Радиационната (лъчевата терапия) е един от начините за премахване, убиване на туморите и метастазите с използване на йонизиращи лъчения. Засега лъчеватата терапия се свежда до: радиоизотопна, Х-лъчи, електронно-ускорителна, неутронна, протонно-йоннa ускорителнa.

В различни ядрени реакции, от естествени или изкуствени изотопи, се получават йонизиращи радиоактивни частици като алфа, бета или гама лъчи. Рентгеновите лъчи се формират в рентгенови тръби и носят името на своя откривател Вилхем Рентген. Гама и рентгеновите лъчения са добили популярност с наименованието „Х-лъчи”, или фотонни лъчи.

Радиобиологичното въздействие на йонизиращите лъчения в живата тъкан е добре известно –

йонизацията на атомите в тъканта причинява изменение на химическия състав на структурата й. Tова води до разкъсване на ДНК-то в живите клетки и до тяхното умъртвяване. Този процес е валиден еднакво и за нормалните, и за раковите клетки.

При Х-лъчевата и електронно-лъчевата терапии лъчите и електроните се разсейват силно по пътя към тумора. Лечебна ефикасност тук се постига чрез увеличаване на радиационната доза, което води до канцерогенно поражение на околните здрави тъкани по пътя на тези лъчения. Това неминуемо скъсява живота на пациента. При протонно-йонната терапия, понеже протоните и йоните са с по-голяма физическа маса, технически се формира балистиката на сноповете им така, че тя изцяло да съвпадне с размера и формата на тумора. Затова те отдават там максималната си радиационно-йонизираща доза. Реализира се т.нар. Модифициран Брегов пик (на името на новозеландския учен Уилям Брег). По такъв начин с тази лъчетерапия се минимизира канцерогенното радиационно замърсяване на здравите тъканни клетки в началото и края на пътя на снопа частици.

Въглеродойонната лъчева терапия има следните преимущества пред протонната:

• по-слабото до 3 пъти пространствено разсейване на въглеродните йони в тъканта позволява да се облъчват тумори, разположени до 2 мм максимално близко до критични органи, докато при протоните това е до 8 мм;

• позитронно-емисионната томография (ПЕТ) се съчетава много добре с изотопен 11C⁺⁶ въглероден източник в йонния ускорител, което води до пряка верификация на процеса;

• слабо зависи от радиационната резистентност на тумора, с което в пъти спада броят лъчесеанси в сравнение с протонната и много повече в сравнение с Х-лъчевата и електронната терапии;

• клинични изследвания показват, че при въглеродойонна онкотерапия радиационно канцерогенните околотуморни увреждания са пренебрежимо малки!

Особено значение придобиват формата на снопа и енергийната еднородност на ускорените протони и йони по сечението му. Това се определя изключително от параметрите, комплектовката на ускорителя и компетентността на обслужващия персонал. Той работи съвместно с лекар радиолог, който локализирайки тумора и формата му с компюторно-томографско изследване, прави радиационно-терапевтичен паспорт на пациента.

През 1975 г. е пуснат в действие ускорителя BEVALAC в Бъркли, САЩ, с което започва клиничното приложение на протонно-йонната терапия. Провежданите дотогава лъчетерапии са били в институтски и в университетски ускорители за физически цели. Затова през 1984 г. в гр. Чиба японското правителство стартира медицински ускорителен комплекс Heavy Ion Medical Accelerator (HIMAC), а през 1994 г. започват и първите клинични процедури с въглеродни йони. Въобще, до края на 20 век голямата себестойност на такива комплекси и липсата на високоспециализиран персонал са причината за слабото развитие на протонно-йонната терапия.

 В началото на 21 век започва бум в тази област

  Към 2021 г. в действие са Медико-Ускорителни комплекси (МУК) за протонно-йонна онкотерапии в следните страни: Германия, Белгия, Италия, Австрия, Великобритания, Русия, Япония и още 15 държави, или общо 12 йонни и 92 протонни МУК.

По статистика за лечение на годишно 20 милиона онкоболни по света са необходими около 300 МУК, и то преимуществено с въглеродния йонен изотоп 12C⁺⁶.

В приемния център на всеки МУК с компютърна томография прецизно и точно се локализира туморът. От вида, местоположението и размера му се определя и видът на лъчетерапията – протонна или с въглеродни, хелиеви, кислородни йони. Ако около 15% от специфичните онкозаболявания се лекуват с протонни снопове, то около 5% от тях са само с йонни.

Всички съвременни МУК разполагат със специални внушителни свръхпроводими магнитни „световоди”, т.нар. гантри, с които терапията в съчетание с компютърната томография става 3D. С гантрите терапевтичният сноп тримерно сканира тумора. Това рязко намалява радиационното замърсяване на тъканите по пътя на лъчението, фокусира го максимално в тумора, с което броят сеанси от пет-осем може да се сведе само до един. Заедно с позитронно-емисионната и рентгенова томографии, гантрите са неотменима част от всеки нов онкоцентър.

Обобщеното наименование на протонно-йонната онкотерапия и развиващата се неутронна, е

адронна онкотерапия –

„адрон” на гръцки означава „силен”.

Бурното развитие и доказаната лечебна сила на адронната терапия и радиохирургията се дължи на поевтеняването на цялата гама от специализирани медико-ускорители заедно с диагностично-дозиметричната им комплектация. Пазарът на такава апаратура е наситен с малогабаритни до 2,5 метра диаметър ускорители.        

Медико-ускорителният комплекс в гр. Дармщадт, Германия, струваше 190 милиона евро по цени от 2010 г. Новосъздадените MУK в Обединеното кралство “Cristie” в Манчестър и University College of London Hospital сa на цена около 250 милиона паунда.

Всеки МУК включва протонно-йонен ускорител и специализирана радиационна болница за пред- и следтерапевтично обследване. Всеки терапевтичен оздравителен сеанс е в персонална зависимост на заболяването и стойност в рамките на 18-70 000 евро. Времето от приемането и позициониране на пациента за сеанс в кабината и експониране с избраното лъчение по предварително изготвен радиационен паспорт е около 30 минути. Времетраенето на сеанса е особено важно при детските и труднодостъпни онкозаболявания, които преимуществено се лекуват с прототнно-йонна терапия.

Сравнителен анализ на различните методи за онколечения показва следното:

• хирургия – леснодостъпен, но травматичен;

• химиотерапия – почти универсалeн, но с токсично и привикващо въздействие;

• изотопна, неутронна и бор/неутронно захващаща – избирателно и специализирано успешeн, но с рецидиви 4%;

• протонно-йонна – щадящ, почти универсалeн - с 38% прилагане.

Горните видове онкотерапии ценово също се различават – химиотерапията е около два пъти по-скъпа от хирургическата и изотопната, които пък са малко под протонната, но йонната е до два пъти по-скъпа от протонната.

Досега протонно-йонната терапия е доказано ефективна при труднодостъпни онкозаболявания в глава, очи, шия, простата, млечни жлези, меланома, хипофиза, лимфи, матка, бял и черен дроб, скелет и др.

Световната статистика показва непрекъснато увеличение броя на лекувани пациенти с адронна терапия – до 2020 г. 250 000 са с протонна, 50 000 с въглеродна и 3500 с хелиеви йони и пиони.

До 2040 г. броят на онкопациентите ще нарасне с 42% - от 19,3 милиона до 27,5 милиона.

През 2018 г. по моя инициатива, логистика и координация, бе сформиран интердисциплинарен международен колектив от софийски учени и лекари от Института по Микробиология на БАН с ръководител на проекта  проф. дбн Светла Данова, член-кореспондент на БАН проф. Христо Найденски, доц. д-р Мая Захариева и гл.ас. д-р Яна Илиева, проф. дмн Петрана Троянова от УМБАЛ „Царица Йоана” и проф. дрбн Радостина Георгиева.

Съвместно с академик А. И. Малахов, чл.-кор Е. А. Красавин, доц. д-р И. Кошлань, д-р А.Молоканов от Обединения институт за ядерни изследвания (ОИЯИ) в гр. Дубна, Русия, и д-р В. Пикалов от Института по физика на високите енергии, гр. Протвино, Русия, с цел лечение на меланома, бяха проведени две експонации на набор от кожно-ракови клетки с протонен и 12C⁺⁶ въглеродно-йонен сноп съответно. 

Проектът бе финансиран от българската Агенция по ядрено регулиране, но поради COVID-19 кризата, остана незавършен окончателно.

Република България е член на ОИЯИ от 1956 година, а от 1999 година е член и на Европейския център за ядрени изследвания, ЦЕРН, гр. Женева, Швейцария. Двата института имат над 60-годишен опит и прекрасни резултати в областта на ускорителната физика и технологии, радиобиологията и радиомедицината.

Република България плаща значителен годишен членски внос в двата института и използването на научно-техническите достижения и подготвените кадри в тези два световни научни центъра ще е добра реинвстиция в построяването, експлоатацията и функционирането на Адронен медико-ускорителен комплекс в София.

От казаното дотук става ясна актуалността и необходимостта от създаването на адронен медико-ускорителен комплекс в Република България. Това може да се ускори с колективните усилия на съседните нам балкански страни. Страните ни разполагат с добре подготвени радиобиологични и физико-технични кадри с дългогодишни специализации в европейски, американски и руски научни институти и ускорители.

 Доц. д-р Иван ЦАКОВ