Atom damai, seperti yang telah kami tulis, bukan hanya Chernobyl dan Fukushima . Dengan penggunaan yang tepat dan hati-hati, dapat membawa manfaat yang tak ternilai bagi umat manusia, misalnya dalam hal terobosan teknologi di bidang energi . Tapi tidak hanya: hari ini kita akan berbicara tentang terapi radiasi untuk pengobatan kanker.
Menurut data dari studi Global Burden of Disease Cancer Collaboration yang diterbitkan oleh tim ilmuwan internasional dari 195 negara pada musim gugur 2019, jumlah kasus kanker di dunia meningkat sepertiga dari tahun 2007 hingga 2017. Pada 2017, 24,5 juta orang terserang kanker, 9,6 juta meninggal karenanya. Terapi radiasi telah menjadi metode pengobatan kanker yang paling berkembang secara dinamis. Dalam hal efektivitas, tidak ketinggalan metode lain dan pada saat yang sama lembut di tubuh pasien.
Ruangan tempat terapi radiasi dilakukan (di sini dengan bantuan peralatan i-ROCK) saat ini mungkin tidak terlihat seperti ruangan rumah sakit, melainkan seperti pesawat luar angkasa dari masa depan yang jauh. Sumber: Toshiba
Bagaimana cara mengobati kanker?
Mencegah pembelahan sel tumor dan pertumbuhannya serta penyebaran penyakit ke seluruh tubuh, dan juga memprovokasi kematiannya. Secara umum, tumor dapat diangkat dengan memotongnya dari organ yang terkena atau bersama-sama dengannya, atau diracuni dengan mencoba memastikan bahwa bagian tubuh lainnya tidak diracuni pada saat yang bersamaan. Yang terakhir, untungnya, bisa dilakukan karena sifat sel kanker. Tetapi kemoterapi, dan terlebih lagi pengangkatan suatu organ atau bagiannya, sering kali mempengaruhi tubuh dengan sangat merusak. Oleh karena itu, para ilmuwan sedang mengerjakan metode alternatif dengan keefektifan yang terbukti secara ilmiah. Salah satunya hanyalah terapi radiasi.
Terapi radiasi (atau radioterapi) adalah penggunaan radiasi untuk melawan kanker. Dengan bantuan radiasi, yang diarahkan langsung ke jaringan yang terkena tumor dan mempengaruhi sel-selnya pada tingkat genetik, mereka dapat hancur total atau setidaknya menahan pertumbuhan dan pembelahannya. Terlepas dari kenyataan bahwa kata-kata ini sendiri terdengar agak menakutkan - sengaja menyinari orang yang hidup dengan radiasi! - cara ini terbukti efektif dan aman.
Efek terapi radiasi juga didasarkan pada karakteristik sel tumor: seperti yang ditemukan para ilmuwan, fakta bahwa sel seperti itu membelah lebih cepat daripada sel biasa mengarah pada fakta bahwa sel tersebut lebih dipengaruhi oleh radiasi. Di satu sisi, fisi cepat memungkinkan mereka menyebar dengan kecepatan tinggi di tubuh, di sisi lain, memungkinkan untuk memperkenalkan semacam sistem pengenalan "teman atau musuh" dan mempengaruhi radiasi secara eksklusif pada mereka. Akibat radiasi, pembelahan sel tumor melambat dan / atau berhenti, mereka hancur dan berangsur-angsur hilang dari tubuh.
Ketika sebuah sel terkena radiasi, tugas pertama adalah merusak DNA-nya. Akibatnya, sel menjadi tidak aktif, yaitu kehilangan kemampuan untuk membelah, dan akibatnya, ini akan menyebabkan kematiannya. Dalam kasus ini, molekul DNA dihancurkan seluruhnya dalam sel tumor dan sebagian, tanpa kehilangan kemampuan untuk memulihkannya, dalam sel sehat. Pada saat yang sama, teknologi modern memungkinkan meminimalkan efek radiasi pada sel sehat. Kami akan menjelaskan di bawah ini bagaimana ini dicapai.
Dibandingkan dengan pembedahan dan kemoterapi, terapi radiasi memiliki beberapa keunggulan. Jadi, jika kemoterapi mempengaruhi tubuh pasien secara keseluruhan, yang secara signifikan dapat melemahkannya dan memberikan konsekuensi negatif yang tidak menyenangkan, maka terapi radiasi ditujukan secara eksklusif pada tumor dan biasanya hanya memiliki efek minimal pada sel-sel sehat di sekitarnya. Tentu saja, dalam kasus kanker sistemik yang telah menyebar ke banyak organ, kemoterapi dapat bekerja lebih efektif.
Jika kita membandingkan terapi radiasi dengan pembedahan, maka di sini juga yang pertama memiliki keuntungan yang tidak diragukan lagi: tidak memerlukan pembedahan, yang dalam beberapa kasus akan sulit bagi pasien untuk menanggungnya, terutama jika tubuhnya sudah sangat lemah oleh penyakit. dan pengobatan selanjutnya. Selain itu, tidak mudah untuk menemukan beberapa tumor hanya dengan metode bedah, dan ada risiko kerusakan pada organ di sekitarnya.
Terapi radiasi memungkinkan Anda mencapai hasil yang sama - tumor menghilang sepenuhnya - tanpa harus menjalani operasi. Yang terbaik dari semuanya, metode pengobatan ini bekerja saat menyingkirkan neoplasma yang belum menyebar ke seluruh tubuh di organ tertentu, misalnya di otak, paru-paru, perut, prostat, dan sebagainya.
Dalam onkologi modern, terapi radiasi dapat digunakan sendiri atau dikombinasikan dengan metode pengobatan lain - pembedahan dan kemoterapi. Secara khusus, rejimen pengobatan yang umum adalah bila pembedahan dan radiasi digunakan secara bersamaan.
Dalam kasus ini, mungkin ada jenis terapi radiasi: neoadjuvan (sebelum operasi) dan adjuvan (setelah operasi). Radiasi neoadjuvan membantu mengecilkan tumor agar dapat dioperasi dan mengurangi risiko metastasis, dan radiasi adjuvan digunakan untuk melawan kekambuhan tumor lokal.
Bagaimana radiasi memasuki tubuh dan bahaya apa yang dapat dilakukannya?
Iradiasi sel yang sangat berbahaya adalah pekerjaan kerawang. Pertanyaan terpenting yang muncul sebelum seorang dokter dapat dirumuskan sebagai berikut: bagaimana partikel dapat dikirim ke tempat yang tepat dan tidak secara tidak sengaja menyinari sesuatu yang tidak perlu?
Ada tiga metode terapi radiasi: jarak jauh, kontak, dan sistemik.
Terapi radiasi sistemik berarti obat radioaktif disuntikkan ke dalam tubuh pasien (dengan menelan atau melalui infus). Mereka akan didistribusikan melalui aliran darah dan bekerja pada fokus tumor. Jadi, misalnya, dengan bantuan kapsul yang mengandung yodium radioaktif, beberapa jenis kanker tiroid dapat diobati.
Saat menggunakan terapi radiasi kontak (alias brachytherapy), sumber radiasi ditempatkan di dalam organ yang rusak atau di rongga di sebelahnya. Dalam beberapa kasus, pemancar bahkan dapat ditempatkan di permukaan kulit.
Metode yang paling luas telah menjadi metode jarak jauh, ketika sumber radiasi eksternal digunakan, dan jaringan sehat dapat terletak di antara itu dan target. Yang terakhir menerima kerusakan minimal, karena hampir seluruh dosis radiasi dilepaskan di tumor pada milimeter terakhir jalur partikel. Untuk mencapai ini, perangkat khusus pada awalnya digunakan, yang, dalam istilah sederhana, adalah wadah dengan zat radioaktif dan mekanisme yang memungkinkan pembentukan berkas radiasi yang sempit.
Salah satu pelopor metode pengobatan ini adalah fisikawan medis Kanada Harold Elford Johns - sekelompok ilmuwan di bawah kepemimpinannya pada awal 1950-an menciptakan apa yang disebut "meriam kobalt", yang menggunakan kobalt-60 radioaktif.
Dan akselerator partikel medis khusus pertama dirakit dan digunakan di London (Inggris Raya) pada tahun 1953. Untuk apa? Untuk mencapai penetrasi dan efisiensi radiasi yang lebih besar dan untuk mencapai tumor yang terletak di dalam. Dan itu adalah arah pengembangan terapi radiasi menggunakan akselerator partikel linier yang telah dan sedang bergerak dalam setengah abad terakhir.
Gordon Isaacs, pasien pertama yang sembuh pada tahun 1957 dari retinoblastoma (tumor ganas retina mata pada anak-anak) menggunakan akselerator linier yang dibuat dan digunakan oleh ilmuwan Amerika Henry Kaplan. Sebagai hasil dari perawatan tersebut, penglihatan bocah itu terselamatkan, dan dia sendiri berumur panjang. Sumber: Wikimedia Commons
Terapi radiasi dapat berbentuk gelombang atau korpuskular. Radiasi gelombang, di mana sinar-X atau sinar gamma diarahkan ke sel tumor, mulai digunakan dalam pengobatan lebih awal (khususnya, radiasi gamma yang dihasilkan oleh pistol kobalt Jones), dan secara umum dapat mengatasi tugasnya. , meskipun tidak mungkin untuk mengarahkan radiasi dengan iradiasi gelombang secara jelas pada sel yang rusak.
Saat ini, iradiasi korpuskular dianggap lebih efektif. Dalam hal ini, berkas partikel elementer diarahkan ke tumor: foton, neutron, atau ion berat. Dan iradiasi dengan ion beratlah yang saat ini dianggap sebagai metode radioterapi yang paling berteknologi maju, karena karena massanya (bukan untuk apa-apa disebut berat) mereka membentuk semacam gelombang kejut dan oleh karena itu lebih efektif menghancurkan DNA. sel kanker - untuk berhasil menyingkirkan tumor menggunakan ion berat diperlukan sesi radiasi yang lebih sedikit.
Sinar-X (kiri) dan berkas ion berat (kanan). Ion berat diarahkan dengan jelas ke tumor, meminimalkan kerusakan jaringan sehat. Sumber: Toshiba
Sedangkan untuk partikel lain, mereka memiliki kemampuan yang kurang untuk menembus ke dalam jaringan. Oleh karena itu, yang paling ringan - elektron - hanya digunakan untuk pengobatan penyakit kulit. Foton yang lebih berat - foton - menembus lebih dalam, tetapi masih tidak memiliki gaya tumbukan yang sama seperti ion berat. Foton juga digunakan untuk mengobati tumor di organ dalam, tetapi dengan lebih banyak sesi radiasi.
Apakah terapi radiasi tidak berbahaya? Tidak. Terlepas dari keuntungan yang jelas, seperti perawatan intensif lainnya, terapi radiasi jarang berjalan sepenuhnya tanpa meninggalkan jejak bagi tubuh. Konsekuensi dari penggunaannya dapat berupa luka bakar radiasi lokal, dan pembuluh darah yang berada di sekitar tumor dapat menjadi lebih rapuh. Hal ini menyebabkan risiko perdarahan fokal kecil.
Efek samping jangka panjang juga mungkin terjadi akibat pelepasan puing-puing tumor ke dalam aliran darah. Namun, mereka tetap tidak mematikan - tidak seperti tumor ganas. Menurut para ahli , efek penggunaan terapi radiasi dapat dibandingkan dengan sengatan matahari: akibatnya tidak selalu terlihat dengan segera, tetapi dapat muncul seiring waktu. Jadi, ada kemungkinan bukan nol bahwa setelah 10-20 tahun pasien dapat mulai berubah pada tingkat DNA atau kanker akan kembali.
Seperti apa unit terapi radiasi paling modern, atau Apa yang dapat dilakukan untuk merawat lebih banyak dan lebih baik?
Tiga rumah sakit di Jepang telah memesan unit terapi radiasi ion berat dari Toshiba, dan perusahaan telah memasok peralatan tersebut kepada pelanggan. Dan akselerator ion berat i-ROCK berhasil beroperasi di Pusat Kanker Kanagawa. Pada contoh mereka, Anda dapat melihat ke arah mana evolusi metode terapi radiasi terjadi saat ini.
Beginilah tampilan akselerator ion berat aktual dari Sistem & Solusi Energi Toshiba di Pusat Onkologi Radiasi di Kanagawa (i-ROCK). Dalam waktu dekat, sistem serupa akan muncul di Rusia: perjanjian terkait telah ditandatangani antara Kementerian Kesehatan Federasi Rusia dan perusahaan Jepang. Sumber: Toshiba
I-ROCK adalah perangkat mengesankan yang menjangkau banyak ruangan, ukurannya sebanding dengan gym. Di dalamnya, dengan bantuan akselerator partikel linier, seberkas ion berat dipercepat hingga 70% dari kecepatan cahaya sebelum menyerang tumor. Jumlah energi yang ditransfer ke sel kanker secara signifikan melebihi jumlah energi sinar-X atau energi proton.
Ion berat datang dari dua arah sekaligus, yang meningkatkan efektivitas pengobatan, yaitu memungkinkan Anda membunuh tumor dalam sesi yang lebih sedikit. Selain itu, pemancar dapat diputar 360 derajat, sehingga akurasi eksposur yang tinggi dapat dicapai.
Instalasi modern, termasuk i-ROCK, telah belajar meminimalkan kerusakan jaringan sehat selama penyinaran. Untuk melakukan ini, perlu membuat berkas partikel tipis dan kekuatan radiasi cukup untuk merusak tumor, tetapi tidak jaringan di sekitarnya. I-ROCK menggunakan metode pemindaian 3D tumor, berkat metode ini dimungkinkan untuk hanya menyerang tumor itu sendiri, tidak peduli seberapa kompleks bentuknya, dengan akurasi tinggi. Ini disebut Iradiasi Sinar Pemindaian Kecepatan Tinggi.
Kami mengambil ion karbon, mempercepatnya dengan kuat dalam akselerator linier dan mengarahkannya ke dalam tubuh pasien, tetapi tidak ke suatu tempat, tetapi tepat ke target. Sumber: Toshiba
Menggunakan metode pemindaian 3D Toshiba selama terapi ion berat, tumor diradiasi seolah-olah diarsir dengan pensil tipis. Metode ini memungkinkan Anda untuk menangani tumor dengan bentuk kompleks dan bertindak dengan presisi dan efisiensi tinggi. Konsekuensi lain dari penerapan metode ini adalah tahap penyesuaian jangka panjang peralatan dan penggunaan kolimator dan filter, yang harus dilakukan secara individual untuk setiap pasien, dapat dikecualikan.
Tetapi apa yang harus dilakukan dengan organ yang biasanya bergerak, selama pemiliknya masih hidup - misalnya, dengan paru-paru? Saat terhirup, tumor di paru-paru akan berada pada satu posisi, sedangkan pada pernafasan, jaringan sehat akan muncul di tempatnya di bawah sinar. Untuk menghindari hal ini, teknisi Toshiba telah menambahkan alat untuk memantau tubuh pasien secara real time ke instalasi, memungkinkan radiasi dihidupkan saat organ berada dalam fokus pemancar dan dimatikan saat bergerak. Dengan menggabungkan iradiasi tersinkronisasi napas dan pengamatan radiograf miring waktu nyata dengan teknologi pemindaian ulang, para insinyur Toshiba telah mempelajari cara menyinari neoplasma secara cepat dan akurat dengan dosis seragam tidak hanya pada organ yang tidak bergerak, tetapi juga pada organ yang bergerak.
. : Toshiba
Di satu sisi, kombinasi teknologi dan metode seperti itu, di satu sisi, memungkinkan untuk mengurangi waktu persiapan perawatan dan biayanya bagi pasien, dan di sisi lain, untuk meningkatkan jumlah pasien yang dapat dirawat oleh rumah sakit. mengakui selama periode pelaporan, dan, akibatnya, untuk mempercepat pengembalian investasi. Toshiba telah membantu mengurangi waktu yang diperlukan untuk memosisikan pasien dengan menciptakan sistem pemosisian yang efisien, dan keseluruhan waktu yang dihabiskan di ruang terapi berkurang secara signifikan dengan penggunaan radiasi pemindaian 3D berkecepatan tinggi. Sistem Pemosisian Toshiba secara otomatis menghitung perbedaan antara CT scan dari area iradiasi yang diperoleh selama perencanaan perawatan dan sinar-X yang diambil langsung di ruangan tempat penyinaran berlangsung dan menyesuaikan posisi tempat tidur robotik.di mana pasien berada. Jika menggunakan perangkat terapi radiasi generasi sebelumnya, durasi sesi rata-rata dari pasien masuk ke ruangan hingga keluar adalah 26 menit, kini telah dikurangi menjadi 11 menit.
Akhirnya, bidang pekerjaan lain bagi para insinyur adalah mengurangi berat dan ukuran seluruh rangkaian peralatan, yang pada akhirnya akan kembali meningkatkan ketersediaan perawatan untuk setiap pasien. Di sini, Toshiba juga memiliki sesuatu yang bisa dibanggakan: ia telah menciptakan gantry berputar paling kompak di dunia (per 1 Oktober 2017) (yang disebut perangkat seluler yang digunakan untuk memegang dan mengarahkan peralatan medis pada pasien tetap), digunakan di terapi ion berat. Ini dicapai melalui penggunaan teknologi superkonduktor. Jika gantry dapat berputar 360 derajat di sekitar pasien, ini memungkinkan Anda untuk mengarahkan tumor secara akurat dari segala arah, mengurangi atau menghilangkan kerusakan pada jaringan sehat, dengan cepat memposisikan pasien ke arah yang benar dan mengurangi ketidaknyamanannya.dan pada saat yang sama, untuk mengecualikan deformasi organ sebanyak mungkin; Selain itu, pada sesi penyinaran berikutnya, posisi pasien dapat direproduksi dengan cepat.
Ilmuwan dari National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (QST; sebuah organisasi penelitian Jepang yang dibentuk pada tahun 2016 melalui penggabungan National Institute for Radiological Research dan beberapa divisi dari Badan Tenaga Atom Jepang), pada bulan Juni 2019 membuat sebuah alat putar yang kompak. gantry menggunakan magnet superkonduktor, yang mengurangi berat peralatan sekitar 300 ton. Gantry yang lebih kecil dan ringan dapat ditempatkan lebih nyaman di gedung rumah sakit, dan ini akan mengurangi biaya pekerjaan konstruksi, pemeliharaan dan servis, dan oleh karena itu, akan mengurangi biaya perawatan.
Terakhir, penting untuk membicarakan tentang bagaimana keamanan pengobatan dijamin. Pertama, akselerator dan pasien berada di ruangan yang berbeda. Yang terakhir ini terletak di ruang terpisah, sama sekali tidak tampak menakutkan (ditunjukkan di awal posting) di atas tempat tidur yang dapat dipindahkan sepanjang tujuh sumbu untuk memberikan iradiasi pada organ apa pun dan pada saat yang sama mempertahankan posisi yang nyaman untuk pasien. Posisi optimal unggun dan pemancar, seperti yang telah kami sebutkan, ditentukan berdasarkan tomogram terkomputasi pendahuluan dan pemindaian sinar-X waktu nyata sebelum prosedur dimulai.
Profesional perawatan kesehatan dapat memantau perawatan menggunakan Toshiba Beam Monitoring System: selama penyinaran berlanjut, posisi sinar dan kepadatan fluks di setiap area jaringan yang diradiasi ditampilkan di layar monitor di ruang kontrol secara real time . Kondisi peralatan juga terus dicek untuk memastikan keselamatan pasien. Jika terjadi kesalahan, sistem pemblokiran khusus akan menghentikan aliran partikel. Antarmuka kendali peralatan telah dirancang khusus untuk meminimalkan kemungkinan kesalahan manusia dan memberikan rasa percaya diri dan keamanan kepada profesional perawatan kesehatan.
Apakah terapi radiasi merusak?
Seperti teknologi baru lainnya, yang dalam perkembangannya banyak dana dan upaya dari spesialis yang berkualifikasi tinggi telah diinvestasikan, terapi radiasi tidak bisa murah. Untuk pasien, biaya pengobatan rata-rata lebih mahal daripada kemoterapi (kalkulasi yang tepat tergantung pada tingkat keparahan setiap kasus).
Biaya tinggi dapat dimengerti: pertama, rumah sakit perlu berinvestasi pada peralatan yang mahal. Kedua, perawatannya akan membutuhkan biaya tambahan. Ketiga, untuk mengerjakannya, Anda memerlukan personel dengan kualifikasi tingkat tinggi - Anda juga harus mengeluarkan uang untuk pelatihan dan pemeliharaannya.
Mengenai biaya peralatan itu sendiri, cakupannya di sini sangat luas. Jadi, yang paling sederhana, bukan yang terbaru, dan, mungkin, akselerator linier bekas di luar negeri dapat menghabiskan biaya hingga $ 300 ribu. Sistem yang lebih baru mencapai satu juta dolar dan lebih banyak lagi. Apalagi perkembangan terakhir sudah bisa diperkirakan mencapai beberapa juta dolar AS. Secara umum, peralatan lengkap klinik radioterapi di Amerika Serikat, misalnya, harus mengeluarkan biaya dari $ 20 juta hingga $ 150 juta, dan dalam beberapa kasus bahkan lebih. Tergantung jumlah kursi dan faktor lainnya.
Namun demikian, setiap teknologi yang efektif dari waktu ke waktu berjalan dengan cara yang sama: menjadi massal, dan sebagai hasilnya - lebih mudah diakses. Dan kami berharap atom yang "mengerikan dan berbahaya" ini akan membersihkan citranya dalam waktu dekat dan berubah menjadi penyelamat umat manusia dari salah satu masalah yang paling mengerikan.