Радиохирургия — это хирургия с использованием радиации , [1] то есть разрушение точно выбранных участков ткани с помощью ионизирующего излучения , а не иссечение лезвием. Как и другие формы лучевой терапии (также называемой радиотерапией), она обычно используется для лечения рака . Радиохирургия была первоначально определена шведским нейрохирургом Ларсом Лекселлом как «однократная фракция высокой дозы радиации, стереотаксически направленная на интересующую внутричерепную область». [2]
В стереотаксической радиохирургии ( SRS ) слово « стереотаксический » относится к трехмерной системе координат , которая позволяет точно соотносить виртуальную цель, видимую на диагностических изображениях пациента, с фактическим положением цели у пациента. Стереотаксическая радиохирургия может также называться стереотаксической лучевой терапией тела (SBRT) или стереотаксической абляционной радиотерапией (SABR) при использовании за пределами центральной нервной системы (ЦНС). [3]
Стереотаксическая радиохирургия была впервые разработана в 1949 году шведским нейрохирургом Ларсом Лекселлом для лечения небольших целей в мозге, которые не поддавались обычной хирургии. Первоначальный стереотаксический инструмент, который он задумал, использовал зонды и электроды. [4] Первая попытка заменить электроды излучением была предпринята в начале пятидесятых годов с помощью рентгеновских лучей . [5] Принцип этого инструмента заключался в том, чтобы поражать внутричерепную цель узкими пучками излучения с нескольких направлений. Пути лучей сходились в объеме мишени, доставляя туда смертельную кумулятивную дозу излучения, ограничивая при этом дозу для прилегающих здоровых тканей. Десять лет спустя был достигнут значительный прогресс, в значительной степени благодаря вкладу физиков Курта Лидена и Бёрье Ларссона. [6] В это время стереотаксические протонные пучки заменили рентгеновские лучи. [7] Тяжелый пучок частиц представлял собой прекрасную замену хирургическому ножу, но синхроциклотрон был слишком неуклюжим. Лекселл приступил к разработке практичного, компактного, точного и простого инструмента, с которым мог бы работать сам хирург. В 1968 году это привело к созданию Гамма-ножа, который был установлен в Каролинском институте и состоял из нескольких радиоактивных источников кобальта-60, помещенных в своего рода шлем с центральными каналами для облучения гамма-лучами. [8] Этот прототип был разработан для создания щелевидных радиационных поражений для функциональных нейрохирургических процедур по лечению боли, двигательных расстройств или поведенческих расстройств, которые не поддавались обычному лечению. Успех этого первого устройства привел к созданию второго устройства, содержащего 179 источников кобальта-60. Этот второй блок Гамма-ножа был разработан для создания сферических поражений для лечения опухолей головного мозга и внутричерепных артериовенозных мальформаций (АВМ). [9] Дополнительные блоки были установлены в 1980-х годах, все они содержали 201 источник кобальта-60. [10]
Параллельно с этими разработками был разработан аналогичный подход для линейного ускорителя частиц или Linac. Установка первого клинического линейного ускорителя на 4 МэВ началась в июне 1952 года в Медицинском исследовательском совете (MRC) Радиотерапевтического исследовательского подразделения в больнице Хаммерсмит , Лондон. [11] Система была передана для физических и других испытаний в феврале 1953 года и начала лечить пациентов 7 сентября того же года. Тем временем работа в Стэнфордской микроволновой лаборатории привела к разработке ускорителя на 6 МэВ, который был установлен в больнице Стэнфордского университета, Калифорния, в 1956 году. [12] Установки Linac быстро стали предпочтительными устройствами для традиционной фракционированной радиотерапии , но это продолжалось до 1980-х годов, прежде чем специализированная радиохирургия на Linac стала реальностью. В 1982 году испанский нейрохирург J. Barcia-Salorio начал оценивать роль фотонной радиохирургии, генерируемой кобальтом, а затем на основе Linac, для лечения АВМ и эпилепсии . [13] В 1984 году Бетти и Деречинский описали радиохирургическую систему на основе линейного ускорителя. [14] Уинстон и Лутц еще больше усовершенствовали технологии радиохирургических прототипов на основе линейного ускорителя, включив в них усовершенствованное стереотаксическое позиционирующее устройство и метод измерения точности различных компонентов. [15] С использованием модифицированного линейного ускорителя первый пациент в Соединенных Штатах прошел лечение в Бостонской больнице имени Бригама и женщины в феврале 1986 года. [ необходима цитата ]
Технологические усовершенствования в области медицинской визуализации и вычислений привели к более широкому клиническому внедрению стереотаксической радиохирургии и расширили ее сферу применения в 21 веке. [16] [17] Точность локализации и достоверность, которые подразумеваются в слове «стереотаксический», по-прежнему имеют первостепенное значение для радиохирургических вмешательств и значительно улучшаются с помощью технологий визуализации, таких как N-локализатор [18] и локализатор Штурма-Пастира [19] , которые изначально были разработаны для стереотаксической хирургии .
В 21 веке первоначальная концепция радиохирургии расширилась и стала включать в себя процедуры, включающие до пяти фракций , а стереотаксическая радиохирургия была переопределена как отдельная нейрохирургическая дисциплина, которая использует внешне генерируемое ионизирующее излучение для инактивации или уничтожения определенных целей, как правило, в голове или позвоночнике, без необходимости хирургического разреза. [20] Независимо от сходства между концепциями стереотаксической радиохирургии и фракционированной радиотерапии, механизм достижения лечения немного отличается, хотя сообщается, что оба метода лечения имеют идентичные результаты при определенных показаниях. [21] Стереотаксическая радиохирургия делает больший акцент на доставке точных высоких доз на небольшие участки, чтобы разрушить целевую ткань, сохраняя при этом прилегающие нормальные ткани. Тот же принцип используется в обычной радиотерапии, хотя более вероятны более низкие мощности дозы, распределенные по более крупным областям (например, как при лечении VMAT ). Фракционированная радиотерапия в большей степени опирается на различную радиочувствительность цели и окружающей нормальной ткани к общей накопленной дозе облучения . [20] Исторически область фракционированной радиотерапии развилась из первоначальной концепции стереотаксической радиохирургии после открытия принципов радиобиологии : репарации, реассортации, репопуляции и реоксигенации. [22] Сегодня оба метода лечения являются взаимодополняющими, поскольку опухоли, которые могут быть устойчивы к фракционированной радиотерапии, могут хорошо реагировать на радиохирургию, а опухоли, которые слишком велики или расположены слишком близко к критическим органам для безопасной радиохирургии, могут быть подходящими кандидатами для фракционированной радиотерапии. [21]
Сегодня программы радиохирургии Gamma Knife и Linac коммерчески доступны по всему миру. В то время как Gamma Knife предназначен для радиохирургии, многие Linac созданы для традиционной фракционированной радиотерапии и требуют дополнительных технологий и опыта, чтобы стать специализированными инструментами радиохирургии. Четкой разницы в эффективности между этими различными подходами нет. [23] [24] Основные производители, Varian и Elekta, предлагают специализированные радиохирургические Linac, а также машины, предназначенные для традиционного лечения с возможностями радиохирургии. Системы, разработанные для дополнения традиционных Linac технологией формирования пучка, планированием лечения и инструментами наведения изображений, обеспечивают. [25] Примером специализированного радиохирургического Linac является CyberKnife , компактный Linac, установленный на роботизированной руке, которая перемещается вокруг пациента и облучает опухоль из большого набора фиксированных положений, тем самым имитируя концепцию Gamma Knife.
Основополагающим принципом радиохирургии является принцип избирательной ионизации 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 приводит к гибели клетки. Таким образом, биологическая инактивация осуществляется в объеме ткани, подлежащей лечению, с точным разрушительным эффектом. Доза облучения обычно измеряется в греях ( один грей (Гр) — это поглощение одного джоуля энергии на килограмм массы). Единицей, которая пытается учесть как различные органы, которые подвергаются облучению, так и тип излучения, является зиверт , единица, которая описывает как количество выделенной энергии, так и биологическую эффективность. [ необходима цитата ]
При использовании за пределами ЦНС ее можно назвать стереотаксической лучевой терапией тела (SBRT) или стереотаксической абляционной радиотерапией (SABR). [3]
Радиохирургия выполняется многопрофильной командой нейрохирургов , радиационных онкологов и медицинских физиков для эксплуатации и обслуживания высокотехнологичных, высокоточных и сложных инструментов, включая медицинские линейные ускорители, установку Гамма-нож и установку Кибернож. Высокоточное облучение целей в мозге и позвоночнике планируется с использованием информации из медицинских изображений, полученных с помощью компьютерной томографии , магнитно-резонансной томографии и ангиографии . [ требуется ссылка ]
Радиохирургия показана в первую очередь для лечения опухолей, сосудистых поражений и функциональных расстройств. При использовании этой техники необходимо использовать значительную клиническую оценку, а также учитывать тип поражения, патологию, если таковая имеется, размер, местоположение, возраст и общее состояние здоровья пациента. Общие противопоказания к радиохирургии включают чрезмерно большой размер целевого поражения или слишком многочисленные поражения для практического лечения. Пациентов можно лечить в течение одного-пяти дней в амбулаторных условиях . Для сравнения, средняя продолжительность пребывания в больнице при краниотомии (традиционная 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 инактивирует ее биологически, отсутствие роста поражения обычно считается успехом лечения. Общие показания к радиохирургии включают многие виды опухолей головного мозга, такие как акустические невриномы , герминомы , менингиомы , метастазы , невралгия тройничного нерва, артериовенозные мальформации и опухоли основания черепа и другие.
Стереотатическая радиохирургия спинальных метастазов эффективна для контроля боли в 90% случаев и обеспечивает стабильность опухолей при визуализационной оценке в 95% случаев, и более эффективна для спинальных метастазов, охватывающих один или два сегмента. Между тем, обычная внешняя лучевая радиотерапия больше подходит для множественного спинального поражения. [26]
SRS может применяться отдельно или в сочетании с другими методами лечения. Для метастазов мозга эти варианты лечения включают лучевую терапию всего мозга (WBRT), хирургию и системную терапию. Однако недавний систематический обзор не обнаружил никакой разницы в воздействии на общую выживаемость или смертность из-за метастазов мозга при сравнении лечения SRS отдельно с лечением SRS плюс WBRT или только WBRT. [27]
Распространение стереотаксической радиотерапии на другие поражения увеличивается и включает рак печени, рак легких, рак поджелудочной железы и т. д. [ необходима ссылка ]
В декабре 2010 года газета New York Times сообщила, что при использовании метода линейного ускорителя в радиохирургии имели место случаи передозировки радиации, что во многом было обусловлено неадекватными мерами безопасности в оборудовании, модернизированном для стереотаксической радиохирургии. [28] В США Управление по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами (FDA) регулирует эти устройства, тогда как гамма-нож регулируется Комиссией по ядерному регулированию .
Это свидетельствует о том, что иммунотерапия может быть полезна для лечения радиационного некроза после стереотаксической радиотерапии. [29]
Выбор правильного вида излучения и устройства зависит от многих факторов, включая тип поражения, размер и местоположение по отношению к критическим структурам. 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. [ необходима цитата ]
Гамма-нож (также известный как гамма-нож Лекселла) используется для лечения опухолей мозга путем проведения высокоинтенсивной гамма-лучевой терапии таким образом, чтобы концентрируя излучение на 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 Уппсальского университета , Швеция.
Гамма-нож обычно содержит 201 источник кобальта-60 примерно по 30 кюри каждый (1,1 ТБк ), размещенных в полусферической решетке в хорошо экранированной сборке. Устройство направляет гамма-излучение через целевую точку в мозге пациента. Пациент надевает специальный шлем, который хирургическим путем фиксируется на черепе, так что опухоль мозга остается неподвижной в целевой точке гамма-лучей. Таким образом, абляционная доза радиации посылается через опухоль за один сеанс лечения, в то время как окружающие ткани мозга относительно щадятся.
Гамма-нож, как и вся радиохирургия, использует дозы радиации для уничтожения раковых клеток и уменьшения опухолей, доставляемые точно, чтобы не повредить здоровую мозговую ткань. Радиохирургия гамма-ножом способна точно фокусировать множество пучков гамма-излучения на одной или нескольких опухолях. Каждый отдельный пучок имеет относительно низкую интенсивность, поэтому излучение мало влияет на промежуточную мозговую ткань и концентрируется только на самой опухоли.
Радиохирургия с использованием гамма-ножа доказала свою эффективность у пациентов с доброкачественными или злокачественными опухолями головного мозга размером до 4 см (1,6 дюйма), сосудистыми мальформациями, такими как артериовенозная мальформация (АВМ), болью и другими функциональными проблемами. [30] [31] [32] [33] Для лечения невралгии тройничного нерва процедура может применяться повторно у пациентов.
Острые осложнения после радиохирургии с использованием гамма-ножа встречаются редко [34] и связаны с состоянием, подлежащим лечению. [35] [36]
Линейный ускоритель (ЛУ) производит рентгеновские лучи в результате удара ускоренных электронов по мишени с высоким z , обычно вольфрамовой. Этот процесс также называют «рентгенотерапией» или «фотонной терапией». Эмиссионная головка, или « гантри », механически вращается вокруг пациента по полной или частичной окружности. Стол, на котором лежит пациент, «кушетка», также может перемещаться небольшими линейными или угловыми шагами. Сочетание движений гантри и кушетки позволяет компьютеризированно планировать объем ткани, которая будет облучена. Устройства с высокой энергией 6 МэВ обычно используются для лечения мозга из-за глубины мишени. Диаметр энергетического пучка, выходящего из эмиссионной головки, можно регулировать в зависимости от размера поражения с помощью коллиматоров . Они могут быть взаимозаменяемыми отверстиями с различными диаметрами, обычно варьирующимися от 5 до 40 мм с шагом 5 мм, или многолепестковыми коллиматорами, которые состоят из ряда металлических лепестков, которые могут динамически перемещаться во время лечения, чтобы формировать луч излучения в соответствии с массой, подлежащей абляции. По состоянию на 2017 год [обновлять]линейные ускорители были способны достигать чрезвычайно узкой геометрии пучка, например, от 0,15 до 0,3 мм. Поэтому их можно использовать для нескольких видов операций, которые до сих пор выполнялись открытой или эндоскопической хирургией, например, при невралгии тройничного нерва. Долгосрочные данные наблюдения показали, что он так же эффективен, как радиочастотная абляция, но уступает хирургии в предотвращении рецидива боли. [ необходима цитата ]
Первые такие системы были разработаны Джоном Р. Адлером , профессором нейрохирургии и радиационной онкологии Стэнфордского университета , а также Расселом и Питером Шонбергами из Schonberg Research и выпущены на рынок под торговой маркой CyberKnife.
Протоны также могут использоваться в радиохирургии в процедуре, называемой протонной лучевой терапией (PBT) или протонной терапией . Протоны извлекаются из материалов-доноров протонов медицинским синхротроном или циклотроном и ускоряются в последовательных проходах через круговой, откачанный канал или полость, используя мощные магниты для формирования их пути, пока они не достигнут энергии, необходимой для простого пересечения человеческого тела, обычно около 200 МэВ. Затем они выпускаются в область, подлежащую лечению в теле пациента, цель облучения. В некоторых аппаратах, которые доставляют протоны только определенной энергии, между источником пучка и пациентом вставляется специальная маска из пластика для регулировки энергии пучка, чтобы обеспечить соответствующую степень проникновения. Феномен пика Брэгга выброшенных протонов дает протонной терапии преимущества по сравнению с другими формами радиации, поскольку большая часть энергии протона депонируется на ограниченном расстоянии, поэтому ткани за пределами этого диапазона (и в некоторой степени также ткани внутри этого диапазона) защищены от воздействия радиации. Это свойство протонов, которое было названо « эффектом глубинной бомбы » по аналогии с взрывным оружием, используемым в противолодочной войне, позволяет создавать конформные распределения доз вокруг даже очень нерегулярных по форме целей, а также более высокие дозы для целей, окруженных или защищенных чувствительными к радиации структурами, такими как зрительный перекрест или ствол мозга. Развитие методов «модуляции интенсивности» позволило достичь подобных конформностей с помощью радиохирургии с линейным ускорителем. [ необходима цитата ]
По состоянию на 2013 год [обновлять]не было никаких доказательств того, что протонная лучевая терапия лучше любых других видов лечения в большинстве случаев, за исключением «нескольких редких детских видов рака». Критики, реагируя на растущее число очень дорогих установок ПЛТ, говорили о «гонке медицинских вооружений » и «сумасшедшей медицине и неустойчивой государственной политике». [37]
{{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь ){{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь )