Проявления радиационного облучения - лучевая болезнь. Радиационная токсикология Ранняя лучевая токсичность

Хиросима, Нагасаки, Чернобыль – это черные страницы в истории человечества, связанные с атомными взрывами. Среди пострадавшего населения наблюдались негативные радиационные эффекты. Влияние ионизирующего излучения имеет острый характер, когда в течение короткого времени разрушается организм и наступает смерть, или хронический (облучение небольшими дозами). Третий вид влияния – долгосрочный. Он вызывает генетические последствия радиации.

Воздействие ионизирующих частиц бывает разное. В небольших дозах радиоактивное излучение применяют в медицине для борьбы с онкологией. Но почти всегда оно негативно влияет на здоровье. Малые дозы атомных частиц являются катализаторами (ускорителями) развития рака и поломки генетического материала. Большие дозы приводят к частичной или полной гибели клеток, тканей и всего организма. Сложность в контроле и отслеживании патологических изменений заключается в том, что при получении малых доз радиации симптомы отсутствуют. Последствия могут проявляться через годы и даже десятилетия.

Радиационные эффекты облучения людей имеют такие последствия:

• Мутации.
• Раковые заболевания щитовидной железы, лейкозы, молочной железы, легких, желудка, кишечника.
• Наследственные нарушения и генетического кода.
• Нарушение обмена веществ и гормонального равновесия.
• Поражение органов зрения (катаракта), нервов, кровеносных и лимфатических сосудов.
• Ускоренное старение организма.
• Стерильность яичников у женщин.
• Слабоумие.
• Нарушение психического и умственного развития.

Пути и степень облучения

Облучение человека происходит двумя путями – внешним и внутренним.

Внешняя радиация, которую получает организм, исходит от излучающих объектов:

• космос;
• радиоактивные отходы;
• испытания ядерного оружия;
• естественная радиация атмосферы и грунта;
• аварии и утечки на атомных реакторах.

Внутреннее облучение радиацией осуществляется изнутри организма. Радиационные частицы содержатся в пищевых продуктах, которые человек употребляет (до 97%), и в небольшом количестве в воде и воздухе. Для того чтобы понять, что происходит с человеком после облучения радиацией, нужно понимать механизм ее воздействия.

Мощное излучение вызывает в организме процесс ионизации. Это значит, что в клетках образуются свободные радикалы – атомы, у которых не хватает электрона. Чтобы восполнить недостающую частицу, свободные радикалы отбирают ее у соседних атомов. Так возникает цепная реакция. Этот процесс приводит к нарушению целостности молекул ДНК и клеток. Как результат – развитие атипичных клеток (раковых), массовая гибель клеток, генетические мутации.

Дозы облучения в Гр (грей) и их последствия:

• 0,0007-0,002 – норма получения организмом радиации за год;
• 0,05 – предельно допустимая доза для человека;
• 0,1 – доза, при которой риск развития генных мутаций удваивается;
• 0,25 – максимально допустимая однократная доза в чрезвычайных условиях;
• 1,0 – развитие острой лучевой болезни;
• 3-5 – ½ пострадавших от радиации погибает в течение первых двух месяцев из-за поражения костного мозга и, как следствие, нарушения процесса кроветворения;
• 10-50 – летальный исход наступает через 10-14 дней из-за поражения ЖКТ (желудочно-кишечный тракт);
• 100 – смерть наступает в первые часы, иногда через 2-3 дня из-за повреждения ЦНС (центральная нервная система).

Классификация поражений при радиационном облучении

Облучение радиаций приводит к повреждению внутриклеточного аппарата и функций клеток, что впоследствии вызывает их гибель. Наиболее чувствительны клетки, которые быстро делятся – лейкоциты, эпителий кишечника, кожа, волосы, ногти. Более устойчивы к радиации гепатоциты (печень), кардиоциты (сердце) и нефроны (почки).

Радиационные эффекты облучения

Соматические последствия:

• острая и хроническая лучевая болезнь;
• поражение глаз (катаракта);
• лучевые ожоги;
• атрофия и уплотнение облученных участков кожи, сосудов, легких;
• фиброз (разрастание) и склероз (замена соединительной структурой) мягких тканей;
• уменьшения количественного состава клеток;
• дисфункция фибробластов (матрица клетки, основа при ее появлении и развитии).

Соматико-стохастические последствия:

• опухоли внутренних органов;
• умственная отсталость;
• врожденные уродства и аномалии развития;
• рак у плода вследствие его облучения;
• сокращение продолжительности жизни.

Генетические последствия:

• изменение наследственности;
• доминантные и рецессивные мутации генов;
• хромосомные перестройки (изменение числа и структуры хромосом).

Симптомы радиационного поражения

Симптомы облучения радиацией зависят в первую очередь от радиоактивной дозы, а также от площади поражения и продолжительности однократного воздействия. Дети более восприимчивы к радиации. Если у человека есть такие внутренние болезни, как сахарный диабет, аутоиммунные патологии (ревматоидный артрит, красная волчанка), это усугубит влияние радиоактивных частиц .

Однократная радиационная доза наносит большую травму, чем такая же доза, но полученная в течение нескольких дней, недель или месяцев.

При однократном воздействии большой дозы или при поражении обширной площади кожи развиваются патологические синдромы.

Цереброваскулярный синдром

Это признаки облучения радиацией, связанные с поражением сосудов головного мозга и нарушением мозгового кровообращения. Просвет сосудов сужается, поступление кислорода и глюкозы в мозг ограничивается.

Симптомы:

• кровоизлияния в мозжечок – рвота, головная боль, нарушение координации, косоглазие в сторону поражения;
• кровоизлияние в мост – глаза не двигаются в стороны, расположены только посередине, зрачки не расширяются, реакция на свет слабая;
• кровоизлияние в таламус – полный паралич половины тела, зрачки не реагируют на свет, глаза опущены к носу, исход всегда летальный;
• кровоизлияние субарахноидальное – резкие интенсивные боли в голове, усиливающиеся при любых физических движениях, рвота, лихорадка, изменение ритмов сердца, скопление жидкости в мозге с последующим отеком, эпилептические припадки, повторные кровоизлияния;
• тромботический инсульт – нарушение чувствительности, отклонение глаз к очагу поражения, недержание мочи, нарушение координации и целенаправленности движений, психическая заторможенность, устойчивое повторение фраз или движений, амнезия.

Гастроинтестинальный синдром

Возникает, если человека облучить дозой не 8-10 Гр. Это характерно для пациентов с 4-й степенью острой лучевой болезни. Проявляется не ранее чем на 5 сутки.

Симптомы:

• тошнота, снижение аппетита, рвота;
• вздутие живота, интенсивная диарея;
• нарушение водно-солевого баланса.

Впоследствии развивается некроз – омертвение слизистой кишечника, далее сепсис.

Синдром инфекционных осложнений

Это состояние развивается из-за нарушения формулы крови, как следствие, снижение естественного иммунитета. Возрастает риск экзогенной (внешней) инфекции.

Осложнения при лучевой болезни:

• ротовая полость – стоматит, гингивит;
• органы дыхания – тонзиллит, бронхит, пневмония;
• ЖКТ – энтерит;
• лучевой сепсис – усиливается гноеобразование, на коже и внутренних органах появляются гнойнички.

Орофарингеальный синдром

Это язвенное кровоточащее поражение мягких тканей ротовой и носовой полости. У пострадавшего отечная слизистая, щеки, язык. Десны становятся рыхлыми.

Симптомы:

• сильная боль в ротовой полости, при глотании;
• продуцируется много вязкой слизи;
• нарушение дыхания;
• развитие пульмонита (поражение альвеол легких) – одышка, хрипы, вентиляционная недостаточность.

Геморрагический синдром

Определяет степень тяжести и исход лучевой болезни. Нарушается свертываемость крови, стенки сосудов становятся проницаемыми.

Симптомы – в легких случаях мелкие, точечные кровоизлияния во рту, в области заднего прохода, с внутренней стороны голеней. В тяжелых случаях радиационное облучение вызывает массивные кровотечения из десен, матки, желудка легких.

Радиационное поражение кожи

При небольших дозах развивается эритема – выраженное покраснение кожи из-за расширения кровеносных сосудов, позже наблюдаются некротические изменения. Спустя полгода после облучения появляется пигментация, разрастание соединительной ткани, появляются стойкие телеангиэктазии – расширение капилляров.

Кожа человека после радиации атрофируется, становится тонкой, легко повреждается при механическом воздействии. Лучевые ожоги кожи не поддаются лечению. Кожные покровы не заживают и очень болезненны.

Генетические мутации от воздействия радиации

Еще одни признаки радиационного облучения – это генные мутации, нарушение структуры ДНК, а именно одно его звена. Такое ничтожное, на первый взгляд, изменение приводит к серьезным последствиям. Генные мутации необратимо изменяют состояние организма и в большинстве случаев приводят к его гибели. Мутантный ген вызывает такие заболевания – дальтонизм, идиопатия, альбинизм. Проявляются в первом поколении.

Хромосомные мутации – изменение размеров, количества и организации хромосом. Происходит перестройка их участков. Они напрямую влияют на рост, развитие и функциональность внутренних органов. Носители хромосомных поломок погибают в детском возрасте.

Последствия облучения радиацией в глобальном масштабе:

1. Падение рождаемости, ухудшение демографической ситуации.
2. Стремительный рост онкологической патологии среди населения.
3. Тенденция к ухудшению здоровья детей.
4. Серьезные нарушения иммунного статуса среди детского населения, которое находится в зонах влияния радиации.
5. Заметное сокращение показателей средней продолжительности жизни.
6. Генетические сбои и мутации.

Значительная часть изменений, вызванная влиянием радиоактивных частиц, является необратимой.

Риск возникновения рака после облучения прямо пропорционален дозе облучения. Радиация даже в минимальных дозах негативно сказывается на самочувствии и работе внутренних органов. Люди часто списывают свое состояние на синдром хронической усталости. Поэтому после диагностических или лечебных мероприятий, связанных с облучением, необходимо принимать меры по ее выведению из организма и укреплять иммунитет.

Лучевые повреждения - патологические изменения в организме, органах и тканях, развивающиеся в результате воздействия ионизирующего излучения. При проведении лучевой терапии отмечаются общие и местные лучевые повреждения. Общие реакции являются ранними изменениями. Местные лучевые повреждения в области локального облучения делят на ранние и поздние. Условно к ранним лучевым повреждениям относят изменения, развившиеся в процессе проведения лучевой терапии и в течение 100 дней после ее окончания. Радиобиологическое обоснование этих сроков включает время, необходимое для восстановления сублетальных повреждений. Лучевые повреждения, которые появляются позже 3 мес, часто спустя многие годы после лучевой терапии, называют поздними, или отдаленными, последствиями облучения.

В процессе проведения лучевого лечения могут появиться лучевые реакции - изменения, которые проходят в течение 2-4 нед часто без лечения.

У части больных отмечаются только ранние или только поздние местные лучевые повреждения. Клиническое проявление и течение лучевых повреждений обусловлены величиной и распределением во времени суммарной поглощенной дозы, а также толерантностью тканей в облучаемом объеме и, повидимому, индивидуальной чувствительностью.

В настоящее время типы нормальных тканей подразделяют на так называемые иерархические, или H-типа (от англ. hierarchy), и гибкие, или F-типа (от англ. flexible). Первый вид тканей различают по характеру клеток: стволовые, фракции роста, постмиотические зрелые клетки. Процессы при облучении в них протекают быстро, они являются ответственными за появление ранних лучевых повреждений. К ним относятся гемопоэтические клетки, слизистые оболочки, эпителий тонкой кишки. Ткани второго типа состоят из клеток, в которых процессы обновления идут медленно. К ним относятся ткани почки, печени, клетки центральной нервной системы. При облучении тканей гибкого типа возникают поздние лучевые повреждения.

Появление ранних лучевых повреждений связывают с функциональными нарушениями кровообращения, радиационной гибелью клеток и снижением процессов репарации в окружающих опухоль здоровых тканях. Ранние

повреждения в малой степени зависят от величины дозы за фракцию, имеют значение отношения α/β более 10 Гр, при этом укорочение общего времени курса облучения ведет к возрастанию их частоты и степени тяжести. Но ранние повреждения могут быстро регрессировать. Их появление не всегда свидетельствует о возникновении со временем поздних лучевых повреждений.

При развитии поздних лучевых повреждений выявляются морфологические изменения кровеносных и лимфатических сосудов. Постепенно эти изменения приводят к облитерации и тромбозу сосудов, склеротическим и другим изменениям. Появление поздних лучевых повреждений, возникающих спустя 3 мес после окончания лечения, зависит от дозы за фракцию, характеризуется значением отношения α/β от 1 до 5 Гр и не имеет связи с длительностью курса облучения. Поздние лучевые повреждения, как правило, требуют лечения, хотя изменения тканей носят практически необратимый характер.

Уровень необходимых туморицидных доз зачастую превышает уровень толерантности окружающих опухоль тканей и органов.

Толерантные дозы гамма-излучения для различных органов и тканей при фракционировании дозы по 2 Гр 5 раз в неделю (цит. по М. С. Бардычеву, 1996)

К основным факторам, влияющим на возникновение и степень тяжести лучевых повреждений, относятся величина и мощность поглощенной дозы; режим фракционирования дозы; объем облучаемых здоровых тканей; исходное состояние организма, облучаемых тканей - сопутствующие заболевания.

Увеличение суммарной дозы ведет к увеличению риска лучевых повреждений. Мощность дозы также прямо (но не линейной зависимостью) связана с вероятностью возникновения поздних повреждений. Режим фракционирования существенно влияет на прогноз лучевых повреждений. Сниже-

ние разовой дозы, суточное дробление дозы, использование расщепленных курсов облучения уменьшают появление поздних лучевых повреждений. Сопутствующие заболевания, которые сопровождаются ухудшением трофических процессов в тканях, такие как сахарный диабет, анемия, а также хронические воспалительные процессы в органах, попадающих в зону облучения, значительно увеличивают риск лучевых повреждений.

В настоящее время наиболее полной считается классификация Радиотерапевтической онкологической группы совместно с Европейской организацией по исследованию и лечению рака (RTOG/EORG, 1995). Классификация дополнена критериями Кооперативной группы исследователей для более точной характеристики преимущественно ранних токсических эффектов, так как современная лучевая терапия, как правило, применяется в сочетании с вводной, одновременной или адъювантной химиотерапией. В классификации повреждения оцениваются по шестибалльной шкале от 0 до 5 с учетом степени тяжести их проявлений, при этом символу «0» соответствует отсутствие изменений, а «5» - смерти пациента в результате лучевого повреждения.

Острые радиационные повреждения (RTOG)

Продолжение табл.

Продолжение табл.

Окончание табл.

Шкала оценки поздних лучевых повреждений RTOG/EORTC

Продолжение таблицы

Окончание табл.

Профилактика лучевых повреждений включает рациональный выбор вида энергии излучения, учет особенностей распределения энергии в облучаемом объеме, а также распределение во времени, использование радиомодификаторов. К профилактическим мерам относятся обязательное лечение хронических сопутствующих заболеваний, назначение витаминов, ферментов, естественных или искусственных антиоксидантных препаратов. Местная профилактика предполагает не только лечение хронических процессов в органах, попадающих в объем облучения, но и дополнительное воздействие препаратами, улучшающими трофику тканей. Важным является лечение ранних лучевых реакций. Доказано защитное действие рационального использования радиомодикаторов.

Лечение поздних лучевых повреждений. Лечение поздних лучевых повреждений кожи строится с учетом клинической формы повреждения. Высокоэффективно использование низкоинтенсивного лазерного излучения. Применяют стероидные и витаминизированные масла. При лечении лучевого фиброза используют рассасывающие препараты: диметилсульфоксид, лидазу, глюкокортикоиды. Иногда приходится прибегать к радикальному иссечению поврежденных тканей с последующим кожно-пластическим замещением дефекта. В настоящее время лучевые повреждения кожи связывают с ошибками планирования и проведения лучевой терапии.

Для лечения поражений слизистой полости рта применяют естественные или искусственные антиоксидантные препараты: токоферол, аскорбиновую кислоту, экстракт элеутерококка, препараты триовит, ионол, дибунол, мексидол. Обязательно назначают щадящую диету, антибактериальную (с учетом индивидуальной чувствительности) и противогрибковую терапию.

В процессе лучевой терапии рака гортани целесообразно полоскание горла антисептическими средствами, ингаляции с противовоспалительными и улучшающими репарацию слизистой оболочки препаратами.

В лечении лучевых пульмонитов наиболее эффективны применение ингаляций 15-20-процентного раствора диметилсульфоксида, активная антибиотикотерапия, отхаркивающие средства, бронхолитическая терапия, общеукрепляющее лечение.

Лечение лучевых повреждений сердца проводят по общим принципам кардиологии в зависимости от вида проявлений осложнений - лечение нарушений ритма, ишемических изменений, симптомов сердечной недостаточности.

При лучевом эзофагите рекомендуется прием перед едой свежего сливочного масла, масла облепихи или оливкового масла.

Местное лечение лучевых повреждений кишки направлено на снижение воспалительных процессов в поврежденном участке кишки и на стимуляцию репаративных процессов. По рекомендациям М. С. Бардычева - автора многочисленных работ, посвященных профилактике и лечению лучевых повреждений, необходимо в течение недели применять очистительные клизмы с теплым настоем отвара ромашки, затем в течение 2-3 нед утром и вечером вводить с учетом уровня поражения 50-75-процентный раствор

димексида в сочетании с 30 мг преднизолона. В последующие 2-3 нед назначают масляные микроклизмы, мази метилурацила, каратолина, масла шиповника или облепихи. Интенсивные боли в прямой кишке следует купировать свечами метилурацила с новокаином, анестезином, платифиллином и преднизолоном. Ректовагинальные или везиковагинальные свищи диаметром до 1 см обычно при этом лечении закрываются в сроки от 6 до 12 мес. При ректальных свищах большего диаметра необходима операция для вывода сигмовидной кишки с формированием искусственного заднего прохода. При формировании в отдаленных сроках стенозов в облученных сегментах тонкой или толстой кишки проводят соответствующее хирургическое лечение.

Для профилактики возникающей при облучении поддиафрагмальных отделов диареи рекомендуются вяжущие и абсорбирующие средства (вяжущий сбор, крахмал, активированный уголь, энтеросорбенты), а для ее купирования используется имодиум. Для снятия тошноты и рвоты эффективны антиэметики в сочетании с седативными препаратами и витаминами группы В. Показано также назначение антиоксидантов - витаминов А (100 000 ЕД/сут.), С (по 1-2 г 2 раза в день). Для нормализации функции кишечника и профилактики дисбактериоза назначают ферментные препараты (фестал, энзистал, мезим форте) и бифидумбактерин (хилак-форте, вита-флор и т. п.). Рекомендуется рациональная и щадящая диета с исключением всех раздражающих продуктов (острое, соленое, жареное, специи, крепкие спиртные напитки и т. п.).

Лечение лучевых циститов включает интенсивную противовоспалительную терапию и стимуляцию репаративных процессов. Лечение состоит в применении антибиотиков в соответствии с индивидуальной чувствительностью, инстилляций в мочевой пузырь антисептических растворов и средств, стимулирующих репаративные процессы (растворы протеолитических ферментов, 5-процентного раствора димексида, 10-процентно- го дибунола или метилурацила). При возникновении стеноза мочеточника проводят бужирование или устанавливают стенты. При нарастании гидронефроза и угрозе уремии показано наложение нефростомы.

При лечении лучевых циститов и ректитов дополнение стандартных схем лечения облучением низкоинтенсивным лазером повысило эффективность лечения лучевых повреждений мочевого пузыря и прямой кишки.

Лучевые лимфостазы и слоновость конечностей часто развиваются в результате облучения регионарных лимфатических коллекторов или когда лучевое лечение сочетается с хирургическим (когда удаляются регионарные лимфатические коллекторы). Лечение заключается в восстановлении путей лимфооттока с помощью микрохирургического лимфовенозного шунтирования.

Особое значение поддерживающей неспецифической лекарственной терапии должно придаваться при крупнопольном облучении. Для борьбы с панцитопенией назначают соответствующую гемостимулирующую терапию (дексаметазон, препараты колониестимулирующего фактора). Всем больным показано назначение антиагрегантов и средств, улучшающих

микроциркуляцию (трентал, курантил, теаникол, эскузан). Для купирования лучевых реакций эффективна также низкоинтенсивная системная лазертерапия.

В плане снижения риска лучевых повреждений важными представляются стратегические подходы к использованию методов и средств, снижающих влияние пострадиационных эффектов на нормальные ткани, таких как лазерное излучение, гипокситерапия и другие радиопротекторы и иммуномодуляторы.

Радиационная токсикология изучает распределение, кинетику обмена и биологическое действие радиоактивных изотопов. Эти сведения на практике используются для установления и оценки предельно допустимых уровней содержания и поступления радиоактивных изотопов в организме воздухом, водой и пищей.

Облучение при попадании радиоактивных изотопов внутрь организма продолжается непрерывно, пока изотоп полностью не распадется или не будет выведен из организма. Иногда облучение длится годами или даже в течение всей жизни пострадавшего. При этом чаще всего наблюдается преимущественное облучение отдельных органов и систем организма.

Степень токсичности и специфика биологического действия радиоактивного изотопа определяется его физическими (вид и энергия излучения, период полураспада, доза излучателя), химическими (форма вводимого соединения, растворимость при рН тканей и органов, степень сродства к тканевым структурам) и физиологическими (путь поступления, величина и скорость всасывания радионуклида из депо, характер и тип распределения, скорость выведения из организма) свойствами, а также степенью радиочувствительности изучаемого объекта.

Биологически активные количества большинства радиоактивных изотопов имеют ничтожный вес. Количество Sr90, соответствующее 1 кюри, весит 6,9·10 -3 г, а предельно допустимая доза (2 мккюри) - всего 1,4·10 -8 г. Поражающее действие радиоактивных изотопов вызывается не их химическими свойствами, а излучением при распаде. Лишь у очень медленно распадающихся радиоактивных изотопов (U238, Th232 и др.) на первый план выступает не радиационная, а химическая токсичность. Радиоактивные изотопы могут поступать в организм через легкие (вдыхание аэрозолей, паров, дыма), желудочно-кишечный тракт (с водой и продуктами питания), кожу и раны. Для диагностики и терапии, помимо перечисленных, используют подкожное, внутримышечное, внутрибрюшинное и внутритканевое введение изотопов.

При вдыхании радиоактивные аэрозоли, проходя через дыхательные пути, частично оседают в носоглотке и полости рта и оттуда возможно их попадание в пищеварительный тракт; определенного размера частицы и газы попадают в легкие. В результате деятельности мерцательного эпителия некоторая доля частиц удаляется из дыхательных путей и тоже вследствие заглатывания поступает в желудочно-кишечный тракт.

Степень проникновения, величина и продолжительность задержки аэрозолей в легких зависят от их заряда, размера частиц и свойств ингалируемого соединения. В случае ингаляции плохо растворимых соединений при условиях, оптимальных для задержки аэрозолей в легких (размер частиц >0,5≤2 мк), около 25% радиоактивного вещества немедленно удаляется с выдыхаемым воздухом, 50% задерживается в верхних дыхательных путях и удаляется в течение нескольких часов в результате деятельности мерцательного эпителия. Из 25% аэрозолей, проникших в нижние дыхательные пути, 10% довольно быстро, также благодаря деятельности мерцательного эпителия, удаляются из легких, попадают в ротовую полость и заглатываются.

Оставшиеся 15% медленно исчезают из легких. Большая часть остающейся активности задерживается в легких или фагоцитируется и попадает в лимфатические узлы легких, где прочно фиксируется. Вследствие этого, а также малого объема лимфатических узлов по сравнению с массой легких концентрация плохо растворимых радиоактивных аэрозолей в лимфатических узлах в поздние сроки после вдыхания изотопа может в 100-1000 раз превышать таковую в легких. Хорошо растворимые соединения радиоактивных веществ быстро всасываются из легких и в зависимости от своих свойств различным образом распределяются в организме. Всасывание радиоактивных изотопов из желудочно-кишечного тракта зависит от химических свойств вводимого соединения и физиологического состояния организма. За редким исключением (окись трития) радиоактивные изотопы плохо всасываются через неповрежденную кожу.

Распределение в организме изотопов элементов, принадлежащих к одной группе периодической системы, имеет много общего. Элементы I основной группы (Li, Na, К, Rb, Cs) полностью резорбируются из кишечника, сравнительно равномерно распределяются по органам, относительно быстро выделяются с мочой. Элементы II группы (Са, Sr, Ва, Ra) хорошо всасываются из кишечника, избирательно откладываются в скелете, в несколько большем количестве выводятся с калом, чем с мочой. Элементы III основной и IV побочной групп, в том числе легкие лантаниды, актиниды и трансурановые элементы, практически не всасываются из кишечника, но, попадая тем или иным путем в кровь, избирательно откладываются в печени и в меньшей степени в скелете. Они выделяются преимущественно с калом. Элементы V и VI основных групп за исключением полония сравнительно хорошо всасываются из кишечника и выводятся почти исключительно (до 70-80%) с мочой в течение первых суток, поэтому в органах откладываются в сравнительно небольшом количестве.

Уменьшение радиоактивности в органах происходит в результате радиоактивного распада, перераспределения изотопов в организме или выведения из него. Эти процессы происходят одновременно и независимо друг от друга.

Физический распад радиоактивных изотопов (см.) подчиняется экспоненциальному закону, что означает постоянство доли радиоактивных атомов, распадающихся в единицу времени. Промежуток времени, за который первоначальная радиоактивность изотопа уменьшается вдвое, называется физическим периодом полураспада.

Для описания кинетики выведения изотопа из органов и тканей и из организма в целом пользуются экспоненциальной или степенной моделью. В первом случае для расчета количества изотопа, находящегося в организме, принимают, что выделение его идет с постоянной скоростью, т. е. за единицу времени выделяется определенная доля имеющегося в организме изотопа. Выведение изотопа чаще всего описывается суммой двух или нескольких экспонент. Это свидетельствует о том, что в органе или ткани существует несколько фракций изотопа, обладающих разной прочностью связи с тканевыми структурами и разной скоростью выведения.

В степенной модели рассчитывают количество задержанного в организме изотопа как функцию времени, прошедшего с момента попадания изотопа в организм. Описывающие эту зависимость математические уравнения находят опытным путем для каждого изотопа.

Скорость выведения радиоактивного вещества из организма (или органа) характеризуют биологическим периодом полувыведения, т. е. временем, за которое радиоактивность снижается вдвое только за счет выведения вещества. Отрезок времени, в течение которого радиоактивность в организме уменьшается наполовину благодаря радиоактивному распаду и выведению вещества из организма, называется эффективным периодом полураспада.

Токсичность радиоактивных веществ, как правило, оценивают величиной радиоактивности на единицу веса животного (мккюри/г, мкюри/кг и т. д.). Биологический эффект, однако, удобнее связывать с поглощенной дозой в тканях, органах и организме в целом, измеренной в радах (см. Дозы ионизирующих излучений). Величина дозы в радах может быть рассчитана из данных о количестве изотопа на единицу веса ткани, знания схемы его распада, т. е. вида и энергии излучения и эффективного периода полураспада.

Клиническая картина поражения, обусловленная хорошо резорбирующимися из места введения радионуклидами (Sr89, Sr90, Ва140, Cs137, Ra226, Н3), не зависит от пути их поступления в организм. В случае плохо резорбирующихся из депо радиоактивных изотопов (Y91, Y90, Ce144, Pu239, Po210) поражение в значительной мере определяется способом введения вещества и характеризуется преобладанием патологических процессов на месте введения изотопа.

При попадании радиоактивных изотопов, равномерно распределяющихся в организме, клиническая картина лучевого поражения в основном такая же, как и при воздействии из внешних источников радиации. При поражении, обусловленном попаданием радиоактивных изотопов, избирательно откладывающихся в костной ткани и печени, на первый план выступают изменения, связанные с местом воздействия излучателя. В частности, характерно возникновение опухолей костей, лейкозов, циррозов и новообразований печени.

Учитывая, что биологическое действие попавших в организм радиоактивных изотопов может быть устранено только после их выведения из организма, а возможности ускорения этого процесса пока весьма ограничены, важнейшее значение имеет профилактика отравления радиоактивными изотопами (см. Радиационная гигиена). Терапия поражений, вызванных радиоактивными изотопами, сводится к мерам, снижающим всасывание их из желудочно-кишечного тракта, ускорению выведения их из организма при помощи различных комплексообразователей и лечению интоксикации.

После аварии на атомной электростанции Фукусима-1 многие люди (работающие на станции и поблизости от нее, а также живущие в окрестностях) столкнулись с риском радиационного заражения. В подобных ситуациях просто необходимо знать его симптомы

После аварии на атомной электростанции Фукусима-1 многие люди (работающие на станции и поблизости от нее, а также живущие в окрестностях) столкнулись с риском радиационного заражения. В подобных ситуациях просто необходимо знать его симптомы.

1.Тошнота и рвота

Самые ранние признаки радиационного заражения – это рвота и дезориентация. Если рвота начинается в течение часа после воздействия радиации, значит, вы получили большую дозу и без медицинского вмешательства риск летального исхода огромен.

2. Появление на теле не поддающихся лечению язв

Радиация уменьшает количество тромбоцитов, отвечающих за свёртываемость крови. В результате на теле появляются незаживающие язвы и раны. В основном это проявляется в виде сыпи или пятен, вызванных подкожным кровотечением.

3. Кровотечения

Так же из-за неспособности крови к свёртываемости могут возникать неожиданные кровотечения из носа, рта и прямой кишки.

4. Диарея и рвота с кровью

Признаки такие же, как описаны выше, но причина несколько иная. Радиация истончает стенки кишечника и желудка, начинается воспаление и, как следствие, стул и рвота с кровью.

5. Радиационные ожоги

Первым признаком так называемого кожного радиационного синдрома является зуд. На поражённой коже могут появляться покраснения, пузыри и открытые раны, позже кожа начинает облезать.

6. Выпадение волос

Радиация повреждает волосяные фолликулы, в результате волосы начинают выпадать.

7. Головная боль, слабость и усталость

Из-за анемии, возникающей при потере крови, могут появиться слабость и обмороки. Также всё это приводит к гипотонии или экстремально пониженному давлению.

8. Раны во рту и на губах

Радиация разрушает костный мозг и лейкоциты, приводя к повышенному риску бактериальных, вирусных и грибковых инфекций. Это, в конечном счёте, и убивает страдающих лучевой болезнью.

1
1 ООО «ЛДЦ МИБС», Санкт-Петербург
2 МИБС–Медицинский Институт им. Березина Сергея, Санкт-Петербург; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский Государственный Университет»
3 МИБС–Медицинский Институт им. Березина Сергея, Санкт-Петербург; ФГБОУ ВО СЗГМУ им. И. И. Мечникова Минздрава России, Санкт-Петербург
4 ООО «ЛДЦ МИБС им. С. Березина», Санкт-Петербург; ФГБОУ ВО «СЗГМУ им. И.И. Мечникова» Минздрава России, Санкт-Петербург

Цель : оценить результаты проведенного лечения пациентов с новообразованиями легких различной природы и размеров в клинике МИБС на двух типах линейных ускорителей.
Материал и методы: с декабря 2011 г. по февраль 2017 г. проведено лечение 71 пациента с совокупным числом первичных и метастатических образований легких 103. Из всех новообразований 37 были центральные, 66 – периферические; пациентам, получающим лечение по поводу первичных опухолей легкого, в хирургическом лечении было отказано. Лечение проводилось на двух типах линейных ускорителей: CyberKnife (СК) (из 64 новообразований для 38 (59,4%) с использованием системы слежения за дыханием Synchrony) и TrueBeam STx (TB) (на область 39 новообразований с использованием системы слежения за дыханием Gating).
Результаты : группу наблюдения составили 50 пациентов с 71 образованием легких. Средний объем опухолей составил 44,7см3 (0,2–496,5 см3). Медиана наблюдения составила 7 мес. (1–57 мес.). Локальный контроль был достигнут в 100% случаев, медиана длительности контроля составила 6 мес. (1–57 мес.). Локальный контроль сохранялся и в большинстве случаев системного прогрессирования основного заболевания. Для 19 (26,8%) образований по результатам лечения был достигнут полный ответ, медиана которого составила 5 мес. (1–47 мес.). Продолженный рост наблюдался в 16 (22,5%) случаях, 15 из которых – первичные опухоли. Частота ранней токсичности (кашель, одышка) при лечении на CK оказалась ниже (8% против 19% на TB), у большинства пациентов не превышала II степени тяжести, осложнения III степени токсичности наблюдались у 5 пациентов. Частота поздних лучевых осложнений не различалась у пациентов, получающих лечение на обоих линейных ускорителях, и не превышала II степени у всех пациентов. Ранних и поздних лучевых осложнений IV степени не наблюдалось ни у одного пациента. 1-, 2- и 3-летняя общая выживаемость составила 83,6, 77,3 и 65,8% соответственно.
Заключение : стереотаксическая лучевая терапия позволяет добиваться и сохранять локальный контроль у большинства пациентов при достаточно низкой частоте лучевых осложнений. При облучении первичных опухолей легкого более высокие дозы могут оказаться более эффективными для достижения и сохранения локального контроля.

Ключевые слова: стереотаксическая лучевая терапия, немелкоклеточный рак легкого, метастазы в легкие.

Для цитирования: Мартынова Н.И., Воробьев Н.А., Михайлов А.В., Смирнова Е.В., Гуцало Ю.В. Применение стереотаксической лучевой терапии у пациентов с первичными и метастатическими опухолями легких // РМЖ. 2017. №16. С. 1169-1172

The use of stereotactic radiation therapy in patients with primary and metastatic lung tumors
MartynovaN.I. 1 , Vorob"ev N.A. 1 - 3 , Mikhailov A.V. 1 , Smirnova E.V. 1 , 3 , Gutsalo Yu.V. 1

1 Medical and Diagnostic Center of International Institute of Biological Systems named after Berezin Sergei, St. Petersburg
2 Saint Petersburg State University
3 North Western State Medical University named after I.I. Mechnikov, St. Petersburg

This study illustrates the evaluation of the treatment of patients with lung neoplasms of various nature and sizes in the IIBS clinic performed on two types of linear accelerators.
Patients and methods: from December 2011 to February 2017, 71 patients with total 103 primary and metastatic formations of the lungs were treated. Of all the tumors, 37 were central and 66 were peripheral; patients receiving treatment for primary lung tumors were refused a surgical treatment. Treatment was carried out on two types of linear accelerators: CyberKnife (CK) (with the use of the Synchrony Breathing System for 38 (59.4%) out of 64 tumors) and TrueBeam STx (TB) (with the use of the Gating Breathing System on the area of 39 tumors).
Results : the observation group consisted of 50 patients with 71 lung formations. The average volume of tumors was 44.7 cm3 (0.2-496.5 cm3). Median observation was 7 months (1-57 months). Local control was achieved in 100% of cases, median duration of control was 6 months (1-57 months). Local control was maintained even in most cases of systemic progression of the underlying disease. For 19 (26,8%) formations, according to the results of treatment, a complete response was achieved, the median of which was 5 months (1-47 months). Continued growth was observed in 16 (22.5%) cases, 15 of which were primary tumors. The frequency of early toxicity (cough, dyspnea) in CK treatment was lower (8% vs. 19% for TB), most patients did not exceed grade II severity, complications of grade III toxicity were observed in 5 patients. The frequency of late radiation complications did not differ in patients receiving treatment on both linear accelerators and did not exceed the grade II in all patients. Early and late radiation complications of grade IV were not observed in any patient. 1-, 2- and 3-year overall survival was 83.6, 77.3 and 65.8%, respectively.
Conclusion : stereotactic radiotherapy allows to achieve and maintain local control in the majority of patients at a sufficiently low incidence of radiation complications. When irradiating primary lung tumors, higher doses may be more effective in achieving and maintaining local control.

Key words: stereotactic radiation therapy, non-small cell lung cancer, metastases to the lungs.
For citation: Martynova N.I., Vorob"ev N.A., A.V. Mikhailov et al. The use of stereotactic radiation therapy in patients with primary and metastatic lung tumors // RMJ. 2017. № 16. P. 1169–1172.

Статья посвящена возможностям применения стереотаксической лучевой терапии у пациентов с первичными и метастатическими опухолями легких

Рак легкого является наиболее распространенным онкологическим заболеванием среди взрослого населения, а метастатическое поражение легких встречается при большинстве онкологических заболеваний других локализаций. В настоящее время стандартом лечения ранних стадий первичного немелкоклеточного рака легких является операция, а в случае метастатического поражения легких – химиотерапия или резекция легкого. Стереотаксическая лучевая терапия (СтЛТ) является альтернативным методом лечения пациентов с локализованным процессом, не подлежащих хирургическому вмешательству. Существуют исследования, показывающие высокую эффективность СтЛТ при низкой частоте осложнений у пациентов с первичными и метастатическими образованиями легких . Сегодня СтЛТ – распространенный метод лечения, обладает высокой эффективностью и умеренной токсичностью. Применение СтЛТ при злокачественных опухолях описано в международных рекомендациях по лечению онкологических заболеваний, но, к сожалению, данная методика не имеет широкого применения в РФ. Проведенное нами исследование отражает собственный опыт применения СтЛТ при новообразованиях легких.

Материал и методы

В период с декабря 2011 г. по апрель 2017 г. в отделении радиационной онкологии Медицинского института им. Березина Сергея проведено лечение 71 пациента с первичными и метастатическими образованиями легких в объеме высокодозной СтЛТ. Средний возраст пациентов составил 60,9 года (19–90 лет). Данные по пациентам представлены в таблице 1. Облучению подверглись 103 новообразования, из которых 33 (32%) – первичные опухоли легкого, 70 (68%) – метастазы опухолей различных локализаций: легкого – 25 (24%), мочеполового тракта – 10 (9,7%), меланомы – 5 (4,8%), рака толстой кишки – 12 (11,6%), другие (PNET, несеминома) – 5 (4,8%). Процентное соотношение новообразований по гистологическому типу представлено на диаграмме (рис. 1).

Среди первичных опухолей легких 42,3% составил плоскоклеточный рак, 57,7% – аденокарцинома. Пациентам с первичной опухолью легкого в хирургическом лечении было отказано вследствие тяжелой сопутствующей патологии. Один пациент с первичным плоскоклеточным раком легкого и стадией процесса сТ3N0M0 отказался от хирургического лечения. Ранее 8 пациентов получали лучевую терапию в конвенциональном режиме на область легких и/или средостения: пятерым курс лучевой терапии проводился по поводу первичного рака легкого (в т. ч. и после хирургического этапа), одному – по поводу лимфомы средостения. Двое пациентов получали адъювантный курс лучевой терапии после резекции метастазов примитивной нейроэктодермальной опухоли в легких.
Лечение проводилось на двух типах линейных ускорителей: TrueBeam STx (TB) (39 (37,9%) новообразований с использованием методик IMRT и VMAT) и CyberKnife (CK) (64 (62,1%) новообразования).
Принцип способа доставки дозы линейного ускорителя CK состоит в последовательном подведении пучков с низкой дозой, пересечение которых в мишени позволяет получить резкий градиент снижения дозы за пределами целевого объема (так называемый «карандашный» пучок). Для определения объемов облучения на этапе планирования учитывалось положение мишени во всех точках дыхательного цикла, определенных с помощью 4D-КТ. На объем, составленный из суммы всех смещений мишени за полный дыхательный цикл (или ITV, internal tumor volume), подводилась целевая доза для 26 (40,6%) опухолей. При облучении 38 (59,4%) новообразований с целью сокращения объема облучения использовалась система контроля за движущейся мишенью Synchrony, позволяющая отслеживать и предсказывать изменение положения мишени непосредственно во время лечения.
Лечение на аппарате TrueBeam STx проводилось с использованием системы слежения за дыханием в 100% случаев. Укладка пациентов производилась по лазерной разметке и данным рентгеновских снимков. Всем пациентам выполнялась КТ в коническом пучке (CBCT, Cone Beam Computed Tomography) перед каждой процедурой лечения. У 9 пациентов проводилось облучение от 3-х до 5 образований одновременно.
Эффект оценивался по данным КТ. МРТ использовалась в случае вовлечения мягкотканных структур. Первый контроль после проведенного лечения проводился через месяц после лечения, далее – каждые 3 мес. в течение первого года, затем каждые 6 мес. В случае подозрения на прогрессирование заболевания, а также в спорных случаях пациенту назначалось дообследование в объеме ПЭТ-КТ.

Результаты

Группу наблюдения составили 52 пациента с 81 образованием в легких, из которых у 18 облучению подвергались только первичные образования, у 30 – метастазы опухолей различных локализаций, четверо получали лечение по поводу как первичных, так и метастатических образований легких. Средний объем CTV составил 44,7 см3 (0,2–496,5 см3). Суммарная очаговая доза от 30 до 60 Гр была подведена за 3–10 фракций. Наиболее частым режимом фракционирования при лечении центральных опухолей был режим 8×7,5 Гр (суммарная эквивалентная доза 87,6 Гр при α/β=10), для периферических образований – 3×15 Гр (суммарная эквивалентная доза 93,8 Гр при α/β=10). Медиана наблюдения составила 7 мес. (1–57 мес.). Локальный контроль был достигнут в 100% случаев, с медианой длительности локального контроля 6 мес. (1–57 мес.). У 19 (26,8%) образований в результате лечения был достигнут полный ответ, медиана длительности которого составила 5 мес. (1–47 мес.). Прогрессирование заболевания в виде продолженного роста после проведенного лечения наблюдалось в 17 (22,5%) случаях, в 15 из которых развился рецидив плоскоклеточной опухоли легкого. Появление новых очагов отмечено у 29 пациентов, при этом у 27 (93%) из них локальный контроль (контроль над облученным очагом) сохранялся на протяжении всего срока наблюдения. Сравнительная оценка эффективности проведенного лечения на аппаратах TB и CK выявила незначительное преимущество в достижении полного ответа при лечении на аппарате CK (27% против 23% на аппарате TB, p<0,05). Среднее время до достижения полного регресса оказалось сравнимым (в среднем 10 мес. на обоих линейных ускорителях). Ранняя токсичность проявлялась кашлем, одышкой, гипертермией, при лечении на CK оказалась ниже, чем на TB (8% против 19%, p<0,05), и у большинства пациентов не превышала II степени. Ранняя токсичность III степени тяжести наблюдалась у 5 пациентов с объемом образований более 200 см3, расположенных центрально. Частота поздних лучевых осложнений (постлучевой пневмонит, постлучевой фиброз, кашель) не различалась у пациентов, получающих лечение на обоих линейных ускорителях, и не превышала II степени у всех 9 пациентов. Ранних и поздних лучевых осложнений IV степени не наблюдалось ни у одного пациента. Общая 7-месячная выживаемость составила 89,8% (рис. 2).

Обсуждение

Основываясь на собственном опыте и учитывая литературные данные, можно сделать вывод о том, что СтЛТ позволяет добиваться и сохранять локальный контроль у большинства пациентов при уровне ранней токсичности I–II степени. Среди пациентов с объемными образованиями легких большую группу составляли пациенты, которым в хирургическом лечении было отказано в связи с высоким риском послеоперационных осложнений. Медиана возраста составила 65 лет, при этом у большинства пожилых пациентов сопутствующие патологии не только ухудшают качество жизни, но и ограничивают применение хирургического лечения. Кроме того, часть из них уже получали лечение по поводу первичных опухолей. Для таких пациентов широко применяется лечение в объеме конвенциональной лучевой терапии. На область опухоли и регионарных лимфатических узлов (лимфатических узлов средостения) подводится суммарная доза 60–66 Гр по 2 Гр за фракцию в течение 6–7 нед. При этом 5-летняя раковоспецифичная выживаемость составляла около 30% , и основной причиной прогрессирования и смерти являлась потеря локального контроля. В нашем исследовании СтЛТ на область метастазов рака легкого проводилась 15 пациентам, у которых по поводу первичной опухоли ранее было выполнено радикальное лечение, в т. ч. и пульмонэктомия. При появлении олигометастазов или новой первичной опухоли в единственном легком хирургическое лечение не представляется возможным. Для подобной категории пациентов СтЛТ может являться методом выбора, позволяя не только безопасно подводить эффективные дозы за короткое время, но и получать результаты, сопоставимые с хирургическим лечением .
СтЛТ активно применяется в лечении локализованного рака легкого в неоперабельных случаях, согласно рекомендациям NCCN . Тем не менее применение ее возможно и у пациентов с распространенным опухолевым процессом. Это особенно важно в случаях локализации опухоли вблизи пищевода, трахеи и крупных бронхов, верхушки легкого. Локальный контроль за облученными очагами в подобных случаях помогает избежать таких осложнений, как сдавление или прорастание стенки полого органа или плечевого сплетения и грудной стенки.
На данный момент нами проводится промежуточная оценка полученных результатов. Общая 5- и 7-месячная выживаемость составила 92,9 и 89,8% соответственно. Во всех случаях смерть пациентов была связана с системным прогрессированием заболевания.
У 12 пациентов после проведенного лечения наблюдались признаки продолженного роста 17 образований, 15 из которых имели гистологическую структуру плоскоклеточного рака легких (5 – первичная опухоль; 10 – метастазы). Медиана времени до прогрессирования составила 7 мес. (2–36 мес.). Локальный контроль при плоскоклеточном раке ниже, чем при опухолях иного гистологического строения (рис. 3). Анализ не показал достоверной зависимости между подведенной дозой и длительностью локального контроля среди всех облученных образований, не выявлено также связи между величиной подведенной суммарной эквивалентной дозы и длительностью локального контроля среди первичных образований легких. Объем опухолей достоверно не влиял на длительность локального контроля и частоту местных рецидивов. При анализе данных о первичных опухолях плоскоклеточного строения выявлена отрицательная линейная зависимость подведенной суммарной эквивалентной дозы и вероятности рецидива (р=0,01, 86,8%). Такая же зависимость сохранялась для всех плоскоклеточных образований (р=0,012, 46%). Объем опухолей также не влиял на длительность локального контроля и частоту местных рецидивов.


Ни у одного пациента за весь период наблюдения токсичность не превысила III степени. Методика показала себя безопасной при облучении опухолей больших объемов, что позволяет не только добиваться локального контроля, но и подводить высокие дозы в случае паллиативного лечения.

Заключение

В согласии с литературными данными и на основании своего опыта полагаем, что при наличии противопоказаний к хирургическому лечению СтЛТ позволяет добиваться и сохранять локальный контроль у большинства пациентов с различным объемом опухолевых образований при низкой частоте лучевых осложнений. При облучении опухолей легких плоскоклеточного строения высокие дозы и/или иные режимы гипофракционирования (с увеличением суммарной эквивалентной дозы в пределах толерантности окружающих тканей) могут оказаться более эффективными для достижения и сохранения локального контроля.

Литература

1. Brown William T. MD; Wu Xiaodong PhD; Amendola Beatriz MD et al. Treatment of Early Non-Small Cell Lung Cancer, Stage IA, by Image-Guided Robotic Stereotactic Radioablation-CyberKnife // Cancer Journal. 2007. Vol. 13(2). P.87–94.
2. Heloisa de Andrade Carvalho, Carlos Eduardo Cintra Vita Abreu, Paula Pratti Rodrigues Ferreira et al. Stereotactic body radiotherapy in lung cancer: an update // J Bras Pneumol. 2015. Vol. 41(4). P.376–387. doi: 10.1590/S1806-37132015000000034
3. Iris C. Gibbs, M.D. Billy W. Loo et al. CyberKnife Stereotactic Ablative Radiotherapy for Lung Tumors // Technology in Cancer Research and Treatment. 2010. Vol. 9(6). P.589–596.
4. Yeung R., Hamm J., Liu M., Schellenberg D. Institutional analysis of stereotactic body radiotherapy (SBRT) for oligometastatic lymph node metastases. // Radiation Oncology. 2017. Vol. 12(1). doi: 10.1186/s13014-017-0820-1
5. Chadha A.S., Ganti A.K., Sohi J.S. et al. Survival in untreated early stage non-small cell lung cancer // Anticancer Research. 2005. Vol. 25(5). P.3517–3520.
6. Sibley G.S., Jamieson T.A., Marks L.B. et al. Radiotherapy alone for medically inoperable stage I non-small-cell lung cancer: the Duke experience // International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 1998. Vol. 40(1). P.149–154.
7. Adebahr S., Collette S., Shash E. et al. LungTech, an EORTC Phase II trial of stereotactic body radiotherapy for centrally located lung tumours: a clinical perspective // BJR. 2015. Vo. l 88(1051). doi: 10.1259/bjr.20150036
8. Howington J.A., Blum M.G., Chang A.C. et al. Treatment of stage I and II non-small cell lung cancer: Diagnosis and management of lung cancer, 3rd ed: American College of Chest Physicians evidence-based clinical practice guidelines // Chest. 2013. Vol. 143(5). P.7S–37S. doi: 10.1378/chest.12-2359
9. Umberto Ricardi, Andrea Riccardo Filippi, Alessia Guarneri et al. Stereotactic body radiation therapy for early stage non-small cell lung cancer: Results of a prospective trial // Lung cancer. 2010. Vol. 68(1). P.72–77.
10. Johannes Roesch, Nicolaus Andratschke, Matthias Guckenberger. SBRT in operable early stage lung cancer patients // Translational lung cancer research. 2014. Vol. 3(4). P.212–224.