Брахитерапия

Принципы и физические основы брахитерапии

Определение и суть метода Брахитерапия — это метод лучевой терапии, при котором радионуклидный источник излучения помещается в непосредственной близости от опухоли или вводится внутрь нее. Это позволяет обеспечить высокую дозу радиации в пределах ограниченного объема тканей, с минимальным воздействием на здоровые окружающие структуры.

Данный метод особенно эффективен при лечении локализованных опухолей, таких как рак простаты, шейки матки, молочной железы, пищевода и головы и шеи. Брахитерапия может применяться как самостоятельно, так и в комбинации с дистанционной лучевой терапией.

Классификация методов брахитерапии

Брахитерапия классифицируется по нескольким критериям:

  1. По расположению источника излучения:

    • Интракавитарная — источник вводится в полость тела (например, влагалище, матка, бронхи).
    • Интерстициальная — источник имплантируется непосредственно в опухолевую ткань (например, предстательная железа, молочная железа).
    • Поверхностная — источник располагается на поверхности тела или в специальном аппликаторе, прилегающем к коже.
    • Интраоперационная — осуществляется во время хирургического вмешательства с непосредственным размещением источников.

  2. По скорости дозы (дозному темпу):

    • HDR (High Dose Rate) — высокая мощность дозы (>12 Гр/ч).
    • MDR (Medium Dose Rate) — средняя мощность дозы (2–12 Гр/ч).
    • LDR (Low Dose Rate) — низкая мощность дозы (<2 Гр/ч).
    • PDR (Pulsed Dose Rate) — импульсная подача доз, имитирующая LDR.

  3. По продолжительности терапии:

    • Постоянная имплантация — источник остаётся в тканях навсегда (например, ^125I в терапии рака простаты).
    • Временная имплантация — источник удаляется после достижения нужной дозы (внутриматочная терапия ^192Ir).

Физика радионуклидных источников

В брахитерапии используются радиоактивные изотопы, излучающие в основном гамма- или бета-частицы. Основные характеристики источников, влияющие на их выбор:

  • Тип излучения: гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью, в то время как бета-частицы применяются для поверхностной терапии.
  • Период полураспада: влияет на дозиметрию и логистику применения.
  • Энергия излучения: определяет глубину проникновения и форму изодозных кривых.
  • Размер и форма источника: важны для точного планирования и равномерного распределения дозы.

Наиболее часто применяемые радионуклиды:

  • ^192Ir (иридий-192): гамма-излучатель, период полураспада ≈ 74 дня. Применяется в HDR и PDR брахитерапии.
  • ^125I (йод-125): гамма-излучатель низкой энергии, период полураспада ≈ 60 дней. Применяется в LDR брахитерапии.
  • ^103Pd (палладий-103): гамма-излучатель низкой энергии, период полураспада ≈ 17 дней.
  • 90Sr/90Y: бета-излучатели, применяются в офтальмологии.
  • ^137Cs (цезий-137): исторически использовался в гинекологии, постепенно вытесняется иридием-192.

Дозиметрические аспекты

Точное дозиметрическое планирование в брахитерапии требует учета:

  • Геометрии расположения источников.
  • Анизотропии излучения.
  • Влияния экранирующих структур.
  • Полного времени экспозиции.

Для описания распределения дозы вокруг источника используется формализм TG-43, предложенный AAPM (American Association of Physicists in Medicine). В нем учитываются параметры:

  • Активность источника.
  • Геометрический фактор.
  • Функция радиального расстояния.
  • Анизотропный фактор.

Имплантация и технические аспекты

Для имплантации источников применяются различные аппликаторы, иглы, катетеры и шаблоны, в зависимости от локализации опухоли. Используются методы:

  • Ручного введения (outdated, небезопасен).
  • Механического посленагрузочного метода — безопасный подход, при котором пустые аппликаторы вводятся в тело, а радиоактивный источник автоматически перемещается по каналам, исключая облучение персонала.

Современные системы посленагрузки оснащены компьютерным управлением, прецизионными приводами, обеспечивают высокую точность позиционирования источника с шагом до 1 мм и возможностью вариации времени облучения в каждой точке.

Планирование лечения и визуализация

Процесс планирования включает:

  • Получение КТ/МРТ-данных для анатомической визуализации.
  • Контурирование клинических и критических структур (CTV, OARs).
  • Определение координат траекторий и точек останова источника.
  • Расчет дозы и составление плана с учетом гомогенности и покрытия.

Для оценки качества плана применяются индексы:

  • D90, V100, V150 — охват опухоли дозой.
  • HI (Homogeneity Index) и CI (Conformity Index) — гомогенность и соответствие формы.

Клинические применения

  1. Гинекология — наиболее традиционное применение брахитерапии. Используется интракавитарная и интерстициальная техника с высокодозовыми режимами.
  2. Онкология предстательной железы — преимущественно интерстициальная LDR брахитерапия с ^125I или ^103Pd.
  3. Молочная железа — ускоренный курс частичной лучевой терапии после органосохраняющей операции.
  4. Голова и шея — в ряде случаев интерстициальная имплантация после хирургического удаления.
  5. Кожа и глаз — поверхностные аппликаторы и бета-излучатели.

Радиобиологические особенности

Высокая мощность дозы в HDR брахитерапии требует учета радиобиологических параметров, таких как:

  • α/β-отношение опухоли и нормальных тканей.
  • Реальные временные характеристики облучения.
  • Отсутствие репарации между импульсами.

В отличие от длительного воздействия при LDR, HDR предполагает кратковременное облучение, что повышает эффективность при низком α/β, как у рака предстательной железы.

Безопасность и радиационный контроль

Брахитерапия требует строгих норм радиационной безопасности:

  • Персонал должен работать с дистанционными системами посленагрузки.
  • Пациенты с постоянными имплантами информируются о наличии источников.
  • Радиологический контроль окружающей среды обязателен.
  • Использование свинцовых экранов, индивидуальных дозиметров и средств защиты.

Перспективы развития

Современные тенденции включают:

  • MRI-совмещенная брахитерапия с высокой точностью в реальном времени.
  • Интеграция с роботизированными системами позиционирования.
  • Индивидуализированное планирование на основе радиомики и ИИ.
  • Разработка новых радионуклидов и носителей для селективной доставки.

Брахитерапия остается одним из самых эффективных методов локального контроля опухолей, сочетая высокую дозовую нагрузку на мишень с минимальным повреждением окружающих тканей.

Оглавление