Войти
| Радиохирургия | |
|---|---|
 Интраоперационная фотография, показывающая расположение радиохирургической системы. Пациент на фотографии лечится от рака прямой кишки. | |
| Специальность | Онкология |
| MedlinePlus | 007577 |
| eMedicine | 1423298 |
| [редактировать в Wikidata ] | |
Радиохирургия хирургическое вмешательство с использованием излучения, то есть разрушение точно выбранных участков ткани с использованием ионизирующего излучения, а не иссечение лезвием. Как и другие формы лучевой терапии (также называемой лучевой терапией), она обычно используется для лечения рака. Первоначально радиохирургия была определена шведским нейрохирургом Ларсом Лекселлом как «однократная высокодозная фракция излучения, стереотаксически направленная на интересующую интракраниальную область».
В стереотаксической радиохирургии (SRS ), слово «стереотаксическая » относится к трехмерной системе координат, которая обеспечивает точную корреляцию виртуальной цели, видимой на диагностических изображениях пациента. с фактическим целевым положением в пациенте. Стереотаксическая радиохирургия может также называться стереотаксической лучевой терапией тела (SBRT) или стереотаксической абляционной лучевой терапией (SABR) при использовании вне центральной нервной системы (CNS).
Стереотаксическая радиохирургия была впервые разработана в 1949 году шведским нейрохирургом Ларсом Лекселлом для лечения небольших мишени в головном мозге, которые не поддаются традиционной хирургии. Первоначальный стереотаксический инструмент, который он придумал, использовал зонды и электроды. Первая попытка заменить электроды излучением была предпринята в начале пятидесятых годов с помощью рентгеновских лучей. Принцип этого инструмента состоял в том, чтобы поразить внутричерепную цель узкими лучами излучения с нескольких направлений. Траектории луча сходятся в целевом объеме, доставляя туда кумулятивную смертельную дозу радиации, ограничивая при этом дозу для соседних здоровых тканей. Десять лет спустя был достигнут значительный прогресс, в значительной степени благодаря вкладу физиков Курта Лидена и Бёрье Ларссона. В это время стереотаксические пучки протонов заменили рентгеновские лучи. Пучок тяжелых частиц представлял собой отличную замену хирургическому ножу, но синхроциклотрон был слишком неуклюжим. Leksell приступил к разработке практичного, компактного, точного и простого инструмента, которым мог бы управлять сам хирург. В 1968 году это привело к появлению Гамма-ножа, который был установлен в Каролинском институте и состоял из нескольких кобальт-60 радиоактивных источников, помещенных в своего рода шлем с центральные каналы для облучения гамма-лучами. Этот прототип был разработан для создания щелевидных радиационных поражений для функциональных нейрохирургических процедур, направленных на лечение боли, двигательных расстройств или поведенческих расстройств, которые не поддавались традиционному лечению. Успех этого первого блока привел к созданию второго устройства, содержащего 179 источников кобальта-60. Эта вторая установка «Гамма-нож» была разработана для создания сферических повреждений для лечения опухолей головного мозга и внутричерепных артериовенозных мальформаций (АВМ). Дополнительные блоки были установлены в 1980-х годах, все с 201 источником кобальта-60.
Параллельно с этими разработками аналогичный подход был разработан для линейного ускорителя частиц или линейного ускорителя. Установка первого клинического линейного ускорителя на 4 МэВ началась в июне 1952 года в отделении радиотерапевтических исследований Совета медицинских исследований (MRC) в больнице Хаммерсмит, Лондон. Система была передана для физических и других испытаний в феврале 1953 года и начала лечить пациентов 7 сентября того же года. Между тем работа в Стэнфордской микроволновой лаборатории привела к разработке ускорителя мощностью 6 МВ, который был установлен в больнице Стэнфордского университета, Калифорния, в 1956 году. Установки линейного ускорителя быстро стали популярными устройствами для традиционной фракционированной лучевой терапии, но это просуществовала до 1980-х годов, прежде чем специализированная радиохирургия линейных ускорителей стала реальностью. В 1982 году испанский нейрохирург Дж. Барсиа-Салорио начал оценивать роль фотонной радиохирургии на основе кобальта, а затем на основе линейного ускорителя для лечения АВМ и эпилепсии. В 1984 году Бетти и Деречинский описали радиохирургическую систему на основе линейного ускорителя. Уинстон и Лутц усовершенствовали технологии прототипа радиохирургии на основе линейного ускорителя, добавив улучшенное стереотаксическое устройство позиционирования и метод измерения точности различных компонентов. С использованием модифицированного линейного ускорителя первый пациент в Соединенных Штатах прошел лечение в Бостонской больнице Бригама и женщин в феврале 1986 года.
Технологические улучшения в медицинской визуализации и Компьютеры привели к увеличению клинического применения стереотаксической радиохирургии и расширили ее возможности в 21 веке. Точность и точность локализации, которые подразумеваются в слове «стереотаксический», по-прежнему имеют первостепенное значение для радиохирургических вмешательств и значительно улучшаются с помощью технологий управления изображением, таких как N-локализатор и Sturm -Пастирный локализатор, который был первоначально разработан для стереотаксической хирургии.
В 21 веке первоначальная концепция радиохирургии расширилась, включив в нее процедуры, включающие до пяти фракций, а стереотаксическая радиохирургия была переопределена как отдельная нейрохирургия дисциплина, в которой используется генерируемое извне ионизирующее излучение для инактивации или уничтожения определенных целей, обычно в области головы или позвоночника, без хирургического разреза. Несмотря на сходство между концепциями стереотаксической радиохирургии и фракционированной лучевой терапии, механизм достижения лечения незначительно отличается, хотя сообщается, что оба метода лечения имеют идентичные результаты для определенных показаний. Стереотаксическая радиохирургия уделяет большое внимание доставке точных высоких доз на небольшие участки для разрушения целевой ткани при сохранении прилегающих нормальных тканей. Тот же принцип применяется в традиционной лучевой терапии, хотя более вероятно, что будут использоваться более низкие мощности дозы, распределенные на большие площади (например, как при лечении VMAT ). Фракционная лучевая терапия в большей степени зависит от разной радиочувствительности мишени и окружающей нормальной ткани к общей накопленной дозе. Исторически область фракционированной лучевой терапии развивалась из исходной концепции стереотаксической радиохирургии после открытия принципов радиобиологии : восстановление, реассортировка, репопуляция и реоксигенация. Сегодня оба метода лечения дополняют друг друга, так как опухоли, которые могут быть устойчивы к фракционированной лучевой терапии, могут хорошо поддаваться радиохирургии, а опухоли, слишком большие или слишком близкие к критическим органам для безопасной радиохирургии, могут быть подходящими кандидатами для фракционной лучевой терапии.
Сегодня программы радиохирургии «Гамма-нож» и «Линак» коммерчески доступны по всему миру. Хотя гамма-нож предназначен для радиохирургии, многие линейные ускорители созданы для традиционной фракционированной лучевой терапии и требуют дополнительных технологий и опыта, чтобы стать специализированными инструментами радиохирургии. Нет четкой разницы в эффективности между этими разными подходами. Основные производители, Varian и Elekta, предлагают специальные линейные ускорители для радиохирургии, а также аппараты, предназначенные для традиционного лечения с возможностями радиохирургии. Системы, разработанные для дополнения обычных линейных ускорителей с технологией формирования луча, планирования лечения и инструментов управления изображением. Примером специализированного линейного ускорителя для радиохирургии является CyberKnife, компактный линейный ускоритель, установленный на манипуляторе робота, который перемещается вокруг пациента и облучает опухоль из большого набора фиксированных положений, имитируя концепцию гамма-ножа.
При использовании вне ЦНС это может называться стереотаксической лучевой терапией тела (SBRT) или стереотаксической абляционной лучевой терапией (SABR).
Радиохирургия выполняется многопрофильной командой из нейрохирургов, онкологов-радиологов и медицинских физиков для работы и обслуживания сложных, высокоточных и сложных инструментов, в том числе медицинские линейные ускорители, установка "Гамма-нож" и "Кибернож". Высокоточное облучение целей в головном мозге и позвоночнике планируется с использованием информации из медицинских изображений, полученных с помощью компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии и ангиографии.
радиохирургии. показан в первую очередь для лечения опухолей, сосудистых поражений и функциональных нарушений. С этой техникой должно быть принято серьезное клиническое заключение, и необходимо учитывать тип поражения, патологию, если таковая имеется, размер, местоположение и возраст, а также общее состояние здоровья пациента. Общие противопоказания к радиохирургии включают чрезмерно большой размер целевого поражения или поражения, слишком многочисленные для практического лечения. Пациентов можно лечить в течение одного-пяти дней как амбулаторных пациентов. Для сравнения, среднее время пребывания в больнице после трепанации черепа (обычная нейрохирургия, требующая вскрытия черепа) составляет около 15 дней. Результат радиохирургии может быть очевиден только через несколько месяцев после лечения. Поскольку радиохирургия не удаляет опухоль, а биологически инактивирует ее, отсутствие роста поражения обычно считается успехом лечения. Общие показания для радиохирургии включают многие виды опухолей головного мозга, такие как акустические невриномы, герминомы, менингиомы, метастазы, невралгии тройничного нерва, артериовенозные пороки развития и опухоли основания черепа, среди прочего. Расширяется распространение стереотаксической лучевой терапии на экстракраниальные поражения, включая метастазы, рак печени, рак легких, рак поджелудочной железы и т. Д.
Планирование КТ с внутривенным контрастированием в пациент с левым мостомозжечковым углом вестибулярной шванномой Основным принципом радиохирургии является избирательная ионизация ткани с помощью высокоэнергетических пучков излучения. Ионизация - это производство ионов и свободных радикалов, которые повреждают клетки. Эти ионы и радикалы, которые могут образовываться из воды в клетке или биологических материалов, могут нанести непоправимый ущерб ДНК, белкам и липидам, что приведет к гибели клетки. Таким образом, биологическая инактивация осуществляется в объеме ткани, подлежащей обработке, с точным разрушающим эффектом. Доза облучения обычно измеряется в грей (один грей (Гр) - это поглощение одного джоуля энергии на килограмм массы). Единицей измерения, которая пытается учесть как различные облучаемые органы, так и тип излучения, является зиверт, единица, которая описывает как количество выделенной энергии, так и биологическую эффективность.
The New York Times сообщила в декабре 2010 года, что передозировки радиации произошли при использовании линейного ускорительного метода радиохирургии, во многом из-за неадекватных мер безопасности в оборудовании, модернизированном для стереотаксической радиохирургии. В США эти устройства регулируются Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), тогда как гамма-нож регулируется Комиссией по ядерному регулированию. Статья NYT была посвящена оборудованию Varian и соответствующему программному обеспечению, но проблема, вероятно, не ограничивается этим производителем.
Это доказательство того, что иммунотерапия может быть полезной для лечения радиационного некроза после стереотаксической лучевой терапии.
Выбор правильного вида излучения и устройства зависит от многих факторов, включая тип поражения, размер и расположение в зависимости от критические конструкции. Данные показывают, что аналогичные клинические результаты возможны при использовании всех различных методов. Более важными, чем используемое устройство, являются вопросы, касающиеся показаний к лечению, общей доставленной дозы, графика фракционирования и соответствия плану лечения.
NRC Изображение гамма-ножа Leksell Gamma Knife , использующее гамма-излучение для лечения опухолевых клеток, особенно в головном мозге. Гамма-нож (также известный как Leksell Gamma Knife), созданный шведской публичной компанией Elekta AB, используется для лечения опухолей головного мозга с помощью гамма-терапии высокой интенсивности. таким образом, чтобы излучение концентрировалось в небольшом объеме. Устройство было изобретено в 1967 году в Каролинском институте в Стокгольме, Швеция Ларсом Лекселлом, нейрохирургом румынского происхождения Ладислау Штайнером и радиобиологом Бёрье Ларссоном из Упсальского университета, Швеция. Первый гамма-нож был доставлен в Соединенные Штаты по договоренности между американским нейрохирургом Робертом Уилером Рэндом и Лекселлом и передан Калифорнийскому университету в Лос-Анджелесе (UCLA) в 1979 году.
Гамма-нож обычно содержит 201 кобальт-60 источник примерно по 30 кюри каждый (1,1 ТБк ), размещенный в массиве полусферы в сильно экранированном сборка. Устройство направляет гамма-излучение через целевую точку в мозгу пациента. Пациент носит специальный шлем, который хирургическим путем прикрепляется к черепу, так что опухоль головного мозга остается неподвижной в целевой точке гамма-лучей. Таким образом, за один сеанс лечения через опухоль проходит абляционная доза радиации, в то время как окружающие ткани мозга относительно бережны.
Терапия гамма-ножом, как и любая радиохирургия, использует дозы радиации для уничтожения раковых клеток и уменьшения опухолей, которые доставляются именно так, чтобы не повредить здоровую ткань мозга. Радиохирургия гамма-ножом способна точно сфокусировать множество пучков гамма-излучения на одной или нескольких опухолях. Каждый отдельный луч имеет относительно низкую интенсивность, поэтому излучение мало влияет на промежуточную ткань мозга и концентрируется только на самой опухоли.
Радиохирургия гамма-ножом доказала свою эффективность у пациентов с доброкачественными или злокачественными опухолями головного мозга размером до 4 см (1,6 дюйма), сосудистыми пороками развития, такими как артериовенозная мальформация (АВМ), боль и другие функциональные проблемы. Для лечения невралгии тройничного нерва процедура может использоваться повторно у пациентов.
Острые осложнения после радиохирургии гамма-ножом редки, и осложнения связаны с заболеванием, которое лечат.
Линейный ускоритель (линейный ускоритель) производит x - лучи от удара ускоренных электронов, поражающих цель с большим z (обычно вольфрам). Таким образом, линейный ускоритель может генерировать рентгеновское излучение любой энергии, хотя обычно используются фотоны мощностью 6 МВ. При использовании линейного ускорителя портал перемещается в пространстве для изменения угла подачи. Оборудование с линейным ускорителем также может перемещать пациента, лежащего на терапевтической кушетке, для изменения точки доставки. Эти процедуры включают использование стереотаксической рамки для ограничения движений пациента. Система радиохирургии Novalis Shaped Beam Radiosurgery и платформа Tx Radiosurgery от Brainlab реализуют безрамочный, неинвазивный метод с рентгеновской визуализацией, который оказался одновременно удобным для пациента и точным. Trilogy от Varian или CyberKnife от Accuray также можно использовать с устройствами неинвазивной иммобилизации в сочетании с визуализацией в реальном времени для обнаружения любых движений пациента во время лечения.
Линейные ускорители испускают рентгеновское излучение высокой энергии; этот процесс обычно называют «рентгеновской терапией» или «фотонной терапией». Термин «гамма-излучение» обычно используется для обозначения фотонов, испускаемых радиоизотопом, таким как кобальт-60 (см. Ниже). Такое излучение существенно не отличается от излучения высоковольтных ускорителей. В терапии с использованием линейного ускорителя излучающая головка (называемая «гентри ») механически вращается вокруг пациента по полному или частичному кругу. Стол, на котором лежит пациент, «кушетка», также можно перемещать небольшими линейными или угловыми шагами. Комбинация движений гентри и кушетки делает возможным компьютерное планирование объема ткани, которая будет облучена. Устройства с высокой энергией 6 МэВ являются наиболее подходящими для лечения головного мозга из-за глубины цели. Диаметр пучка энергии, выходящего из излучательной головки, можно отрегулировать в соответствии с размером поражения с помощью коллиматоров. Это могут быть сменные отверстия разного диаметра, обычно от 5 до 40 мм с шагом 5 мм, или многолистовые коллиматоры, которые состоят из нескольких металлических створок, которые могут динамически перемещаться во время лечения, чтобы формировать пучок излучения в соответствии с масса, подлежащая абляции. По состоянию на 2017 год линейные ускорители могут обеспечивать чрезвычайно узкую геометрию луча, например от 0,15 до 0,3 мм. Следовательно, они могут использоваться для нескольких видов операций, которые до сих пор проводились открытым или эндоскопическим методом, например, при невралгии тройничного нерва и т. Д. Точный механизм его эффективности при невралгии тройничного нерва неизвестен; однако его использование для этой цели стало очень распространенным. Данные долгосрочного наблюдения показали, что он так же эффективен, как и радиочастотная абляция, но уступает хирургическому лечению в предотвращении рецидива боли.
Тип терапии с использованием линейного ускорителя, в котором используется небольшой ускоритель, установленный на движущейся руке, для доставки рентгеновских лучей в очень небольшую область, которую можно увидеть при рентгеноскопии, называется терапией киберножом. Несколько поколений безрамной роботизированной системы Cyberknife было разработано с момента ее создания в 1990 году. Она была изобретена Джоном Р. Адлером, профессором нейрохирургии и радиационной онкологии Стэнфордского университета, и Расселом и Питером Шонбергами из Schonberg Research, и продается компанией Accuray, расположенной в Саннивейл, Калифорния, США. Многие такие системы CyberKnife доступны по всему миру.
Кибернож можно сравнить с терапией гамма-ножом (см. Выше), но он не использует гамма-лучи, испускаемые радиоизотопами. В нем также не используется рамка для удержания пациента, поскольку компьютер отслеживает положение пациента во время лечения с помощью рентгеноскопии. Роботизированная концепция радиохирургии Cyberknife позволяет отслеживать опухоль, а не фиксировать пациента с помощью стереотаксической рамки. Поскольку рама не требуется, некоторые из радиохирургических концепций могут быть расширены для лечения экстракраниальных опухолей. В этом случае роботизированная рука Cyberknife отслеживает движение опухоли (то есть дыхательное движение). Комбинация стереофонических рентгеновских изображений и инфракрасных датчиков слежения определяет положение опухоли в режиме реального времени.
Протоны также могут использоваться в радиохирургии в процедуре, называемой протонно-лучевой терапией (PBT) или протонной терапией. Протоны извлекаются из протонодонорных материалов с помощью медицинского синхротрона или циклотрона и ускоряются в последовательных проходах через круглый вакуумированный канал или полость, используя мощные магниты для формирования траектории движения, пока они не достичь энергии, необходимой для прохождения через человеческое тело, обычно около 200 МэВ. Затем они попадают в область тела пациента, подлежащую лечению, - цель облучения. В некоторых машинах, которые доставляют протоны только определенной энергии, специальная маска из пластика помещается между источником луча и пациентом для регулировки энергии луча для обеспечения соответствующей степени проникновения. Феномен пика Брэгга выброшенных протонов дает преимущества протонной терапии по сравнению с другими формами излучения, поскольку большая часть энергии протона выделяется на ограниченном расстоянии, поэтому ткань за пределами этого диапазона (и в некоторой степени также ткань внутри этого диапазона) защищен от воздействия излучения. Это свойство протонов, которое было названо «эффектом глубинного заряда » по аналогии с оружием взрывного действия, используемым в противолодочной войне, позволяет создавать конформные распределения дозы даже вокруг целей очень неправильной формы и для более высоких доз на цели, окруженные или поддерживаемые радиационно-чувствительными структурами, такими как зрительный перекрест или ствол мозга. Развитие методов "модуляции интенсивности" позволило достичь аналогичных согласований с использованием радиохирургии на линейных ускорителях.
По состоянию на 2013 год не было доказательств того, что протонная терапия лучше любых других видов лечения в большинстве случаев, за исключением «горстки редких онкологических заболеваний у детей». Критики, отвечая на рост числа очень дорогих установок PBT, говорили о «медицинской гонке вооружений », «безумной медицине и неустойчивой государственной политике».
