Войти
| Быстрые нейтроны терапия | |
|---|---|
 Лечебный кабинет для нейтронной лучевой терапии | |
| МКБ-10-PCS | D? 0? 5ZZ |
| МКБ-9 | 92.26 |
| [редактировать в Викиданных ] | |
Быстрая нейтронная терапия использует высокую энергию y нейтронов обычно от 50 до 70 МэВ для лечения рака. Большинство пучков для терапии быстрыми нейтронами производится с помощью реакторов, циклотронов (d + Be) и линейных ускорителей. Нейтронная терапия в настоящее время доступна в Германии, России, Южной Африке и США. В США действуют три лечебных центра в Сиэтле, Вашингтоне, Детройте, Мичигане и Батавии, штат Иллинойс. В центрах в Детройте и Сиэтле используется циклотрон, который производит пучок протонов, падающий на мишень из бериллия ; Центр Батавии в Фермилаб использует линейный ускоритель протонов.
Лучевая терапия убивает раковые клетки вдвое способы в зависимости от эффективной энергии источника излучения. Количество энергии, выделяемой при прохождении частиц через участок ткани, называется линейной передачей энергии (ЛПЭ). Рентгеновские лучи производят излучение с низкой ЛПЭ, а протоны и нейтроны производят излучение с высокой ЛПЭ. Излучение с низкой ЛПЭ повреждает клетки преимущественно за счет генерации активных форм кислорода, см. свободные радикалы. Нейтрон не заряжается и повреждает клетки прямым воздействием на ядерные структуры. Злокачественные опухоли, как правило, имеют низкий уровень кислорода и, следовательно, могут быть устойчивы к излучению с низкой ЛПЭ. Это дает нейтронам преимущество в определенных ситуациях. Одним из преимуществ является более короткий цикл лечения. Чтобы убить такое же количество раковых клеток, нейтронам требуется одна треть эффективной дозы, чем протонам. Другим преимуществом является установленная способность нейтронов лучше лечить некоторые виды рака, такие как слюнные железы, аденоидно-кистозные карциномы и определенные типы опухолей головного мозга, особенно глиомы высокой степени злокачественности
Сравнение электронов с низкой LET и Электроны с высокой ЛПЭ Когда рентгеновские лучи терапевтической энергии (от 1 до 25 МэВ) взаимодействуют с клетками в тканях человека, они делают это в основном посредством комптоновских взаимодействий и производят вторичные электроны с относительно высокой энергией. Эти электроны высокой энергии отдают свою энергию примерно 1 кэВ /µm. Для сравнения: заряженные частицы, образовавшиеся в месте взаимодействия нейтронов, могут передавать свою энергию со скоростью 30–80 кэВ / мкм. Количество энергии, выделяемой при прохождении частиц через участок ткани, называется линейной передачей энергии (ЛПЭ). Рентгеновские лучи производят излучение с низкой ЛПЭ, а нейтроны производят излучение с высокой ЛПЭ.
Поскольку электроны, производимые рентгеновскими лучами, имеют высокую энергию и низкую ЛПЭ, когда они взаимодействуют с ячейкой, обычно происходит лишь небольшая ионизация. Тогда вероятно, что излучение с низкой ЛПЭ вызовет только разрывы одной нити спирали ДНК. Однонитевые разрывы молекул ДНК могут быть легко восстановлены, поэтому воздействие на клетку-мишень не обязательно летально. Напротив, заряженные частицы с высокой ЛПЭ, образующиеся в результате нейтронного облучения, вызывают множество ионизаций при прохождении через клетку, поэтому возможны двухцепочечные разрывы молекулы ДНК. Реставрация ДНК двухцепочечных разрывов гораздо сложнее для восстановления клетки и с большей вероятностью приведет к ее гибели.
Механизмы репарации ДНК достаточно эффективны, и в течение жизни клетки восстанавливаются многие тысячи однонитевых разрывов ДНК. Однако достаточная доза ионизирующего излучения вызывает такое количество разрывов ДНК, что это подавляет способность клеточных механизмов справляться с ними.
Тяжелая ионная терапия (например, ионы углерода) использует такую же высокую ЛПЭ ионов C.
Из-за высокой ЛПЭ относительное радиационное повреждение (относительный биологический эффект или ОБЭ ) быстрых нейтронов в 4 раза больше, чем рентгеновских лучей, то есть 1 рад быстрых нейтронов равен 4 радам рентгеновского излучения. ОБЭ нейтронов также зависит от энергии, поэтому нейтронные пучки, полученные с разными энергетическими спектрами на разных установках, будут иметь разные значения ОБЭ.
Присутствие кислорода в клетке действует как радиосенсибилизатор, делая воздействие излучения более разрушительным. Опухолевые клетки обычно имеют более низкое содержание кислорода, чем нормальные ткани. Это заболевание известно как гипоксия опухоли, и поэтому кислородный эффект снижает чувствительность опухолевой ткани. Кислородный эффект можно количественно описать с помощью коэффициента повышения содержания кислорода (OER). Обычно считается, что нейтронное облучение преодолевает эффект гипоксии опухоли, хотя существуют контраргументы
Эффективность нейтронных пучков для лечения рака простаты была подтверждена. показано с помощью рандомизированных исследований. Терапия быстрыми нейтронами успешно применялась против опухолей слюнных желез. Аденоидно-кистозные карциномы также лечились. Были исследованы различные другие опухоли головы и шеи.
Ни одна терапия рака не обходится без риска побочных эффектов. Нейтронная терапия - это очень мощный ядерный скальпель, требующий особой осторожности. Например, некоторые из самых замечательных лекарств, которые удалось достичь, - это рак головы и шеи. Многие из этих видов рака не поддаются эффективному лечению с помощью других методов лечения. Однако повреждение нейтронами близлежащих уязвимых областей, таких как мозг и сенсорные нейроны, может вызвать необратимую атрофию мозга, слепоту и т. Д. Риск этих побочных эффектов можно значительно снизить с помощью нескольких методов, но полностью их устранить нельзя. Более того, некоторые пациенты более подвержены таким побочным эффектам, чем другие, и это невозможно предсказать заранее. В конечном итоге пациент должен решить, перевешивают ли преимущества возможного длительного лечения риски этого лечения, когда он сталкивается с неизлечимым раком.
Несколько центров по всему миру использовали быстрые нейтроны для лечения рака. Из-за отсутствия финансирования и поддержки в настоящее время в США действуют только три. Вашингтонский университет и Центр радиационной онкологии Гершенсона используют пучки для терапии быстрых нейтронов, и оба они оснащены многолистовым коллиматором (MLC) для формирования пучка нейтронов.
В отделении радиационной онкологии работает протонный циклотрон, который производит быстрые нейтроны, направляя протоны с энергией 50,5 МэВ на бериллиевую мишень. Циклотрон UW оснащен смонтированной на портале системой доставки MLC для создания полей определенной формы. Система UW Neutron называется системой клинической нейтронной терапии (CNTS). CNTS типичен для большинства систем нейтронной терапии. Большое, хорошо экранированное здание необходимо для уменьшения радиационного облучения населения и размещения необходимого оборудования.
UW Cyclotron
Многолистовой коллиматор (MLC), используемый для формирования нейтронного пучка
Схема доставки поля лечения. Кушетка пациента была повернута вместе с гентри так, чтобы пучок нейтронов входил под углом, чтобы обеспечить максимальную щадящую нормальную ткань.
Пример обработки нейтронного поля, коллимированного с использованием нейтронного MLC
Канал пучка транспортирует пучок протонов от циклотрона к портальной системе. Система гентри содержит магниты для отклонения и фокусировки пучка протонов на бериллиевой мишени. Конец гентри системы называется головкой и содержит дозиметрические системы для измерения дозы, а также MLC и другие устройства формирования луча. Преимущество транспортировки пучка и гентри состоит в том, что циклотрон может оставаться неподвижным, а источник излучения можно вращать вокруг пациента. Наряду с изменением ориентации лечебной кушетки, на которой находится пациент, изменение положения гентри позволяет направлять излучение практически под любым углом, что позволяет сэкономить нормальные ткани и максимальную дозу облучения опухоли.
Во время лечения в процедурной комнате (называемой хранилищем) остается только пациент, и терапевты будут удаленно контролировать лечение, наблюдая за пациентом через видеокамеры. Каждая доставка нейтронного пучка с заданной геометрией называется лечебным полем или пучком. Лечение планируется таким образом, чтобы излучение было максимально эффективным, и обычно в результате получаются поля, соответствующие форме общей цели, с любым расширением, чтобы охватить микроскопическое заболевание.
Центр нейтронной терапии в Центре радиационной онкологии Гершенсона онкологического центра Карманоса / Государственного университета Уэйна (KCC / WSU) в Детройте имеет некоторое сходство с CNTS в Вашингтонском университете, но также имеет много уникальных характеристик. Этот блок был выведен из эксплуатации в 2011 году.
Схема MLC
Фотография MLC
Схема сверхпроводящего циклотрона KCC / WSU, смонтированного на гентри
Пока CNTS ускоряет протоны установка KCC производит пучок нейтронов путем ускорения дейтронов с энергией 48,5 МэВ на бериллиевой мишени. Этот метод создает нейтронный пучок с характеристиками дозы по глубине, примерно такими же, как у фотонного пучка 4 МВ. Дейтроны ускоряются с помощью сверхпроводящего циклотрона, установленного на гентри (GMSCC), что устраняет необходимость в дополнительных магнитах управления пучком и позволяет источнику нейтронов вращаться на 360 ° вокруг кушетки пациента.
Центр KCC также оборудован устройством формирования луча MLC, единственным другим центром нейтронной терапии в США, помимо CNTS. MLC на объекте KCC был дополнен программным обеспечением для планирования лечения, которое позволяет реализовать нейтронную лучевую терапию с модулированной интенсивностью (IMNRT), недавний прогресс в нейтронно-лучевой терапии, который позволяет получать большую дозу облучения на целевой участок опухоли, чем 3-D нейтронная
KCC / WSU имеет больше опыта, чем кто-либо в мире, в использовании нейтронной терапии рака простаты, пролечив почти 1000 пациентов за последние 10 лет.
Центр нейтронной терапии Фермилаб впервые лечил пациентов в 1976 году, и с тех пор пролечил более 3000 пациентов. В 2004 году центром стал Университет Северного Иллинойса. Нейтроны, производимые линейным ускорителем в Фермилабе, имеют самые высокие энергии, доступные в США, и одни из самых высоких в мире
