способ тотального облучения тела пациента

Формула изобретения

Способ тотального облучения тела пациента, включающий ротационное облучение пациента при размещении его на лечебном столе в плоскости ротации источника ионизирующего облучения, вращаемого вокруг изоцентра ротации, отличающийся тем, что угол ротации ( ) определяют по формуле: =2arc ctg (2(L+P₀)/A), где А - рост пациента, L - расстояние от изоцентра до середины переднезаднего размера пациента, Р₀ - половина переднезаднего размера пациента на уровне середины его тела, дополнительно осуществляют статическое облучение пациента переднезадними полями, причем осуществляют его с использованием клиновидного фильтра, направляя основание его к середине тела пациента, при этом углы наклона консоли от вертикали ( ) со стороны нижних конечностей и со стороны головы облучаемого пациента определяют по формуле: =Arc tg (A/4(L+P)), где Р - половина переднезаднего размера пациента на уровне входа статического поля облучения, а отпускаемую дозу D с каждого поля рассчитывают по формуле: D=D_r (1-((R+L+P)/(R+(L+P)/tg ))²), где D_r - доза, отпускаемая с ротационного поля, R - расстояние от источника до центра ротации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, точнее к радиологии, и может найти применение при системной лучевой терапии злокачественных новообразований.

Тотальное облучение тела (ТОТ) пациента используется при лучевой терапии распространенных злокачественных опухолей различной локализации.

Как самостоятельный способ лечения или в комбинации с локальным облучением ТОТ применяется, например, при системной лучевой терапии неоперабельного рака легкого [Материалы Всероссийского научного форума «Достижения и перспективы современной лучевой диагностики», М., Центр международной торговли 18-21 мая, 2004 г.; Радиология 2004, с.142-143]. По критериям непосредственного ответа, осложнениям и выживаемости больных получаемые при использовании ТОТ результаты сопоставимы с общепринятыми схемами лечения, а с учетом таких преимуществ, как точность дозирования, знание толерантных доз, возможность своевременной коррекции режимов облучения, позволяет считать такой метод адекватным видом общего противоопухолевого воздействия при лечении рака легких IV стадии.

Используется ТОТ также при лечении злокачественных лимфом [Медицинская радиология, № 3, М., Медицина, 1990, с.49-52]. Авторы работы отмечают, что онкологами накоплен определенный опыт применения ТОТ как основного способа лечения неходжкинских лимфом (НХЛ) III-IV стадий при различной гистологической структуре с достижением частичной и даже полной ремиссии. У больных с заболеванием III стадии ТОТ дополняют локальным облучением оставшихся очагов, а у части больных после ТОТ другого лечения не требуется. По критерию 5-летней выживаемости больных ТОТ считается методом выбора при НХЛ II, III, IV стадий с благоприятным гистологическим вариантом. При этом полная ремиссия достигается в более короткие сроки, чем при моно- или полихимиотерапии.

Отличительной особенностью ТОТ от других видов лучевой терапии является то, что прямое воздействие радиации на первичную опухоль и метастатические очаги сопровождается полным облучением всей кроветворной и лимфоидной систем. При этом терапевтический эффект ТОТ может обеспечиваться как путем непосредственного радиационного воздействия на опухолевые клетки, так и по опосредованному механизму, состоящему в сокращении трофического снабжения опухоли недифференцированными лимфоцитами за счет либо частичной ингибиции лимфопоэза, либо отвлечения части трофических клеток от опухоли на регенерацию здоровых тканей организма опухоленосителя, поврежденных в процессе ТОТ. Это и обеспечивает достижение достаточно высокой эффективности лечения, сопоставимой, как выше сказано, с результатами полихимиотерапии, которая отличается чрезвычайно высокой токсичностью. ТОТ же гораздо легче переносится больными и потому является предпочтительным при лечении IV стадии заболевания.

Главной физико-технической задачей ТОТ является получение в теле пациента равномерного распределения поглощенной дозы.

Существующие в настоящее время способы ТОТ ионизирующим излучением основаны на использовании неподвижных источников излучения и больших расстояний от источника излучения до пациента (4-5 м), что делает возможным получение полей облучения, соизмеримых с ростом пациента, или специально движущейся с заданной скоростью мимо источника тележки с пациентом.

Известен способ ТОТ с использованием стационарно расположенного излучателя с горизонтальным пучком излучения с использованием больших расстояний и выравнивающих компенсаторов для создания равномерного дозного распределения в теле человека [авт. свид. № 1769418, А61N 5/10], который связан с использованием горизонтально направленного от источника пучка ионизирующего излучения, расположением пациента на большом расстоянии (4.75 м) от источника для достижения размера поля облучения, равного росту человека. При этом облучение производится латерально с двух сторон, а неравномерность дозного поля за счет переменной толщины тела пациента компенсируется специальными поглотителями. Недостатками способа являются необходимость наличия процедурного помещения больших нестандартных размеров, латеральное облучение пациента, дающее неравномерность распределения дозы до 15-20%, невозможность облучать пациентов большого роста и малые мощности дозы за счет больших расстояний от источника, что делает процедуру достаточно длительной.

Известен способ ТОТ с использованием стационарно расположенного излучателя с вертикальным пучком излучения и движущимся лечебным столом-тележкой (на рельсовом ходу) с пациентом для охвата пучком излучения всего тела. Облучение также проводится с двух сторон (спереди и сзади) путем переворачивания пациента. Способ обеспечивает необходимую равномерность распределения поглощенной дозы, но использование специального процедурного помещения для проведения ТОТ экономически невыгодно, что сокращает возможности лучевой терапии.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ТОТ [Червяков A.M. и др., Патент РФ № 2159135, А61N 5/10 на «Способ тотального облучения тела пациента»], заключающийся в ротации источника ионизирующего излучения со скоростью, определяемой по отношению замеренной и требуемой поглощенных доз, при этом замеренную поглощенную дозу устанавливают при ротации источника излучения вокруг фантома, моделирующего размеры пациента, со скоростью 1 град/с. Пациент укладывается на расстоянии L = А/2 ctg ниже изоцентра ротации, где А - рост пациента в см, - половина угла ротации источника. Над пациентом устанавливают поглотитель ионизирующего излучения переменной толщины (D), определяемой по формуле:

D=-1/µ ln[РИО+ (L²+X²)/РИО+ (L²+A²/4)

где РИО - расстояние между источником ионизирующего излучения и изоцентром ротации в см, Х - расстояние от центра пациента на продольной оси до пересекающей ее плоскости, в которой определяют толщину в см, µ - линейный коэффициент ослабления материала фильтра.

Способ позволяет равномерно распределить поглощенную дозу по телу пациента в любом процедурном помещении с ротационным источником излучения.

Однако способ-прототип не лишен недостатков, основным из которых является использование поглотителя ионизирующего излучения, ослабляющего это излучение, что является причиной недостаточной точности подведения дозы. Кроме того, изготовление поглотителя переменной толщины в зависимости от конституции конкретного пациента является трудоемким и длительным процессом. Это удлиняет не только процедуру облучения, но и предлучевую подготовку, связанную с необходимостью как изготовления и установки поглотителя, так и использованием водного фантома для предварительного определения равномерности распределения поглощенной дозы по телу пациента. Таким образом, способ-прототип требует необходимости многократной прямой дозиметрии перед сеансами ТОТ, что, удлиняя время облучения пациента, ограничивает пропускную способность процедурного помещения.

Задача настоящего изобретения состояла в повышении точности подведения дозы ионизирующего излучения и сокращении времени процедуры за счет исключения из схемы облучения поглотителя ионизирующего излучения.

Эта задача решена тем, что в известном способе тотального облучения тела пациента, включающем ротационное облучение пациента, размещенного на лечебном столе в плоскости ротации источника ионизирующего излучения, вращаемого вокруг изоцентра ротации (фиг.1), согласно изобретению угол ротации ( ) определяют по формуле:

=2arc ctg(2(L+P_o)/A),

где А - рост пациента,

L - расстояние от изоцентра до середины переднезаднего размера пациента,

P _o - половина переднезаднего размера пациента на уровне середины его тела,

дополнительно осуществляют статическое облучение пациента переднезадними полями, причем осуществляют его с использованием клиновидного фильтра, направляя основание его к середине тела пациента, при этом углы наклона консоли от вертикали ( ) со стороны нижних конечностей и со стороны головы облучаемого пациента (фиг.2) определяют по формуле:

=Arc tg(A/4(L+Р)),

где Р - половина переднезаднего размера пациента на уровне входа статического поля облучения,

а отпускаемую дозу D с каждого поля рассчитывают по формуле:

D=Dr(1-((R+L+P)/(R+(L+P)/tg ))²),

где Dr - доза, отпускаемая с ротационного поля,

R - расстояние от источника до центра ротации.

Дополнительное использование статического облучения переднезадними полями при осуществлении ТОТ компенсирует возникающую при ротационном облучении неравномерность распределения дозы вдоль продольной оси тела пациента, что позволяет исключить использование поглотителя ионизирующего излучения, ослабляющего его. Это повышает точность подведения требуемой дозы.

С исключением из схемы облучения поглотителя ионизирующего излучения, изготавливаемого и устанавливаемого индивидуально для каждого конкретного пациента, отпадает необходимость трудоемкой работы по изготовлению и установке такого поглотителя, а также использования водного фантома для предварительного определения поглощенной дозы вдоль тела пациента и, следовательно, многократной прямой дозиметрии перед сеансами ТОТ. Все это сокращает процедуру облучения пациентов, делает облучение для них более комфортным и менее трудоемким для персонала, увеличивая тем самым пропускную способность процедурного помещения.

Расчеты углов ротации и наклона консоли ускорителя от вертикали, а также отпускаемой дозы с учетом конституции каждого пациента по разработанным нами формулам обеспечивает индивидуализацию и точность подведения требуемой дозы при осуществлении ТОТ.

Сущность способа заключается в следующем.

Перед облучением замеряют телеметрические данные пациента и определяют переднезадний размер его тела в зоне облучения. Затем пациента укладывают на лечебный стол линейного ускорителя в положении «на спине» непосредственно под изоцентром облучателя таким образом, чтобы продольная ось его тела располагалась в плоскости ротации ниже изоцентра источника.

Для подготовки ротационного облучения определяют угол ротации по формуле:

=2arc ctg(2(L+Po)/А),

где А - рост пациента,

L - расстояние от изоцентра до поверхности пациента по вертикали,

P_o - половина переднезаднего размера пациента на уровне середины его тела. При этом биссектриса угла ротации проходит через центр тела пациента.

Если, например, А=160 см, L=74 см, Р_о=10.5 см, угол ротации ( ) по формуле =2arc ctg(2(L+P_o)/A) будет равен 93°.

Для выполнения статического облучения, также направленного на центр пациента, определяют угол наклона консоли ускорителя с использованием стандартного клиновидного фильтра, направляя основание его к середине тела пациента. При этом углы наклона консоли от вертикали со стороны нижних конечностей и со стороны головы облучаемого пациента определяют по формуле:

=Arc tg(A/4(L+P),

где - половина переднезаднего размера пациента на уровне входа статического поля облучения. При значении P, равном, например, 10 см угол наклона консоли ускорителя ( ) будет равен 26,5°.

Отпускаемую дозу D с каждого поля рассчитывают индивидуально по формуле:

D=Dr(1-((R+L+P)/(R+(L+P)/tg ))²)

где Dr - доза, отпускаемая с ротационного поля,

R - расстояние от источника до центра ротации.

Для пациента с приведенными топометрическими данными отпускаемая доза будет равна 2,65 сГр.

Тотальное облучение осуществляют затем 2 раза в неделю на линейном ускорителе электронов путем последовательного ротационного и статического облучения с поглощенными разовыми дозами на срединной плоскости тела 0,1 Гр до суммарной дозы 1 Гр.

К настоящему времени способ прошел клиническую апробацию у больных раком яичников, легких и злокачественными лимфомами.

При лечении 45-ти неоперабельных больных мелкоклеточным раком легкого III-IV стадий без отдаленных метастазов посредством низкодозного ТОТ в дозе 0.1 Гр 2 раза в неделю до суммарной дозы 1 Гр в сочетании с облучением локорегионарной зоны в режиме среднего фракционирования в дозе 3 Гр 3 раза в неделю до суммарной дозы 45 Гр. Погодовая выживаемость больных составила: 1 год - 44%, 2 года - 10%, 3 года - 6%.

Анализ полученных результатов показал хорошую переносимость лечения (как субъективную, так и объективную, в т.ч. гематологическую), что позволило провести запланированное лечение в полном объеме всем без исключения больным. По критериям непосредственного ответа и выживаемости полученные результаты сопоставимы с общепринятыми способами лечения неоперабельного рака легких, но достигаются они при более низком токсическом воздействии на организм больного, обеспечивая за счет этого лучшее качество жизни этой тяжелой категории больных.

К настоящему времени предлагаемым способом проведено также лечение 6-ти больных злокачественными лимфомами, из которых 5 человек прожили более 2-х лет, один - 15 лет и продолжает наблюдаться. При этом следует отметить быструю ликвидацию у больных специфической интоксикации, снижение СОЭ, уменьшение опухолевого поражения легких, а также болей в костях, что обеспечивает как во время лечения, так и в отдаленном периоде удовлетворительное качество жизни больных.

Впервые ТОТ использовано нами при лечении распространенного рака яичников с отдаленными метастазами. Поскольку при такой распространенности процесса, а именно по всей брюшной полости и за ее пределами, облучение в туморицидных дозах практически невозможно в связи с низкой толерантностью органов брюшной полости и костного мозга, сложилось общее мнение о бесперспективности лучевого лечения этой категории больных. Как показывает клинический опыт, в 30-40% наблюдений лучевую терапию вынужденно прекращают в связи с выраженными осложнениями со стороны желудочно-кишечного тракта и гематологической токсичностью. При этом пятилетняя выживаемость таких больных колеблется в пределах от 2.5 до 8.8%. И хотя в 90-е годы были предприняты попытки использования лучевой терапии на единичные остаточные опухолевые очаги после операции и нескольких курсов химиотерапии при раке яичников III-IV стадий, существенного увеличения продолжительности жизни больных достигнуто не было, а число осложнений как со стороны желудочно-кишечного тракта, так и органов кроветворения оставалось значительным. В результате этого онкологами был сделан выбор в пользу комбинации хирургического вмешательства лишь с химиотерапией.

В связи с этим попытка использования ТОТ в лечении больных раком яичников IV стадии и с рецидивами заболевания предпринята нами впервые и, на наш взгляд, достаточно успешно. Как показали наши наблюдения за пролеченными больными, по эффективности ТОТ в полной мере заменяет и даже, учитывая высокие отдаленные результаты, превосходит курс химиотерапии и легче переносится больными. Отсутствие серьезных осложнений при проведении ТОТ сделало возможным проведение одновременно или непосредственно после ТОТ локальной лучевой терапии на манифестированные очаги с последующей (через 1-2 мес) химиотерапией в виде 6-9 курсов. Возможность осуществления комплексного лечения, включающего операцию, ТОТ, локальное облучение и химиотерапию, способствовала увеличению продолжительности жизни больных. Из пяти пролеченных таким способом пациенток с IV стадией заболевания три прожили более 2 лет, одна - 4 года 5 мес, а одна живет 17 лет и продолжает наблюдаться.

Предлагаемый способ по сравнению с известными имеет ряд существенных преимуществ.

1. Обеспечивает высокую точность поглощения отпускаемой дозы, в то время как в способе-прототипе при использовании поглотителя ионизирующего излучения имеет место ослабление излучения.

2. Значительно сокращает процедуру облучения как за счет исключения необходимости трудоемкой работы по изготовлению и установке индивидуального поглотителя, так и использования водного фантома и многократной прямой дозиметрии перед сеансами ТОТ, а также обеспечивает возможность проведения облучения в обычном процедурном помещении, что выгодно отличает предлагаемый способ от прототипа и других известных способов.

Способ разработан в отделе медицинской радиационной физики РНЦ РХТ Росмедтехнологий и прошел клиническую апробацию при лечении распространенного рака яичников с отдаленными метастазами, неоперабельного рака легких и злокачественных лимфом с положительным результатом.