4.Описание и анализ оборудования, применяемого при функциональном исследовании рассматриваемой системы организма

Радиотерапевтические технологии (методы)

Номенклатура оборудования, используемого в радиотерапевтическом отделении, зависит исключительно от процедур, которые проводятся. Однако, часто именно имеющееся оборудование, определяет то, какие процедуры могут быть проведены. Как правило,  новое оборудование должно иметь сертификат безопасности и  руководство по эксплуатации, в котором приводится его описание. При закупке  нового оборудования, нужно убедиться, что имеются все важные документы (и можно запросить их перевод на местный язык).

Радиотерапия внешним пучком

Отметим, что рекомендации производителя по использованию оборудования ДОЛЖНЫ соблюдаться, а его возможности по безопасности НЕ должны быть аннулированы.

Виды излучения, наиболее часто используемые для радиотерапии внешним пучком, это рентгеновское, гамма-излучения и электроны. Другие виды излучения (такие как бета-излучение, протоны и нейтроны) также могут быть использованы, но сравнительно редко. Поэтому этот модуль  фокусирует внимание главным образом на обычном использовании радиации, где могут быть сделаны следующие разграничения:

• Если опухоль локализована неглубоко, то может быть использовано рентгеновское излучение низкой или средней энергии (60–300 кВ). Это называется поверхностнойтерапией (60–120 кВ) и терапией фотонами средней энергии (120–300 кВ) терапией. При этом виде лечения максимальная доза формируется во входной точке пучка (т.е. на коже пациента). Глубина  лечения определяется видом излучения, поверхностное излучение наиболее часто используется для лечения раков кожи, в то время как терапия фотонами средней энергии может применяться для лечения мишеней на глубине до нескольких сантиметров.

• При лечении более глубоких опухолей требуются более высокие энергии фотонов. Одним из источников таких более высокоэнергетических фотонов являются определенные радионуклиды, которые могут испускать гамма-излучение достаточной энергии. Исторически, основными используемыми радионуклидами были цезий-137 и кобальт-60, при использовании которых пациент может быть подвергнут облучению источником очень высокой активности (несколько ТБк) на расстоянии между 50 и 100 см. В настоящее время более часто используется кобальт-60 (в силу более низкой проникающей способности пучка).  Эти тип  установок часто называют  установками для дистанционной кюритерапии.

• В последнее время, все более широко доступными становятся медицинские линейные ускорители (или кратко линейные ускорители).  Эти аппараты используют  микроволны для ускорения электронов вдоль длинной трубки, чтобы заставить их двигаться очень быстро. В конце трубки  высоко скоростные  электроны бомбардируют мишень металла с высоким атомным номером. Когда электроны сталкиваются с ядрами атомов мишени, они замедляются, теряя часть своей энергии.  Энергия, которая теряется, испускается в виде тормозного рентгеновского излучения.  Это рентгеновское излучения  имеет энергии, которые колеблются от энергии электронов, которые его образовали, до приблизительно 1 МэВ.  Например, линейный ускоритель, который ускоряет электроны до 10 МэВ, производит рентгеновское излучение от 1 МэВ до 10 МэВ. В медицинской терминологии, эти энергии рентгеновского излучения  более часто измеряют в виде пикового напряжение в мегавольтах (МВ).

В общем, медицинские линейные ускорители  производят рентгеновское излучение с энергиями в диапазоне 4 и 25 МэВ (т.е. между 4 и 25 МВ).  При использовании рентгеновского излучения этих энергий  глубина, на которой максимальная доза передается пациенту, составляет несколько миллиметров или сантиметров в биологической ткани.

Это происходит за счет большого диапазона энергий вперед направленных вторичных электронов, произведенных первичным рентгеновским излучением. Этот эффект накопления дозы является не только клинически важным (так как он означает, что входная доза на кожу намного ниже, чем максимальная доза в глубине биологической ткани), но также важен, когда  производятся измерения в мегавольтном пучке рентгеновского излучения. Поэтому,  чтобы гарантировать, что Вы измеряете максимальную дозу, важно обеспечить подобное биологической ткани накопление дозы на детекторе ионизирующего излучения. Это особенно важно и для измерений дозы пациента, и для  измерений при (обеспечении) радиационной безопасности.

Некоторые линейные ускорители используют пучки  ускоренных электронов напрямую вместо того, чтобы пускать их на мишень. В отличие от мегавольного рентгеновского излучения эти мегавольтные электроны  не проникают глубоко в ткань, а  освобождают свою дозу в диапазоне от кожи вглубь до  некоторой глубины (редко более 5 см) и затем очень быстро падает интенсивность пучка (смотрите Рисунок 2). Такие пучки  обеспечивают подходящее распределение дозы, когда  орган-мишень лежит близко к коже, а чувствительная структура ниже.

Отметим, что общий термин мегавольтный лечащий аппарат (установка) часто используется для описания и линейных ускорителей, и установок для дистанционной кюритерапии кобальтом-60, и эти термины далее используются  в этом модуле.

Брахитерапия

Существует множество разработок оборудования для брахитерапии с тех пор, как впервые радиоактивное вещество  было использовано для лечения рака. Первоначально радиоактивное вещество (обычно радий) приводился в контакт вопухолью  путем помещения/введения источника вручную  в операционной. Радиевые (и позже цезиевые) источники доступны в виде полых гранул, игл и в множестве других  видов, что подходило для многих применений. В настоящее время радий больше не рекомендуется к использованию, но  прямое введение других радиоактивных веществ (например, I-125 или Au-198 в виде источников и в виде постоянные имплантантов) все еще производятся. Главная проблема этого метода с точки зрения радиационной безопасности это то, что не только радиотерапевт, но и технический медицинский персонал операционной получают высокие дозы на кожу и руки.

Улучшением сточки зрения радиационной безопасности явилась разработка методикипоследующего введения. Последующее введение предусматривает вначале введение в пациента в операционной полостного аппликатора а затем введение (загрузку) источника в аппликатор после того, как пациент пришел в себя и был помещен в больничную палату. Таким образом, с источниками не обращаются вручную в операционной и меньше персонала облучаются от источника. Однако, так как источники находятся в аппликаторе в течение всего времени лечения, технический персонал (такой как медсестры) все же будут облучаться.  Вышеописанная процедура известна как последующее введение вручную и типично используемые изотопы это  Cs-137 и Ir-198.

Далее были разработаны механизмы, которые могут автоматически перемещать источники из защитного бокса в позицию лечения. Это называется дистанционным последующим введением, так как введение производиться дистанционно с помощью трубки, к которой пациент прикрепляется для продолжения лечения (смотрите Рисунок 3). Этот тип оборудования чрезвычайно полезен с точки зрения радиационной защиты, так как оно допускает лечение пациента в больничной палате, когда в комнате никого нет. Если медсестре нужен доступ к пациенту,  устройство может быть использовано для того,  чтобы  убрать источники от пациента обратно в защитный бокс, таким образом, исключается облучение медсестер.

Все вышеупомянутые технологии являются подходящими для  использования длябрахитерапии с низкой мощностью дозы (LDR). Она предполагает использование радиоактивных источников активностью порядка 1 ГБк, для которых мощность дозы на опухоли составляет приблизительно 0.5 Гр в час. При этом типичная продолжительность лечения для достижения дозы приблизительно в 60 Гр составляет около одной недели.

Однако, технология последующего дистанционного введения позволяет использовать источники с намного более высокими активностями порядка нескольких сот ГБк, поскольку никто, кроме пациента, не находится в контакте с источником. Это уменьшает время лечения до нескольких минут и  этот тип лечения называется брахитерапией  с высокой мощностью дозы (HDR). Из-за радиобиологических соображений это лечение обычно производится фракционировано в несколько сеансов (например, 6 раз по 6 Гр). Радионуклидами, используемыми для брахитерапии с высокой мощностью дозы, являются Co-60 и обычно Ir‑192.

Важно отметить, что вид оборудование применяемый для брахитерапии в большой степени зависит от вида применения и индивидуальных показателей пациента. Кроме гинекологической брахитерапии, где как правило используются стандартные аппликаторы.

Описание и характеристики оборудования

Твердомер портативный динамический ТКМ-359