روشهاي مختلف پرتو درماني
1396/09/19

 مروري بر روشهاي مختلف پرتو درماني

چکيده

سرطان يكي از علل اصلي مرگ و مير در دنياي كنوني است. براي درمان انواع سرطانها از روشهاي مختلف درماني از قبيل جراحي، شيمي درماني، پرتو درماني و هورمون درماني

استفاده ميشود. حدود  %40از بيماران سرطاني به منظور درمان يا تسكين بيماري خود، تحت پرتودرماني قرار ميگيرند. در اين روش ، سلولهاي سرطاني با استفاده از پرتوهاي

ايكس و گاما و يا ذرات هستهاي از بين برده ميشوند. اين فرآيند با کمک دو روش پرتو درماني خارجي و پرتو درماني داخلي انجام ميگيرد. در سرطانشناسي باليني، هدف نهايي

درمان تحويل ماكزيمم دوز به بافت سرطاني با حداقل عوارض جانبي به بافتهاي سالم اطراف تومور ميباشد. پيشرفتهاي تكنولوژي كمك كرده است كه ميدان اشعه حتيالامكان

به ناحيه درمان محدود شود و بدينوسيله بافتهاي سالم تا حدود زيادي محافظت شوند. براي پاسخ به اين سوال كه كدام يك از روشهاي پرتو درماني موثرتر است، بايستي اصول

و ويژگيهاي هر كدام از اين روشها را بدانيم. در اين مقاله اصول و كاربرد روشهاي مختلف مورد بررسي قرار ميگيرند.

کلمات کليدي: سرطان، پرتودرماني، درمان

مقدمه

براي درمان انواع سرطانها ميتوان از روشهاي درماني مختلف مثل

جراحي، شيمي درماني و پرتو درماني استفاده نمود. پرتو درماني خارجي

و پرتو درماني داخلي (براكي تراپي)، دو روش اصلي پرتو درماني را تشکيل

ميدهند( .)1مبناي پرتو درماني، قرار دادن سلولهاي بدخيم در معرض

پرتوهاي يونيزان ميباشد كه ميتواند منجر به مرگ و از بين رفتن اين

سلولها گردد. هدف ايدهآل در پرتو درماني اين است كه تومور مورد نظر،

بيشترين دوز پرتو را دريافت كند و در همان حال بافتهاي سالم اطراف،

كمترين مقدار پرتوگيري را داشته باشند ( .)2نتيجه راديوبيولوژيكي

پرتوگيري بافت، بستگي زيادي به نحوه تاثير پرتوهاي يونيزان بر روي

ملكولهاي حياتي سلولها دارد. پرتوهايي كه در واحد طول مسير خود

انرژي كمي از دست ميدهند، از طريق توليد راديكالهاي آزاد منجر به

شكستگيهايي در ملكول  DNAميشوند و اين شكستگيها به صورت

غير مستقيم ميتواند باعث صدمه به بافتهاي سالم گردد ( .)3براي

اطمينان از دريافت دوز درماني كافي توسط تومور و كاهش آسيبهاي

وارده به بافتهاي سالم بايستي يك طراحي درمان دقيق انجام شود. در

طراحي درمان و محاسبه دوز بايستي به عواملي مانند انرژي كه از پرتو

به بافت واگذار ميشود، طول مسير پرتو در بافت، ميزان پراكندگي آن،

مقدار دوز پرتو و ميزان انرژي كه در واحد طول مسير خود از دست

ميدهد ( )LETتوجه نمود. در صورتي كه مقدار دوز دريافتي تومور در حد

كافي نباشد و در همان حال، بافتهاي سالم در معرض پرتو قرار گرفته

و آسيب ببينند، تمام سلولهاي تومور از بين نرفته و نتيجهي مطلوب

حاصل نميشود ( .)5،4در اين مقاله، سابقه و پيشرفتهاي ايجاد شده در

روشهاي مختلف پرتودرماني مورد بررسي قرار ميگيرند.

پرتو درماني خارجي: اساس اين روش بر مبناي استفاده از انواع

مختلف منابع پرتوهاي يونيزان است كه در خارج از بدن بيمار قرار

گرفته و به انواع برخورد پرتو يونيزان با ماده بستگي دارند. طراحي

درمان دقيق، نقش مهمي در درمان موفق بيمار دارد. اين طراحي

درمان شامل سه مرحله است:

الف) طراحي: در اين مرحله بايستي تومور بدخيم به نحوي مشخص

شود كه بتوان اندازه دقيق و وضعيت قرار گرفتن آن در بدن را تجزيه و

تحليل نمود. اطلاعات مورد نياز اين مرحله را ميتوان از طريق تصاوير

راديوگرافي معمولي،  CT scan ،SPECT ,PET ،MRIو سونوگرافي به

دست آورد.

ب) شبيه سازي: پس از اين كه مقدار پرتويي كه بايستي توسط

تومور دريافت گردد محاسبه شد، به منظور مشخص كردن وضعيت

بيمار در مقابل دستگاه شتاب دهنده، بيمار به دستگاه سيمولاتور يا

شبيه ساز منتقل ميشود. با استفاده از سيمولاتور و تصاويري كه توسط

آن تهيه ميشود، اطمينان حاصل ميشود كه تومور در موقعيت صحيح

قرار گرفته و دوز درماني مورد نياز را دريافت مينمايد.

ج) درمان: در اين مرحله تومور در معرض پرتوهاي گاما كه از يك

چشمه كبالت خارج ميشوند و يا پرتوهاي ايكس پر انرژي كه توسط

دستگاه شتاب دهندهي خطي توليد ميشوند و يا منابع ديگر پرتو و

ذرات يونيزان، قرار گرفته و فرآيند درمان انجام ميشود (.)6-10

سيكلوترون: ماشيني است كه در يك مسير حلقوي به ذرات

باردار شتاب داده و در تحقيقات فيزيك هستهاي كاربرد دارد. از

اين وسيله در پرتو درماني جهت توليد پروتونهاي پر انرژي استفاده

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مروري بر روشهاي مختلف پرتو درماني

ميشود. ميدان مغناطيسي سيكلوترون باعث حركت و شتاب گرفتن

ذرات باردار در مدارهاي حلقوي ميشود. اين ذرات توسط يك منبع

كه در مركز سيستم قرار گرفته است توليد شده و از آنجا به سمت

خارج شروع به شتاب گرفتن مينمايد. ذرات باردار در داخل دو يا

چند الكترود توخالي كه به شكل حرف لاتين  Dطراحي شدهاند و

به همين نام (دي) نيز ناميده ميشوند، توسط يك ميدان الكتريكي

با فركانس بالا شتاب ميگيرند. هنگامي كه يونها از يك «دي» به

«دي» ديگر وارد ميشوند، شتاب آنها افزايش مييابد. اين عمل به

دفعات زيادي تكرار ميشود و باعث افزايش تصاعدي شتاب، انرژي

و شعاع چرخش يونها ميگردد تا اين كه نهايتا از قسمت بيروني

سيستم خارج ميشوند. همچنين، در پزشكي از اين سيستم جهت

توليد راديوداروها استفاده ميشود (.)11-13

سينكروترون: اين وسيله يك شتاب دهندهي حلقوي ذرات باردار

ميباشد كه به كمك آن ميتوان طيف پرتوهاي الكترومغناطيسي از

فروسرخ تا پرتوهاي ايكس را توليد نمود. از اين سيستم نيز ميتوان

در موارد خاص جهت پروتونتراپي استفاده نمود. در آزمايشگاه

هستهاي فرمي، توانستهاند به پروتونها و آنتي پروتونها تا مقدار

«يك ترا الكترون ولت» انرژي بدهند. اجزاي اصلي تشكيل دهندهي

سينكروترون شامل يك تفنگ الكتروني و يك شتاب دهندهي خطي

ميباشد (.)12-14

شتاب دهنده خطي ( :)linacمعمولا در مراكز درماني، پرتو

درماني خارجي توسط پرتوهاي ايكس و يا الكترون به كمك اين

روش انجام ميشود. الكترونها و فوتونهاي ايكس، با انرژي  5تا 25

ميليون الكترون ولت، در اين دستگاه توليد ميشوند. اين دستگاه از

امواج راديويي الكترومغناطيسي با فركانس بالا جهت شتاب دادن به

الكترونها در يك استوانه خطي استفاده ميكند. ميتوان مستقيما

از الكترونهاي پر انرژي جهت درمان تومورهاي سطحي استفاده

نمود. همچنين از اين الكترونها براي توليد پرتوهاي ايكس استفاده

ميشود تا در درمان تومورهاي عمقي بدن مورد استفاده قرار گيرند.

براي ساخت اين وسيله طراحيهاي مختلفي وجود دارد. در يک نمونه

كه در مراكز پرتودرماني مورد استفاده قرار ميگيرد، از امواج راديويي

ساكن يا متحرك در ناحيهي ميكروويو (با فركانس  3000مگاهرتز)

استفاده ميشود. تفاوت در طراحي شتاب دهندهها، بر اساس استفاده

آنها از امواج راديويي ساكن يا متحرك ميباشد (.)11 ،6

ميكروترون: ميكروترون يك شتاب دهنده الكترون ميباشد كه

از تركيب قوانين حاكم بر شتاب دهندهي خطي و سيكلوترون استفاده

ميكند. با کمک يك ميدان مغناطيسي متغير، به الكترونها شتاب

داده ميشود. پس از انتخاب انرژي مورد نظر، يك لوله منحرف كننده

به صورت خودكار به سمت مدار متناسب با آن انرژي حركت ميكند تا

پرتو الكتروني بتواند از آن خارج شود. مزيت اصلي ميكروترون نسبت به

شتاب دهندهي خطي، ساده بودن انتخاب انرژي، كوچك بودن دسته

پرتو آن و كوچك بودن اندازه سيستم ميباشد (.)6

پرتو درماني با شدت تعديل يافته ( :)IMRTپس از استفاده

از سي تي اسكن در طراحي درمان، اين روش به عنوان يكي از

پيشرفتهاي جالب در راديودرماني مورد توجه قرار گرفته است. در اين

روش، پرتوها از جهات مختلف به تومور تابانده ميشوند ولي نكته مهم

آن است كه با توجه به شكل تومور در هر جهت، همزمان با گردش

منبع توليد پرتو در اطراف بدن بيمار شكل ميدان پرتودهي نيز مطابق

آن تغيير مينمايد. توزيع دوز مطلوب در هدف، پس از منطبق شدن

اين دسته پرتوها (كه از جهات مختلف تابيده شدهاند) بر روي يكديگر

به دست ميآيد. براي درمان تومورهاي پروستات، ريه و پستان از اين

روش استفاده ميشود. با استفاده از اين روش ميتوان دوز با يكنواختي

بيشتر به تومور تاباند و پرتوگيري بافتهاي سالم را به حداقل ممكن

كاهش داد (.)15-17

چاقوي مجازي ( :)Cyber knifeدر روش راديوسرجري (جراحي

پرتوي)، دوز زيادي از پرتو در طي يك جلسه درماني به درون حجم تومور

تخليه ميشود. اين روش در واقع يك روش نوين راديوسرجري ميباشد

كه از يك شتاب دهندهي خطي استفاده ميكند كه با كمك يك بازوي

روباتيك و سيستم تصويربرداري اشعه ايكس، پرتوهاي «غير ايزوسنتر»

را به تومور مورد نظر تحويل مينمايد (شكل « .)1غير ايزوسنتر» بودن،

مهمترين مشخصهي پرتو است و ميتوان به كمك يك بازوي روباتيك،

منحنيهاي ايزودوز يكنواختي را در شش جهت ايجاد نمود. منبع شتاب

دهنده خطي در فاصله80سانتيمتري ايزوسنتر مجازي قرار داده ميشود.

ميتوان  100موقعيت فرضي كه بر روي كرهاي در اطراف اين مركز قرار

گرفتهاند را در نظر گرفت كه رسيدن به هر موقعيت از  12طريق امكان

پذير است و بنابراين در مجموع1200موقعيت ايجاد ميشود. البته ممكن

است كه از تمام اين موقعيتها استفاده نشود ولي با وجود چنين انعطاف

پذيري و با وزندهي مختلف پرتوها ميتوان به يك شكل كاملا يكنواخت

دست پيدا كرد. شتاب دهنده داراي يك كوليماتور حلقوي با قطر  5تا

 60ميليمتر ميباشد. چاقويمجازيدر مقايسه با راديوسرجري معمولي

داراي توانايي نفوذ زيادتر بوده و به كمك آن ميتوان از بافتهاي حياتي

محافظت بيشتري به عمل آورد. همچنين به كمك آن امكان تقطيع دوز

و هدف قرار دادن چندين تومور (مثلا تومورهاي مغزي) به صورت همزمان

و طي يك جلسه درماني وجود دارد (.)19 ،18

راديوتراپي داخلي (پرتودرماني به روش جذب نوترون

توسط برم [(: ]BNCTبه منظور درمان تومورهاي چندگانه

گليوبلاستوما، تومورهاي ناحيه سر و گردن و يا ناحيه دهان و همچنين

سلولهاي سرطاني احتمالي كه به تومور اصلي متصل نيستند، ميتوان

از اين روش درماني استفاده كرد. اساس اين روش واكنش هستهاي زير

2,79Mev +n→ 11B→ α+7Li+ B10 :ميباشد

ذره آلفا و هسته برگشتي ليتيم در مسير حركت خود انرژي زيادي

منتقل مينمايد (  LETزيادي دارند) و در نتيجه اثر بيولوژيكي نسبي

( )RBEآنها زياد ميباشد. روش  BNCTاز دسته پرتوي استفاده

ميكند كه صرفا براي استفاده كلينيكي توليد نشده است، همچنين

ذراتي كه در طي واكنش هستهاي فوق توليد ميشوند، داراي

توزيع طيفي گستردهاي ميباشند و  LETآنها با يكديگر متفاوت

است ( .)20اين روش درماني به يك ماده واسطه جهت حمل برم

به داخل بافتهاي سرطاني احتياج دارد كه همانند ساير داروهاي

تشخيصي بايستي با کمک برخي از تستهاي استاندارد، مورد آزمايش

قرار گيرد. بر خلاف ساير داروهاي ضد سرطان، تركيبي كه براي اين

منظور استفاده ميشود ذاتا هيچگونه اثر درماني نداشته و صرفا اتمهاي

برم را وارد سلولهاي سرطاني مينمايد ( .)21با استفاده از اين روش

ميتوان بدون آسيب رساندن به بافتهاي سالم، تومورهاي مختلفي را

درمان نمود. براي توليد نوترونهاي گرمايي كه در اين روش مورد استفاده

قرار ميگيرند، ميتوان از واكنش هستهاي برخورد پروتون با هسته برليم

استفاده نمود. كوتاه بودن مدت درمان باعث راحتي بيشتر بيمار در حين

درمان و مقرون به صرفه بودن اين روش درماني ميشود (.)22،23

براكي تراپي: در اين روش درماني از يك چشمه راديواكتيو بسته

استفاده ميشود و دوز درماني در فاصله كوتاهي از چشمه به درون

تومور تخليه ميشود ( .)25 ،24با کمک اين روش ميتوان دوز زيادي

از پرتو را به صورت موضعي به تومور تحويل داد. در گذشته براي اين

منظور عمدتا از يك چشمه راديوم يا رادن استفاده ميشد ولي در حال

حاضر استفاده از هستههاي راديواكتيوي مثل پالاديوم  110و يد 125

رو به گسترش است ( .)27 ،26مواد راديواكتيو به شكل مهره، سيم و

يا قرص مستقيما در درون تومور قرار ميگيرند. از اين روش درماني

ميتوان براي درمان سرطانهاي رحم، دهانه رحم، پستان، پروستات،

داخل دهان، پوست، تيروئيد، استخوان و مغز استفاده نمود (.)29 ،28

پرتو درماني داخلي (درمان با هستههاي راديواكتيو):پرتودرماني

خارجي و براكي تراپي بر مبناي تابش فوتونها بنا شده است در حالي

كه در اين روش درماني، مبناي درمان، تابش ذرات يونيزان ميباشد

( .)30با نشاندار كردن يك ملكول حامل مناسب با يك راديونوكلوئيد

تابش كننده ذرات يونيزان ميتوان در سطح ملكولي پرتودرماني را

انجام داد ( .)31در اين روش از هستههاي راديواكتيو تابش كنندهي

ذرات آلفا، بتا، و الكترون اوژه استفاده ميشود ( .)32تحقيقات زيادي

جهت يافتن راديونوكلوئيدهاي مناسب در حال انجام ميباشند. انتخاب

يك راديونوكلوئيد مناسب كه تابش كننده پرتوهاي ذرهاي باشد، تابع

خصوصيات فيزيكي و شيميايي راديونوكلوئيد و نيز روشهاي توليد

و رفتار بيولوژيكي آن است. اخيرا راديونوكلوئيدهايي كه با يك آنتي

بادي يا پپتيد نشاندار شدهاند وارد استفاده كلينيكي شدهاند ( .)33در

واقع ميتوان گفت راديوتراپي داخلي يك نوع كاربرد پزشكي هستهاي

با استفاده از پرتوهاي يونيزان جهت درمان بيماريهايي مثل سرطان

يا آرتريت است. مهمترين مزيت اين روش درماني در مقايسه با ساير

روشهاي درمان سرطان، امكان اندازهگيري مقدار راديو نوكلوئيد

تجمع يافته در داخل بافت هدف با استفاده از تصويربرداري ملكولي

از طريق  SPECTو  PETاست. عواملي نظير نوع و انرژي پرتو تابش

يافته توسط راديونوكلوئيد، نيمه عمر، اكتيويته ويژه، آسان بودن توليد

و كاربرد و خلوص راديونوكلوئيد در انتخاب آن جهت راديوتراپي داخلي،

تاثير گذار ميباشند (.)34

هستههاي تابش كننده الكترون اوژه: در سالهاي اخير،

استفاده از الكترونهاي كم انرژي از قبيل الكترونهاي اوژه و

الكترونهاي تبديلي نيز مورد توجه قرار گرفتهاند. بعضي از هستههاي

راديواكتيو از طريق پديدهاي به نام «جذب الكترون» و يا «تبديل

داخلي» به حالت پايدارتر تغيير وضعيت ميدهند. در اين روش

استحاله يك سري از الكترونهاي كم انرژي از اتم خارج ميشوند.

خروج پيدرپي اين الكترونها و برد كوتاهي كه اين الكترونها در بافت

دارند، باعث ميشود دوز جذبي ناشي از آنها در بافت هدف افزايش

يابد (.)35-40

هستههاي تابش كنندهي ذره آلفا: در طي سه دهه اخير،

تحيقات زيادي در مورد امكان استفاده از تابش كنندههاي ذره آلفا به

منظور پرتو درماني انجام شده است. اين ذرات همان هسته اتم هليم

ميباشند كه داراي دو بار مثبت هستند. تابش آنها از يك هسته

راديواكتيو منجر به ايجاد هسته جديدي ميشود كه تعداد دو نوترون و

دو پروتون كمتر از هسته اوليه دارد. انرژي اين ذرات بين  5تا  9ميليون

الكترون ولت ميباشد و برد آنها در بافت بين  5تا  10برابر قطر يك

سلول است. اين ذرات در هر ميكرومتر از مسير خود  80الي  100كيلو

الكترون ولت انرژي منتقل مينمايند (Launch .)41

هستههاي تابش كنندهي ذرات بتا: در حال حاضر، درمان به

وسيلهي راديونوكلوئيدها بر اساس استفاده از ايزوتوپهاي تابش كننده

ذرات بتا ميباشد. ذرات بتا همان الكترونهاي داراي بار منفي هستند

كه از هستههاي راديواكتيو خارج ميشوند. اين ذرات داراي انرژيهاي

مختلفي بوده و در نتيجه، برد آنها در بافت متفاوت است. پس از

تابش اين ذرات از هسته اتم راديواكتيو، هسته جديد داراي يك پروتون

اضافي نسبت به هسته اوليه و يك نوترون كمتر از آن خواهد شد. اين

ذرات در حين حركت در ماده انرژي جنبشي خود را از دست داده و

متوقف ميشوند. به علت كوچك بودن جرم اين ذرات، انرژي كه در

واحد طول مسير خود از دست ميدهند كم بوده و در هر ميكرومتر از

مسير حركت خود فقط  0/2كيلوالكترون ولت انرژي از دست ميدهند

و در نتيجه هنگام استفاده از اين مواد در پرتودرماني بايستي غلظت

نسبتا زيادي از آنها را وارد بافت هدف نمود (.)42

راديوايمنوتراپي ( :)RITاين روش درماني شاخهاي از پزشكي

هستهاي ميباشد كه در آن از يك آنتي بادي مثل CD20-positive

 lymphomaبه منظور انتقال راديونوكلوئيد به سلولهاي هدف استفاده

ميشود. سلولهاي هدف به عنوان آنتي ژن در نظر گرفته ميشوند و

به صورت انتخابي مورد هدف آنتيبادي نشاندار قرار ميگيرند. اثر ضد

تومور  RITاساسا به دليل انتقال هسته راديواكتيو توسط آنتيبادي

به سلولهاي تومور ميباشد كه باعث ميشود دوز جذبي به صورت

تدريجي و مداوم در  DNAسلول هدف تخليه شده و باعث آسيب به

بادي نيز ممكن است به تنهايي در كشتن سلول هدف دخالت نمايد.

چندين عامل كه در شكلگيري يك درمان موثر دخالت دارند شامل

انتخاب راديونوكلوئيد مناسب، تعيين آنتي ژن، انتخاب و طراحي آنتي

بادي با ويژگي زياد است. راديونوكلوئيدهايي كه بدين منظور ميتوانند

مورد استفاده قرار گيرند شامل تابش كنندههاي آلفا نظير سرب ،212

بيسموت  ،213تابش كنندههاي بتا ( )4-131I-NPو يتريوم 90

.)44-47 ،42 ،23( ميباشند

نتيجه گيري

راديوتراپي با سرعت شگفتانگيزي در حال گسترش است. به

دنبال حذف كبالت 60از فرآيند درمان، از شتاب دهندههاي خطي

و حلقوي كه قادر به شتاب دادن به ذرات باردار هستند، به منظور

درمان سرطان استفاده ميشود. روشهاي پيشرفتهاي از قبيل چاقوي

مجازي (سايبر نايف) و  IMRTكه ميتوان به كمك آنها دوز درماني

زيادي را به بافت سرطاني تحويل داد و بافتهاي سالم مجاور را نيز

از آسيب اشعه در امان نگه داشت، نيز مورد توجه قرار گرفتهاند. با

استفاده از راكتورها و شتاب دهندهها، راديوايزوتوپهايي توليد شدهاند

كه ميتوان از آنها در روش براكي تراپي استفاده نمود. در آينده

نزديك با همكاري متخصصين رشتههاي پزشكي هستهاي، بيوشيمي،

فارماكولوژي هستهاي، فيزيك پزشكي، انكولوژي و مهندسي هستهاي،

روشهاي راديوايمينوتراپي و تخليه راديونوكلوئيدها در بافت سرطاني

مورد توجه بيشتري قرار خواهند گرفت. آينده شيمي درماني و

پرتودرماني با يكديگر در ارتباط ميباشد. امروزه راديونوكلوئيد درماني

با كمك حاملهاي دارويي شيمي درماني نظير بلومايسين انجام شده

است و اين در حالي است كه اين حاملهاي دارويي نقش مهمي در

درمان نداشته و تنها به عنوان حامل عمل ميكنند. سوال اينجاست که

با توجه به پيشرفتهاي ايجاد شده، آيا ميتوان اميدوار بود كه در آينده

نزديك درمان سرطان را فقط به كمك پرتودرماني انجام داد و عوارض

جانبي پرتو درماني را به حداقل رساند؟ و اينكه آيا ميتوان در آينده

از شيمي درماني و پرتودرماني به صورت همزمان استفاده نمود؟