Врачи и лучи

Когда-то эта дисциплина включала в себя только использование рентгеновских лучей и радиоактивных веществ для диагностики и лечения. Сейчас к радиологии относят и самые разные методы лучевой терапии, и даже исследования с помощью ультразвуковых волн (УЗИ) или магнитных полей (МРТ). Разнообразные приборы от портативного рентгеновского аппарата до огромного томографа, от обычного линейного ускорителя до кибер-ножа сейчас можно встретить везде, и ежегодно с их помощью получают лечение миллионы людей по всему миру.

8 ноября, в годовщину открытия рентгеновского излучения и в Международный день радиологии (установленный в честь этого открытия в 2012 году), мы вспоминаем о некоторых вехах в истории этой дисциплины, которая так важна для врачей и прежде всего для онкологов.

1. Открытие

Вильям Конрад Рёнтген
Вильям Конрад Рёнтген
Вечером 8 ноября 1895 года немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген заметил удивительное явление. Он проводил опыты с вакуумной трубкой, к которой было подведено электрическое напряжение. Трубка была закрыта непрозрачным темным картоном. Но Рентген заметил, что экран, расположенный на некотором расстоянии от трубки, вдруг начал светиться. Стало ясно, что из трубки исходят какие-то лучи, которые невидимы для глаз, но проникают через многие материалы и воздействуют на вещества. С их помощью можно было даже делать фотоснимки — и эти снимки впервые позволили увидеть то, что находится внутри организма!

Снимок кисти руки в рентгеновских лучах. 1896 г.
Снимок кисти руки в рентгеновских лучах. 1896 г.
Так, на фотографии вы видите знаменитый снимок руки швейцарского ученого Келликера, сделанный Рентгеном. Оказалось, что рентгеновские лучи отлично проникают через кожу и мышцы, но не через металл и кости, и поэтому на фотографии можно увидеть и обручальное кольцо Келликера, и кости его руки!

Как человек исключительно бескорыстный, Рентген не хотел патентовать свое изобретение, считая, что его открытие должно беспрепятственно использоваться во имя науки и человечества. Но вряд ли он мог предположить, насколько широким станет это использование.

2. Новые лучи можно использовать для лечения!

Буквально через несколько месяцев после открытия рентгеновские лучи начали использовать в медицине. Так как они позволяют «заглянуть внутрь тела» и «увидеть невидимое», их стали применять для обнаружения инородных тел и переломов, потом для исследования внутренних органов. Но выяснилось и другое: невидимые лучи могут лечить.

Одним из первых, кому пришла в голову идея лучевой терапии пришла в голову, был Эмиль Груббе в Чикаго. Получив ожог руки в ходе опытов с рентгеновскими лучами, он по совету коллеги попытался уже сознательно использовать эти лучи «там, где желательно разрушающее действие» — облучать ими злокачественные опухоли у больных. Примерно тогда же начались исследования в Германии и во Франции. И хотя явных успехов было не так много, все же иногда врачи стали замечать временное, но несомненное улучшение.

Антуан Анри Беккерель
Антуан Анри Беккерель
А тут последовали и новые открытия: Антуан Анри Беккерель, Пьер и Мария Кюри выяснили, что некоторые вещества — их назвали радиоактивными — испускают лучи сами по себе! Уран, торий, радий… Вскоре открыли и сильное воздействие этих веществ на человека — например, Беккерель, нося кусочек радия в жилетном кармане, получил ожог. И постепенно излучение радия тоже стало использоваться для лечения различных заболеваний, в том числе опухолей. Тогда мало знали о долговременных опасностях использования радиоактивных веществ, они активно применялись в том числе и шарлатанами, но все же врачам удалось сделать ряд ценных наблюдений, которые помогли дальнейшему развитию медицины.

В ранний период развития лучевой терапии этим методом лечили в основном поверхностные опухоли, прежде всего кожные. Но уже во втором десятилетии XX века были изобретены первые приборы для создания более мощных пучков лучей, которые годятся и для более глубоко расположенных опухолей.

3. Лучевая терапия становится настоящей наукой

Долгое время лучевая терапия развивалась методом проб и ошибок. Опухоли облучали, как говорится, кто во что горазд. Конечно, возникали тяжелые побочные явления. Ситуацию изменил французский врач Анри Кутар.

Анри Кутар (справа) в группе онкологов
Анри Кутар (справа) в группе онкологов
Еще в 1922 году на онкологическом конгрессе в Париже Кутар сообщил об успехах лучевой терапии в лечении рака гортани. А в течение следующих 10-12 лет он детально разработал методику, которая сейчас известна как фракционирование. Оказывается, если больной получает назначенную дозу облучения не за один раз, а с разделением на многие части (фракции), то эффективность остается высокой, а вот побочные явления не так тяжелы — ожоги кожи и слизистых, если и возникают, то лучше и быстрее заживают. И по сей день лучевая терапия обычно проводится именно так: каждый день пациент получает небольшую дозу облучения, но с течением времени, обычно за несколько недель, набирается требуемая суммарная доза. Методика Кутара оказалась настолько эффективной, что уже к 1935 году ее приняли практически повсеместно. И еще одно важное изменение, случившееся примерно в тот же период, — люди впервые задумались о защите медиков и пациентов от «лишней» радиации. Ведь к этому времени опасность чрезмерных доз излучения была уже ясна.

В следующие двадцать лет постепенно развивалась как обычная дистанционная лучевая терапия (где пациента облучают рентгеновскими лучами из внешнего источника), так и брахитерапия (при которой источник излучения, радиоактивный препарат, вводят прямо в тело пациента). Тогда, до появления первых протоколов химиотерапии, лучевая терапия стала одним из двух столпов лечения рака — после хирургии. Эффективность была невысока, приборы примитивны, но все же один за другим появлялись излеченные пациенты.

4. «Мегавольтная эра»

Линейный ускоритель. Картинка из буклета "Лучевая терапия"
Линейный ускоритель. Картинка из буклета "Лучевая терапия"
Вторая половина XX века в истории онкологии — время победного шествия химиотерапии. Но и лучевая терапия продолжала активно развиваться. Развитие техники привело к конструированию более совершенных приборов для «производства» лучей. Именно в этот период получили широкое распространение линейные ускорители: благодаря более высокой энергии частиц (отсюда и слово «мегавольтные»), большей надежности и точности они позволяли успешно облучать любые опухоли — даже глубоко расположенные. Конечно, первые линейные ускорители были грубыми и простыми с современной точки зрения, но они постоянно улучшались и продолжают совершенствоваться до сих пор.

Лечение ребенка с использованием линейного ускорителя. 1957 г.
Лечение ребенка с использованием линейного ускорителя. 1957 г.
На знаменитой фотографии 1957 года изображен маленький Гордон Айзекс — один из первых пациентов-детей, успешно пролеченных благодаря линейному ускорителю. У Гордона была двусторонняя ретинобластома, злокачественная опухоль сетчатки обоих глаз. Лучевая терапия спасла ему жизнь и зрение.

И еще одна важная вещь, случившаяся в этот же период. Как известно, с 1953 года в биологии началась «эра ДНК»: стало ясна роль этой молекулы в жизни клеток. В ходе дальнейших исследований постепенно стало ясно, что лучевая терапия при раке работает за счет повреждения ДНК (и других важнейших биомолекул) в опухолевых клетках. Так что радиотерапевты уже работали не вслепую: они понимали, что именно происходит при облучении, что определяет его лечебный эффект и побочные действия.

5. Томография

Развивалась не только терапия, но и диагностика. Конечно, обычные рентгеновские снимки никуда не делись, однако новые технологии открыли новые горизонты. И прежде всего речь идет о томографии. Эта технология позволяет создавать «послойные» изображения любых объектов внутри человеческого тела (в том числе опухолей) — и получать подробную информацию об их размерах, форме, структуре, расположении уже не в двухмерном, а в трехмерном пространстве!

Годфри Хаунсфилд
Годфри Хаунсфилд
Первый рентгеновский компьютерный томограф изобрел англичанин Годфри Хаунсфилд. Идея компьютерной томографии (КТ) была в том, что внутреннее содержимое разных объектов можно узнать, направляя на них рентгеновские лучи под разными углами и с помощью компьютера реконструируя образ этого содержимого слой за слоем (поскольку разные биологические ткани по-разному пропускают рентгеновские лучи). Хаунсфилд испытал новое устройство на биологических препаратах, а потом и на себе, сделав томограмму головы. Так в 1971 году он стал первым человеком, который получил столь подробную информацию о своем внутреннем мире! Вскоре был и первый медицинский успех: у пациентки с помощью нового метода нашли кисту в головном мозге. И стало ясно, что у КТ огромные перспективы.

Врачи НМИЦ ДГОИ проводят исследование методом ПЭТ
Врачи НМИЦ ДГОИ проводят исследование методом ПЭТ
Через некоторое время появилась и магнитно-резонансная томография (МРТ): этот метод использует не рентгеновское излучение, а магнитные поля. Еще один важный метод — позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), при которой в организм вводится биологически активное вещество, содержащее радиоактивную метку, а по его распределению мы оцениваем расположение, размеры и активности очагов опухоли. Каждый из этих методов нашел свое место в современной онкологии.

Кстати, развитие томографии оказалось важным не только для диагностики или оценки ответа на лечение, но и для планирования самой лучевой терапии. Ведь теперь можно было особенно точно определять расположение тех областей, которые надо облучить, — а значит, прицельно направлять облучение именно на них, а не на соседние здоровые ткани.

6. Некоторые современные методы лучевой терапии

Современные подходы далеко ушли от традиционной лучевой терапии: они точнее, надежнее, но требуют более совершенного оборудования. Вот некоторые примеры.

Конформное облучение. По сравнению с традиционной лучевой терапией здесь используется трехмерное планирование (КТ, МРТ), чтобы форма облучаемого объема была максимально близка к форме опухоли, а облучение окружающих здоровых тканей минимизировалось.

Лучевая терапия с модуляцией интенсивности (IMRT). Это дальнейшее развитие идеи конформного облучения, которое позволяет подводить необходимые дозы облучения к мишеням даже самой сложной формы и при необходимости по-разному облучать разные участки опухоли. А лучевая терапия с коррекцией по изображению (IGRT) позволяет все время следить за положением облучаемого участка во время терапии и за его изменениями — например, во время дыхания.

Томотерапия — новейший метод высокоточного облучения, который использует послойное «спиральное» облучение путем комбинирования возможностей линейного ускорителя и компьютерного томографа.

Схема облучения на аппарате "Гамма-нож"
Схема облучения на аппарате "Гамма-нож"
Стереотаксическая радиохирургия. Это не хирургия в обычном смысле слова: очаги опухоли не удаляются в ходе операции, а уничтожаются прицельным облучением. В аппарате «Гамма-нож», который часто используется для лечения опухолей головного мозга, гамма-лучи (они аналогичны рентгеновским лучам, но имеют меньшую длину волны) из разных точек одновременно направляются на опухоль и сходятся именно на том очаге, который надо уничтожить. В аппарате «Кибер-нож» для сходной цели используется робот, который поочередно облучает опухоль с самых разных направлений, постоянно отслеживая положение больного.

Протонная терапия. Если при обычной дистанционной лучевой терапии на опухоль направляются рентгеновские или гамма-лучи, то при этом методе происходит бомбардировка пучками частиц — протонов. Протоны в основном воздействуют на ткани лишь на последних миллиметрах своего пробега, и поэтому протонная терапия особенно полезна тогда, когда особенно важно избежать ущерба окружающим тканям, в том числе тем, которые находятся перед опухолью и за ней — например, если опухоль расположена близко к мозгу или другим жизненно важным структурам.

7. Радиология и подопечные нашего фонда

Буклет, изданный при участии фонда, см. раздел "Библиоаптека" на нашем сайте
Буклет, изданный при участии фонда, см. раздел "Библиоаптека" на нашем сайте
Лучевая терапия сейчас является необходимым компонентом лечения самых разных опухолей, в том числе у детей и молодых взрослых. Радиологическая диагностика используется еще шире: практически всем нашим подопечным необходимо делать какие-либо исследования с использованием рентгенографии, КТ, МРТ, ПЭТ и других методов. Многое можно сделать за счет государства. Но далеко не всё.

Так, есть виды лечения, на которые наши подопечные пока не могут получить государственные квоты; это, например, лечение на аппарате «Гамма-нож» и совсем недавно появившаяся в России протонная терапия. На некоторые другие виды современного лучевого лечения квоты есть, но их не хватает, особенно ближе к концу года. Порой нужно оплачивать и обследования, прежде всего МРТ и ПЭТ: если то или иное исследование невозможно провести в той клинике, где лежит ребенок, то его приходится делать «на выезде» — а в этом случае нужно платить.

Международный день радиологии — хороший повод помочь подопечным фонда, которые нуждаются в лучевом лечении или диагностике. Спасибо!