Дозы ионизирующего излучения в радиотерапии: расчёт и контроль

Лучевая терапия — один из ключевых методов борьбы с онкологическими заболеваниями. Её эффективность напрямую зависит от точности расчёта дозы ионизирующего излучения. Правильно подобранная доза уничтожает опухолевые клетки, минимизируя воздействие на здоровые ткани. Здесь мы подробно разберём, как рассчитывают и контролируют дозу излучения, почему каждый этап этого процесса критически важен, и какие меры безопасности применяются на практике.

Почему точная доза излучения — основа успешной радиотерапии

Доза облучения измеряется в греях (Гр) — единицах энергии, поглощённой тканями. Слишком низкая доза не уничтожит опухоль полностью, повышая риск рецидива. Слишком высокая может повредить здоровые органы и вызвать серьёзные осложнения. Например, облучение лёгких требует особой точности: превышение дозы всего на 10–15% способно привести к пневмониту. Поэтому расчёт строится на принципе ALARA (As Low As Reasonably Achievable) — "настолько низко, насколько разумно достижимо".

Как измеряют дозу: единицы, термины и ключевые параметры

Основная единица — грей (Гр), равный 1 джоулю энергии на килограмм ткани. Иногда используют сантигреи (сГр): 1 Гр = 100 сГр. Важно различать:

• Поглощённую дозу — энергию, полученную тканями.
• Планируемую дозу — расчётный показатель, определённый до лечения.
• Суммарную дозу — общее количество излучения за весь курс.

Большинство протоколов используют фракционирование — разделение суммарной дозы на 15–35 сеансов. Это позволяет здоровым клеткам восстанавливаться между процедурами. Для разных опухолей требуются разные дозы:

Дозы зависят от локализации опухоли, стадии болезни и чувствительности окружающих тканей. Например, для спинного мозга допустимая доза не превышает 50 Гр из-за риска миелопатии.

Как рассчитывают дозу: 5 ключевых этапов

Расчёт дозы — многоступенчатый процесс с участием онколога, медицинского физика и дозиметриста. Вот как это работает:

• КТ-симуляция. Пациента фиксируют в положении для лечения и делают компьютерную томографию. Снимки показывают точные размеры опухоли и расположение органов.
• Контурирование. Врач отмечает на снимках мишень (опухоль + зону риска) и критические органы (например, сердце или спинной мозг).
• Физическое моделирование. Специальное ПО рассчитывает распределение дозы в 3D-формате. Учитывается плотность тканей, глубина залегания мишени и тип излучения (фотоны, электроны).
• Верификация плана. Медицинский физик проверяет расчёты с помощью фантомов — манекенов с датчиками, имитирующих тело пациента. Это выявляет погрешности до начала лечения.
• Коррекция в процессе лечения. Если опухоль уменьшается или меняет форму (контроль по КТ/МРТ), план обновляют.

Современные методы вроде IMRT (интенсивно-модулированной лучевой терапии) позволяют создавать "карту дозы" сложной формы, повторяющей контуры опухоли.

Контроль дозы: как гарантируют безопасность на каждом сеансе

Даже после точного расчёта дозу контролируют при каждом сеансе. Для этого используют:

• Встроенные дозиметры в аппаратах для радиотерапии (например, линейных ускорителях). Они измеряют интенсивность пучка в реальном времени.
• EPID (электронные портальные детекторы) — панели за телом пациента, регистрирующие дозу на выходе.
• TLD (термолюминесцентные дозиметры) или OSLD (оптически стимулируемые дозиметры) — миниатюрные датчики, которые размещают на коже пациента.

Каждое оборудование проходит обязательную сертификацию. Раз в 3–6 месяцев линейные ускорители тестируют с помощью водяных фантомов и ионизационных камер. Погрешность не должна превышать 2–3%. Такие меры исключают ситуации, когда пациент получает дозу выше или ниже запланированной.

Что влияет на точность: скрытые факторы риска

Кроме человеческого фактора, на дозу воздействуют:

• Анатомические изменения. Потеря веса или отёки смещают мишень.
• Дыхательные движения. При облучении лёгких или печени применяют gating — синхронизацию пучка с фазой дыхания.
• Непредвиденные артефакты. Металлические имплантаты могут искажать расчёты. Для коррекции используют МРТ-снимки.

При подозрении на отклонения сеанс немедленно останавливают. Повторная КТ и коррекция плана занимают 1–2 дня, но это важнее, чем риск осложнений.

Современная лучевая терапия — это высокая точность и многоуровневый контроль. Понимание процесса расчёта дозы помогает осознать: безопасность пациента стоит во главе угла на каждом этапе — от планирования до финального сеанса.

Список литературы

1. Hall E.J., Giaccia A.J. Radiobiology for the Radiologist. 8th ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 2018.
2. International Atomic Energy Agency (IAEA). Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students. Vienna: IAEA, 2005.
3. Khan F.M., Gibbons J.P. Khan's The Physics of Radiation Therapy. 6th ed. Philadelphia: Wolters Kluwer, 2019.
4. Федеральные клинические рекомендации по радиационной терапии злокачественных опухолей. М.: Ассоциация онкологов России, 2021.
5. Podgorsak E.B. Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students. Vienna: IAEA, 2005.
6. Балтер С.А., Романов А.А. Медицинская физика лучевой терапии. М.: Медицина, 2018.