vol. 4 4/2015 Inżynier i Fizyk Medyczny
230
radioterapia
\
radiotherapy
artykuł naukowy
\
scientific paper
Historia
Radioterapię, czyli zastosowanie promieniowania jonizującego
w celu zniszczenia komórek nowotworowych, wprowadzono do
praktyki klinicznej na początku XX wieku. Już rok po odkryciu
promieniowania X przez Wilhelma Röntgena dr Emil Herman
Grube wykorzystał to promieniowanie do leczenia raka piersi [1].
Początki radioterapii związane były z aplikacją jednej dawki frak-
cyjnej promieniowania; jej wielkość była uzależniona od „rumie-
nia” skóry. Szybko okazało się, że stosowane promieniowanie
„X” i gamma tą metodą niszczy komórki nowotworowe, ale rów-
nocześnie powoduje bardzo poważne powikłania popromienne.
Rozpoczęło się szukanie optymalnej dawki frakcyjnej, czyli ta-
kiej, która prowadzi do zniszczenia komórek nowotworowych,
równocześnie nie powodując późnych powikłań popromien-
nych. Obecnie złotym standardem jest dawka frakcyjna rzędu 2
Gy, podawana raz dziennie pięć razy w tygodniu. Sobotnio-nie-
dzielna przerwa w leczeniu wynikała z konieczności spełnienia
wymagań ochrony radiologicznej personelu. Zauważono, że
zmiana wartości dawki frakcyjnej powyżej lub poniżej 2 Gy zmie-
nia wartość prawdopodobieństwa miejscowego wyleczenia TCP
(
Tumor Control Probability
) oraz prawdopodobieństwa powikłań
popromiennych NTCP (
Normal Tissue Control Probability
). Ponad-
to częstotliwość podawania dawki dziennej i tygodniowej oraz
całkowity czas leczenia mają wpływ na wartość TCP i NTCP. Wy-
mienione wielkości: dawka frakcyjna, częstotliwość jej podawa-
nia, całkowity czas leczenia czy przerwy w leczeniu modyfikują
wartość TCP/NTCP w różny sposób. Z rozważań radiobiologicz-
nych wynika, że jednorazowa dawka niszczy więcej komórek niż
ta sama dawka podana w kilku frakcjach (Rys. 1). Krzywe przed-
stawiają przykładowe wartości frakcji komórek, które przeży-
wają jednorazową i frakcjonowaną dawkę. Różnica pomiędzy
tymi wykresami wynika z tego, że komórki nowotworowe nie-
ustannie się dzielą, czyli w czasie przerwy pomiędzy frakcja-
mi ich liczba wzrasta. Innymi słowy, podając następną frakcję
promieniowania, „startujemy” od większej liczby komórek niż
ta, która pozostała po zakończeniu wcześniejszej frakcji. Ten
parametr w radiobiologii opisuje czas podwojenia liczby komó-
rek. W zależności od wrażliwości komórek na promieniowanie
oraz wielkości czasu podwojenia liczby komórek wykresy mogą
znacznie się różnić, jednak tendencja pozostaje: jednorazowa
dawka powoduje większą depopulację komórek niż dawka frak-
cjonowana. W latach osiemdziesiątych XX wieku odkryto przy-
śpieszoną depopulację [2]. Zjawisko to polega na tym, że czas
podziału komórek nowotworowych skraca się (komórki szybciej
się dzielą) w czasie prowadzonej radioterapii. Stwierdzono, że
czas w radioterapii odgrywa bardzo ważną rolę: im krótszy czas
prowadzenia terapii, tym szansa powodzenia leczenia większa.
Podanie jednorazowej dawki 6 Gy powoduje, że przeżywa
0,1% początkowej wartości liczby komórek. Ta sama dawka po-
dana w trzech frakcjach powoduje, że przeżywa 10% początko-
wej liczby komórek. UWAGA, dane są teoretyczne, niezwiązane
z żadnym konkretnym typem komórek; wykres przedstawia je-
dynie „kierunek” zmiany frakcji komórek w zależności od dawki.
Niestety większa liczba zniszczonych komórek zdrowych powo-
duje, że wzrasta prawdopodobieństwo powikłań popromiennych.
Podstawowa różnica pomiędzy komórkami zdrowymi i nowo-
tworowymi polega na tym, że komórki normalne mogą naprawić
uszkodzenia subletalne [3, 4]. Czas potrzebny na naprawę tych
uszkodzeń to 4-6 godzin. Tej cechy pozbawione są komórki nowo-
tworowe. Stosując frakcjonowanie dawki, dajemy „szansę” komór-
kom zdrowym na regenerację, dlatego minimalny czas pomiędzy
seansami terapeutycznymi powinien być nie mniejszy niż 6 godzin.
Można zadać jednak pytanie: czy istnieje możliwość zwiększe-
nia dawki w objętości guza nowotworowego, nie zwiększając
dawki w tkankach zdrowych, które otaczają guz nowotworowy?
Oczywiście, że tak [5]. Służy temu planowanie leczenia w radio-
terapii. W 1951 roku na to pytanie twierdząco odpowiedział
szwedzki neurochirurg dr Lars Leksell. Wprowadził on pojęcie
„radiochirurgia stereotaktyczna” (
stereotactic radiosurgery
).
Zaproponował jednorazowe napromienianie kilku-
nastoma wiązkami promieniowania małych zmian
nowotworowych umieszczonych w obszarze mózgo-
wia, w miejscach, które były niedostępne w zabie-
gach chirurgicznych. W celu precyzyjnego ułożenia
i napromieniania chorego skonstruował on specjalną
ramę stereotaktyczną (Fot. 1), do której doinstalo-
wano tubusy rentgenowskiego aparatu terapeutycz-
nego (
ortovoltage X-ray
). Według obecnej definicji,
podanie dużej jednorazowej dawki promieniowania,
rzędu 20 Gy, to radiochirurgia, natomiast podanie
kilku frakcji – dawki frakcyjne rzędu 10 Gy – to radio-
terapia stereotaktyczna. Średnice napromienianych
zmian powinny być mniejsze niż 3 cm. Napromieniane
objętości są małe, a dawki frakcyjne – duże, dlatego
ta technika napromienia w porównaniu z klasyczną,
frakcjonowaną radioterapią musi spełniać kilka do-
datkowych warunków.
0,001
0,01
0,1
1
0
1
2
3
4
5
6
7
Dawka [Gy]
Frakcjakomórekprzeżywających
dawka jednorazowa
dawka frakcjonowana
Rys. 1
Krzywe przeżycia komórkowego dla pojedynczej dawki promieniowania (linia zielona) oraz dla dawki frakcjo-
nowanej (linia niebieska).
