„Fantomai“ medicinoje
Doc. dr. Jurgita Laurikaitienė
Mus supanti aplinka yra sudaryta iš atomų, kuriuos sudaro branduolys ir aplink jį skriejantys elektronai. Atomo branduolį sudaro protonai ir neutronai. Jeigu branduoliuose yra nevienodas skaičius protonų ir neutronų, tokie atomai vadinami nestabiliais arba radioaktyviais. Šių atomų branduoliai skyla, o proceso metu išsiskiria energija jonizuojančiosios spinduliuotės (JS) pavidalu. Šios spinduliuotės rūšies energijos pakanka jonizuoti arba sužadinti medžiagos atomus ir molekules. JS gali būti elektringųjų dalelių srautas arba labai trumpos elektromagnetinės bangos.
Šviesioji radioaktyvumo pusė
Kai žmonės išgirsta terminą „jonizuojanti spinduliuotė“, jų pirmoji reakcija dažnai būna baimė. Natūralu, kad bijoma to, ko nematome, užuodžiame ar nejaučiame, bet žinome, kad tai gali pakenkti. Istorijos apie spindulinę ligą, branduolines avarijas ir apšvitos susiejimą su branduoliniais ginklais tik padidina baimę. Nors kasdien kiekvienas mūsų yra veikiamas gamtinės kilmės spinduliuotės šaltinių (kosminė spinduliuotė, įvairūs radionuklidai, esantys Žemės gelmėse), nuo seno žmonės į jonizuojančiąją spinduliuotę žiūri kaip į paslaptingą ir pavojingą jėgą. Jonizuojanti spinduliuotė gali būti pavojinga, tačiau ji yra esminė šiuolaikinės medicinos dalis. Tiek diagnostikoje įvairiems vaizdams gauti, tiek gydant tokias ligas kaip vėžys. XIX a. pabaigoje sukurti ir pradėti naudoti dirbtiniai JS šaltiniai šiandien naudojami medicinoje, moksle ir pramonėje.
Spinduliuotės sąveikos su biologinio audinio atomais bei molekulėmis metu perduotoji energija pažeidžia arba nužudo ląsteles. Biologinėje struktūroje tuo metu vykstantys procesai skirstomi į tris fazes: fizikinę, cheminę ir biologinę.
Ląstelės jautrumas jonizuojančiai spinduliuotei kinta ir priklauso nuo to, kurioje dalijimosi ciklo fazėje ji yra. Ląstelės labiausiai pažeidžiamos tuomet, kai jos aktyviai dalijasi arba ruošiasi dalytis. Jos mažiau jautrios, kuomet tik auga. Šis jautrumo skirtumas labai svarbus spindulinėje terapijoje.
Apie jautrumą
Reikėtų nepamiršti, kad ne visos organizmo ląstelės į jonizuojančiąją spinduliuotę reaguoja vienodai. Kai kurios yra jautresnės už kitas. Pavyzdžiui, lėtai besidalijančios ląstelės, tokios kaip nervinės ar raumenų ląstelės, yra mažiau jautrios ir atsparesnės JS. Kita vertus, greitai besidalijančios odos, kaulų čiulpų ir virškinamojo trakto ląstelės ypač pažeidžiamos, nes nuolat atsinaujina. Todėl spindulinė terapija veiksminga gydant vėžinius susirgimus, nes navikinės ląstelės greitai dalijasi. Tačiau tai reiškia, kad sveiki audiniai su greitai besidalijančiomis ląstelėmis irgi gali būti lengviau pažeisti spinduliuotės. Žinoma, kad bet kuris jauno žmogaus/vaiko organas ar audinys, paveiktas jonizuojančiąja spinduliuote, lengviau gali tapti piktybiniu nei suaugusio žmogaus.
pav. Galvos ir kaklo vėžiu sergančio paciento spindulinio gydymo kūginės kompiuterinės tomografijos vaizdai: a) prieš spindulinio gydymo procedūrą didelės energijos rentgeno fotonais bei b) pabaigus gydymą
Nors apie jonizuojančiąją spinduliuotę ir jos poveikį žmogaus organizmui nemažai žinoma, įdiegiant naujas sistemas reikia papildomų tyrimų, kad gydymas būtų saugus ir efektyvus. Pavyzdžiui, naudojant modernias technologijas: intensyvumais moduliuotą spindulinį gydymą, tūrinę moduliuotą arkinę terapiją ar adaptyvųjį stereotaksinį spindulinį gydymą, reikia kuo tiksliau įvertinti paskirtą dozę. Tam naudojami realia anatomine struktūra ir medžiagine kompozicija pasižymintys (antropomorfiniai) fizikiniai fantomai.
Kaip kuriami fantomai
Tokie maketai atspausdinami, remiantis paciento organų vaizdu, gautu naudojant kompiuteriinę tomografiją arba branduolių magnetinį rezonansą. Apšvitinus fantomą ir įvertinus užregistruotas dozes, patikrinama ar gautas dozių pasiskirstymas atitinka suplanuotąjį. Taip galima kalibruoti spinduliuotės įrangą bei įsitikinti, jog ji tiekia reikiamą apšvitos dozę į tikslinę zoną, sumažinant apšvitą šalia esantiems sveikiems audiniams bei organams.
Spindulinės terapijos fantomų kūrimas bei gamyba naudojant naujas biologinius audinius atitinkančias medžiagas – viena aktualiausių temų spindulinėje medicinoje. Įdomu pastebėti, kad biomedžiagų kūrimui labai tinka naujos 3D spausdinimo technologijos, leidžiančios atkartoti organo struktūrą ir formą. Tokie atspausdinti organai gali būti integruojami į galutinę fantomo konstrukciją. Inovacijos leidžia kurti tikslesnius modelius.
pav. Galvos a) kompiuterinės tomografijos vaizdų panaudojimas, paciento b) veido srities atkūrimui bei c) 3D spausdinimui
Atsižvelgiant į jonizuojančiosios spinduliuotės poveikį, svarbu rasti balansą tarp jos naudos ir galimos žalos. Ji leidžia tiksliai diagnozuoti ir efektyviai gydyti. Tačiau nereikia pamiršti, kad taip pat gali sukelti ląstelių pažeidimus ir ilgalaikes sveikatos problemas. Todėl būtina griežtai kontroliuoti jos naudojimą. Nuolatinis mokslinių tyrimų ir technologijų tobulinimas padeda užtikrinti, kad jonizuojanti spinduliuotė bus naudojama kaip efektyvus ir saugus įrankis tiek medicinoje, tiek ir pramonėje.
Plačiau apie šį metodą ir jo perspektyvas išgirsite Mokslo festivalyje „Erdvėlaivis Žemė“, apsilankę doc. dr. Jurgitos Laurikaitienės paskaitoje „Jonizuojančiosios spinduliuotės nauda ir žala mūsų organizmui“ rugsėjo 17 d. 14 val. LSMUL Kauno klinikų filialo Onkologijos ligoninėje (Volungių g. 16. Kaunas. Rinktis prie 161 kab. Būtina išankstinė registracija https://www.mokslofestivalis.eu/renginiai/.
Komentarai