Внутриполостное облучение. 
Ядерная медицина: физические и химические основы

Внутриполостная брахитерапия используется при локализации опухоли в органах, имеющих полостное строение (носоглотка, матка, мочевой пузырь, прямая кишка и др.). В этом случае ионизирующее излучение по естественным полостям в организме человека доставляется в зону интереса. Эта форма брахитерапии особенно распространена при опухолях матки, влагалища, анального канала, простаты и прямой кишки. Рассматриваемая технология также применяется для лечения органов, образующих просвет: пищевода, бронхов, жёлчных протоков и пр.

Внутри полостная терапия классифицируется в зависимости от мощности дозы: LDR {Low dose — rate) — низкая мощность дозы (0.44−0.8 Гр/ч); HDR {High dose rate) — высокая мощность дозы (>0.5 Гр/мин). Низкодозная брахитерапия, с источником ¹³⁷Cs, начальная активность которого составляет 1480 МБк (40 мКи) требует времени облучения 8 часов. Высокодозная брахитерапия с источником *9% (начальная активность 370 ГБк (ю Ки)) позволяет установить требуемую дозу в отдельных фракциях в пределах нескольких минут. PDR {Pulsed dose-rate) — циклическое введение источника LDR. Это одновременная продолжительная LDR брахитерапия под управлением последовательности небольших HDR фракций. Источником для PDR является *9²1 г с начальной активностью 37 ГБк (1 Ки). Так как у ‘9²1 г Г"74 дн., то замена источников осуществляется 1 раз в з месяца.

Внутриполостное облучение выполняется различными способами.

На первом этапе развития радиотерапии, врач вводил в естественную полость радиоактивный изотоп и оставлял его там на некоторое время. В качестве закрытого источника излучения использовали соли радия (226Ra), мезотория (²²⁸Ra и ²²⁸Ас), тория (²^²Th), образующие эманации (22°Rn и ²²²Rn) и у-излучающие продукты распада. Для лечения применяли иглы, заключенные в платиновые трубочки; толщина стенок платины (фильтр, задерживающий аи а-лучи радия) — 0,4 мм. Мезоторий дешевле радия, длительность его действия короче. Торий применяется в виде палочек в золотой оболочке (фильтр).

Операция с подобными источниками излучения была опасна для обслуживающего персонала и требовала специально оборудованного помещения. С изобретением дистанционного управления погружением радиоактивного источника в полости тела пациента эта проблема была решена.

Современная аппаратура обеспечивает последовательное введение в полости эндостатов и радиоактивных препаратов по заранее запланированной программе лечения.

Эпдостат — функциональная часть аппарата, вводимая во внутренние полости человека через естественные каналы, предназначенная для размещения и пространственной ориентации источников ионизирующего излучения относительно очага заболевания.

Методика последовательного введения неактивных эндостатов и радиоактивных препаратов называется афтерлодинг («afterloading»).

Для подведения радиоактивного препарата непосредственно к опухоли используют специальные приспособления — эндостаты, представляющие собой систему полых металлических трубок, имеющих изгибы (рис. i). Эндостаты вводят в естественную полость. Эндостаты фиксируют по отношению к опухолевому очагу и с целью контроля их расположения выполняют рентгенографию в двух проекциях. На втором этапе в каналы эндостата вводят источники излучения. Радиоактивный источник жёстко фиксирован к тросу, с помощью которого возможно его поступательное перемещение с заданным шагом и временем в каждой позиции. Автоматическое выполнение заданной программы облучения обеспечивает компьютеризированный блок управления. Подобная методика даёт терапевтический эффект и позволяет избежать лучевого повреждения здоровых окружающих тканей.

Задача облучения внутренней полости заключается в создании в заданном объёме дозного максимума. Например, при облучении всего пищевода дозовое поле имеет форму кругового цилиндра диаметром 6+8 см длиной 18+20 см. При этом дозный максимум должен включать всю опухоль, возможные участки внутристеночного метастазирования, а также околопищеводные зоны регионарных лимфатических узлов. Оптимальная поглощенная доза в очаге, при которой наблюдается полная резорбция опухоли пищевода, составляет 7оГр при облучении 5 раз в неделю и разовой очаговой дозе 2 Гр при классическом фракционировании дозы. Часто.

используют сочетание внутри полостного и наружного облучения. При этом достигается оптимальное дозное распределение поглощенного излучения.

Рис. 1. Гинекологические эндостаты.

Наиболее широко эту методику применяют при раке шейки и тела матки. Другое важное применение — эндобронхиальная лучевая терапия, поскольку автоматизированное управление подачей источника излучения с использованием пространственно-временной оптимизации особенно важно в тех случаях, когда требуется облучение по двум каналам и более, например, при поражении двух главных бронхов и трахеи. Существующие аппараты позволяют проводить радиотерапию не только главных бронхов и трахеи, но также долевых и сегментарных бронхов.

Для целей внутриполостной терапии используются долгоживущие радионуклиды — источники гаммаи рентгеновского излучения. Наиболее широко применяемыми радионуклидами являются ⁶°Со (Т= 5,27 лет, ?,=1,4 МэВ), '37CS (Г=зо лет, E_fJ= 170,8 кэВ, дочерний wmBa (Т= 2,55 мин) ?,=661 кэВ), ‘7°Тт (7=128.6 дн, 5 рентгеновских линий, ?=7.4+84.3 кэВ), *9²1 г (Г= 73 83 дн, ?=0,41+0,618 МэВ), ¹⁸²Та (7=120 дней, ?=1,13+1,22 МэВ, ²²⁶Ra (7'=i6oo лет, ?=0,5+1,5 МэВ). Для сравнения их радиационных возможностей укажем, что i Ки^Cs на расстоянии 1 м в течение 1 ч создаёт дозу, равную 0,314 Р/ч/м, i Ки *9*1г в тех же условиях создаёт дозу 0,5 Р/ч/м, а точечный источник ^{, 82}Та активностью 1 мКи на расстоянии 1 см обеспечивает мощность дозы, равную 6,13 Р/ч.

В типичном аппарате для брахитерапии используются источники излучения с изотопом ^6oCo, wCs или ^Чг в герметичных ампулах из нержавеющей стали, имеющих наружный диаметр 3 мм и длину 14 мм. Комплект из семи источников размещен в защитном контейнере хранилища, снабженном тремя автономными каналами для хранения, транспортирования по шлангам в эндостаты и возврата источников излучения в хранилище. Суммарная активность комплекта источников излучения 37 ГБк (l Ки). Подача источников излучения из хранилища в эндостаты, предварительно установленные в полости тела (и обратно), производится дистанционно по нескольким гибким шлангам-ампулопроводам сжатым воздухом.

В рентгенобрахитерапии используются специально предназначенные для этой цели генераторы рентгеновского излучения. Если источником излучения является рентгеновская трубка (максимальное напряжение юо кВ), то тубус близкофокусиого рентгеновского аппарата вводится непосредственно в полость тела. Если источником излучения является миниатюрный ускоритель электронов, то энергию электронов трансформируют в энергию тормозного рентгеновского излучения (сплошной спектр, максимальная энергия 50 кэВ). При простейшей модификации можно аппаратуры переходить к виутриполостной терапии у-излучением и электронными пучками.

Преимущество использования рентгеновских трубок и ускорителей — безопасность для персонала, поскольку мягкое рентгеновское излучение полностью поглощается организмом больного и не представляет опасности для окружающих. Нет необходимости в специально оборудованном помещении. Кроме того, излучение возникает только при подаче электроэнергии на аппаратуру. Выключенная аппаратура совершенно безопасна.

Подобные установки используются для высокодозной внутри полостной брахитерапии. Они обеспечивают мощность дозы выше 12 Гр/час, так что требуемая доза накапливается за несколько минут.

Пучки ускоренных электронов используются, например, для борьбы с опухолями матки. С этой целью во влагалище вводится пучок электронов от ускорителя. Внутри полостное облучение направлено на облучение первичной опухоли шейки матки и окружающих тканей в радиусе 2 см. В этом случае очаговая доза не должна превышать 75 Гр. Внутри полостное облучение может быть выполнено также при помощи близкодистанционной рентгенотерапии или электронной терапии с помощью влагалищного тубуса. При ежедневном облучении дробными дозами в 5 Гр достигается общая очаговая доза в 50 Гр.

Внутриполостную бета-терапию проводят путем введения в полости тела коллоидного раствора радионуклида (*>Y, ³²Р, '^Аи и др.), который медленно всасывается, и благодаря этому, обеспечивается длительное облучение. При выборе источника (3-излучения предпочтение отдают радионуклидам с высокой энергией р-частиц и относительно коротким периодом полураспада (от 2 дней до 2 недель — практически полного распад радионуклида в течение курса лечения). Внутриполостная бета-терапия показана при метастатических поражениях плевры и брюшины, папилломах мочевого пузыря, с целью профилактики имплантационных метастазов после хирургических операций по поводу рака желудка, легкого, яичников и др.

Безопасность брахитерапии обеспечивается дозиметрией, которая включает в себя измерение начальной активности источника, оценку факторов ослабления для эндостатов, проверку позиции остановки источника.