Применение рентгено- и гамма-установок, линейных ускорителей, нейтронных источников. Перспективы использования тяжелых ядерных частиц в лечении онкологических заболеваний.

Рентгенотерапевтические аппараты для дистанционной лучевой терапии разделяются на аппараты для дальнедистанционной и близкодистанционной (близкофокусной) лучевой терапии. Основными аппаратами для проведения дистанционного облучения являются гамма-терапевтические установки различной конструкции («Агат-Р», «Агат-С», «Рокус-М», «Рокус-АМ») и ускорители электронов, которые генерируют тормозное, или фотонное, излучение с энергией от 4 до 20 МэВ и электронные пучки разной энергии. На циклотронах генерируют нейтронные пучки, протоны ускоряют до больших энергий (50-1000 МэВ) на синхрофазотронах и синхротронах.

В качестве радионуклидных источников излучения для дистанционной гамма-терапии чаще всего используют 60Co, а также 136Cs. Период полураспада 60Co составляет 5,271 года. Дочерний нуклид 60Ni является стабильным. Источник помещают внутрь радиационной головки гамма-аппарата, которая создает надежную защиту в нерабочем состоянии. Аппараты создают значительную мощность дозы на расстоянии десятков сантиметров от источника. Поглощение излучения вне заданного поля обеспечивается диафрагмой специальной конструкции. Существуют аппараты для статического и подвижного облучения. В последнем случае источник излучения, больной или оба одновременно в процессе облучения движутся относительно друг друга по заданной и контролируемой программе.

Ускоритель частиц - это физическая установка, в которой с помощью электрических и магнитных полей получают направленные пучки электронов, протонов, ионов и других заряженных частиц с энергией, значительно превышающей тепловую энергию. В процессе ускорения повышаются скорости частиц. Основная схема ускорения частиц предусматривает три стадии: 1) формирование пучка и его инжекцию; 2) ускорение пучка и 3) вывод пучка на мишень или осуществление соударения встречных пучков в самом ускорителе. В зависимости от способа ускорения частиц и траектории их движения установки подразделяют на линейные ускорители, циклические ускорители, микротроны. Линейные ускорители, бетатроны и микротроны работают в двух режимах: в режиме вывода пучка электронов с диапазоном энергии 5-25 МэВ и в режиме генерирования тормозного рентгеновского излучения с диапазоном энергии 4-30 МэВ.

В зависимости от локализации болезненного процесса и его характера для лечебных воздействий используют a-, b- и y-излучения. y-излучение может проникать в ткани на любую глубину и даже проходить через все тело, в то время как b-частицы могут проникать в ткани только на глубину 20 мм, а a-частицы – на глубину до 100 микрон. a-излучение возникает при распаде естественных радиоактивных веществ и используется для лечения или на курортах с природными радиоактивными ваннами или в виде радоновых ванн, которые можно делать и вне курортных условий.

Действие ионизирующего излучения связано с образованием свободных радикалов в среде микроокружения клеток. Свободные радикалы и оксиданты взаимодействуют с молекулами ДНК, вызывая большое количество разнообразных нарушений ее структуры. Это ведет к дефектам восстановительных функций клетки и, в конце концов, к ее гибели. Во всех случаях применения лучевой терапии в области онкологии радиационное воздействие направлено на повреждение опухоли, сохранение окружающих здоровых тканей.

Наиболее эффективным видом излучения при терапии поверхностных опухолей являются быстрые моноэнергетические электроны. Эти частицы имеют конечный пробег, а создаваемое ими распределение поглощённой дозы характеризуется достаточно протяжённой областью равномерного распределения дозы и крутым её спадом в конце пробега. Терапия протонами во многом напоминает терапию электронами. Ткани, находящиеся за пределами пробега протонов, не подвергаются облучению самими протонами. Протонные пучки легко формируются электромагнитными линзами. Вместе с тем, имеется и ряд существенных различий.

Для обеспечения глубин проникновения, сравнимых с таковыми при облучении электронами, протоны должны иметь энергии порядка сотен мегаэлектронвольт. Подавляющее большинство протонов в пучке почти не изменяют прямолинейного направления своего движения в веществе. Вследствие этого границы пучка гораздо более четкие, чем для электронов. Это важно в отношении целостности нормальных тканей, окружающих облучаемый объем.