Источники излучения, применяемые в лучевой терапии, делятся на две основные категории: источники открытого типа (радиофармпрепараты) и источники закрытого типа, используемые в виде телетерапевтических и брахитерапевтических установок. Основное внимание в медицинской физике уделяется последним, поскольку они позволяют точно направлять дозу на опухоль с минимальным воздействием на здоровые ткани.
Телетерапия использует источники, излучающие на расстоянии от тела пациента. К основным типам относятся:
Наиболее распространённые:
Кобальтовые установки (Co-60): Используют радиоизотоп кобальт-60, испускающий γ-кванты с энергиями 1,17 и 1,33 МэВ. Полураспад — около 5,27 лет. Обеспечивают стабильный поток излучения, но требуют периодической замены источника. Основные преимущества — высокая проникающая способность и технологическая надёжность.
Цезиевые установки (Cs-137): Энергия излучения ниже, около 0,662 МэВ. Применяются реже из-за ограниченной проникающей способности. Период полураспада — 30 лет.
Современные установки телетерапии в основном основаны на линейных ускорителях. Они генерируют фотонное и электронное излучение высокой энергии.
Принцип работы: Электроны ускоряются с помощью высокочастотного электромагнитного поля и либо используются напрямую, либо направляются на металлическую мишень, где при торможении возникает тормозное излучение (рентгеновские фотоны высокой энергии).
Фотонные пучки: Используются для лечения глубокорасположенных опухолей. Энергия: от 4 до 25 МэВ. Обладают высокой проникающей способностью и однородностью дозового распределения.
Электронные пучки: Применяются для поверхностных опухолей (кожа, слизистые оболочки). Энергия: 4–20 МэВ. Глубина проникновения зависит от энергии пучка.
Преимущества ЛУЭ:
Брахитерапия предполагает введение источников излучения внутрь тела или в непосредственную близость к опухоли. Основное преимущество — высокая доза в целевом объёме при низком облучении окружающих тканей.
Используются в основном при низкодозной терапии. Радионуклиды внедряются в опухоль навсегда:
Йод-125 (I-125): Энергия γ-квантов ~35 кэВ. Полураспад ~60 суток. Применяется при раке простаты.
Палладий-103 (Pd-103): Низкая энергия — ~21 кэВ, полураспад — 17 суток.
Временное размещение радиоактивных источников в теле пациента с последующим удалением. Источники вводятся с помощью аппликаторов или катетеров.
Иридий-192 (Ir-192): Один из наиболее широко применяемых источников для высокодозной (HDR) брахитерапии. Энергия γ-квантов — до 0,6 МэВ, полураспад — 73,8 суток.
Цезий-137 и Кобальт-60: Применяются в низко- и среднедозных режимах. Их использование ограничено в связи с необходимостью соблюдения радиационной безопасности и сложностью обращения.
Используются для генерации протонного и ионного излучения в протонной и ионной терапии.
Протонные ускорители: Генерируют протоны с энергиями до 250 МэВ. Протоны обладают ярко выраженным эффектом Брэгга — пиковое энерговыделение происходит в строго определённой глубине ткани, что обеспечивает максимальную селективность поражения опухоли.
Технологии ускорения: Циклотроны (постоянная энергия, высокая интенсивность) и синхротроны (переменная энергия, высокая гибкость). Протонные пучки формируются и подаются в изоцентр установки через систему магнитного сканирования.
Преимущества:
Углеродная терапия: Применение углеродных ионов (C⁶⁺) позволяет повысить эффективность лечения за счёт высокой линейной передачи энергии (LET). Повреждение клеток более выраженное, особенно в гипоксических опухолях.
Источник: Синхротрон с возможностью варьировать энергию в диапазоне 80–430 МэВ/нуклон.
Каждый тип источника обладает характерным спектром излучения:
Каждый источник требует специфических подходов к дозиметрии:
Системы радиационной защиты включают свинцовые и бетонные экраны, удалённое управление источником, автоматические межблокировки и мониторинг уровня радиации в помещениях.
Работа с источниками требует:
Регулярной калибровки дозы: Проводится с использованием эталонных камер и стандартных методик (AAPM TG-51, IAEA TRS-398).
Периодической замены радиоактивных источников: Учитывается распад (например, замена Co-60 раз в 5 лет).
Проверок стабильности ускорителей: Включают ежедневную, еженедельную и годовую техническую проверку всех параметров пучка.
Гибридные установки: Сочетание ЛУЭ с КТ или МРТ (например, MR-LINAC) для одновременного визуального контроля и лечения.
Импульсные ЛУЭ: FLASH-радиотерапия — подача дозы с чрезвычайно высокой скоростью (мгновенно), что позволяет избирательно защищать здоровые ткани.
Адаптивная лучевая терапия: Использование искусственного интеллекта для коррекции плана лечения на основе изменений в анатомии пациента.
Микропучковая терапия: Новое направление, использующее массивы узких пучков с высокой пространственной модуляцией дозы.
Подбор источника излучения и его техническая реализация в каждом клиническом случае определяется многими факторами: расположением опухоли, необходимым уровнем точности, возможностью защиты окружающих тканей и организационными ресурсами учреждения. Разнообразие современных источников позволяет гибко адаптировать лучевую терапию под конкретные клинические задачи и достигать высокой эффективности лечения.