Стереотаксическая радиотерапия и радиохирургия

Идеи направленного применения различных видов энергии при патологии головного мозга с давних времен интересовали медиков. Сегодня, стереотаксическая радиотерапия и радиохирургия, является методом выбора при определении тактики лечения опухолей, сосудистых мальформаций и функциональных заболеваний во многих случаях. С 2005 года при НИИ Нейрохирургии им. Бурденко работает отделение радиологии и радиохирургии, оснащенной самым современным оборудованием.

Доктор медицинских наук Андрей ГОЛАНОВ, заведующий отделением радиологии и радиохирургии Научно-исследовательского института нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко (Москва); Марина ЗОТОВА, Валерий КОСТЮЧЕНКО, медицинские физики Центра «Гамма-Нож» (Москва)

С 2005 г. при НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко в Москве функционирует отделение радиологии и радиохирургии, оснащенное самым современным оборудованием для прецизионной (высокоточной) лучевой терапии. Как известно, идеи направленного применения различных видов энергии при патологии головного мозга давно интересуют медиков. Сегодня в большинстве случаев стереотаксическая радиохирургия (СРХ) и радиотерапия - важнейшие методы лечения опухолей, сосудистых мальформаций и функциональных заболеваний головного и спинного мозга.

1951 год. Первый радиохирургический больной: неинвазивная деструкция глубинных структур с помощью комбинации стереотаксической рамы и рентгеновской трубки привела к уменьшению выраженности болевого синдрома.

1968 год – появление первой модели «Leksell Gamma-Knife»

РОЖДЕНИЕ СРХ

Практически в любой области медицины при лечении новообразований, будь то заболевания внутренних органов, кроветворной системы, зрения или даже головного мозга , применяют различные виды излучения. Так, первые годы после открытия рентгеновские лучи использовали для визуализации и лечения преимущественно кожных заболеваний. Затем их стали внедрять для лечения опухолей внутренних органов. Тогда прибегали не столько к лучевой терапии (многократное воздействие малыми дозами), сколько к «лучевой хирургии», которую проводили посредством однократного массивного облучения.

Применение различных типов облучения играет все большую роль в лечении разнообразной патологии центральной нервной системы. Это не только важная составляющая комбинированных методов лечения доброкачественных и злокачественных опухолей, но при метастатическом поражении головного мозга, артериовенозных мальформациях (врожденные сосуди¬стые аномалии), функциональных поражениях, а при повышенном риске у ослабленных, пожилых людей и при труднодоступной локализации патологического процесса это является альтернативой прямому хирургическому вмешательству.

Долгие годы лечение заболеваний головного мозга было затруднено определением пространственного нахождения очага. Решению этой задачи способствовало внедрение стереотаксической техники (от греч. stereos — пространственный и taxis — расположение). В 1948 г. в Стокгольме (Швеция) известный нейрохирург JIapc Лекселл создал оригинальный аппарат для уменьшения инвазивности существующих функциональных вмешательств на головном мозге (при болевых синдромах, двигательной патологии — гиперкинезах, в том числе и при болезни Паркинсона). Он состоял из рамы, жестко фиксируемой на голове пациента, и арки с подвижной шкалой и держателем инструментов. Впервые это устройство применили для опорожнения глубинно расположенной кисты. В 1951 г. Лекселл предложил использовать рентгеновские лучи для разрушения подкорковых ядер головного мозга. Он соединил рентгеновскую трубку со стереотаксической рамой. Последовательно передвигая ее по периметру дуги аппарата и подводя ионизирующее излучение к структурам зрительного бугра, он разрушил релейные ядра таламуса, чем помог пациенту избавиться от тяжелого болевого синдрома. Ученый описал данное клиническое наблюдение, назвав созданную им методику радиохирургией. С этого момента под данным термином понимают прицельное (точное) одномоментное подведение с помощью стереотаксической техники значительной дозы ионизирующей энергии к относительно небольшому объему патологической ткани, расположенной внутри черепа, без трепанации.

РАДИАЦИОННОЕ ЛЕЧЕНИЕ СЕГОДНЯ

Фиксация пациента на протонном пучке

МРТ исследование с контрастным усилением у пациента с множественными метастазами в головной мозг на момент лечения и через 3 месяца после радиохирургии на аппарате «Leksell Gamma-Knife»

По мере развития средств и методов нейровизуализации список показаний для радиационного лечения расширялся. Использование рентгеновской ангиографии (метод исследования кровеносных сосудов после введения в них контрастного вещества) позволило осуществлять операции по облучению сосудистых мальформаций. С появлением в 1970-х годах компьютерной томографии и в 1980-х магнитно-резонансной томографии возникла возможность облучать опухоли головного мозга. В настоящее время показания к применению радиотерапии и радиохирургии охватывают практически весь спектр нейроонкологических заболеваний, сосудистые поражения головного мозга; функциональные нарушения (паркинсонизм, болевые синдромы, эпилепсия и т.д.).

Минимальная инвазивность проведения радиохирургических процедур позволяет лечить детей без общего наркоза. Радиохирургия на аппарате «Leksell Gamma-Knife»

Пример результатов лечения с помощью гипофракционирования. Было проведено 7 фракций по 5 Гр. Через 2 месяца наблюдается положительная динамика – значительное уменьшение размеров опухоли.

Для лучевой терапии в качестве источников излучения применяют линейные электронные или протонные ускорители, источники гамма-излучения Со-60 (кобальт-60).

С конца 1950-х годов в качестве дистанционного источника ионизирующего облучения стали прибегать к использованию протонного пучка. Для этого применяли научные физические ускорители, не предназначенные специально для медицинского назначения. Оборудование для протонной терапии является сложным и дорогостоящим по сравнению с более распространенными методами проведения лучевой терапии. С физической точки зрения оно имеет некоторое преимущество в распределении ионизирующего излучения в мишени по сравнению с фотонами.

Сегодня проводятся исследования по использова¬нию пучков тяжелых ионов, в частности, углерода С-12. Однако внедрение последних связано с трудностями, возникающими при подведении пучка к пациенту, коллимации (т.е. фокусировке потока излучения), измерении энергии воздействующего излучения и т.д. Доступнее эксплуатация линейных ускорителей. Они состоят из электронно-лучевой трубки, где разгоняются электроны, а затем тормозятся — при этом испускаются фотоны, после преломления, фокусировки и коллимации направляющиеся на мишень.

В 1984 г. радиохирурги из Буэнос-Айреса (Аргентина) Освальдо Бетти и Виктор-Эдуардо Дерешинский описали проведение стереотаксического облучения на линейном ускорителе. Стандартом современного лечения является применение навигационных систем для локализации мишени на линейных ускорителях с многолепестковыми коллиматорами. Сегодня существует четыре основных метода облучения на ускорителях: многопольное облучение статическими полями, техника динамических арок , пучки модулированной интенсивности, подвижное облучение с коническими коллиматорами.

Новейший медицинский линейный ускоритель Cyber-Knife. Инсталлирован в ИНН Нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко весной 2009 года.

Результаты лечения артерио-венозной мальформации через 2 года после лечения, проведенном на аппарате «Leksell Gamma-Knife»

Популярность использования ионизирующего излучения в медицине росло вместе с развитием средств визуализации - MPT, КТ, ПЭТ и ОФЭКТ . В отличие от традиционных рентгеновских методов при томографии есть возможность объемной реконструкции внутренних органов на основе числовых данных, являющихся характеристиками свойств биологической ткани именно в конкретном месте. Благодаря совершенствованию методов и техники облучения, внедрению средств навигации радиохирургия используется не только при нейрохирургических заболеваниях, но и при лечении образований в других органах человека.

В современной технике облучения применяют различные системы визуализации, позволяющие проводить точное облучение под контролем изображений (МРТ, КТ и др.). Это реализуется с помощью «привязки» системы координат объемного образования к системе координат аппарата (например, «Гамма-Нож») или получение совмещенных снимков мишени и специальных меток или костных структур в реальном режиме времени с изображениями, используемыми для расчетов («Кибер-Нож»).

«ЗОЛОТОЙ СТАНДАРТ» РАДИОХИРУРГИИ

Воздействие ионизирующего излучения приводит к разрушению связей в ДНК молекуле разной степени обратимости.

Распределение больных по гистологическому диагнозу, пролеченных в отделении радиологии и радиохирургии в НИИ Нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко

На сегодняшний день проведение процедур на установке «Гамма-Нож» является «золотым стандартом» радиохирургии. Принцип ее действия заключается в использовании множественных источников гамма-излучения (радиоактивный кобальт-60), равномерно расположенных по полусфере, в центре которой фиксируется голова пациента. При этом воздействие от каждого из них в отдельности не оказывает повреждающего действия на мозг, но, сходясь в одной точке (в изоцентре), они дают суммарное излучение, способное разрушить биологическую ткань. В отличие от стандартных радиотерапевтических гамма-аппаратов и линейных ускорителей, где необходимо передвигать массивную головку (гантри), содержащую системы подвода пучка, в «Гамма-Ноже», благодаря фиксированному расположению источников, единственным смещающимся в специальной автоматической системе объектом является стереотаксическая рама, жестко закрепляемая на голове пациента. При этом точность облучения составляет доли миллиметра. Для радиотерапии и радиохирургии установки должны соответствовать определенным требованиям: точность подведения дозы — 3%, пространственное разрешение — 1 мм, наличие системы фиксации, навигации и моделирования, присутствие контрольного оборудования, возможность проведения многопольного некомпланарного (т.е. после не дополняемого) облучения, система формирования нерегулярных полей облучения и относительно дешевые источники фотонного излучения (поток фотонов).

Ныне в мире с помощью «Гамма-Ножа» описанным выше способом пролечено около миллиона больных. Такие заболевания, как эпилепсия и некоторые другие психические, а также интраорбитальная меланома (расположенная в глазнице злокачественная опухоль, развивающаяся из меланоцитов — пигментных клеток. — Прим. ред.), глаукома и пр. сейчас также подлежат радиохирургическому лечению.

В 2005 г. на базе НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко открыли новое отделение радиологии и радиохирургии, оснащенное самым современным оборудованием: первый в России кобальтовый аппарат для радиохирургии «Гамма-Нож», линейные ускорители «Новалис» с системой ЕхасТгас и микромноголепестковым коллиматором, а также «Кибер-Нож», которые сопровождаются специализированными системами навигации и планирования лечения.

За это время в отделении пролечено около 5 тыс. пациентов с различными патологиями головного мозга как методом радиотерапии с применением масочной фиксации, так и с помощью радиохирургии с использованием стереотаксической рамы. Полученные за 5 лет результаты показали: лучевые методы обладают высокой эффективностью и относительно безопасны. Радиохирургическое лечение проводят амбулаторно, благодаря чему пациент возвращается к привычному образу жизни буквально на следующий день. Установка позволяет за один сеанс облучить несколько очагов. Это особенно актуально для больных с множественными метастазами в головном мозге. Кроме того, при необходимости существует возможность проведения повторных сеансов облучения без дополнительного риска.

Проведение сеанса облучения на специализированном линейном ускорителе Novalis

Планирование лечения является важнейшим этапом лечения. Пример планирования больного с менингиомой основания черепа на аппарате Cyber-Knife

Согласно классической радиобиологии воздействие ионизирующего излучения приводит к возникновению радикалов, повреждающих ДНК и клеточные мембраны. В настоящее время доказано: эффект облучения реализуется посредством активации апоптоза клеток и снижением пролиферативной активности (скорости деления клеток). В результате воздействия на кровеносные сосуды повреждается эндотелий и развиваются рубцовоспаечные изменения, вследст-вие чего просвет в них сужается и облитерируется (зарастает). Необходимо отметить, что радиохирургическое лечение возможно только для относительно небольших мишеней. На сегодняшний день установлено: однократное облучение мишени, чьи размеры превышают в диаметре 3 см, с большей вероятностью приводит к лучевым повреждениям в виде некроза и к развитию отека в окружающих тканях. При больших новообразованиях, а также в случаях, когда они непосредственно прилегают к функционально значимым структурам, чувствительным к ионизирующему излучению, используется принцип фракционирования. Разные ткани имеют неодинаковую радиочувствительность и скорость восстановления радиационных повреждений. Это связано с темпом деления клеток — у злокачественных опухолей процесс происходит быстро, на каждом этапе накапливая полученные повреждения и порождая в конечном итоге нежизнеспособные клетки. У здоровых тканей процесс идет медленнее — клетки успевают восстановиться (репарироваться). Для успешности этого процесса необходимо, чтобы доза, полученная клетками, была не слишком высока. Поэтому при радиотерапии облучение проводится ежедневно небольшими дозами, которые являются частью (фракцией) суммарной дозы. Предполагается, что за время между сеансами значительное число клеток здоровых тканей успевает восстановиться, а опухолевых — нет.

Схема современного медицинского линейного ускорителя

Стандартным режимом проведения лучевой терапии является лечение за 20-30 фракций, реже 4-10 сеансов. Количество фракций и подводимые дозы зависят от состояния пациента, гистологии, объема образования и локализации, а также расположения критических (функционально значимых) структур.

Сейчас довольно часто применяют комбинированное лечение, когда, например, на фоне химиотерапии применяют и радиотерапию, или же после хирургического вмешательства облучают места операции. Как показывает опыт, такой подход имеет более высокую эффективность.

Как правило, улучшение состояния пациента после радиологического лечения происходит не мгновенно. Если при хирургическом удалении опухоли воздействие ее на здоровые окружающие ткани прекращается сразу, то при облучении она уменьшается в размерах с течением времени. При этом принято говорить о «контроле роста опухоли» (анализ изменения, проводящийся на томографах). Стабилизация же или уменьшение размеров образования связаны с улучшением состояния пациента и характеризуют эффективность лечения. При нарастании симптоматики, прогрессирующем состоянии больного, признаках сдавливания окружающих тканей показано хирургическое удаление. Однако радикальное вмешательство может повысить риск нарастания симптоматики. Скажем, при акустической невриноме — доброкачественной опухоли, растущей из оболочки миелинового нервного волокна слухового нерва, — операция может привести к потере слуха и повреждению лицевого нерва. Но даже небольшая часть оставшихся клеток чревата продолжением роста опухоли и рецидивом заболевания в будущем. Поэтому комбинация ее удаления с последующим прицельным облучением является весьма перспективной.