Založ si blog

Ako jadrová fyzika zdraviu neškodí (Časť 2. )

Rakovina bez pochyby patrí medzí najčastejšie ochorenia vedúce k smrti v 21. storočí. Aj keď za posledné roky boli dosiahnuté pokroky v liečení tejto zákernej choroby, úmrtnosť pacientov sa podľa štatistík National Cancer Institute v USA ešte stále pohybuje na úrovni 43 %. Okrem štandardných postupov, ako je napríklad chemoterapia, je súčasťou približne polovice liečebných procesov všetkých druhov rakoviny aj rádioterapia. Rádioterapiu je možné aplikovať samostatne, ale taktiež v kombinácii s klasickou chemoterapiou. Pre ľudí trpiacich rôznymi neliečiteľnými formami rakoviny, je rádioterapia veľmi účinnou metódou na kontrolu symptómov. Okrem liečenia rakoviny sa však táto terapia často využíva aj na deštrukciu nezhubných nádorov, ochorení štítnej žľazy, prípadne na liečenie krvných anomálií. Ďalšou možnosťou je využitie na takzvanú neoadjuvantnú a adjuvantnú systémovú liečbu. Ide o zmenšenie zhubného nádoru pomocou ionizujúceho žiarenie pred samotným chirurgickým zákrokom, čo značnej uľahčuje jeho odstraňovanie, prípadne je možné ju použiť na odstránenie zvyšných častí nádoru, ktoré ostali po operácii.

Čo je vlastne rádioterapia?

Je to terapia ktorá na zmenšovanie veľkosti nádorov a na deštrukciu zhubných buniek využíva rôzne druhy ionizujúceho žiarenia, ako napríklad Röntgenové žiarenie, fotóny gama alebo nabité častice (alfa, protóny, neutrónový záchyt na bóre alebo rôzne ióny). Takáto terapia môže byť poskytnutá dvomi spôsobmi, a to externou a internou formou. Ak ste to po smutnejšie naladených úvodných riadkoch nevzdali, v ďalšej časti sa môžete dočítať viac o oboch formách aplikácie rádioterapie.

Externá rádioterapia

Externú, teda vonkajšiu rádioterapiu je možne rozdeliť na niekoľko základných techník. Prvou z nich je štandardná externá rádioterapia, pri ktorej sa vysoko energetické ionizujúce žiarenie aplikuje na jednu vybranú časť tela. Na túto terapiu sa využíva Röntgenové žiarenie alebo fotóny gama. Energia fotónov spravidla nepresahuje jednotky mega elektrónvoltov (1eV= 1.602×10-19 J). Na dosiahnutie tejto energie sa používa rozdiel elektrických potenciálovFig1 lineárneho urýchľovača (takzvaného „linac-a“ o ktorom ste sa mohli dozvedieť v mojom predošlom príspevku) na úrovni stoviek kilovoltov prípadne jednotiek megavoltov. Prvé takéto zariadenie bolo skonštruované v roku 1953. Röntgenové žiarenie je produkované prostredníctvom prechodu urýchlených elektrónov cez kovový terč, kde nastáva spomalenie elektrónov a rozdiel energií je vyžiarený vo forme gama fotónov. Väčšinou sa používa terčový materiál vyhotovený z volfrámu. Tomuto typu žiarenia sa v odbornej terminológii hovorí brzdné žiarenie alebo „bremsstrahlung“. V niektorých prípadoch sa na produkciu gama žiarenia používajú aj izotopy kobaltu, ktoré sú prirodzenými emitormi, avšak v poslednej dobe sú tiež nahradzované lineárnym urýchľovačom.

Existujú aj medicínske aplikácie, pri ktorých sa používa takzvaná hadronová terapia, aplikovaná použitím ťažkých častíc, čiže protónov, neutrónov a ťažkých iónov. Najčastejšou formou je protónová terapia, ale v porovnaní s gama a Röntgenovým žiarením je možné ju považovať za ojedinelú. Štandardná externá rádioterapia je najjednoduchšou formou externej rádioterapie, pri ktorej nie je nevyhnutné aby pacient ostal v nemocnici po skončení terapie alebo medzi dvomi intervalmi terapie, pokiaľ sa nejedná o kombináciu s chemoterapiu.

Pokročilejšou formou je IMRT (Intensity-modulated radiation therapy), ktorá spočíva v použití niekoľkých lúčov ionizujúceho žiarenia s premenlivou intenzitou. Na tento účel sa používajú takzvane MLC (Multi-leaf colimator) zariadenia, ktoré pozostávajú z 40-80 pohyblivých článkov.

Lúče sú riadené počítačom tak, aby sa dosiahla požadovaná distribúcia rádioaktívnej dávky na rôzne miesta nádoru za cieľom maximalizácie lokálneho ožiarenia. Výhodou tejto terapie je minimalizácia pravdepodobnosti poškodenia okolitého zdravého tkaniva. Ďalšou technikou externej rádioterapie je IGRT (Image-guided radiation therapy). Využíva množstvo pokročilých zobrazovacích techník na presnú identifikáciu, zobrazenie a sledovanie zmien nádoru v reálnom čase. IGRT umožňuje zmenu intenzity lúču počas terapie, čim sa zvyšuje účinnosť odstraňovania nádoru. Na liečenie nádorov a iných abnormálnych javov v ľudskom mozgu sa využíva technika SRS (Stereotactic radiosurgery). Ide o precízne zariadenie s viac ako 200 lúčmi ionizujúceho žiarenia. Toto zariadenie bolo vyvinuté v roku 1967 v Karolínskom Inštitúte v Štokholme. Využíva vysoko energetické gama žiarenie emitované z kobaltového zdroja s aktivitou až 1,1 TBq (terra becquerel). Aby ste si vedeli predstaviť veľkosť tejto aktivity, tak na dosiahnutie ekvivalentnej veľkosti aktivity by ste potrebovali 9 ton prírodného uránu. Pri tejto terapii je na hlavu pacienta umiestnená prilba, na ktorej sú na cylindrickej lište rovnomerne rozmiestnené kobaltové žiariče a lúče koncentrované na špecifické miesto, čim nedochádza k nadmernému porušeniu okolitého tkaniva. Touto metódou je možné odstrániť nádor až do veľkosti 4 cm.

Najnovšou technikou externej rádioterapie je SBRT (Stereotactic body radiation therapy) ktorá využíva zariadenie s názvom „CyberKnife“. Pozostáva z malého mobilného lineárneho urýchľovača umiestneného na robotickom ramene, ktorý má 8 stupňov voľnosti, čo umožňuje pohyb po ľubovoľnom bode ľudského tela, a tak aplikovať terapiu na rôzne miesta počas jedného zákroku. Zariadenie bolo vyvinuté na univerzite v Stanforde v USA v roku 2001 a momentálne sa vo svete používa približne 150 exemplárov, z čoho viac ako 100 v USA. Zaujímavosťou je, že liečenie pomocou tohto zariadenia podstúpilo niekoľko hviezd strieborného plátna, medzi nimi aj Patrick Swayze v roku 2008.

Aplikácii externej rádioterapie, pomocou ktorejkoľvek z uvedených techník, spravidla predchádza takzvaná simulačná fáza. Simulačné zariadenie je umiestnené presne na miesto kde rádioterapia bude aplikovaná a pomocou Röntgenových lúčov sa pripravujú detailné snímky umiestnenia nádoru a jeho okolia. Väčšina pacientov podstupuje aj vyšetrenie pomocou počítačovej tomografie, takzvaného „cétéčka“.

Cieľom je čo najpresnejšie zamerať miesto aplikácie terapie. Často sa na pokožke označuje aj miesto aplikácie špeciálnym farebným symbolom. Počas externej rádioterapie je dôležité aby časť tela, na ktorú sa aplikuje ionizujúce žiarenie ostalo nehybné. V prípade ak ide o časti tela, ktoré je náročne zachovať nehybné, používajú sa špeciálne fixačné pomôcky na znehybnenie. Možno vám prišla na um otázka, či terapia, pri ktorej je telo ožarované vysoko energetickým žiarením nespôsobuje bolesť. Môžem vás uistiť, že táto forma rádioterapie je absolútne bezbolestná.

Interná rádioterapia

Pri internej terapii sa do ľudského tela, do tesnej blízkosti zhubného nádoru, vkladá stopové množstvo rádioaktívneho materiálu a hovoríme o brachyterapii. Pôvod pochádza z gréckeho slova „brachys“, čiže blízko. Ďalšou možnosťou je aplikácie žiariča v kvapalnej forme pomocou injekčnej striekačky alebo požitia špeciálneho nápoja – ingesciou. Ale čo sú to za rádioaktívne materiály? Sú to rádiofarmaká, presne tie, s ktorými ste sa stretli v mojom predchádzajúcom blogu.

Pozrime sa teraz na to, ako vlastne rádioterapia funguje a čo je dôsledkom interakcie ionizujúceho žiarenia so živým tkanivom. Vysoko energetické žiarenie počas rádioterapie permanentne poškodzuje štruktúru DNA rakovinovej bunky, čím dochádza k jej neodvratnému umŕtveniu. Samozrejme nasmerovanie lúčov ionizujúceho žiarenia na zhubný nádor nie je perfektné, z čoho vyplýva, že žiarenie poškodzuje aj okolité zdravé tkanivo, ale zdravé bunky si vo väčšine prípadov zachovávajú schopnosť rekonštrukcie DNA štruktúry, tak aby mohli pokračovať v prirodzenom delení.

Aké sú následky?

Zrejme vám vŕta hlavou, či pacient po absolvovaní takejto terapie nezačne kuchynsky povedané svietiť, teda či sa nestáva rádioaktívnym. Pri externej terapii je to vylúčené, nakoľko tak ako žiarenie vstupuje do ľudského tela, tak aj odchádza, čiže v tele neostáva rádioaktívny materiál. Iné je to v prípade internej terapie. Rádiofarmaká implantované pri brachyterapii ostávajú v ľudskom tele až do doby ich vymretia, teda kým ich rádioaktivita neklesne pod nízke hodnoty. Emitujú rádioaktívne žiarenie, ktoré môže nežiaduco pôsobiť na telo samotného pacienta alebo na jeho okolie. Z toho dôvodu je nesmierne dôležite, aby sa na výber rádiofarmák kládol špeciálny dôraz, hlavne čo sa týka celkovej aktivity a doby polpremeny aplikovaného žiariča. Aj keď samotná terapia pomocou rádiofarmák je, tak ako to bolo aj v prípade externej terapie, bezbolestná, avšak proces implantácie rádioaktívneho žiariče do tesnej blízkosti ožarovaného tkaniva nemusí byť komfortný.

Ako to pri interakcii ionizujúceho žiarenia býva, dočasne poškodenie DNA reťazca zdravého tkaniva pôsobením tohto žiarenia je spravidla sprevádzané vedľajšími účinkami, väčšinou ide o krátkodobé efekty. Medzi najčastejšie vedľajšie účinky patria vyrážky a zaparenie pokožky, nadmerná únava, prípadne aj vypadávanie vlasov. Tieto účinky majú, ale tendenciu ustúpiť a úplne sa vytratiť v priebehu niekoľkých dní až týždňov po aplikácii liečby. Vo veľmi ojedinelých prípadoch môže dôjsť aj k trvalým následkom, ako je napríklad neplodnosť v prípade rádioterapie v panvovej oblasti tela a v blízkostí genitálií, rozsah a pravdepodobnosť týchto následkov sa však dá minimalizovať aplikáciou vhodnej energie a druhu ionizujúceho žiarenia.

Napriek možným nežiaducim účinkom rádioterapia patrí medzi najefektívnejšie formy liečenia rakoviny. Treba si však uvedomiť, že deštrukcia ožiareného tkaniva nenastáva okamžite, preto je nevyhnutné terapiu opakovanie aplikovať, aby sa priaznivé účinky terapie stali permanentnými. Účinnosť liečby závisí predovšetkým od typu rakovinového ochorenia, kombinácie s ďalšími liečebnými procesmi, konkrétneho umiestnenia zhubného nádoru v tele, celkového zdravotného stavu pacienta a či sa nádor pri zahájení liečby nachádza v počiatočnom alebo v pokročilejšom štádiu.

Terapia sa spravidla opakuje s dennou frekvenciu, spravidla 5-krát do týždňa, počas pracovných dní pričom pacient cez víkend oddychuje. Štandardná terapia trvá v rozsahu 1 až 7 dní, ale v špeciálnych prípadoch je potrebné aplikovať aj niekoľkokrát za deň alebo aj cez víkendy. Aj keď podstúpenie akejkoľvek terapiu je nepríjemnou záležitosťou, pozitívnou informáciu je, že okrem výroby elektrickej energie a napájania vesmírnych družíc dokáže jadrová energia zachraňovať aj to najdôležitejšie – ľudské životy. Touto myšlienkou sa s vami na dnes lúčim a teším sa na vašu priazeň pri pokračovaní mojej mini-série o rôznych aplikáciách jadrovej energie.

Zdroje obrázkov:

http://www.harvardprostateknowledge.org/sites/default/files/images/POPD0108e-1.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/00/Gamma_Knife_Graphic.jpg

http://cyclotron.nl/library/resource/image/1hoxtac.jpg

 

Časti integrovaných obvodov vyrábajú aj jadrové reaktory

11.01.2016

Žijeme v dobe moderných technológii, kde notebook, smartfón, tablet a plochá televízia s uhlopriečkou presahujúcou výšku samotného užívateľa je súčasťou skoro každej domácnosti. Technologický viac »

Atómové záhrady a radiačne upravené potraviny

13.11.2015

Minimálne 800 miliónov ľudí zo súčasnej viac ako 7 miliardovej populácie našej planéty trpí chronickou podvýživou a desaťtisíce umierajú denne v dôsledku nedostatku potravy. Aby sa tieto viac »

Zobrazovanie pomocou neutrónov

05.10.2015

Diagnostiku pomocou ionizujúceho žiarenia je podľa Alana Waltara ( WNU SI 2015) možné vykonať vo viac ako 10 000 nemocniciach po celom svete a ročne sa vykoná okolo 30 miliónov záznamov. Z celkového viac »

muž, dom, zničený dom, požiar, Doneck, Donbas

Ukrajinská armáda hlási krvavé boje na východe krajiny

20.07.2017 22:15

Štyria ukrajinskí vojaci prišli o život, jeden sa dostal do zajatia a sedem utrpelo zranenia v zostrených bojoch s proruskými separatistami v oblasti Donbasu na východe Ukrajiny.

Senate FBI Wray

Výbor amerického Senátu schválil nomináciu Wraya na šéfa FBI

20.07.2017 20:17

Dvadsaťčlenný výbor pre súdnictvo Senátu amerického Kongresu jednohlasne schválil nomináciu Christophera Wraya na šéfa Federálneho úradu pre vyšetrovanie (FBI).

strečno,žilinca,cesta

Popod Strečno už neprejdú ani vodáci

20.07.2017 20:00

Cestu pod hradom Strečno skôr ako na konci mesiaca určite neotvoria. Najnovšie pre stále sa odlamujúce skaly z brala dokonca vyhlásili zákaz splavovania Váhu.

Česko, koruna, mena, peniaze

Česká koruna prvýkrát po intervenciách prelomila hranicu 26 Kč za euro

20.07.2017 19:54

Česká mena vo štvrtok prvýkrát od ukončenia intervencií Českej národnej banky prelomila hranicu 26 korún za euro, keď posilnila na 25,995 Kč za euro.

Štefan Čerba

"Without knowledge, life is no more than the shadow of death." Moliére

Štatistiky blogu

Počet článkov: 11
Celková čítanosť: 34832x
Priemerná čítanosť článkov: 3167x

Autor blogu

Kategórie