Ճառագայթային բուժումը իոնիզացնող ճառագայթների կիրառումն է ուռուցքային և որոշ ոչ ուռուցքային հիվանդությունների (գլխուղեղի անոթների մալֆորմացիա, արթրիտներ, բուրսիտներ և այլն) բուժման նպատակով: Այն հանդիսանում է չարորակ ուռուցքների բուժման հիմնական եղանակներից մեկը: Զարգացած երկրներում չարորակ նորագոյացություններով հիվանդների 60-70%-ը իրենց բուժման ընթացքում ստանում են ճառագայթային բուժում, այն դեպքում, երբ ճառագայթային բուժմանը բաժին է ընկնում ուռուցքաբանական ծառայությունների բյուջեյի 5-30%-ը (չհաշված հադրոնային թերապիան):

Մի շարք դեպքերում, օրինակ մաշկի, ստորին շրթունքի, գլխի և պարանոցի ուռուցքների, կերակրափողի, արգանդի վզիկի քաղցկեղի բուժման դեպքում ճառագայթային բուժումը կարող է հանդիսանալ բուժման հիմնական կամ միակ եղանակը` ապահովելով լրիվ առողջացում հիվանդների մեծ մասի մոտ: Այլ դեպքերում ճառագայթային բուժումը կիրառվում է որպես օժանդակ բուժում` բուժման այլ եղանակների հետ զուգակցված, կամ որպես ամոքիչ միջոցառում` հիվանդի կյանքը երկարաձգելու և կյանքի որակը բարելավելու նպատակով:

Չարորակ ուռուցքների բուժման մեջ իոնիզացնող ճառագայթների կիրառման ավելի քան մեկդարյա պատմության ընթացքում ձևավորվել է մի առանձին ծավալուն դիսցիպլինա` ճառագայթային ուռուցքաբանությունը, որը ուսումնասիրում է նաև իոնիզացնող ճառագայթների կենսաբանական փոխազդեցությունը ուռուցքների ու առողջ հյուսվածների հետ, բուժական ճառագայթների ֆիզիկական հատկությունները` ընդգրկելով այնպիսի ոլորտներ, ինչպիսիք են կլինիկական ռադիոկենսաբանությունը, ճառագայթային բուժման ֆիզիկան:

Ճառագայթային բուժման տեսակները Տարբերում են`

 1. ճառագայթային բուժում արտաքին փնջով (external beam radiation therapy) կամ հեռահար ճառագայթային բուժում` երբ ճառագայթման աղբյուրը գտնվում է օրգանիզմից որոշ հեռավորության վրա:

 2. Կոնտակտային ճառագայթային բուժում` բրախիթերապիա, երբ ճառագայթման աղբյուրը անմիջական հպման մեջ է գտնվում օրգանիզմի հյուսվածքների հետ:

3. Համակարգային ճառագայթային բուժում կամ ռադիոնուկլիդային բուժում` երբ իոնիզացնող ճառագայթման աղբյուր հանդիսացող նյութերը (ռադիոնուկլիդները) ներմուծվում են օրգանիզմ ներերակային կամ պերօրալ ճանապարհով: Վերջիններս` օժտված լինելով ընտրողականությամբ որոշակի հյուսվածքների նկատմամբ, գերազանցապես կլանվում են նրանց կողմից` ապահովելով նրանց ճառագայթումը:

Իոնիզացնող ճառագայթման տեսակները և աղբյուրները

Իոնիզացնող ճառագայթումը իրենից ներկայացնում է էլեկտրամագնիսական ալիքների (ֆոտոնային ճառագայթում, քվանտային ճառագայթում) կամ տարրական մասնիկների հոսք (կորպուսկուլյար ճառագայթում), որի էներգիան բավարար է միջավայրի մոլեկուլների հետ փոխազդելիս ատոմների օրբիտայից էլեկտրոնի դուրսմղման համար: Այս դեպքում չեզոք մոլեկուլները վեր են ածվում լիցքավորված մասնիկների` իոնների, կամ վերակազմավորվելով առաջացնում են չզույգված էլեկտրոն ունեցող մասնիկներ` ազատ ռադիկալներ: Ռադիոթերապիայում ճառագայթման աղբյուր կարող են լինել ինչպես բնական և արհեստական ռադիոնուկլիդները (ռադիոակտիվ տարրերը), որոնցում իոնիզացնող ճառագայթումը տեղի է ունենում շնորհիվ նրանց միջուկի տրոհման, այնպես էլ հատուկ սարքերը` որտեղ իոնիզացնող ճառագայթումը առաջանում է լիցքավորված մասնիկների և արգելակող նյութի ատոմների փոխազդեցության արդյունքում (էլեկտրոնների գծային արագացուցիչներ, ռենտգենթերապևտիկ սարքեր և այլն):

Աղյուսակ 1-ում ներկայացված են ճառագայթային բուժման մեջ կիրառվող իոնիզացնող ճառագայթման հիմնական տեսակները և նրանց հիմնական աղբյուրները.

 

1



Ներկայումս ուռուցքաբանության մեջ ամենալայնորեն կիրառվողը հեռահար կամ արտաքին փնջով ճառագայթային բուժումն է: Արտաքին փնջով ճառագայթային բուժման համար առավել  հաճախ կիրառվում է բարձր էներգիայի ֆոտոնային ճառագայթումը և գամմա ճառագայթումը: Ռենտգեն-թերապևտիկ ճառագայթումը ներկայումս կիրառվում է խիստ սահմանափակ` հիմնականում մաշկի, այլ մակերեսային նորագոյացությունների, որոշ ոչ ուռուցքային հիվանդությունների դեպքում:
Կլինիկական պրակտիկայում առավել հաճախ կիրառվող կորպուսկուլյար ճառագայթումը էլեկտրոնայինն է:

Հեռահար ճառագայթային բուժման համար կիրառվող սարքերը

Արտաքին փնջով ճառագայթային բուժման համար առավել հաճախ կիրառվում է բարձր էներգիայի ֆոտոնային ճառագայթումը (X rays) և գամմա ճառագայթումը: Վերջիններիս առանձնացումը խիստ պայմանական է և հիմնված է միայն նրանց ստացման եղանակների վրա. բարձր էներգիայի ֆոտոնային ճառագայթման աղբյուր են հանդիսանում էլեկտրոնների գծային առագացուցիչները (linear accelerators, Linacs), իսկ գամմա-ճառագայթումը ստացվում է ռադիոնուկլիդների, մասնավորապես` ռադիոակտիվ կոբալտի (Co60) գամմա տրոհումից:
Էլեկտրոնների գծային արագացուցիչ. Էլեկտրոնների գծային արագացուցիչները հանդիսանում են ինչպես բարձր էներգիայի ֆոտոնային ճառագայթման այնպես էլ էլեկտրոնային ճառագայթման աղբյուր:
Բարձր էներգիայի ֆոտոնային փնջի ստացումը էլեկտրոնային արագացուցչի միջոցով կարելի է նկարագրել հետևյալ կերպ: Հատուկ էլեկտրոնային թնդանոթի (electron gun) շիկացած կատոդից արտազատվում է էլեկտրոնների փունջ: Վերջինս անցնելով ալետարով (waveguide) արագացվում է փոփոխվող բարձր հաճախության էլեկտրական դաշտում, որի ժամանակ էլեկտրոնների էներգիան աստիճանաբար մեծանում է: Ապա փունջը ուղղվում է բարձր ատոմական զանգված ունեցող մետաղից պատրաստված թիրախի (target) վրա, որի արդյունքում արտադրվում է արգելակային ֆոտոնային ճառագայթում: Վերջինս անցնում է հարթեցնող ֆիլտրի (flattening filter) միջով, որը կլանում է փնջում առկա ավելի ցածր էներգիայի ֆոտոնները և փունջը դարձնում է ավելի համասեռ, որից հետո տարբեր կառուցվածքի կոլլիմացիոն համակարգի միջով անցնելով, ֆոտոնային փունջը ստանում է անհրաժեշտ երկրաչափական պարամետրերը (ձևը և չափերը):
Ժամանակակից էլեկտրոնային արագացուցիչները սարքավորվում են այսպես կոչված բազմաթերթ կոլլիմատորներով (Multilear collimator, MLC), որը հնարավորություն է ընդձեռնում ֆոտոնային փնջի կտրվածքին տալ ցանկացած ձև, այն հարմարեցնելով ուռուցքի չափերին և ձևին: Էլեկտրոնային փնջով ճառագայթման համար արագացված էլեկտրոնային փունջը շրջանցելով թիրախը, անցնում է ցրող ֆիլտրով (scattering filter), և հատուկ էլեկտրոնային ապլիկատորների միջոցով ուղղվում է հիվանդի մարմնին:
Փոփոխելով ալետարում էլեկտրական դաշտի պարամետրերը, արագացուցչի օգնությամբ կարելի է ստանալ տարբեր էներգիայի (սովորաբար` 6-20ՄԷՎ) ֆոտոնային և էլեկտրոնային ճառագայթում: Կոբալտային բուժասարքեր:
Այս սարքերում գամմա ճառագայթման աղբյուր է հանդիսանում 5.27 տարի կիսատրոհման պարբերությամբ կոբալտ-60 իզոտոպը: Այն արձակում է 2 էներգիայի (1.17Մէվ և 1.33ՄԷՎ, միջինը` 1.25ՄԷՎ) գամմա ճառագայթում, ինչպես նաև 0.31ՄԷՎ էներգիայի բետա-ճառագայթում (անհամեմատ ավելի քիչ): Ճառագայթման փունջը անցնելով գլխիկի ստորին հատվածում տեղադրված ֆիլտրերի և կոլլիմացիոն համակարգերով, մաքրվում է ավելի ցածր էներգիայի (այս թվում և ուլտրամանուշակագույն սպեկտրի) ճառագայթումներից, բետա ճառագայթումից և ստանում է համապատասխան երկրաչափական պարամետրերը:
Բացի գլխիկից, որը շտատիվի օգնությամբ կարող է պտտվել հիվանդի շուրջը 360 աստիճան, արագացուցիչները և կոբալտային սարքերը ունեն բուժասեղան, որի վրա պառկում է հիվանդը ճառագայթման սեանսի ժամանակ:
Բուժասեղանը կարող է շարժվել ցանկացած ուղղությամբ, որը, գլխիկի շարժումների հետ համատեղ, հնարավոր է դարձնում հիվանդի մարմնի ցանկացած հատվածի ճառագայթումը ցանկացած անկյան տակ: Ժամանակակից բուժասարքերի կառավարումը իրականացվում է հատուկ համակարգչային ապահովման միջոցով: Բուժասարքերը և դրանք պարունակող տարածքները ապահովվում են նաև մի շարք այլ օժանդակ հարմարություններով (oրինակ` օդափոխիչ համակարգ, ռադիացիոն անվտանգության լազերային կենտրոնացման, համակարգեր, հիվանդների անշարժացման միջոցներ և այլն):


2



Բրախիթերապիայում և համակարգային ճառագայթային բուժման մեջ ռադիոակտիվ ճառագայթման աղբյուր են հանդիսանում մի շարք ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնց տրոհման ժամանակ արտազատվում են բետա և գամմա ճառագայթներ:

Առավել հաճախ կիրառվող իզոտոպները և նրանց համառոտ բնութագիրը ներկայացված է Աղյուսակ 2-ում:

3

Իոնիզացնող ճառագայթման փոխազդեցությունը միջավայրի հետ

Ֆոտոնային ճառագայթումը կարող է փոխազդել միջավայրի հետ տարբեր պրոցեսների միջոցով: Յուրաքանչյուր տիպի փոխազդեցության հավանականությունը կախված է նյութի բնույթից և ճառագայթման էներգիայից: Այս փոխազդեցությունների արդյունքում ֆոտոնների մի մասը շեղվում են փնջի նախնական ուղղությունից, որի հետևանքով խորության հետ մեկտեղ նվազում է ճառագայթվող նյութին փոխանցվող էներգիան:

Նյութի հետ ֆոտոնային ճառագայթման փոխազդեցության ձևերն են.

1.Կոհերենտ ցրում կամ դասական ցրում. այս դեպքում ֆոտոնը փոխազդում է նյութի ատոմի էլեկտրոնի հետ, որի արդյունքում այն փոխում է իր ուղղությունը, առանց էներգիայի զգալի կորստի: Փոխազդեցության այս ձևը ավելի շատ ի հայտ է գալիս ցածր էներգիայի ռենտգեն ճառագայթման դեպքում և թերապևտիկ ճառագայթման ժամանակ աննշան է:

2. Ֆոտոէլեկտրիկ էֆեկտ (Նկար 1ա). այս դեպքում ֆոտոնը փոխազդում է ատոմի ներքին ուղեծրի էլեկտրոնի հետ, որի ընթացքում ֆոտոնի ողջ էներգիան փոխանցվում է էլեկտրոնին: Վերջինս առաքվում է ուղեծրից, դառնալով ազատ (արագ) էլեկտրոն: Փոխարենը, ավելի բարձր էներգետիկ մակարդակից (ուղեծրից) մեկ էլեկտրոն գրավում է ցածր օրբիտայում թափուր մնացած տեղը` էներգիայի ավելցուկը արտազատելով որպես բնութագրական ռենտգենյան ճառագայթում (characterisitic X-rays): Ֆոտոէլեկտրիկ էֆեկտը առավել կարևոր է ախտորոշիչ ռադիոլոգիայում (ռենտգեն հետազոտություն, համակարգչային շերտագրում) և ռենտգեն-թերապիայում (50-300Կէվ) կիրառվող էներգիաների պայմաններում:

3. Կոմպտոնի էֆեկտ կամ Կոմպտոնյան ցրում (Նկար 1բ). սա հանդիսանում է ռադիոթերապիայում կիրառվող ֆոտոնային ճառագայթման դեպքում փոխազդեցության ամենակարևոր ձևը: Այս դեպքում առաջնային ֆոտոնի էներգիան մասնակիորեն փոխանցվում է նյութի ատոմի ավելի բարձր էներգետիկ մակարդակի էլեկտրոնին, որը դուրս է մղվում օրբիտայից: Ի տարբերություն ֆոտոէլեկտրիկ էֆեկտի, այս դեպքում ֆոտոնի էներգիան լրիվ չի կլանվում, այլ ֆոտոնը շեղվում է նախնական ուղղությունից` որոշակի անկյան տակ, փոխազդելով այլ ատոմների հետ և նրանց իոնիզացնելով: Կոմպտոնի էֆեկտը հանդիսանում է ճառագայթային բուժման ընթացքում ճառագայթման և հյուսվածքների փոխազդեցության հիմնական ձևը և բուժական ճառագայթման կենսաբանական էֆեկտի իրացման առաջնային օղակը:
 
4. Զույգերի առաջացում. (Նկար 1գ) Այս տիպի փոխազդեցությունը ի հայտ է գալիս բարձր էներգիայի ճառագայթումների ժամանակ: Այս դեպքում առաջնային ֆոտոնը կլանվում է միջուկի կողմից, փոխարենը վերջինիցս արտազատվում են մեկական էլեկտրոն(e+) և պոզիտրոն (e-): Փոխազդեցության այս ձևը դառնում է գերակշռող 25ՄԷՎ-ից բարձր էներգիաների դեպքում, և առօրյա ռադիոթերապևտիկ պրակտիկայում կիրառվող էներգիաների դեպքում ավելի սահմանափակ նշանակություն ունի:

5. Ֆոտոդեզինտեգրացիա. Ճառագայթման շատ բարձր էներգիաների դեպքում(>20-25ՄԷՎ), ֆոտոնները կարող են թիրախ-նյութի ատոմների միջուկներին փոխանցել շատ մեծ էներգիա, առաջ բերելով վերջիններիս տրոհում` ազատ նեյտրոնների արտազատմամբ: Այս տիպի փոխազդեցությունը կլինիկական տեսանկյունից մեծ նշանակություն չունի, սակայն ավելի կարևոր է ճառագայթային անվտանգության տեսանկյունից, բարձր էներգիայի գծային արագացուցիչների ճառագայթային անվտանգության համակարգերը նախատեսելիս:

4


Բոլոր դեպքերում նյութի իոնիզացիան ֆոտոնային ճառագայթման դեպքում տեղի է ունենում ի հաշիվ ֆոտոններից էներգիայի փոխանցման նյութի տարրական մասնիկներին (էլեկտրոններին կամ միջուկին), այսինքն անուղղակի ճանապարհով, ուստի ֆոտոնային ճառագայթումը հանդիսանում է անուղղակի իոնիզացնող ճառագայթում (indirectly ionizing radiation):

Էլեկտրոնները ևս առաջացնում են նյութի իոնիզացիա փոխազդելով վերջինիս ատոմների էլեկտրոնների և միջուկի հետ: Նյութի ատոմի էլեկտրոնների հետ փոխազդելով, էլեկտրոնային ճառագայթումը բերում է ցածր ուղեծրից էլեկտրոնի անցման ավելի բարձր ուղեծրի, այսինքն ատոմի գրգռված վիճակի, կամ արտաքին ուղեծրերից էլեկտրոնի դուրսմղման և ատոմի իոնիզացիայի: Միջուկի հետ էլեկտրոնային ճառագայթման փոխազդեցության հիմնական ձևը դա միջուկի կողմից էլեկտրոնի "արգելակումն" է, որի ժամանակ առաջնային էլեկտրոնը շեղում է իր ուղղությունը, կորցնում է իր էներգիայի մի մասը, որը արտազատվում է որպես այսպես կոչված "արգելակային ֆոտոնային ճառագայթում" (bremsstrahlung x-rays):

Ինչպես երևում է վերոնշյալից, Էլեկտրոնային ճառագայթումը, ի տարբերություն ֆոտոնների, առաջացնում է միջավայրի իոնիզացիա անմիջականորեն, ուստի համարվում է ուղղակի իոնիզացնող ճառագայթում(directly ionizing radiation): Ծանր մասնիկներով (հադրոնային) ճառագայթման փոխազդեցության ձևերը նյութի հետ շատ ավելի բազմազան և բարդ են, և հաշվի առնելով, որ հադրոնային ճառագայթումը ավելի սահմանափակ կիրառում ունի, դուրս են ներկա դասագրքի շրջանակներից: Իոնիզացնող ճառագայթման թափանցող ունակությունը միջավայրում կախված է մի շարք գործոններից, այդ թվում ճառագայթման տեսակից, էներգիայից, միջավայրի (նյութի, հյուսվածքների) խտությունից, կամ, ավելի ճիշտ` էլեկտրոնային խտությունից:
Ընդհանուր առմամբ, որքան մեծ է ճառագայթման էներգիան, այնքան մեծ է նրա թափանցող ունակությունը, այսինքն` ավելի խորանիստ ուռուցքների ճառագայթման համար անհրաժեշտ է ավելի բարձր էներգիա: Որքան մեծ է կորպուսկուլյար ճառագայթման մասնիկների զանգվածը, այնքան մեծ է նրանց թափանցող ունակությունը: Եվ ճառագայթման թափանցող ունակությունը հակադարձ համեմատական է մասնիկների լիցքին: Այս առումով, առավել մեծ թափանցող ունակությամբ օժտված է նեյտրոնային ճառագայթումը:
Նյութի (այս թվում և օրգանիզմի հյուսվածքների) ճառագայթման ժամանակ իոնիզացնող ճառագայթման մասնիկներից որոշակի էներգիա է փոխանցվում նյութին: Այս դեպքում, խոսում են որոշակի դոզայի կլանման մասին: Այլ խոսքերով, կլանված դոզան դա իոնիզացնող ճառագայթման կողմից նյութի միավոր զանգվածին փոխանցված էներգիան է: Ուստի որպես կլանված դոզայի ժամանակակից միավոր ընդունված է Գրեյը (Gy, Gray), որը իրենից ներկայացնում է ճառագայթման այն դոզան, երբ 1կգ նյութին փոխանցվում է 1 ջոուլ էներգիա, այսինքն` 1Գր=1Ջ/կգ: Նախկինում կիրառվել է կլանված դոզայի ոչ սիստեմային Ռադ միավորը, ընդ որում` 1Ռադ=0.01Գր: Կլանված դոզայի հասկացությունը ռադիոթերապիայում կիրառվող առանցքային հասկացություններից է: Որքան մեծ է կլանված դոզան, այնքան ավելի արտահայտված է ճառագայթման կենսաբանական ազդեցությունը հյուսվածքների վրա և ավելի մեծ է ուռուցքի բուժման հավանականությունը:

Իոնիզացնող ճառագայթման կենսաբանական ազդեցությունը (ռադիոկենսաբանության հիմունքներ)

Ինչպես նշվեց, վերը նկարագրված փոխազդեցության պրոցեսների միջոցով իոնիզացնող ճառագայթումը փոխանցում է իր էներգիան հյուսվածքներին և բջիջներին: Այս փոխազդեցությունների արդյունքում առաջացած երկրորդային էլեկտրոնները շարունակում են առաջացնել նորանոր իոնիզացիաներ: Սա ի վերջո բերում է մոլեկուլներում քիմիական կապերի խզմանը, նոր կապերի առաջացմանը, որի հետևանքով խախտվում է մոլեկուլների քիմիական կառուցվածքը: Երբ այսպիսի վնասումները ի հայտ են գալիս բջջի կենսականորեն կարևոր ստրուկտուրաներում և բջիջը ի վիճակի չի լինում վերականգնել դրանք, ապա սա ի վերջո բերում է բջջի մահվանը: Ապացուցված է, որ ճառագայթման կենսաբանական էֆեկտի ռեալիզացիայի համար առավել կարևոր է ԴՆԹ-ի վնասումը, որը կարող է բերել բջջի բոլոր կենսական ֆունկցիաների, այդ թվում` ռեպրոդուկտիվ ֆունկցիայի խաթարմանը: ԴՆԹ-ի վնասումը ճառագայթման ազդեցությամբ կարող է լինել ուղղակի և անուղղակի (Նկար 2): Երբ ճառագայթումը անմիջապես ազդում է ԴՆԹ-ի շղթայի վրա, ԴՆԹ-ում ի հայտ է գալիս իոնիզացիա, որը ի վերջո բերում է ԴՆԹ-ի քիմիական կառուցվածքի փոփոխման: Սա կոչվում է ճառագայթման ուղղակի էֆեկտ կամ ուղղակի վնասում: Սակայն ԴՆԹ-ի հարաբերական քանակությունը բջջում խիստ փոքր է, ուստի ԴՆԹ-ի ուղղակի վնասման հավանականությունը ևս չափազանց ցածր է: Ավելի հաճախ ԴՆԹ-ի վնասումը տեղի է ունենում անուղղակիորեն` այլ նյութերի մոլեկուլների իոնիզացիայից առաջացած խիստ ռեակտիվ մասնիկներով: Քանի որ բջջում հիմնական միջավայրը հանդիսանում է ջուրը` կազմելով մոտ 80%, ապա ԴՆԹ-ի վնասումը սովորաբար տեղի է ունենում ջրի մոլեկուլների իոնիզացիայից առաջացած խիստ ռեակտիվ մասնիկներով` հիդրօքիլ-ռադիկալներով, ջրածնի պերօքսիդով, հիդրատացված էլեկտրոններով, այլ թթվածնային ազատ ռադիկալներով:

5



ԴՆԹ-ի ուղղակի և անուղղակի վնասումները կարող են բերել մոլեկուլի տարբեր տիպի քիմիական փոփոխությունների և ԴՆԹ-ի մեկ կամ զույգ շղթաների ամբողջականության խախտմանը: Մեկ շղթայի վնասումը կարող է վերականգնվել համեմատաբար հեշտությամբ` մյուս (կոմպլեմենտար) շղթան օգտագործելով որպես մատրիցա: Ուստի մեկ շղթայի վնասումները անպայմանորեն չեն բերում բջջի մահվանը, սակայն կարող են բերել մուտացիաների` եթե վերականգնումը լիարժեք չէ:ՈՒստի մեկ շղթայի վնասումը իրենից ներկայացնում է պոտենցիալ մահացու կամ սուբլետալ վնասում:
ԴՆԹ-ի զույգ շղթայի միաժամանակյա խզումները քրոմատինի կարևոր հատվածներում հազվադեպ են ենթակա լիարժեք վերականգնման և համարվում են բջջի մահվանը բերող հիմնակնա գործոնը` հանդիսանալով լետալ (մահացու) վնասումներ:
Զույգ շղթաների խզման դեպքում քրոմատինը բաժանվում է 2 մասի, որոնք հետագայում կարող են վերականգնվել մասնակիորեն` բերելով տարբեր տիպի քրոմոսոմային աբերացիաների:

Այսպիսի երկշղթա վնասումները ի հայտ գալով ԴՆԹ-ի որոշակի հատվածներում, բերում են`

1. Աբերանտ միտոզի առաջացման. այս դեպքում վնասումները բերում են բջջի ռեպրոդուկտիվ հատկությունների խիստ խանգարմանը, ոչ լիարժեք միտոզների առաջացմանը, որի դեպքում առաջանում են ոչ կենսունակ դուստր բջիջներ, այսինքն` ի հայտ է գալիս բջջի միտոտիկ մահ:

2. Բջջային ցիկլի արգելափակման (միտոտիկ դադար) կամ բջջի վերջնական տարբերակման. այս դեպքում բջիջը կորցնում է կիսվելու ունակությունը` արգելափակվելով բջջային ցիկլի որևէ (ավելի հաճախ G2 և G1) փուլում, իսկ երբեմն ենթարկվելով որոշ տարբերակման, և անցնելով որոշ կենսական ուղի` մահանում են:

3. Ապոպտոզի գործարկման (induction). այս դեպքում բջջի վնասումը բերում է ապոպտոզի (բջջի ծրագրավորված մահվան) ներքին կամ արտաքին մեխանիզմների գործարկման, որոնց արդյունքում բջիջը մահանում է:

Հարկ է նշել, որ նման վնասման պրոցեսներ տեղի են ունենում նաև բջջի այլ ստրուկտուրաներում` բջջաթաղանթում, միտոքոնդրիումներում և այլն, որոնք ճառագայթման շատ բարձր կլանված դոզայի դեպքում, ևս կարող են բերել բջջի մահվան` նեկրոզի, սակայն այս երևույթը կլինիկական պրակտիկայում կիրառվող դոզաների դեպքում աննշան է:

Բջջի նեկրոտիկ մահը, ինչպես նաև բջջի մահը վերը նշված 2-րդ և 3-րդ մեխանիզմներով, տեղի են ունենում մինչև բջջի հասնելը միտոզի, ուստի, ի տարբերություն միտոտիկ մահվան, կոչվում են բջջի ինտերֆազային մահ: Բջիջը, ինչպես ցանկացած սթրեսի, այնպես էլ ճառագայթմանը պատասխանում է բարդ ներբջջային վերականգնողական մեխանիզմների գործարկմամբ: Այս մեխանիզմները տարբեր հյուսվածքների բջիջներում, և բջջային ցիկլի տարբեր փուլերում գործում են ոչ միանման արդյունավետությամբ, և այս հանգամանքը հանդիսանում է ճառագայթման նկատմամբ տարբեր հյուսվածքների, ինչպես նաև բջջային ցիկլի տարբեր փուլերում ճառագայթման նկատմամբ բջջի զգայունության կամ կայունության հիմնական պատճառը` այսինքն հյուսվածքների ռադիոզգայունությունը պայմանավորող հիմնական գործոնը: Առավել մեծ է բջիջների զգայունությունը G2 (պոստսինթետիկ) փուլի վերջում, G1 (պրեսինթետիկ) փուլի վերջում և M (միտոզ) փուլում, և ընդհակառակն, S (սինթետիկ) փուլում բջիջները առավել կայուն (ռադիոռեզիստենտ) են ճառագայթման նկատմամբ: Տարբերակված բջիջները և համր կամ հանգստի վիճակում գտնվող բջիջները (G0) հիմնականում ավելի կայուն են իոնիզացնող ճառագայթման նկատմամբ, քան արագ բազմացող բջիջները: Ընդհանուր առմամբ` արագ պրոլիֆերացվող հյուսվածքները (և ուռուցքները) առավել զգայուն են ճառագայթման նկատմամբ, քան դանդաղ պրոլիֆերացվող հյուսվածքները: Այսպիսով, ռադիոզգայունությունը հանդիսանում է բջիջների (այս թվում և ուռուցքային) ներքին հատկությունը, որը տարբեր ուռուցքների ժամանակ խիստ տարբեր է: ՈՒստի, տարբեր ուռուցքների բուժման համար կիրառվում ենճառագայթման տարբեր դոզաներ:

Ստորև ներկայացված են որոշ ուռուցքային հիվանդություններ` ըստ ռադիոզգայունության նվազման կարգի.

- սեմինոմա
- լիմֆոցիտար լիմֆոմա
- այլ լիմֆոմաներ, լեյկոզ, միելոմա
- որոշ էմբրիոնալ սարկոմաներ, թոքի մանր բջջային քաղցկեղ, խորիոկարցինոմա
- Յուինգի սարկոմա
- տափակբջջային քաղցկեղ

ցածր տարբերակված բարձր տարբերակված

- կրծքագեղձի և ուղիղ աղու ադենոկարցինոմա
- ուռոթելյալ կարցինոմա
- հեպատոմա
- մելանոմա
- գլիոմա, այլ փափուկհյուսվածքային սարկոմաներ:

Ինչպես երևում է այս ցանկից, սեմինոման, լիմֆոպրոլիֆերատիվ հիվանդությունները առավել ռադիոզգայուն են, ուստի նրանց բուժման ժամանակ կիրառվում են ավելի ցածր դոզաներ: Գլիոմաները, փափուկ հյուսվածքային սարկոմաները համարվում են ռադիոռեզիստենտ, և նրանց բուժման մեջ կիրառվող դոզաները ավելի բարձր են:

Բջիջների ապրելիության կոր, գծային-քառակուսային մոդել

Բջիջների "ռեակցիան" ճառագայթման նկատմամբ կախված է ճառագայթման դոզայից. ավելի մեծ դոզաները բերում են ավելի մեծ թվով բջիջների մահվան կամ միտոտիկ ինակտիվացման:
Եթե խոսքը վերաբերվում է ուռուցքային բջիջներին, ապա սա հենց ճառագայթային բուժման նպատակն է և որոշակի դոզայով ճառագայթման արդյունավետությունը կախված է նրանից, թե ճառագայթումից հետո որքան բջիջներ են պահպանում իրենց ռեպրոդուկտիվ ակտիվությունը, որի հաշվին կարող են բերել ուռուցքային պրոցեսի հետագա առաջխաղացման:
Հետևաբար, ուռուցքի էռադիկացիայի մասին կարելի է խոսել, միայն այն դեպքում, երբ ճառագայթումից հետո այլևս չեն մնում բջիջներ, որոնք կարող են բազմանալ և հետագայում առաջացնել ուռուցքի կրկնություն: ՈՒստի կլինիկական ռադիոբիոլոգիայում ճառագայթումից հետո բջիջների ապրելիությունը հանդիսանում է ճառագայթման արդյունավետության գնահատման հիմնական ցուցանիշներից մեկը:
Այն գրաֆիկորեն արտահայտվում է բջջային ապրելիության կորերի միջոցով` որոնք ներկայացնում են ճառագայթման դոզայի և բջիջների ապրելիության միջև եղած հակադարձ համեմատականությունը (Նկար 4):

6



Եթե խոսքը վերաբերվում է առողջ հյուսվածքների ճառագայթմանը, ապա բջիջների ապրելիության կորերը օգնում վերջիններիս կողմից կողմնակի երևույթների և բարդությունների հավանականության կանխատեսմանը և գնահատմանը:
Էքսպերիմենտալ ճանապարհով ստացված բջջային ապրելիության կորերը մաթեմատիկորեն արտահայտելու համար առաջարկվել են մի շարք մաթեմատիկական մոդելներ, որոնցից առավել կիրառականը գծային-քառակուսային մոդելն է (linear-quadratic, LQ-model): Ըստ այս մոդելի, բջիջների մահը ճառագայթման արդյունքում հետևանք է 2 տիպի երևույթների, որոնցից մեկը (մահացու վնասումներ) դոզայից կախված է գծայնորեն (-αD), իսկ մյուսը (պոտենցիալ մահացու վնասումներ)` քառակուսայնորեն, (-βD2): LQ-մոդելի հիմնական բանաձևը այս դեպքում ունի հետևյալ տեսքը`

 S =e-(αD+βDԱ)

որտեղ S-ը իրենից ներկայացնում է բջիջների ապրելիության ֆրակցիան:
Այս բանաձևից   դուրս բերված α/β հարաբերությունը խիստ հատկանշական է տվյալ բջջային պոպուլյացիայի համար և հանդիսանում է նրա ռադիոզգայունության հիմնական ցուցանիշներից մեկը: Այս մոդելի վրա է հիմնված կենսաբանորեն համարժեք դոզայի (Biological equivalent dose, BED) հայեցակարգը, որը հնարավորություն է տալիս համեմատել ճառագայթման տարբեր տեսակները և ռեժիմները` ուռուցքի հսկման հավանականության (Tumour control probability, TCP) և առողջ հյուսվածքների կողմից բարդությունների հավանականության (Normal Tissue Complication Probability, NTCP) գնահատման տեսանկունից:

Ռադիոմոդիֆիկատորներ, թթվածնային էֆեկտ

Ճառագայթման կենսաբանական ազդեցությունը բջիջների վրա կախված է նաև միջավայրի մի շարք գործոններից. որոշակի քիմիական նյութերի (ռադիոմոդիֆիկատորների) առկայությունը միջավայրում կարող է մեծացնել բջիջների զգայունությունը ճառագայթման նկատմամբ (այս դեպքում գործ ունենք ռադիոսենսիբիլիզատորների հետ), կամ ընդհակառակն` մեծացնել բջիջների կայունությունը ճառագայթման նկատմամբ (ռադիոպրոտեկտորներ): Առավել լավ ուսումնասիրված և ունիվերսալ ռադիոմոդիֆիկատոր է հանդիսանում թթվածինը: Համարվում է, որ վերջինս լինելով ուժեղ օքսիդիչ, իր ազդեցությունը թողնում է մասնակցելով ջրից ազատ ռադիկալների առաջացման պրոցեսին, ինչպես նաև չեզոքացնելով ԴՆԹ-ի վերականգնման համար անհրաժեշտ թիոլային (-SH խումբ պարունակող) միացությունները, վերջիններիս հետ առաջացնելով կայուն պերօքսիդային միացություններ, այսպիսով ՙֆիկսելով՚ ազատ ռադիկալների առաջացրած ԴՆԹ-ի վնասումները:
Այդ իսկ պատճառով լավ օքսիգենացված հյուսվածքները և բջիջները ավելի զգայուն են ճառագայթման նկատմամբ, քան հիպօքսիկ բջիջները: Այս երևույթը, որը անվանում են թթվածնային էֆեկտ որոշակի կիրառում է գտել կլինիկական ռադիոթերապիայում` ինչպես հիպօքսիայի միջոցովուռուցքի շրջակա առողջ հյուսվածքները ճառագայթային վնասումից պաշտպանելու, այնպես էլ ուռուցքի օքսիգենացիան լավացնելու միջոցով, ճառագայթման նկատմամբ նրա զգայունությունը բարձրացնելու առումով: Որպես ռադիոսենսիբիլիզատորներ կարող հանդես են գալ նաև այլ քիմիական միացություններ (այդ թվում` որոշ քիմիոպրեպարատներ, օրինակ` 5-ֆտորուռացիլը, պլատինային միացությունները, գեմցիտաբինը), որոնց ազդեցության մեխանիզմը ավելի բարդ է, և ներառում է տարբեր ֆենոմեններ` սկսած ԴՆԹ-ի ազատ ռադիկալային վնասումների ՙֆիկսումից՚, մինչև բջիջների միտոտիկ ցիկլի սինխրոնիզացիան: Որպես ռադիոպրոտեկտորներ կարող են հանդես գալ թիոլային խմբերի դոնոր հանդիսացող միացությունները, որոնցից կլինիկական պրակտիկայում առավել լայն կիրառում ունի ամիֆոստինը: Գոյություն ունեն նաև ռադիոմոդիֆիկացիայի ֆիզիկական մեթոդներ, ինչպիսիք են հիպերթերմիան, մագնիսական դաշտերի կիրառումը և այլն:

Բաժնեվորված ճառագայթում (fractionated irradiation)


Ճառագայթային բուժումը սովորաբար կատարվում է դոզայի բաժնեվորմամբ, այսինքն տվյալ հիվանդության բուժման համար նախատեսված (ընդհանուր) դոզան բաժանվում է որոշակի թվով ֆրակցիաների (մինչև 35 և ավելի) կամ միանգամյա դոզաների, որոնք տրվում են որոշակի ժամանակահատվածի (մինչև մի քանի շաբաթ) ընթացքում:

Դոզայի բաժնեվորման ռադիոկենսաբանական հիմնավորումն է այսպես կոչված "Ռադիոթերապիայի 4R-ի" գաղափարը, որի բաղադրիչ մասերն են`

1. սուբլետալ վնասումների վերականգնումը (Repair of sublethal damage)- Ճառագայթման սեանսների միջև ընկած ժամանակահատվածում, որը կազմում է 6-24 ժամ և ավելի, առողջ հյուսվածքներում վերականգնվում են սուբլետալ վնասումները: Որոշ չափով վերականգնվում են նաև ուռուցքային բջիջների վնասումները, սակայն սովորաբար ուռուցքային բջիջների վերականգնողական ունակությունները զիջում են առողջ հյուսվածքներին:

2. բջիջների ռեպոպուլյացիան (Repopulation)- ինչպես ցանկացած վնասման, այնպես էլ ճառագայթման դեպքում հյուսվածքներում ինտենսիվանում են վերականգնողական պրոցեսները, այդ թվում և ի հաշիվ ցողունային բջիջներից նոր հասուն բջիջների առաջացման, ընդ որում, մեծանում է կիսվող բջիջների քանակը, կրճատվում է բջջային ցիկլի տևողությունը, որը հնարավորություն է տալիս առողջ հյուսվածքներին միջճառագայթային դադարների շրջանում ավելի լիարժեք վերականգնվել: Այս երևույթը (ռեպոպուլյացիան) որոշակիորեն տեղի է ունենում նաև ուռուցքային հյուսվածքում, հետևաբար բաժնեվորված ճառագայթման ժամանակ դոզայի մի որոշակի մասը ՙծախսվում՚ է արագացված ռեպոպուլյացիան հաղթահարելու վրա: Ուստի բաժնեվորված ճառագայթման ժամանակ որքան մեծ է կուրսի տևողությունը, այնքան ավելի մեծ գումարային դոզա է անհրաժեշտ նույն կենսաբանական էֆեկտը ստանալու համար:

3. բջիջների վերաբաշխումը բջջային ցիկլում (Redistribution կամ Reassortment)- միջճառագայթային դադարները հնարավորություն են տալիս ուռուցքային բջիջներին վերաբաշխվել բջջային ցիկլի ռադիոզգայուն փուլերում, այսինքն, որոշ ուռուցքային բջիջներ, որոնք կենսունակ են մնացել նախորդ ֆրակցիայի ժամանակ` գտնվելով բջջային ցիկլի ռադիոռեզիստենտ փուլում, այս ժամանակահատվածում մտնում են ռադիոզգայուն փուլ:

4. ռեօքսիգենացիան (Reoxigenaton)
- ինչպես նշվեց, հիպօքսիկ բջիջները ավելի ռադիոռեզիստենտ են, քան նորմալ օքսիգենացված բջիջները: Խոշոր ուռուցքներում, արյունատար անոթներից հեռու գտնվող բջիջները գտնվում են հիպօքսիկ վիճակում: Բաժնեվորված ճառագայթման ժամանակ, առաջին հերթին մահանում են սնուցող անոթներին ավելի մոտ գտնվող, լավ օքսիգենացված բջիջները, որի շնորհիվ բարելավվում է հիպօքսիկ բջիջների օքսիգենացիան և նրանք դառնում են ավելի զգայուն ճառագայթման նկատմամբ:

Ավանդականորեն, առավել մեծ տարածում է գտել 1.8-2Գր միանգամյա դոզայով, օրական 1 սեանսով, շաբաթական 5 օր (երկուշաբթի-ուրբաթ), 5-7 շաբաթ տևողությամբ ճառագայթումը, որը համարվում է կոնվենցիոն կամ ստանդարտ ռեժիմ: Ի տարբերություն սրան, մշակված են նաև մի շարք այլընտրանքային (altered) ճառագայթման ռեժիմներ, որոնք մի շարք դեպքերում ունեն ռադիոկենսաբանորեն հիմնավորված առավելություններ ստանդարտ ճառագայթման նկատմամբ:

- ենթաբաժնեվորում (hypofractionation)- կիրառվում են ավելի մեծ միանգամյա դոզայով ավելի քիչ թվով սեանսներ

- գերբաժնեվորում (hyperfractionation)- կիրառվում են 2 և ավելի ամենօրյա սեանսներ, փոքրացված (սովորաբար` մինչև 1.5Գր) միանգամյա դոզայով, բուժման ընդհանուր տևողությունը էապես չի փոխվում կամ մի քիչ կրճատվում է

- արագացված բաժնեվորում (accelerated fractionation)- այս դեպքում ճառագայթումը կատարվում է շաբաթական 6 կամ 7 օր, ստանդարտ միանգամյա դոզաներով, բուժման ընդհանուր տևողությունը կրճատվում է:

- արագացված գերբաժնեվորում (accelerated hyperfractionation)- նախորդ երկուսի համատեղումը: Վերջինիս մասնավոր տարբերակն է CHART (continuous hyperfractionated accelerated radiation therapy)- ռեժիմը, որի դեպքում տրվում է օրական 3 սեանս, 6 ժամ ինտերվալով, 1.5Գր միանգամյա դոզայով, 12օր տևողությամբ (գումարային դոզան-54Գր):  

 

 

Ճառագայթային բուժում (Ռադիոթերապիա) 2