Типа лазеров

Источники света для фотодинамической терапии, доза облучения

Для фотодинамической терапии можно применять любой источник света, который имеет подходящие спектральные характеристики, соответствующие максимальному поглощению фотосенсибилизатора. Вначале фотодинамическую терапию проводили посредством наполненных обычным фильтрованным газом ламп, относительно дешевых, простых и надежных в применении. Для фотодинамической терапии широко применяются лазеры, снабженные оптическими волокнами. Лазеры испускают монохромный когерентный свет и обеспечивают точный отбор волн специфической для активизации лекарства длины при максимально эффективной пенетрации в ткань.

Аргоновый лазер на красках с подстройкой непрерывно испускает световые волны в диапазоне 450-530 нм, причем его можно настроить на длину волн 350-700 нм.

Импульсные лазеры, такие как лазер на парах золота (628 нм), лазер на красках с лазерной накачкой паров меди (510-578 нм), неодимовый: ИАГ лазер (690-1110 нм) также применялись для фотодинамической терапии.

Новым подходом к фотодинамической терапии является разработка переносных диодных лазеров (галлий-алюминий-производное мышьяка), которые генерируют свет в диапазоне 770- 850 нм. Лазерные системы дорогостоящие и часто требуют ремонта. Применялись также источники некогерентного света, такие как коротко-дуговая ксеноновая лампа, которая настраивается на диапазон от 400 до 1200 нм, галогеновая лампа, такая как PDT-1200 ("Waldmann"), испускающая свет с длиной волны 600-800 нм.

Выбор источника света остается предметом дискуссий. Предполагается, что применение источника света широкого диапазона имеет преимущество над монохромным лазером узкого диапазона и дает лучшие терапевтические результаты. При этом эффективно активизируются фотопродукты, производимые in vivo, которые являются дополнительным фотосенсибилизатором с иным максимумом поглощения. Таким образом, видимый свет полного спектра (400-760 нм) является наилучшим для очагов на тонкой коже.

Энергетический поток (Дж/кв.см), доставляемый в ткани, является произведением расхода энергии (мВт/кв.см) и времени облучения. Дозы света при фотодинамической терапии обычно находятся в диапазоне 60-200 Дж/кв.см (25-540 Дж/кв.см) в зависимости от локализации, размера и гистопатологического типа очага. Во избежание гипертермии следует использовать расход потока энергии ниже 100 мВт/кв.см.

Для целей фотодинамической терапии наиболее подходящим является излучение с длиной волны в области 630 нм - оно сильно поглощается DHE и легко проникает в ткани. В настоящее время существует три типа мощных лазеров, используемых для генерации излучения в этом диапазоне - 1) перестраиваемый лазер на красителях с накачкой аргоновым лазером (ADL), 2) лазер на красителях с накачкой лазером на парах меди и
3) лазер на парах золота (ЛПЗ).

Все эти приборы различаются как выходными характеристиками, так и взаимодействием их излучения с тканями.

Лазер на красителе с накачкой аргоновым лазером - это, по существу, система из двух лазеров. Луч аргонового лазера, проходя через серию зеркал, фокусируется в струю красителя в скрещенном резонаторе с регулирующим элементом для получения перестраиваемой длины волны на выходе. Система содержит сложную оптическую часть с 14-ю юстируемыми зеркалами. Из-за низкой эффективности типичный аргоновый лазер нуждается в водяном охлаждении и требует подвода энергии от силовой электросети, рассчитанной на энергопотребление 20-40 кВт. Лазер на красителях также нуждается в водяном охлаждении. Кроме того, краситель является органическим токсичным веществом, что представляет опасность для пользователей и усложняет эксплуатацию лазера.

В лазере 2-го типа также используется краситель, протекающий через стеклянную кювету, размещенную в резонаторе. Последний образован выходным зеркалом и перестраиваемым элементом. Лазер охлаждается водой и требует частой смены красителя. Так же, как и в ADL, краситель здесь токсичен, а растворитель огнеопасен.

Лазер на парах золота работает по принципу разогрева частиц золота до температур плавления и испарения. В качестве буферного газа в лазерной трубке используется инертный газ неон. Разработанные в НПО “ИСТОК” отпаянные активные элементы на парах золота обладают рекордным сроком службы. ЛПЗ генерируют излучение на длине волны 628 нм, которая является стабильной и не подвержена изменениям, как в случае лазеров на красителях. Качество отражательных зеркал не является для них критическим, поскольку они обладают очень высоким усилением света. По сравнению с аргоновыми, лазеры на парах золота имеют примерно в 10 раз более высокую эффективность, что позволяет использовать воздушное охлаждение.

Для того, чтобы фотодинамическая терапия была эффективной, необходимо соблюдать ряд правил:

• использовать оптимальную дозу фотосенсибилизатора (2,5 мг/кг для большинства производных гематопорфирина);
• плотность мощности лазерного излучения на конце световода не должна превышать 300 мВт/см², иначе вместо фотодинамического эффекта произойдет коагуляция;
• время облучения опухоли определяется мощностью на конце световода, объемом опухоли и плотностью поглощаемой энергии:

T = 13,1 D²E/P,

где T - время освещения [мин]

D - диаметр опухоли (описанная окружность) [см]

E - плотность энергии, поглощаемой опухолью [Дж/см²]

Р - мощность излучения на конце световода [мВт]

• облучать опухоль через 20 - 80 часов после введения фотосенсибилизатора - при преждевременном облучении значительно повышается риск повреждения здоровых тканей;
• ФДТ наиболее эффективна тогда, когда толщина опухоли не превышает 1,5 см. При больших размерах часть опухоли необходимо выпарить или коагулировать хирургическим лазером.

Основным побочным эффектом ФДТ является сохранение фоточувствительности пациента в течение нескольких дней или даже недель после введения DHE. Эта проблема решается посредством защиты от солнечных лучей и специальной защитной одежды.

При исследовании фотохимических реакций, происходящих в опухолевых тканях, а также при изучении фотосенсибилизационных возможностей опухолевой терапии основное внимание до сих пор уделялось поиску более селективных фотосенсибилизаторов и созданию более эффективных лазерных систем без учета гистогенеза опухоли. При этом упускались из виду такие параметры, как световая мощность лазера при ФДТ, продолжительность и периодичность облучения.

С этой точки зрения интересно сравнить эффективность фотохимического лечения опухолей различного гистогенеза. Такие исследования проводятся в Литовском Онкологическом Центре, где фотодинамическая терапия начала применяться с 1989 г.

Использовались три различные лазерные системы:

1. Лазерная система, состоящая из лазера на парах меди и лазера на красителе. Излучение лазера на парах меди фокусировалось в кювету лазера на красителе, состоящего из смеси 30% родамина и 70 % оксазина17. Данная лазерная система излучала свет с длиной волны 628 + 0,5 нм.

2. Лазер на парах золота (длина волны 628 нм). Данная модель “АУРАН” разработана Физическим институтом РАН специально для фотодинамической терапии.

3. Гелий-неоновый лазер ЛГН-104.

При ФДТ использовалась мощность излучения, не превышающая 300 мВт. Плотность мощности также не превышала 300 мВт/см^2. Плотность световой мощности составляла от 25-50 мВт/см² для меланомы до 500 мВт/см² для базальноклеточного рака. Наиболее часто использовалась плотность мощности 200 мВт/см^2`.

Для всех больных до лечения, во время и после него были проведены цитологические и гистологические исследования.

В процессе применения ФДТ выискивались возможности расширения использования данного метода. С этой целью предложены новые методики ФДТ, которые учитывают локализацию опухолевого процесса, гистологическую форму опухоли, ее объем и распространение:

1. Интерартериальная ФДТ для лечения опухолей области головы и шеи.

2. Применение ФДТ после Nd:YAG-лазерной деструкции при лечении труднодоступных опухолей больших размеров.

3. Многоэтапное продолжительное облучение меланомы с постепенным увеличением световой мощности.

За период до 1996г. лечению с помощью фотодинамической терапии подверглись 138 пациентов (326 опухолей). Для 47 больных ФДТ была первым примененным методом лечения. К оставшимся уже применялись хирургическое лечение, радио- или химиотерапия.

После первого курса лечения ФДТ опухоли полностью исчезли у 72 больных (55%), у 32 больных (24%) опухоли уменьшились не менее чем на 75%, у 19 больных (15%) опухоли уменьшились не менее чем на 50%. У 8 больных (6%) для всех или хотя бы одной опухоли лечение ФДТ было малоэффективным (регрессия опухолей составила менее 50%).

По нашим данным, на непосредственные результаты ФДТ локализация опухоли не оказывала значительного влияния.

В таблице 1 приведены отдаленные результаты ФДТ больных с опухолями различного гистологического типа.

Таблица 1

Гистологи- ческий тип	Число больных	Без рецидива болезни	Без локального рецидива	Болезнь прогрес- сирует	Число умерших
Меланома
Плоскокле- точный рак
Базально клеточный рак				-
Аденокар- цинома
Саркома мягких тканей			-	-	-
Всего

На основании полученных результатов можно сделать ряд выводов:

1. Фотобиологические изменения опухолевых тканей при применении ФДТ зависят от гистологического типа опухоли.

2. Обыкновенная ФДТ наиболее эффективна при базальноклеточном раке кожи. Другие гистологические типы опухолей требуют модифицированной ФДТ.

3. Применяя ФДТ для достижения полного некроза опухолей различной гистологической структуры, необходимо подобрать плотность световой энергии поглощения: для некроза базальноклеточного рака 100-150 Дж/см², для некроза плоскоклеточного рака и аденокарциномы 100-200 Дж/см2, для полного некроза меланомы 400 Дж/см2. Предложенное нами модифицированное применение ФДТ улучшает результаты лечения опухолей различной гистологической структуры.

Сравнивая действие различных лазерных систем, отметим, что непосредственные результаты при использовании лазера на парах золота проявлялись раньше и были более благоприятными. Отдаленные результаты действия всех лазерных систем были примерно одинаковыми.

При лечении опухолей бронхов, трахеи, гортани, носоглотки использование ЛПЗ позволяло облегчить состояние больного за более короткий срок, чем другими лазерами. Особенно хорошо проявил себя лазер на парах золота при лечении базальноклеточного рака. Возможно, что причина более ранних непосредственных результатов ФДТ с ЛПЗ кроется в импульсном характере и высокой импульсной мощности излучения этого лазера. Кроме того, ЛПЗ генерирует короткие наносекундные импульсы с пиковой мощностью около 10 кВт, следующие с интервалом в десятки микросекунд, что превышает длительность лазерного импульса более чем в 4000 раз. Это обстоятельство, по-видимому, влияет на механизм возбуждения фотосенсибилизатора в опухолевой ткани.

Дата добавления: 2015-08-31