Гамма-терапевтические аппараты

Классификация гамма-терапевтических аппаратов

Гамма-терапевтические аппараты относятся к категории устройств для дистанционной лучевой терапии, использующих гамма-излучение радиоактивных источников. Основной задачей таких аппаратов является доставка терапевтической дозы ионизирующего излучения в патологическую ткань с минимальным воздействием на здоровые структуры. Классификация гамма-аппаратов строится по ряду признаков:

по типу источника излучения: наиболее часто используются изотопы кобальта-60 и цезия-137;
по способу наведения пучка: стационарные (фиксированные) и поворотные (с вращающейся головкой);
по конструкции облучающей головки: с фиксированным излучающим отверстием и с коллиматорами переменной формы;
по системе позиционирования пациента: аппараты с ручной и автоматизированной системой подвижного стола.

Физические основы работы гамма-аппаратов

В основе гамма-терапевтических установок лежит использование радиоактивного распада, при котором происходит испускание высокоэнергетических фотонов (гамма-квантов). Наиболее часто применяются:

Кобальт-60 (Co-60): излучает два фотона с энергиями 1,17 и 1,33 МэВ. Период полураспада — 5,27 года.
Цезий-137 (Cs-137): излучает гамма-квант с энергией 0,662 МэВ. Период полураспада — около 30 лет.

Выбор источника обусловлен энергетическими характеристиками, стабильностью активности, удобством обращения и необходимым радиационным фоном.

Конструкция и устройство гамма-аппаратов

Основной структурный элемент — облучающая головка, в которой размещается радиоактивный источник. Он помещается в свинцовый экран (т. н. блок защиты) и может выдвигаться в облучающую позицию при необходимости. В состав головки входят:

источник излучения;
коллиматор для формирования направления пучка;
фильтры и компенсаторы дозы;
механизмы блокировки и защиты.

Коллимация излучения позволяет направить гамма-поток строго в область интереса, формируя пучок заданной геометрии. Применяются как фиксированные, так и регулируемые коллиматоры.

Системы позиционирования пациента обеспечивают точную локализацию опухоли в фокусе излучения. Современные столы для пациента оснащены многокоординатными приводами и системой лазерной навигации.

Принцип действия и режимы работы

Работа гамма-аппарата основана на управлении положением радиоактивного источника. В нерабочем состоянии он находится в экранированной камере. Во время облучения источник выдвигается в рабочее положение, и излучение направляется через коллиматор на опухоль.

Существуют следующие режимы:

стационарный пучок — облучение происходит из одного фиксированного положения;
вращающаяся головка — обеспечивает равномерное распределение дозы при различных углах воздействия;
аркообразное (дуговое) облучение — позволяет сократить дозу на здоровые ткани за счёт равномерного охвата мишени.

Дозиметрическое планирование облучения

Для определения оптимального распределения дозы проводится предварительное планирование с учётом:

анатомии пациента (данные КТ, МРТ);
размеров и локализации опухоли;
радиочувствительности тканей;
типа используемого аппарата и энергии источника.

На основе этих данных рассчитывается схема сеансов облучения: направление пучков, их количество, углы входа, форма апертуры коллиматора и продолжительность экспозиции.

Защитные меры и безопасность

Из-за высокой проникающей способности гамма-излучения особое внимание уделяется радиационной защите:

помещение для аппарата (гамма-кабинет) имеет толстые свинцовые или бетонные стены;
дверь снабжена автоматической блокировкой;
оператор управляет аппаратом дистанционно, находясь в защищённой комнате с видеонаблюдением;
регулярный контроль за техническим состоянием устройства и уровнем фонового излучения.

Особенности применения аппаратов на кобальте-60

Аппараты на основе Co-60 (например, «Рокус», «Гамматрон», «Терагама») являются одними из самых распространённых. Их преимущества:

высокая энергия излучения (до 1,33 МэВ), что позволяет лечить глубоко расположенные опухоли;
высокая стабильность источника;
отсутствие необходимости в генераторе ускорения, как у линейных аппаратов.

Недостатки:

постепенное снижение активности источника, требующее его замены каждые 4–5 лет;
наличие постоянного радиационного фона;
ограниченная степень модуляции пучка по сравнению с линейными ускорителями.

Современные тенденции и развитие

Хотя линейные ускорители вытесняют гамма-аппараты в крупных медицинских центрах, последние по-прежнему широко используются в регионах благодаря своей:

относительной простоте и надёжности;
меньшей стоимости эксплуатации;
пригодности для базовых схем дистанционной терапии.

Современные модели гамма-аппаратов оснащаются многофазными коллиматорами, системами визуализации, а также программным обеспечением для планирования и контроля дозы. Ведутся работы по разработке автоматических механизмов замены источников, улучшению пространственной точности облучения и снижению остаточного фона в нерабочем режиме.

Примеры гамма-терапевтических аппаратов

«Гамма-Бета» (Россия) — модернизированный аппарат с возможностью дуговой терапии;
«Терагама» (Чехия) — модульная конструкция, сменный источник, цифровое управление;
«Rokus-M» — российский аналог с многоугольной коллимацией и дистанционным управлением.

Преимущества и ограничения гамма-терапии

Преимущества:

высокая проникающая способность гамма-квантов;
простота конструкции аппарата;
стабильная и предсказуемая дозиметрия.

Ограничения:

постоянная радиоактивность источника;
снижение активности с течением времени;
сравнительно низкая гибкость в формировании пучка по сравнению с ускорителями.

Роль гамма-аппаратов в современной онкологии

Гамма-терапевтические аппараты остаются важным элементом арсенала лучевой терапии, особенно в странах с ограниченным доступом к сложным ускорительным технологиям. Они обеспечивают качественное лечение при соблюдении стандартов планирования и дозиметрии и продолжают развиваться благодаря интеграции цифровых систем навигации, автоматизированного управления и продвинутого моделирования дозового распределения.