Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Терапия частиц
МКБ-992,26

Терапия частицами - это форма внешней лучевой терапии с использованием пучков энергичных нейтронов , протонов или других более тяжелых положительных ионов для лечения рака. Наиболее распространенным типом терапии частицами с 2012 года является протонная терапия .

В отличие от рентгеновских лучей ( пучков фотонов ), используемых в более ранней лучевой терапии, пучки частиц демонстрируют пик Брэгга в потере энергии через тело, доставляя свою максимальную дозу излучения в опухоль или рядом с ней и сводя к минимуму повреждение окружающих нормальных тканей.

Терапию частицами также более технически называют адронной терапией , исключая фотонную и электронную терапию . Терапия нейтронным захватом , которая зависит от вторичной ядерной реакции, здесь также не рассматривается. Также была предпринята попытка мюонной терапии, редкого типа терапии частицами, не входящей в указанные выше категории.

Метод [ править ]

В отличие от электронов или рентгеновских лучей, доза от протонов до ткани максимальна только на последних нескольких миллиметрах дальности действия частицы.

Терапия частицами работает, направляя энергичные ионизирующие частицы на опухоль-мишень. [1] [2] Эти частицы повреждают ДНК тканевых клеток, в конечном итоге вызывая их гибель. Из-за своей пониженной способности восстанавливать ДНК раковые клетки особенно уязвимы к такому повреждению.

На рисунке показано, как пучки электронов, рентгеновских лучей или протонов разных энергий (выраженных в МэВ ) проникают в ткани человека. Электроны имеют малый радиус действия и поэтому представляют интерес только вблизи кожи (см. Электронную терапию ). Тормозное рентгеновское излучение проникает глубже, но доза, поглощенная тканью, затем демонстрирует типичный экспоненциальный спад с увеличением толщины. С другой стороны, для протонов и более тяжелых ионов доза увеличивается, когда частица проникает в ткань и постоянно теряет энергию . Отсюда доза возрастает с увеличением толщины до пика Брэгга , что происходит ближе к концу частицы диапазона. За пределами пика Брэгга доза падает до нуля (для протонов) или почти до нуля (для более тяжелых ионов).

Преимущество этого профиля депонирования энергии состоит в том, что меньше энергии передается в здоровую ткань, окружающую ткань-мишень. Это позволяет назначать более высокие дозы для опухоли, теоретически приводя к более высокому уровню местного контроля, а также к достижению низкого уровня токсичности. [3]

Ионы сначала ускоряются с помощью циклотрона или синхротрона . Конечная энергия выходящего пучка частиц определяет глубину проникновения и, следовательно, место максимального энерговклада. Поскольку легко отклонить луч с помощью электромагнитов в поперечном направлении, можно использовать метод растрового сканирования , то есть быстро сканировать целевую область, подобно тому, как электронный луч сканирует телевизионную трубку. Если, кроме того, варьировать энергию луча и, следовательно, глубину проникновения, можно охватить весь объем мишени в трех измерениях, обеспечивая облучение, точно повторяющее форму опухоли. Это одно из больших преимуществ по сравнению с обычной рентгенотерапией.

По состоянию на конец 2008 года во всем мире действовало 28 лечебных учреждений, и более 70 000 пациентов получили лечение с помощью пионов , [4] [5] протонов и более тяжелых ионов. Большая часть этой терапии проводилась с использованием протонов. [6]

В конце 2013 года 105 000 пациентов прошли лечение протонными пучками [7], и примерно 13 000 пациентов прошли терапию ионами углерода. [8]

По состоянию на 1 апреля 2015 года в мире насчитывается 49 центров протонной лучевой терапии, в том числе 14 в США и еще 29 объектов в стадии строительства. Для углеродно-ионной терапии действуют восемь центров и четыре в стадии строительства. [8] Центры углеродно-ионной терапии существуют в Японии, Германии, Италии и Китае. Два федеральных агентства США надеются стимулировать создание по крайней мере одного центра тяжелой ионной терапии в США. [8]

Протонная терапия [ править ]

Основная статья: Протонная терапия

Протонная терапия - это тип терапии частицами, при которой пучок протонов используется для облучения пораженных тканей , чаще всего для лечения рака . Основное преимущество протонной терапии перед другими видами внешней лучевой терапии (например, лучевой терапией или фотонной терапией) заключается в том, что доза протонов откладывается в узком диапазоне глубин, что приводит к минимальной дозе входящего, выходного или рассеянного излучения. к здоровым близлежащим тканям.

Терапия быстрыми нейтронами [ править ]

Основная статья: Терапия быстрыми нейтронами

В терапии быстрыми нейтронами для лечения рака используются нейтроны высокой энергии, обычно от 50 до 70 МэВ . Большинство пучков для терапии быстрыми нейтронами производятся реакторами, циклотронами (d + Be) и линейными ускорителями. 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. Центры в Детройте и Сиэтле используют циклотрон, который производит пучок протонов, падающих на бериллиевую мишень; Центр Batavia в Фермилабе использует линейный ускоритель протонов.

Радиотерапия ионами углерода [ править ]

Углеродно- ионная терапия (CIRT) использует частицы более массивные, чем протоны или нейтроны. Ионно-углеродная лучевая терапия привлекает все большее внимание ученых по мере улучшения технологических возможностей и клинических исследований, демонстрирующих преимущества ее лечения для многих видов рака, таких как рак простаты, головы и шеи, легких и печени, сарком костей и мягких тканей, местно-рецидивирующий рак прямой кишки, и рак поджелудочной железы, включая местно-распространенное заболевание. Он также имеет очевидные преимущества для лечения трудноизлечимых гипоксических и радиорезистентных видов рака, одновременно открывая двери для существенно гипофракционированного лечения нормальных и радиочувствительных заболеваний.

К середине 2017 года в более чем 8 операционных центрах по всему миру прошли лечение более 15000 пациентов. Япония была заметным лидером в этой области. В настоящее время действуют пять установок для лучевой терапии с тяжелыми ионами, и в ближайшем будущем планируется построить еще несколько установок. В Германии этот вид лечения доступен в Гейдельбергском центре ионно-лучевой терапии (HIT) и в Марбургском центре ионно-лучевой терапии (MIT). В Италии это лечение предоставляет Национальный центр онкологической адронотерапии (CNAO). Австрия откроет центр CIRT в 2017 году, а вскоре откроются центры в Южной Корее, Тайване и Китае. В настоящее время в Соединенных Штатах не работает ни один объект CIRT, но некоторые из них находятся в различных стадиях разработки. [9]

Биологические преимущества лучевой терапии тяжелыми ионами [ править ]

С точки зрения радиационной биологии, есть веские основания в пользу использования пучков тяжелых ионов для лечения онкологических больных. Все методы лечения протонами и другими пучками тяжелых ионов демонстрируют определенный пик Брэгга в организме, поэтому они доставляют максимальную смертельную дозу в опухоль или рядом с ней. Это сводит к минимуму вредное излучение для окружающих нормальных тканей. Однако ионы углерода тяжелее протонов и поэтому обеспечивают более высокую относительную биологическую эффективность (ОБЭ), которая увеличивается с глубиной и достигает максимума в конце диапазона луча. Таким образом, ОБЭ пучка ионов углерода увеличивается по мере того, как ионы продвигаются глубже в область, лежащую в области опухоли. [10] CIRT обеспечивает самую высокую линейную передачу энергии (LET) из всех доступных в настоящее время форм клинического излучения. [11]Эта высокая доставка энергии к опухоли приводит к множеству двухцепочечных разрывов ДНК, которые очень трудно восстановить опухолью. Обычное излучение вызывает в основном одноцепочечные разрывы ДНК, которые могут позволить многим опухолевым клеткам выжить. Более высокая прямая клеточная смертность, производимая CIRT, также может обеспечить более четкую сигнатуру антигена для стимуляции иммунной системы пациента. [12] [13]

Частичная терапия движущихся целей [ править ]

Точность терапии частицами опухолей, расположенных в грудной клетке и брюшной полости, сильно зависит от движения мишени. Для смягчения его негативного влияния требуются передовые методы мониторинга положения опухоли (например, флюороскопическая визуализация имплантированных рентгеноконтрастных реперных маркеров или электромагнитное обнаружение вставленных транспондеров) и облучения (стробирование, повторное сканирование, повторное сканирование с синхронизацией и отслеживание опухоли). [14]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Амальди U, Kraft G (2005). «Лучевая терапия пучками ионов углерода». Отчеты о достижениях физики . 68 (8): 1861–1882. DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 68/8 / R04 .
  2. ^ Jäkel O (2007). «Современное состояние адронной терапии». Материалы конференции AIP . 958 (1): 70–77. DOI : 10.1063 / 1.2825836 .
  3. ^ Мохан, Радхе; Гроссханс, Дэвид (январь 2017 г.). «Протонная терапия - настоящее и будущее» . Расширенные обзоры доставки лекарств . 109 : 26–44. DOI : 10.1016 / j.addr.2016.11.006 . PMC 5303653 . PMID 27919760 .  
  4. ^ фон Эссен С.Ф., Багшоу М.А., Буш С.Е., Смит А.Р., Клигерман М.М. (сентябрь 1987 г.). «Отдаленные результаты пионотерапии в Лос-Аламосе». Международный журнал радиационной онкологии, биологии, физики . 13 (9): 1389–98. DOI : 10.1016 / 0360-3016 (87) 90235-5 . PMID 3114189 . 
  5. ^ "TRIUMF: Лечение рака с помощью пионов" . Архивировано из оригинала на 2008-12-05.
  6. ^ PTCOG: Кооперативная группа по терапии частиц
  7. ^ Jermann M (май 2014). «Статистика терапии частицами в 2013 году» . Международный журнал элементарной терапии . 1 (1): 40–43. DOI : 10,14338 / IJPT.14-редакционно-2,1 .
  8. ^ a b c Kramer D (2015-06-01). «Углеродно-ионная терапия рака перспективна» . Физика сегодня . 68 (6): 24–25. DOI : 10.1063 / PT.3.2812 . ISSN 0031-9228 . 
  9. ^ Tsujii Н (2017). «Обзор углеродно-ионной радиотерапии» . Журнал физики: Серия конференций . 777 (1): 012032. DOI : 10,1088 / 1742-6596 / 777/1/012032 .
  10. ^ Tsujii Н, Камада Т, Т Ширая, Нод К, Тсуджи Н, Карасав К, под ред. (2014). Углеродно-ионная лучевая терапия: принципы, практика и планирование лечения . Springer. ISBN 978-4-431-54456-2.
  11. ^ Ando К, Койка S, Oohira С, Т Ogiu, Yatagai F (июнь 2005 г.). «Индукция опухоли у мышей, локально облученных ионами углерода: ретроспективный анализ» . Журнал радиационных исследований . 46 (2): 185–90. DOI : 10,1269 / jrr.46.185 . PMID 15988136 . 
  12. ^ Эбнер ДК, Камада Т (2016). «Возникающая роль углеродно-ионной радиотерапии» . Границы онкологии . 6 : 140. DOI : 10,3389 / fonc.2016.00140 . PMC 4894867 . PMID 27376030 .  
  13. ^ «Побочные эффекты лучевой терапии» . Суббота, 3 августа 2019 г.
  14. ^ Kubiak T (октябрь 2016). «Частичная терапия движущихся мишеней - стратегии мониторинга движения опухоли и облучения движущихся мишеней» . Британский журнал радиологии . 89 (1066): 20150275. DOI : 10,1259 / bjr.20150275 . PMC 5124789 . PMID 27376637 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Университет Туро объявляет об открытии первого центра комбинированной терапии частицами в США
  • Ежегодная конференция PTCOG