методичка лучевая терапия 1 Microsoft Word. Биологические основы лучевой терапии. Классификация и планирование лучевой терапии

Дозное поле — это пространственное распределение поглощенной дозы (или ее мощности) в облучаемой части тела больного, тканеэквивалентной среде или дозиметрическом фантоме, моделирующем тело больного по физическим эффектам взаимодействия излучения с веществом, форме и размерам органов и тканей и их анатомическим взаимоотношениям. Информацию о дозном поле представляют в виде кривых, соединяющих точки одинаковых значений (абсолютных или относительных) поглощенной дозы. Такие кривые называют изодозами, а их семейства — картами изодоз. За условную единицу (или 100%) можно принять поглощенную дозу в любой точке дозного поля, в частности максимальную поглощенную дозу, которая должна соответствовать подлежащей облучению мишени (то есть области, охватывающей клинически выявленную опухоль и предполагаемую зону ее распространения)

Центральный рак легкого. Конформное облучение с двух параллельных полей клиновидными фильтрами. Распределение доз: схемы поперечного сечения разного уровня. а) схема фронтального сечения; б) схема саггитального сечения



Физическая характеристика поля облучения характеризуется различными параметрами. Число частиц, проникших вереду, называют флюенсом. Сумма всех проникших частиц и рассеянных в данной среде частиц составляет поток ионизирующих частиц, а отношение потока к площади составляет плотность потока. Под интенсивностью излучения, или плотностью потока энергии, понимают отношение потока энергии к площади объекта. Интенсивность излучения зависит от плотности потока частиц. Кроме линейной передачи энергии (ЛПЭ), характеризующей средние энергетические потери частиц (фотонов), определяют линейную плотность ионизации (ЛПИ), количество пар ионов на единицу длины пробега (трека) частицы или фотона.

Физическая величина	Единица, ее наименование, обозначение		Соотношение между единицами
	(междунар., русское)
	СИ	внесистемная
Активность нуклида в р/а источнике	Беккерель (Bq, Бк)	Кюри (Ci, Ки)	1 Бк = 2,7х 10-" Ки 1 Ки = 3,7х1010Бк
Экспозиционная излучения доза	Кулон на кг (C/kg, Кл/кг)	Рентген (R, Р)	1 К/кг = 3876 Р 1 Р = 2,58x 104 Кл/кг
Мощность экспозиционной дозы	Ампер на кг (A/Kg, А/кг)	Рентген в секунду (R/s, Р/с)	1 А/кг = 3876 Р/с 1 Р/с = 2,58 х 104 А/кг
Поглощенная доза излучения	Грей (Gy, Гр)	рад (Rad, рад)	1 Гр = 100 рад 1 рад = 0,01 1 р
Мощность поглощенной дозы	Грей в секунду (Gy/s, Гр/с)	рад в секунду (rad/s, рад/с)	1 Гр/с = 100 рад/с 1 рад/с = 0,01 Гр/с
Интегральная доза излучения	Джоуль (J, Дж)	Рад грамм (rad • g, рад ■ г)	1 Дж = 105 рад • г 1 радг= 105Дж
Эквивалентная доза излучения	Зиверт (Sv, Зв)	бэр (бэр)	1 Зв= 100 бэр 1 бэр = 0,01 Зв
Мощность эквивалентной дозы	Зиверт в секунду (Sv/s, Зв/с)	бэр в секунду (бэр/с)	1 Зв/с = 100 бэр/с 1 бэр/с = 0,01 Зв/с

Формирование дозного поля зависит от вида и источника излучения. При формировании дозного поля при фотонном излучении учитывают, что интенсивность фотонного излучения точечного источника падает в среде обратно пропорционально квадрату расстояния до источника. При дозиметрическом планировании используют понятие средней энергии ионизации, которая включает в себя энергию непосредственной ионизации и энергию возбуждения атомов, приводящую ко вторичному излучению, также вызывающему ионизацию. Для фотонного излучения средняя энергия ионизации равна средней энергии ионообразования электронов, освобожденных фотонами.
Дозное распределение пучка у-излучения неравномерно. Участок 100% изодозы имеет сравнительно небольшую ширину, и далее относительная величина дозы падает по кривой достаточно круто. Размер поля облучения определяется по ширине 50 % дозы. При формировании дозного поля тормозного излучения имеется крутой спад дозы на границе поля, определяемый малым размером фокусного пятна. Это приводит к тому, что ширина 100% изодозы близка к ширине 50 % изодозы, которая определяет дозиметрическую величину размера поля облучения. Таким образом, в формировании дозного распределения при облучении пучком тормозного излучения имеются преимущества перед пучком у-излучения, так как уменьшаются дозы облучения здоровых органов и тканей вблизи патологического очага


Глубина расположения 100 %, 80 % и 50 % изодоз при наиболее

часто используемых энергиях излучения

вид и энергия излучения	Глубина расположения процентно-глубинных доз (см)
	100%	80%	50%
Рентгеновское излучение 230 кВ (2 мм Си)	0	3,0	6,8
У-Излучение "'Со 1,25 МэВ	0,5	4,7	11,6
Фотоны 6 MB	1,2	6,8	15,6
Фотоны 10 MB	2,0	7,8	19,0
Электроны 6 МэВ	1,2	1,4	1,8
Электроны 10 МэВ	2,0	2,8	3,6

Дозиметрические приборы. Дозиметрические приборы могут служить для измерения доз одного вида излучения или смешанного излучения. Радиометрами измеряют активность или концентрацию радиоактивных веществ.

По способу эксплуатации различают дозиметрические приборы стационарные, переносные (можно переносить только в выключенном состоянии) и носимые. Дозиметрический прибор для измерения дозы излучения, получаемой каждым человеком, находящимся в зоне облучения, называется индивидуальным дозиметром.

В зависимости от типа детектора различают ионизационные дозиметры, сцинтилляционные, люминесцентные, полупроводниковые, фотодозиметры и т.д.

Дозиметры

Ионизационная камера — это прибор для исследования и регистрации ядерных частиц и излучений. Его действие основано на способности быстрых заряженных частиц вызывать ионизацию газа. Ионизационная камера представляет собой воздушный или газовый электрический конденсатор, к электродам которого приложена разность потенциалов. При попадании ионизирующих частиц в пространство между электродами там образуются электроны и ионы газа, которые, перемещаясь в электрическом поле, собираются на электродах и фиксируются регистрирующей аппаратурой.
Внешний вид ионизационной камеры с подставкой
В сцинтилляционных дозиметрических приборах световые вспышки, возникающие в сцинтилляторе под действием излучения, преобразуются с помощью фотоэлектронного умножителя в электрические сигналы, которые затем регистрируются измерительным устройством. Сцинтилляционные дозиметры применяются чаще всего в дозиметрии радиационной защиты.

В люминесцентных дозиметрических приборах используется тот факт, что люминофоры способны накапливать поглощенную энергию излучения, а затем освобождать ее путем люминесценции под действием дополнительного возбуждения, которое осуществляется либо нагревом люминофора, либо его облучением.






Полупроводниковые (кристаллические) дозиметры меняют проводимость в зависимости от мощности дозы. Широко используются наряду с ионизационными дозиметрами.

Биологическое действие ионизирующего излучения.
Биологическое действие ионизирующего излучения представляет собой сложное явление, характеризующееся многообразием взаимосвязанных и взаимозависимых реакций, возникающих в облученном организме. Внешнее проявление его, и в частности повреждающее действие ионизирующих излучений, является лишь конечным звеном в цепи реакций, развивающихся в облученном организме. Биологическое действие ионизирующих излучений по силе и характеру значительно превышает биологические эффекты других видов излучений.

Неоспоримой заслугой отечественной школы радиобиологии является постановка и глубокое изучение проблемы участия нервной системы в лучевом поражении организма.

Спустя некоторое время после открытия рентгеновых лучей, И.Р. Тарханов впервые поставил ряд опытов на животных, позволивших изучить двигательные рефлексы на химические раздражения после облучения животного рентгеновыми лучами.

Тарханов подчеркивал, что на основании его работ следует сделать вывод, что химическими лучами можно не только фотографировать и диагностировать (как это было известно до сих пор), но и влиять на ход жизненных функций, умеряя их главного регулятора, т.е. центры цереброспинальной оси.

Гольдберг в 1904г. своими исследованиями так же подчеркнул, что животные, подвергавшиеся воздействию радия, погибают от «поражения» нервной ткани.

Лондон – крупный советский патофизиолог, биохимик и радиобиолог. Изучая биологическое действие излучений на организм, выявил ряд закономерностей, имевших решающее значение для развития радиобиологии. Им впервые было установлено, что излучения радия в определенных дозах может убивать животных. Лондон был первым исследователем, который показал, что под влиянием лучей радия наиболее ранние и выраженные изменения происходят в кроветворных, половых и лимфатических органах.

Уже спустя некоторое время после открытия рентгеновских лучей были обнаружены лучевые повреждения кожи. Уже в 1897 году на Международном медицинском конгрессе была предложена классификация и описана патология и клиника лучевых повреждений кожи. Недостаточные сведения о дозировке излучения, отсутствие точной аппаратуры для определения дозы вело к тому, что рентгенологи и радиологи, работавшие в те годы, подвергались систематическому действию больших радиаций и в короткий срок получали те или иные кожные повреждения. Ряд специалистов, работавших с источниками проникающего излучения, должны были прекратить работу в этой области, а некоторые из них погибли в дальнейшем от профессионального рака кожи. В числе этих специалистов были ученые Розенблат, Исаченко, Гольдберг, который для изучения морфологических изменений облучал собственную кожу. Этим ученым в Берлине воздвигнут обелиск.

Переходя к вопросу о механизме биологического действия излучений следует, прежде всего, ответить на вопрос: имеет ли место непосредственная ионизация и возбуждение высокомолекулярных полимеров, составляющих основу живого вещества (белки, ферменты, нуклеопротеиды, глюкопротеиды, липопротеиды), или эти процессы сначала происходят в воде, в которой растворены и взвешены указанные вещества, а на них действуют уже продукты разложения воды. В первом случае говорят о прямом действии излучений, во втором о непрямом действии лучей через продукты радиолиза воды.

Даже при небольшом количестве облученных клеток прямое действие может иметь очень важные биологические последствия, если относится к молекулам таких образований, как энзимы или такие внутриклеточные структуры как гены или хромосомы.

Вероятность поражения молекулы пропорциональна ее объему. Чем больше молекулы, тем больше данных для поглощения ими энергии. Так молекулы нуклеиновой кислоты, роль которой является основной в жизнедеятельности клеток, являются очень крупными молекулами.

Наиболее ранней гипотезой радиобиологии была теория попаданий и чувствительных объемов или так называемая теория мишеней. Согласно этой теории, внутри каждой клетки имеется чувствительный объем (мишень), во много раз меньший, чем объем клетки, а протоплазма клетки к излучению не чувствительна. Поражающее действие оказывают только те ионизирующие частицы, которые попадают в этот чувствительный объем. Различная чувствительность клеток связывалась с разным объемом мишеней. Авторы теории мишени пытались связать это предположение с реально существующими в клетках морфологическими структурами. Основными чувствительными элементами клетки считается ядро, ядрышко хромосомы, гены, а также биохимические вещества, которые входят в состав ферментов, нуклеопротеидов, липопротеидов.

Значение этой теории признается многими авторами и в настоящее время. Хотя был накоплен ряд фактов, противоречащих теории. Однако если раньше радиобиология придерживалась, главным образом, теории чувствительных объемов, то в настоящее время большую долю биологического эффекта относят за счет непрямого действия излучения, связанного с физическими или химическими явлениями, возникающими при прохождении ионизирующей частицы.
Известно, что все ткани организма, находящиеся в состоянии активной жизнедеятельности, содержат воду, являющуюся средой для живых организмов. Она составляет 70-80% их веса. Для молодых или эмбриональных тканей это соотношение доходит до 90-95%. Начиная с Кюри (1901г.) было известно, что излучения способны разлагать воду, а сравнительно недавние исследования показали, что вещества, выделяющиеся при этом, могут быть очень активными.
Начальным процессом является ионизация воды, требующая всего 13 электронвольт. И так образуется два свободных радикала H и OH, обладающие большой активностью. При наличии в воде растворенного кислорода водородный радикал, реагируя с ним, образует новый неустойчивый радикал HO₂, возможно образование такого сильного окислителя как H₂O₂. Свободные радикалы взаимодействуют не только между собой, но и вступают в связи с биологически важными веществами клетки, и в первую очередь с сульфгидрильными группами SH, входящими в состав большинства ферментов. Связывание сульфгидрильных групп, изменение, инактивация ферментов и других важных систем сопровождается нарушением обменных и биохимических процессов.
Особое значение в этих условиях приобретает расстройство тканевого дыхания, способности синтеза определенных типов белка и нарушение вследствие этого редублирования сложных макромолекул. В результате нарушения редублирования белковых молекул возникают мутации, т.е. появляются клетки с генетически измененными свойствами. В развитии биологического эффекта особую роль играют нервная, эндокринная, гуморальная системы, в которых так же происходят ионизация атомов и молекул и первичные радиационно-химические процессы. В этой связи сразу же нарушается нейроэндокринная регуляция физиологических процессов различных органов и систем организма.


Таким образом, биологическое действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс, разыгрывающийся в живых организмах. Первичная ионизация атомов и молекул является пусковым механизмом, за которым обязательно следуют вторичные изменения, развивающиеся в виде цепной реакции по биологическим закономерностям. Вторичные процессы, представляющие по своему существу поражения организма в целом, являются главными в клинической картине биологического действия радиации.

Структурные изменения проявляются вакуолизацией клеток, пикнозом и распадом ядер, а также грубыми повреждениями клеточных органелл, заканчивающихся их гибелью. Одновременно с этим имеют место и процессы восстановления погибших элементов, аутосенсибилизации, и компенсация нарушенных функций.

1   2   3

перейти в каталог файлов