Что такое протонная терапия?

В 1946 году американец Р.Вильсон предложил применять для облучения злокачественных опухолей пучки протонов.

В современной онкологии широко используются методы лучевой терапии. Чаще всего применяется комбинированное лечение, которое включает радикальную операцию, а также предоперационную и послеоперационную лучевую терапию.

Наиболее распространённой аппаратурой для проведения лучевой терапии являются гамма-аппараты, а в некоторых случаях - ускорители электронов и рентгенотерапевтические аппараты. Однако использование гамма-излучения (также как и рентгеновского) при лечении больных со злокачественными опухолями имеет существенные ограничения: максимум дозы приходится на кожу и прилегающие к ней здоровые ткани, тогда как сама опухоль в большинстве случаев локализована глубже.

Чтобы уменьшить воздействие излучения на здоровые ткани, используется облучение опухоли с разных направлений и полями сложной конфигурации. К сожалению, и это не всегда позволяет «подвести» к опухоли требуемую терапевтическую дозу, не повредив окружающие ткани.

В 1946 году американец Р.Вильсон предложил применять для облучения злокачественных опухолей пучки протонов. В 1954 году его идея была реализована на ускорителе протонов в Беркли (США). Результаты такого лечения превзошли все ожидания.

Протонная терапия имеет принципиальные преимущества по сравнению с лучевой терапией электронами и фотонами. Связано это со свойством протонов выделять большую часть энергии в конечной точке пробега. К тому же протоны имеют строго прямолинейную траекторию движения в тканях человеческого организма и практически не отклоняются от первоначального направления.

Сравнение двух планов лечения - при помощи гамма и протонного облучения - показывает, что в последнем случае поглощённая доза в здоровых тканях окажется в несколько раз меньше. Это позволяет увеличить вероятность ликвидации опухоли за счёт разумного повышения общей и разовой дозы облучения. При этом можно сократить число сеансов терапии, а значит, уменьшить длительность всего курса лечения.

В 1990 году в Лома-Линда (США) начал работать первый в мире клинический центр протонной терапии, использующий специальный медицинский ускоритель. В 2005 году в мире существовал 31 центр протонной терапии; по прогнозам к 2015 году их будет около шестидесяти.

В России на сегодняшний день имеются три центра протонной терапии - в Институте теоретической и экспериментальной физики (Москва), в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна) и в Научно-исследовательском институте электрофизической аппаратуры им. Д. В. Ефремова (С.-Петербург).

Запланировано введение в эксплуатацию Комплекса протонной терапии (КПТ) в Институте ядерных исследований РАН в подмосковном Троицке. Базовой установкой для КПТ станет линейный ускоритель протонов Московской мезонной фабрики. Облучение пациентов планируется проводить на пучке протонов с энергией до 250 МэВ и током до 50 мкА.

Основные параметры ускорителя в Троицке близки к оптимальным с точки зрения протонной терапии. Диапазон регулируемой энергии от 70 до 250 МэВ позволяет облучать опухоли, локализованные практически на любой глубине в теле пациента. При пассивном формировании дозового поля можно облучать опухоли с максимальным размером до 10 см (при больших размерах трудно обеспечить равномерность поля по всему объёму опухоли).

Сравнение параметров имеющихся в России ускорителей протонов показывает, что развивать новые направления в терапии - такие, например, как вращение пучка протонов с помощью системы «Гантри» - целесообразно именно на ускорителе Московской мезонной фабрики в Троицке.

Сегодня существующие российские медучреждения могут принять не более 2% пациентов, которым показана протонная терапия. В то же время, по оценкам специалистов, для примерно 30 % больных со злокачественными опухолями оптимальным вариантом лечения является протонная терапия, либо её сочетание с другими способами лечения. В протонной терапии нуждаются более ста тысяч российских больных.

Комплекс протонной терапии

В г.Троицке Московской области на базе линейного ускорителя протонов ИЯИ РАН создается Комплекс протонной терапии (КПТ) для лечения злокачественных новообразований. Потребность в таких центрах очень высока: существующие в России три центра протонной терапии (в Москве, Дубне и С.Петербурге) могут принять лишь около 1% от тех пациентов, которым показана протонная терапия или ее сочетание с другими методами лечения. Создаваемый в Троицке КПТ должен стать новым радиологическим центром, в котором будут разрабатываться и применяться наиболее передовые методы лечения злокачественных опухолей с использованием различных видов ионизующего излучения.

Протонная терапия позволяет излечивать тех больных, для которых не существует удовлетворительного альтернативного лечения. Принципиальные преимущества по сравнению с конвенциальной лучевой терапией (электронами и фотонами) заключаются в том, что при облучении протонами и другими тяжелыми заряженными частицами (андронами) можно разрушить только опухоль, не повреждая окружающие здоровые ткани. Это связано с важнейшим свойством заряженных адронов выделять основную часть ионизующей энергии в конечной точке траектории, зависящей от энергии частицы (Рис.1), и мало отклоняться от первоначального направления при движении в тканях организма.

В настоящее время строится 1-очередь КПТ с одной камерой облучения на горизонтальном фиксированном пучке с энергией до 250 МэВ и средним током 1-10 нА. На первом этапе предполагается облучать опухоли ограниченного размера и ограниченного класса локализаций, в первую очередь-опухоли глаза и области головы. В настоящее время сдан в эксплуатацию канал транспортировки протонов (на фото) от ускорителя до камеры облучения и осуществляется изготовление и установка специального оборудования. Первая очередь предусматривает облучение более 5-ти пациентов в смену и ее ввод в строй запланирован на 2004-2005 годы.

Полномасштабный проект КПТ предусматривает 3 камеры облучения, в том числе с системой "Гантри" для вращения направления пучка протонов вокруг пациента, и предназначен для облучения самого широкого класса опухолей. Для 2-очереди КПТ предполагается строительство нового здания, в котором будут размещены не только камеры облучения, но и томографы, рентгеновские установки, дополнительные электронные ускорители и другие системы, которые позволят точно диагностировать опухоли и контролировать процесс лечения. После полного ввода в строй, КПТ сможет принимать до 50 пациентов в смену и станет одним из крупнейших в Европе радиологических центров.