Микола Гуменюк: як інженери-радіологи допомагають пацієнтам долати рак

Сучасний медичний фізик (інженер-радіолог) — один з ключових фахівців на шляху одужання онкопацієнтів. Про те, з яким обладнанням доводиться працювати радіологам сьогодні і що це дає для пацієнтів, розповів медичний фізик, старший інженер-радіолог TomoClinic Микола Гуменюк.

— Пане Миколо, розкажіть, коли у світі з’явилися перші апарати дистанційної променевої терапії (кобальтові машини і медичні лінійні прискорювачі), якими були їх особливості?

Сучасний медичний фізик (інженер-радіолог) — один з ключових фахівців на шляху одужання онкопацієнтів. Про те, з яким обладнанням доводиться працювати радіологам сьогодні і що це дає для пацієнтів, розповів медичний фізик, старший інженер-радіолог TomoClinic Микола Гуменюк.

— Пане Миколо, розкажіть, коли у світі з’явилися перші апарати дистанційної променевої терапії (кобальтові машини і медичні лінійні прискорювачі), якими були їх особливості?

— Понад півстоліття тому. Опромінюючи ракові пухлини, вони в той же час спрямовували високі дози радіації на здорові тканини організму. В надії перемогти рак пацієнти часто ризикували: могли отримати променеві реакції та ушкоджене здоров’я. З метою мінімізації негативного впливу такого лікування на організм вчені вдосконалювали апарати дистанційної променевої терапії, їх механічні та електронні складові, що беруть участь у формуванні дозових характеристик. З розвитком потужностей обчислювальної техніки зросли і можливості фахівців. Радіологи навчилися максимально точно розраховувати і доносити плановані дози до мішені з мінімальною шкодою для пацієнта. Це в свою чергу забезпечило не тільки позитивний терапевтичний ефект, але й високу якість життя. Здорові тканини при цьому практично не пошкоджуються, а ймовірність інвалідності та наслідків променевої терапії зведена до мінімуму, що також є одним з пріоритетних завдань фахівців.

— У чому полягає перевага сучасних лінійних прискорювачів на відміну від класичних?

— Якщо говорити про застарілі кобальтові установки та класичні прискорювачі, які до сих пір широко застосовуються в державних медустановах України, то вони можуть як допомогти, так і згубно вплинути на весь організм людини. Таке обладнання використовує відкритий однорідний пучок фотонних променів, що означає одне: часто здорові органи та тканини опромінюються нарівні з пухлиною. Основною ж причиною цього факту є відсутність реального контролю положення пацієнта та мішені перед кожною фракцією опромінення. І навіть з деякими сучасними лінійними прискорювачами в Україні зіштовхуються з тою ж проблемою. Нажаль, не в кожній клініці є можливість реалізації так званої методики IGRT (Image-guided radiation therapy), коли променеву терапію проводять під візуальним контролем. Адже для того, щоб ефективно опромінити пухлину, треба бути щоразу впевненим, що мішень знаходиться саме в тій позиції відносно апаратури, яка була запланована спочатку. Тобто треба бачити, куди «стріляти». І тут є два варіанти. Або потрапляти «пальцем в небо» і сподіватися, що доза дійде до пункту призначення. Або збільшити поле опромінення, щоб потрапити в мішень навіть при неточному її положенні щодо запланованого. Хоча разом з тим опромінюється більше здорових тканин в безпосередній близькості до пухлини.
— І який вихід з цього положення, на вашу думку?

Пацієнти можуть серйозно постраждати від такого лікування, особливо у випадку, коли на пухлину відповідно до сучасних протоколів потрібно давати велику сумарну дозу опромінення. І тут знову є два виходи, обидва з ризиком для пацієнта. Не давати дозу повністю або жертвувати органами і таки довести приписану дозу за умови, що певні ускладнення не проявляться ще в процесі лікування. Однак є й третій, більш прогресивний вихід з ситуації: спрямувати високу дозу променів на новоутворення. Але в такому випадку її розподіл має чітко повторювати форму мішені, а критичні органи і тканини поруч будуть максимально захищені. Такі можливості з’явилися завдяки використанню методів VMAT та Helical Tomotherapy зокрема і у фахівців TomoClinic.

— В вашій клініці успішно реалізується томотерапія, що це за метод?

— Високоточне спіральне донесення дози в ході проведення променевої терапії на апараті Tomo HD. Ми називаємо його «скальпелем з фотонів». Це спеціально створене обладнання, яке доносить фотонні пучки різного розміру до пухлин і метастазів особливим чином, фрагмент за фрагментом («slice by slice»). З апаратними й технологічними можливостями TomoClinic ми змогли перейти до прогресивних методик лікування, з допомогою сучасних програм дозиметричного планування — розраховувати необхідний розподіл доз опромінення в організмі пацієнта. Заздалегідь визначати унікальну форму пучка та розподіл променевого навантаження відповідно межам мішені.

— Дійсно, до цього прагне вся променева терапія — спрямувати дозу на пухлину, щоб її вбити, а здорові тканини не пошкодити або зробити це по мінімуму. Як цей підхід реалізують медичні фізики?

— Знайти найбільш раціональний та ефективний спосіб опромінення пухлини, оберігаючи від шкоди сусідні тканини, намагалися більш ніж півстоліття. Адже спочатку поле опромінення пацієнта було просто квадратним. Пізніше, з розвитком технологій, медичні фізики отримали можливість використання модуляції пучка іонізуючих променів, де безліч невеликих та різних за формою й тривалістю пучків формують загальний. Навчилися обходити критично важливі органи та грамотно розподіляти дозу впливу. З розвитком радіотерапії з’явився не тільки метод IMRT (intensity modulated radiotherapy), але й наступний за рівнем реалізації VMAT. При цьому форма пучка модулюється, поле опромінення безперервно формується під різними кутами, одночасно змінюється потужність дози, геометрія пучка та швидкість обертання самого апарату навколо пацієнта. Все це було продумано для того, щоб розподіли дози в точності повторили форму пухлини. Зараз ці технології можна використовувати при лікуванні пацієнтів на нашому лінійному прискорювачі Elekta.

— Як відомо, рідко пухлина має форму кулі. Найчастіше це абсолютно незвичайна або об’ємна геометрична фігура. До того ж, новоутворення може ще й проходити крізь декілька органів або тканин. Як бути в цьому випадку?

— Ефективно опромінити таку мішень цілком, одночасно забезпечивши мінімальну шкоду для прилеглих органів, досить складно. Тому було запропоновано проводити опромінення мішеней по частинах, крок за кроком. В цьому випадку добре себе зарекомендував наш апарат Tomo HD. Особливо для лікування краніоспинальних хворих, де дозний розподіл має повторити форму спинного та головного мозку, одночасно захистивши чутливі до опромінення органи зору і слуху.

— На якому етапі до лікування пацієнта від раку долучається інженер-радіолог?

— Онкохворий спочатку проходить у нас цілий комплекс досліджень та цикл додаткових аналізів, щоб точно встановити діагноз. Після остаточної постановки діагнозу, якщо пацієнту рекомендована променева терапія, його сканують на КТ. Пізніше дані з цього сканування використовують фізики, розраховуючи розподіл дози. Щоб забезпечити повторення положення людини під час лікування (а це від 5 до понад 30 фракцій-сеансів), ми застосовуємо спеціальні фіксуючі пристрої з індивідуальними масками та матрацами. На станції оконтурювання MIM Maestro лікарі позначають кордони новоутворення та кожен важливий орган певним кольором. Все це робиться для того, щоб правильно обмежити дози на кожен орган. При сеансі опромінення в подальшому нам не можна випадково зачепити стовбур головного мозку, хіазму, оптичні нерви, якщо мова йде про пухлину в голові, наприклад.

— Знаю, що ви також застосовуєте можливості системи дозиметричного планування Monaco.

— У цій комплексній програмі впроваджені новітні інструменти та алгоритми розрахунку дозного розподілу на лінійному прискорювачі. З 3D-методами фізик визначав лише положення та розмір кожного поля, а машина сама розраховувала розподіл доз. На відміну від цього методу при інверсному плануванні бажану дозу для кожного органу вказує сам фізик після закладення в програму початкових даних пацієнта. Програма «продумує», як їй реалізувати це завдання по опроміненню пухлини з мінімальним пошкодженням здорових органів. Методом оптимізації та сегментації це ПЗ знаходить тактику, щоб пучок променів виявився максимально ефективним, прораховує всі можливі його напрямки та розподіл дози, а потім з’ясовує, який з варіантів найбільш оптимальний.

— Іноді процес планування може затягнутися на 5 днів, з чим це пов’язано?

— Для того, щоб спрямувати на пацієнта прямокутне або навіть фігурне поле опромінення на класичному апараті дистанційної променевої терапії багато часу не потрібно. Інше питання, коли мова йде про сучасне обладнання. Після складання плану лікування ми додатково перевіряємо, чи зможе техніка виконати наші установки. Прорахований план лікування затверджує лікар, а далі ми працюємо з дозиметричним фантомом —індивідуальним прототипом пацієнта. Кожен розрахований план лікування пацієнта перераховується на КТ-зображення фантома. В результаті отримуємо 3D-розподіл дози в фантомі. Інакше кажучи, ми розраховуємо, яким буде розподіл доз в макеті, якщо його опромінити замість пацієнта, а потім реально проводимо сеанс опромінення. Інформація з 729 «детекторів» всередині фантома виводиться на спеціальне програмне забезпечення, що дозволяє порівняти запланований та реальний дозний розподіл. Якщо вони співпадають та відповідають нашим вимогам, значить апарати променевої терапії здійснюють саме ту послідовність кроків при опроміненні, яку розрахувала система планування.

— З якими онкологічними діагнозами краще справляється прискорювач Tomo HD, а з якими — Elekta?

— Обидва наших апарати високого класу здатні реалізувати прості та досить складні завдання. Про це свідчить наш досвід роботи та хороші результати лікування пацієнтів на обох машинах. Якщо мова йде про необхідність якнайшвидшого й точного розрахунку плану, то ми віддаємо перевагу апарату Electa з ПЗ Монако. Якщо ж ми говоримо про складні конфігурації мішеней з включенням критичних органів, то кращим в цьому випадку є апарат Томо HD. Однак часто результат залежить від великої сукупності факторів, тому ми можемо розрахувати розподіл доз для двох апаратів і порівняти їх, обговорити з лікарем, який варіант більше підходить. Апарат Томо гарно справляється з краніоспінальними опроміненнями, де потрібно працювати з мішенями більше 40 см в довжину. При цьому немає необхідності зіставляти декілька полів, можна уникнути «холодних» та «гарячих» зон, сеанс реалізується за один підхід. Це вимагає більше часу, але планування лікування йде більш гнучко. Медичні фізики в режимі реального часу можуть бачити, як програма робить розрахунки і вносити корективи в будь-який момент. Також це стосується пацієнтів, які колись уже були опромінені, тому їх організм особливо потребує захисту в ході безкомпромісної боротьби з раком.

— У чому раціональність розподілу лікування на декілька сеансів?

— Радіобіологія стверджує, що якщо пухлина та здорова тканина одночасно отримають опромінення, наприклад, в 2 Грея, то здорова тканина відновиться швидше, навіть за добу. При більшому разовому дозуванні організм може постраждати в однаковій мірі, а при меншій — ракове новоутворення може не зреагувати. Взагалі лікарі та інженери-радіологи завжди звіряються з європейським протоколом і приймають рішення разом. Адже для лікування кожного виду раку є своя гранична доза, але є й свої обмеження для здорових тканин/органів.

— Як ви вважаєте, в чому основна складність в роботі інженера-радіолога в ході лікування пацієнтів від раку?

— Променевий терапевт вирішує, «що», а медичний фізик вирішує, «як». Я пояснюю програмі завдання лікаря-онколога, немов перекладач між терапевтом та апаратурою, на якій йде лікування. За кожен орган доводиться боротися й торгуватися з програмою, влаштовувати «турецький гамбіт», коли важливо пожертвувати чимось меншим, щоб виграти щось більше. Кожен день ми ведемо діалог мовою техніки, розраховуємо толерантні дози, звіряємося з локальними протоколами та консультуємося з колегами. Беремо до уваги можливості та швидкість нашого обладнання. І все це важливо робити з ретельною уважністю, щоб виграти у хвороби ще одне людське життя.