione della sala operatoria e del personale medico.

Alcuni dispositivi di iniezione automatizzati funzionano con sorgenti di radiazioni ad alta intensità, come Microselectron (iridio) o Cathetron (cobalto), la procedura di trattamento richiede fino a 40 minuti. Nella brachiterapia a basso dosaggio, la sorgente di radiazioni deve essere lasciata nei tessuti per molte ore.

Nella brachiterapia, la maggior parte delle sorgenti di radiazioni viene rimossa dopo che è stata raggiunta l'esposizione alla dose calcolata. Esistono però anche fonti permanenti, vengono iniettate nel tumore sotto forma di granuli e dopo il loro esaurimento non vengono più rimosse.

Radionuclidi

Sorgenti di radiazione y

Il radio è stato utilizzato per molti anni come fonte di radiazioni y nella brachiterapia. Attualmente è fuori uso. La principale fonte di radiazione y è il prodotto gassoso figlio del decadimento del radio, il radon. I tubi e gli aghi del radio devono essere sigillati e controllati frequentemente per eventuali perdite. I raggi γ da essi emessi hanno un'energia relativamente elevata (in media 830 keV) e per proteggerli è necessario uno schermo di piombo piuttosto spesso. Durante il decadimento radioattivo del cesio, non si formano prodotti figli gassosi, la sua emivita è di 30 anni e l'energia della radiazione y è di 660 keV. Il cesio ha ampiamente sostituito il radio, soprattutto in oncologia ginecologica.

L'iridio è prodotto sotto forma di filo morbido. Presenta una serie di vantaggi rispetto ai tradizionali aghi al radio o al cesio per la brachiterapia interstiziale. Un filo sottile (0,3 mm di diametro) può essere inserito in un tubo di nylon flessibile o in un ago cavo precedentemente inserito nel tumore. Un filo più spesso a forma di forcina può essere inserito direttamente nel tumore utilizzando una guaina adatta. Negli Stati Uniti, l'iridio è anche disponibile per l'uso sotto forma di granuli incapsulati in un sottile guscio di plastica. L'iridio emette raggi γ con un'energia di 330 keV e uno schermo di piombo spesso 2 cm consente di proteggere in modo affidabile il personale medico da essi. Lo svantaggio principale dell'iridio è la sua emivita relativamente breve (74 giorni), che richiede in ogni caso l'utilizzo di un nuovo impianto.

L'isotopo dello iodio, che ha un'emivita di 59,6 giorni, viene utilizzato come impianto permanente nel cancro alla prostata. I raggi γ che emette sono di bassa energia e, poiché la radiazione emessa dai pazienti dopo l'impianto di questa sorgente è trascurabile, i pazienti possono essere dimessi precocemente.

Sorgenti di radiazioni β

Le lastre che emettono raggi β sono utilizzate principalmente nel trattamento di pazienti con tumori oculari. I piatti sono fatti di stronzio o rutenio, rodio.

dosimetria

Il materiale radioattivo viene impiantato nei tessuti secondo la legge di distribuzione della dose di radiazione, che dipende dal sistema utilizzato. In Europa i classici sistemi implantari Parker-Paterson e Quimby sono stati ampiamente superati dal sistema Paris, particolarmente adatto agli impianti con filo di iridio. Nella pianificazione dosimetrica viene utilizzato un filo con la stessa intensità di radiazione lineare, le sorgenti di radiazione sono posizionate in parallelo, diritte, su linee equidistanti. Per compensare le estremità "non intersecanti" del filo, impiegare il 20-30% in più del necessario per il trattamento del tumore. In un impianto di massa, le sorgenti nella sezione trasversale si trovano ai vertici di triangoli o quadrati equilateri.

La dose da somministrare al tumore viene calcolata manualmente utilizzando grafici, come i grafici di Oxford, o su un computer. Innanzitutto viene calcolata la dose base (il valore medio delle dosi minime delle sorgenti di radiazioni). La dose terapeutica (p. es., 65 Gy per 7 giorni) è selezionata in base allo standard (85% della dose base).

Il punto di normalizzazione nel calcolo della dose di radiazioni prescritta per la brachiterapia superficiale e in alcuni casi intracavitaria si trova a una distanza di 0,5-1 cm dall'applicatore. Tuttavia, la brachiterapia intracavitaria nei pazienti con cancro della cervice o dell'endometrio presenta alcune caratteristiche: molto spesso, nel trattamento di questi pazienti viene utilizzato il metodo Manchester, secondo il quale il punto di normalizzazione si trova a 2 cm sopra l'orifizio interno dell'utero e 2 cm di distanza dalla cavità uterina (il cosiddetto punto A). La dose calcolata a questo punto consente di giudicare il rischio di danni da radiazioni all'uretere, alla vescica, al retto e ad altri organi pelvici.

Prospettive di sviluppo

Per calcolare le dosi erogate al tumore e parzialmente assorbite dai tessuti normali e dagli organi critici, vengono sempre più utilizzate complesse metodologie di pianificazione dosimetrica tridimensionale basate sull'utilizzo della TC o della RM. Per caratterizzare la dose di irradiazione vengono utilizzati solo concetti fisici, mentre l'effetto biologico dell'irradiazione su vari tessuti è caratterizzato da una dose biologicamente efficace.

Con la somministrazione frazionata di sorgenti ad alta attività in pazienti con cancro della cervice e del corpo uterino, le complicanze si verificano meno frequentemente che con la somministrazione manuale di sorgenti di radiazioni a bassa attività. Invece dell'irradiazione continua con impianti a bassa attività, si può ricorrere all'irradiazione intermittente con impianti ad alta attività e quindi ottimizzare la distribuzione della dose di radiazione, rendendola più uniforme in tutto il volume di irradiazione.

Radioterapia intraoperatoria

Il problema più importante della radioterapia è quello di portare la più alta dose possibile di radiazioni al tumore in modo da evitare danni da radiazioni ai tessuti normali. Per risolvere questo problema, sono stati sviluppati numerosi approcci, inclusa la radioterapia intraoperatoria (IORT). Consiste nell'escissione chirurgica dei tessuti interessati dal tumore e in un'unica irradiazione a distanza con raggi X ortovoltaggio o fasci di elettroni. La radioterapia intraoperatoria è caratterizzata da un basso tasso di complicanze.

Tuttavia, presenta una serie di svantaggi:

• la necessità di attrezzature aggiuntive in sala operatoria;
• la necessità di rispettare le misure di protezione per il personale medico (poiché, a differenza di un esame radiografico diagnostico, il paziente viene irradiato a dosi terapeutiche);
• la necessità della presenza di un oncoradiologo in sala operatoria;
• effetto radiobiologico di una singola dose elevata di radiazioni sui tessuti normali adiacenti al tumore.

Sebbene gli effetti a lungo termine della IORT non siano ben compresi, i dati sugli animali suggeriscono che il rischio di effetti avversi a lungo termine di una singola dose fino a 30 Gy di radiazioni è trascurabile se i tessuti normali con elevata radiosensibilità (grossi tronchi nervosi, sangue vasi sanguigni, midollo spinale, intestino tenue) sono protetti dall'esposizione alle radiazioni. La dose soglia del danno da radiazioni ai nervi è di 20-25 Gy e il periodo di latenza delle manifestazioni cliniche dopo l'irradiazione varia da 6 a 9 mesi.

Un altro pericolo da considerare è l'induzione del tumore. Numerosi studi sui cani hanno mostrato un'elevata incidenza di sarcomi dopo IORT rispetto ad altri tipi di radioterapia. Inoltre, la pianificazione della IORT è difficile perché il radiologo non dispone di informazioni precise sulla quantità di tessuto da irradiare prima dell'intervento.

L'uso della radioterapia intraoperatoria per tumori selezionati

Cancro rettale. Può essere utile sia per i tumori primari che per quelli ricorrenti.

Cancro dello stomaco e dell'esofago. Dosi fino a 20 Gy sembrano essere sicure.

cancro del dotto biliare. Possibilmente giustificato con una malattia residua minima, ma poco pratico con un tumore non resecabile.

Cancro al pancreas. Nonostante l'uso della IORT, il suo effetto positivo sull'esito del trattamento non è stato dimostrato.

Tumori della testa e del collo.

• Secondo i singoli centri, la IORT è una metodica sicura, ben tollerata e con risultati incoraggianti.
• La IORT è giustificata per malattia residua minima o tumore ricorrente.

tumori cerebrali. I risultati non sono soddisfacenti.

Conclusione

La radioterapia intraoperatoria, il suo utilizzo limita la natura irrisolta di alcuni aspetti tecnici e logistici. Un ulteriore aumento della conformità della radioterapia a fasci esterni elimina i benefici della IORT. Inoltre, la radioterapia conformazionale è più riproducibile e libera dalle carenze della IORT per quanto riguarda la pianificazione dosimetrica e il frazionamento. L'uso della IORT è ancora limitato a un ristretto numero di centri specializzati.

Sorgenti aperte di radiazioni

I risultati della medicina nucleare in oncologia sono utilizzati per i seguenti scopi:

• chiarimento della localizzazione del tumore primario;
• rilevamento di metastasi;
• monitorare l'efficacia del trattamento e rilevare la recidiva del tumore;
• radioterapia mirata.

etichette radioattive

I radiofarmaci (RP) sono costituiti da un ligando e da un radionuclide associato che emette raggi γ. La distribuzione dei radiofarmaci nelle malattie oncologiche può discostarsi dal normale. Tali cambiamenti biochimici e fisiologici nei tumori non possono essere rilevati mediante TC o risonanza magnetica. La scintigrafia è un metodo che consente di tracciare la distribuzione dei radiofarmaci nel corpo. Sebbene non offra l'opportunità di giudicare i dettagli anatomici, tuttavia, tutti e tre questi metodi si completano a vicenda.

Diversi radiofarmaci sono utilizzati nella diagnostica e per scopi terapeutici. Ad esempio, i radionuclidi di iodio vengono assorbiti selettivamente dal tessuto tiroideo attivo. Altri esempi di radiofarmaci sono il tallio e il gallio. Non esiste un radionuclide ideale per la scintigrafia, ma il tecnezio presenta molti vantaggi rispetto ad altri.

Scintigrafia

Di solito per la scintigrafia si utilizza una telecamera γ, che permette di ottenere in pochi minuti immagini plenarie e di tutto il corpo.

Tomografia ad emissione di positroni

Il PET utilizza radionuclidi che emettono positroni. Questo è un metodo quantitativo che ti consente di ottenere immagini stratificate di organi. L'uso del fluorodeossiglucosio marcato con 18 F consente di giudicare l'utilizzo del glucosio e, con l'aiuto dell'acqua marcata con 15 O, è possibile studiare il flusso sanguigno cerebrale. La tomografia a emissione di positroni consente di differenziare il tumore primario dalle metastasi e di valutare la vitalità del tumore, il turnover delle cellule tumorali e i cambiamenti metabolici in risposta alla terapia.

Applicazione in diagnostica e nel lungo periodo

Scintigrafia ossea

La scintigrafia ossea viene solitamente eseguita 2-4 ore dopo l'iniezione di 550 MBq di metilendifosfonato marcato con 99Tc (99Tc-medronato) o idrossimetilendifosfonato (99Tc-ossidodronato). Ti consente di ottenere immagini multiplanari delle ossa e un'immagine dell'intero scheletro. In assenza di un aumento reattivo dell'attività osteoblastica, un tumore osseo sugli scintigrammi può sembrare un fuoco "freddo".

Elevata sensibilità della scintigrafia ossea (80-100%) nella diagnosi delle metastasi di carcinoma mammario, carcinoma prostatico, carcinoma polmonare broncogeno, carcinoma gastrico, sarcoma osteogenico, carcinoma cervicale, sarcoma di Ewing, tumori della testa e del collo, neuroblastoma e carcinoma ovarico. La sensibilità di questo metodo è leggermente inferiore (circa il 75%) per il melanoma, il carcinoma polmonare a piccole cellule, la linfogranulomatosi, il carcinoma renale, il rabdomiosarcoma, il mieloma multiplo e il carcinoma della vescica.

Scintigrafia tiroidea

Le indicazioni per la scintigrafia tiroidea in oncologia sono le seguenti:

• studio di un nodo solitario o dominante;
• studio di controllo nel periodo a lungo termine dopo la resezione chirurgica della ghiandola tiroidea per cancro differenziato.

Terapia con sorgenti di radiazioni aperte

La radioterapia mirata con radiofarmaci, assorbiti selettivamente dal tumore, esiste da circa mezzo secolo. Una preparazione farmaceutica razionale utilizzata per la radioterapia mirata dovrebbe avere un'elevata affinità per il tessuto tumorale, un elevato rapporto focus/background ed essere trattenuta nel tessuto tumorale per lungo tempo. Le radiazioni radiofarmaceutiche dovrebbero avere un'energia sufficientemente elevata per fornire un effetto terapeutico, ma essere limitate principalmente ai confini del tumore.

Trattamento del carcinoma tiroideo differenziato 131 I

Questo radionuclide consente di distruggere il tessuto della ghiandola tiroidea rimanente dopo la tiroidectomia totale. Viene anche usato per trattare il cancro ricorrente e metastatico di questo organo.

Trattamento di tumori da derivati ​​della cresta neurale 131 I-MIBG

Meta-iodobenzilguanidina marcata con 131 I (131 I-MIBG). utilizzato con successo nel trattamento dei tumori da derivati ​​della cresta neurale. Una settimana dopo l'appuntamento del radiofarmaco, si può eseguire una scintigrafia di controllo. Con il feocromocitoma, il trattamento dà un risultato positivo in oltre il 50% dei casi, con neuroblastoma - nel 35%. Il trattamento con 131 I-MIBG dà qualche effetto anche nei pazienti con paraganglioma e carcinoma midollare della tiroide.

Radiofarmaci che si accumulano selettivamente nelle ossa

La frequenza delle metastasi ossee nei pazienti con carcinoma mammario, polmonare o prostatico può raggiungere l'85%. I radiofarmaci che si accumulano selettivamente nelle ossa sono simili nella loro farmacocinetica al calcio o al fosfato.

L'uso di radionuclidi, che si accumulano selettivamente nelle ossa, per eliminare il dolore in esse è iniziato con 32 P-ortofosfato, che, sebbene si sia rivelato efficace, non è stato ampiamente utilizzato a causa del suo effetto tossico sul midollo osseo. 89 Sr è stato il primo radionuclide brevettato approvato per il trattamento sistemico delle metastasi ossee nel cancro alla prostata. Dopo somministrazione endovenosa di 89 Sr in quantità pari a 150 MBq, viene assorbito selettivamente dalle aree scheletriche interessate da metastasi. Ciò è dovuto a cambiamenti reattivi nel tessuto osseo che circonda la metastasi e ad un aumento della sua attività metabolica.L'inibizione delle funzioni del midollo osseo appare dopo circa 6 settimane. Dopo una singola iniezione di 89 Sr nel 75-80% dei pazienti, il dolore si attenua rapidamente e la progressione delle metastasi rallenta. Questo effetto dura da 1 a 6 mesi.

Terapia intracavitaria

Il vantaggio della somministrazione diretta di radiofarmaci nella cavità pleurica, nella cavità pericardica, nella cavità addominale, nella vescica, nel liquido cerebrospinale o nei tumori cistici è l'effetto diretto dei radiofarmaci sul tessuto tumorale e l'assenza di complicanze sistemiche. Tipicamente, per questo scopo vengono utilizzati colloidi e anticorpi monoclonali.

Anticorpi monoclonali

Quando gli anticorpi monoclonali furono usati per la prima volta 20 anni fa, molti iniziarono a considerarli una cura miracolosa per il cancro. Il compito era ottenere anticorpi specifici contro le cellule tumorali attive che trasportano un radionuclide che distrugge queste cellule. Tuttavia, lo sviluppo della radioimmunoterapia è attualmente più problematico che di successo e il suo futuro è incerto.

Irradiazione corporea totale

Per migliorare i risultati del trattamento dei tumori sensibili alla chemio o alla radioterapia e l'eradicazione delle cellule staminali rimaste nel midollo osseo, prima del trapianto di cellule staminali del donatore, viene utilizzato un aumento delle dosi di farmaci chemioterapici e radiazioni ad alto dosaggio.

Obiettivi per l'irradiazione di tutto il corpo

Distruzione delle restanti cellule tumorali.

Distruzione del midollo osseo residuo per consentire l'attecchimento del midollo osseo del donatore o delle cellule staminali del donatore.

Fornire immunosoppressione (specialmente quando il donatore e il ricevente sono incompatibili con HLA).

Indicazioni per la terapia ad alte dosi

Altri tumori

Questi includono il neuroblastoma.

Tipi di trapianto di midollo osseo

Autotrapianto: le cellule staminali vengono trapiantate dal sangue o dal midollo osseo criopreservato ottenuto prima dell'irradiazione ad alte dosi.

Allotrapianto: trapianto di midollo osseo compatibile o incompatibile (ma con un aplotipo identico) per HLA ottenuto da donatori imparentati o non imparentati (sono stati creati registri di donatori di midollo osseo per selezionare donatori non imparentati).

Screening dei pazienti

La malattia deve essere in remissione.

Non ci devono essere gravi danni ai reni, al cuore, al fegato e ai polmoni affinché il paziente possa far fronte agli effetti tossici della chemioterapia e delle radiazioni su tutto il corpo.

Se il paziente sta ricevendo farmaci che possono causare effetti tossici simili a quelli dell'irradiazione su tutto il corpo, gli organi più suscettibili a questi effetti dovrebbero essere studiati in modo specifico:

• CNS - nel trattamento dell'asparaginasi;
• reni - nel trattamento di preparazioni di platino o ifosfamide;
• polmoni - nel trattamento del metotrexato o della bleomicina;
• cuore - nel trattamento della ciclofosfamide o delle antracicline.

Se necessario, viene prescritto un trattamento aggiuntivo per prevenire o correggere le disfunzioni degli organi che possono essere particolarmente colpiti dall'irradiazione di tutto il corpo (ad esempio, il sistema nervoso centrale, i testicoli, gli organi mediastinici).

Preparazione

Un'ora prima dell'esposizione, il paziente assume antiemetici, compresi i bloccanti della ricaptazione della serotonina, e gli viene somministrato desametasone per via endovenosa. Per una sedazione aggiuntiva, possono essere somministrati fenobarbital o diazepam. Nei bambini piccoli, se necessario, ricorrere all'anestesia generale con ketamina.

Metodologia

Il livello di energia ottimale impostato sul linac è ​​di circa 6 MB.

Il paziente giace supino o su un fianco, o alternando posizione supina e su un fianco sotto uno schermo di vetro organico (perspex), che fornisce l'irradiazione cutanea a piena dose.

L'irradiazione viene effettuata da due campi opposti con la stessa durata in ciascuna posizione.

Il tavolo, insieme al paziente, si trova ad una distanza maggiore del solito dall'apparato radiografico, in modo che l'ampiezza del campo di irradiazione copra l'intero corpo del paziente.

La distribuzione della dose durante l'irradiazione su tutto il corpo è disomogenea, a causa dell'irradiazione disuguale nelle direzioni anteroposteriore e posteroanteriore lungo tutto il corpo, nonché della densità disuguale degli organi (in particolare i polmoni rispetto ad altri organi e tessuti). I boli o la schermatura dei polmoni vengono utilizzati per distribuire più uniformemente la dose, ma la modalità di irradiazione descritta di seguito a dosi che non superano la tolleranza dei tessuti normali rende queste misure ridondanti. L'organo di maggior rischio è il polmone.

Calcolo della dose

La distribuzione della dose viene misurata utilizzando dosimetri a cristalli di fluoruro di litio. Il dosimetro viene applicato sulla pelle nell'area dell'apice e della base dei polmoni, del mediastino, dell'addome e del bacino. La dose assorbita dai tessuti situati nella linea mediana viene calcolata come media dei risultati dosimetrici sulle superfici anteriore e posteriore del corpo, oppure viene eseguita la TC di tutto il corpo e il computer calcola la dose assorbita da un particolare organo o tessuto .

Modalità di irradiazione

adulti. Le dosi frazionali ottimali sono 13,2-14,4 Gy, a seconda della dose prescritta al punto di normalizzazione. È preferibile concentrarsi sulla dose massima tollerata per i polmoni (14,4 Gy) e non superarla, poiché i polmoni sono organi dose-limitanti.

Bambini. La tolleranza dei bambini alle radiazioni è leggermente superiore a quella degli adulti. Secondo lo schema raccomandato dal Medical Research Council (MRC), la dose totale di radiazioni è suddivisa in 8 frazioni da 1,8 Gy ciascuna con una durata del trattamento di 4 giorni. Vengono utilizzati altri schemi di irradiazione del corpo intero, che danno anch'essi risultati soddisfacenti.

Manifestazioni tossiche

manifestazioni acute.

• Nausea e vomito - di solito compaiono circa 6 ore dopo l'esposizione alla prima dose frazionata.
• Gonfiore della ghiandola salivare parotide - si sviluppa nei primi 24 giorni e poi scompare da solo, sebbene i pazienti rimangano asciutti in bocca per diversi mesi dopo.
• Ipotensione arteriosa.
• Febbre controllata dai glucocorticoidi.
• Diarrea - appare il 5 ° giorno a causa della gastroenterite da radiazioni (mucosite).

Tossicità ritardata.

• Polmonite, manifestata da mancanza di respiro e cambiamenti caratteristici alla radiografia del torace.
• Sonnolenza dovuta a demielinizzazione transitoria. Compare a 6-8 settimane, accompagnata da anoressia, in alcuni casi anche nausea, scompare entro 7-10 giorni.

tossicità tardiva.

• Cataratta, la cui frequenza non supera il 20%. Tipicamente, l'incidenza di questa complicanza aumenta tra 2 e 6 anni dopo l'esposizione, dopodiché si verifica un plateau.
• Cambiamenti ormonali che portano allo sviluppo di azoospermia e amenorrea, e successivamente - sterilità. Molto raramente, la fertilità è preservata ed è possibile una gravidanza normale senza un aumento dei casi di anomalie congenite nella prole.
• Ipotiroidismo, che si sviluppa a seguito di danni da radiazioni alla ghiandola tiroidea, in combinazione con danni alla ghiandola pituitaria o senza di essa.
• Nei bambini, la secrezione dell'ormone della crescita può essere compromessa, il che, combinato con la chiusura precoce delle zone di crescita epifisaria associata all'irradiazione dell'intero corpo, porta all'arresto della crescita.
• Sviluppo di tumori secondari. Il rischio di questa complicanza dopo l'irradiazione di tutto il corpo aumenta di 5 volte.
• L'immunosoppressione prolungata può portare allo sviluppo di tumori maligni del tessuto linfoide.