Николай Гуменюк: как инженеры-радиологи помогают пациентам преодолевать рак

радиологи помогают в лечении рака

Современный медицинский физик (инженер-радиолог) — один из ключевых специалистов на пути выздоровления онкопациентов. О том, с каким оборудованием приходится работать радиологам сегодня и что это дает для пациентов, рассказал медицинский физик, старший инженер-радиолог TomoClinic Николай Гуменюк.

— Николай, расскажите, когда в мире появились первые аппараты дистанционной лучевой терапии (кобальтовые машины и медицинские линейные ускорители), какими были их особенности?

— Более полувека назад. Облучая раковые опухоли, они в то же время направляли высокие дозы радиации на здоровые ткани организма. В надежде победить рак пациенты часто рисковали: могли получить лучевые реакции и поврежденное здоровье. С целью минимизации негативного влияния такого лечения на организм ученые совершенствовали аппараты дистанционной лучевой терапии, их механические и электронные компоненты, участвующие в формировании дозных характеристик. С развитием мощностей вычислительной техники выросли и возможности специалистов. Радиологи научились максимально точно рассчитывать и доносить планируемые дозы до мишени с минимальным ущербом для пациента. Это в свою очередь обеспечило не только положительный терапевтический эффект, но и высокое качество жизни. Здоровые ткани при этом практически не повреждаются, а вероятность инвалидности и последствий лучевой терапии сведена к минимуму, что также является одной из приоритетных задач специалистов.

— В чем заключается преимущество современных линейных ускорителей в отличие от классических?

— Если говорить об устаревших кобальтовых установках и классических ускорителях, которые до сих пор широко применяются в государственных медучреждениях Украины, то они могут как помочь, так и пагубно повлиять на весь организм человека. Такое оборудование использует открытый однородный пучок фотонных лучей, что означает одно: часто здоровые органы и ткани облучаются наравне с опухолью. Основной же причиной этого факта является отсутствие реального контроля положения пациента и мишени перед каждой фракцией облучения. И даже на некоторых современных линейных ускорителях в Украине сталкиваются с той же проблемой. К сожалению, не в каждой клинике есть возможность реализации так называемой методики IGRT (Image-guided radiation therapy), когда лучевую терапию проводят под визуальным контролем. Ведь для того, чтобы эффективно облучить опухоль, надо быть каждый раз уверенным, что мишень находится именно в той позиции относительно аппаратуры, которая была запланирована изначально. То есть надо видеть, куда «стрелять». И здесь есть два варианта. Или попадать «пальцем в небо» и надеяться, что доза дойдет до пункта назначения. Или увеличить поле облучения, чтобы попасть в мишень даже при неточном ее положении относительно запланированного. Хотя вместе с тем облучается больше здоровых тканей в непосредственной близости к опухоли.

радиолог tomoclinic

— И какой выход из этого положения, по вашему мнению?

— Пациенты могут серьезно пострадать от такого лечения, особенно в случае, когда на опухоль в соответствии с современным протоколом нужно давать большую суммарную дозу облучения. И здесь снова есть два выхода, оба с риском для пациента. Не давать дозу полностью или жертвовать органами и все-таки донести предписанную дозу при условии, что определенные осложнения не проявятся еще в процессе лечения. Однако есть и третий, более прогрессивный выход из ситуации: направить высокую дозу лучей на новообразование. Но в таком случае ее распределение должен четко повторять форму мишени, а критические органы и ткани рядом будут максимально защищены. Такие возможности появились благодаря использованию методов VMAT и Helical Tomotherapy в том числе и у специалистов TomoClinic.

— В вашей клинике успешно реализуется томотерапия, что это за метод?

— Высокоточное спиральное донесение дозы в ходе проведения лучевой терапии на аппарате Tomo HD. Мы называем его «скальпелем из фотонов». Это специально созданное оборудование, доносит фотонные пучки разного размера к опухолям и метастазам особым образом, фрагмент за фрагментом ( «slice by slice»). С аппаратными и технологическими возможностями TomoClinic мы смогли перейти к прогрессивным методикам лечения, с помощью современных программ дозиметрического планирования — рассчитывать необходимое распределение доз облучения в организме пациента. Заранее определять уникальную форму пучка и распределение лучевой нагрузки соответственно границам мишени.

— Действительно, к этому стремится вся лучевая терапия — направить дозу на опухоль, чтобы ее убить, а здоровые ткани не повредить или сделать это по минимуму. Как этот подход реализуют медицинские физики?

— Найти наиболее рациональный и эффективный способ облучения опухоли, оберегая от вреда соседние ткани, пытались более полувека. Ведь сначала поле облучения пациента было просто квадратным. Позже, с развитием технологий, медицинские физики получили возможность использования модуляции пучка ионизирующих лучей, где множество небольших и различных по форме и продолжительности пучков формируют общий. Научились обходить критически важные органы и грамотно распределять дозу воздействия. С развитием радиотерапии появился не только метод IMRT (intensity modulated radiotherapy), но и следующий по уровню реализации VMAT. При этом форма пучка модулируется, поле облучения непрерывно формируется под разными углами, одновременно меняется мощность дозы, геометрия пучка и скорость вращения самого аппарата вокруг пациента. Всё это было продумано для того, чтобы распределения дозы в точности повторили форму опухоли. Сейчас эти технологии можно использовать при лечении пациентов на нашем линейном ускорителе Elekta.

радиологи

— Как известно, редко опухоль имеет форму шара. Чаще всего это абсолютно необычная или объемная геометрическая фигура. К тому же, новообразование может еще и проходить сквозь несколько органов или тканей. Как быть в этом случае?

— Эффективно облучить такую мишень целиком, одновременно обеспечив минимальный вред для близлежащих органов, довольно сложно. Поэтому было предложено проводить облучение мишеней по частям, шаг за шагом. В этом случае хорошо себя зарекомендовал наш аппарат Tomo HD. Особенно для лечения краниоспинальних больных, где дозное распределение должно повторить форму спинного и головного мозга, одновременно защитив чувствительные к облучению органы зрения и слуха.

— На каком этапе к лечению пациента от рака приобщается инженер-радиолог?

— Онкобольной сначала проходит у нас целый комплекс исследований и цикл дополнительных анализов, чтобы точно установить диагноз. После окончательной постановки диагноза, если пациенту рекомендуется лучевая терапия, его сканируют на КТ. Позже данные по этому сканированию используют физики, рассчитывая распределение дозы. Чтобы обеспечить повторение положения человека во время лечения (а это от 5 до более 30 фракций-сеансов), мы применяем специальные фиксирующие устройства с индивидуальными масками и матрасами. На станции оконтуривания MIM Maestro врачи обозначают границы новообразования и каждый важный орган определенным цветом. Всё это делается для того, чтобы правильно ограничить дозы на каждый орган. При сеансе облучения в дальнейшем нам нельзя случайно задеть ствол головного мозга, хиазму, оптические нервы, если речь идет об опухоли в голове, например.

фиксирующие маски

— Знаю, что вы также используете возможности системы дозиметрического планирования Monaco.

— В этой комплексной программе внедрены новейшие инструменты и алгоритмы расчета дозного распределения на линейном ускорителе. С 3D-методами физик определял только положение и размер каждого поля, а машина сама рассчитывала распределение доз. В отличие от этого метода при инверсном планировании желаемую дозу для каждого органа указывает сам физик после закладки в программу исходных данных пациента. Программа «продумывает», как ей реализовать эту задачу по облучению опухоли с минимальным повреждением здоровых органов. Методом оптимизации и сегментации это ПО находит тактику, чтобы пучок лучей оказался максимально эффективным, просчитывает все возможные его направления и распределение дозы, а затем выясняет, какой из вариантов наиболее оптимален.

— Иногда процесс планирования может затянуться на 5 дней, с чем это связано?

— Для того, чтобы направить на пациента прямоугольное или даже фигурное поле облучения на классическом аппарате дистанционной лучевой терапии много времени не требуется. Другой вопрос, когда речь идет о современном оборудовании. После составления плана лечения мы дополнительно проверяем, сможет ли техника выполнить наши установки. Просчитанный план лечения утверждает врач, а дальше мы работаем с дозиметрическим фантомом — индивидуальным прототипом пациента. Каждый рассчитанный план лечения пациента пересчитывается на КТ-изображения фантома. В результате получаем 3D-распределение дозы в фантоме. Иначе говоря, мы рассчитываем, каким будет распределение доз в макете, если его облучить вместо пациента, а затем реально проводим сеанс облучения. Информация с 729 «детекторов» внутри фантома выводится на специальное программное обеспечение, позволяющее сравнить запланированное и реальное дозное распределение. Если они совпадают и соответствуют нашим требованиям, значит аппараты лучевой терапии осуществляют именно ту последовательность шагов при облучении, которую рассчитала система планирования.

— С какими онкологическими диагнозами лучше справляется ускоритель Tomo HD, а с какими — Elekta?

— Оба наших аппарата высокого класса способны реализовать простые и достаточно сложные задачи. Об этом свидетельствует наш опыт работы и хорошие результаты лечения пациентов на обеих машинах. Если речь идет о необходимости скорейшего и точного расчета плана, то мы предпочитаем аппарат Electa с ПО Монако. Если же мы говорим о сложных конфигурациях мишеней с включением критических органов, то лучшим в этом случае является аппарат Томо HD. Однако часто результат зависит от большой совокупности факторов, поэтому мы можем рассчитать распределение доз для двух аппаратов и сравнить их, обсудить с врачом, какой вариант больше подходит. Аппарат Томо хорошо справляется с краниоспинальными облучениями, где нужно работать с мишенями более 40 см в длину. При этом нет необходимости сопоставлять несколько полей, можно избежать «холодных» и «горячих» зон, сеанс реализуется за один подход. Это требует больше времени, но планирование лечения идет более гибко. Медицинские физики в режиме реального времени могут видеть, как программа делает расчеты и вносить коррективы в любой момент. Также это касается пациентов, которые когда-то уже были облучены, поэтому их организм особенно нуждается в защите в ходе бескомпромиссной борьбы с раком.

томоаппарат

— В чем рациональность распределения лечения на несколько сеансов?

— Радиобиология утверждает, что если опухоль и здоровая ткань одновременно получат облучение, например, в 2 Грея, то здоровая ткань восстановится быстрее, даже за сутки. При большей разовой дозировке организм может пострадать в равной степени, а при меньшей — раковое новообразование может не среагировать. Вообще врачи и инженеры-радиологи всегда сверяются с европейским протоколом и принимают решение вместе. Ведь для лечения каждого вида рака есть своя предельная доза, но есть и свои ограничения для здоровых тканей/органов.

— Как вы считаете, в чем основная сложность в работе инженера-радиолога в ходе лечения пациентов от рака?

— Лучевой терапевт решает, «что», а медицинский физик решает, «как». Я объясняю программе задачу врача-онколога, словно переводчик между терапевтом и аппаратурой, на которой идет лечение. За каждый орган приходится бороться и торговаться с программой, устраивать «турецкий гамбит», когда важно пожертвовать чем-то меньшим, чтобы выиграть нечто большее. Каждый день мы ведем диалог на языке техники, рассчитываем толерантные дозы, сверяемся с локальными протоколами и консультируемся с коллегами. Принимаем во внимание возможности и скорость нашего оборудования. И всё это важно делать с тщательной внимательностью, чтобы выиграть у болезни еще одну человеческую жизнь.

Leave a Reply

Your email address will not be published.