Гамма-нож

Гамма-нож, также известный как Гамма-нож Лекселла, — установка для стереотаксической радиохирургии патологий головного мозга, использующая ионизирующее излучение большого числа источников из Кобальта-60^[1]. 201 (в модели C), или 192 (в моделях Perfexion и Icon) источник ⁶⁰Co имеют начальную активность около 30 Ки (1,1 ТБк) каждый и сумарную активность порядка 6600 Ки. Источники и коллимационные отверстия располагаются в защитном кожухе таким образом, чтобы обеспечить механически-неподвижное положение радиационного изоцентра — точки дозового максимума, расположенной на пересечении всех пучков. Дозовое распределение, порождаемое источниками, близко к сферическому. Диаметр изодозовой сферы определяется используемыми коллиматорами из вольфрама.

Гамма-нож является наиболее известным устройством среди других установок, использующих фотоны, образующиеся при распаде Кобальта-60^[1]. Изготовитель — шведская компания Elekta^[англ.].

Гамма-нож стал конечным продуктом развития идей шведского нейрохирурга , разработавшего в 1948 году оригинальную стереотаксическую раму, с дугой, позволяющей достичь выбранной интракраниальной мишени с любого направления. В 1951 Ларс Лекселл предложил объединить эту раму с источником излучения - (исходно рентгеновской трубкой), назвав данный подход радиохирургией. Со второй половины 1950-х Ларс Лекселл, вместе с физиком (швед. Börje Larsson) в Институте Густава Вернера в Уппсале начинают исследования по применению пучков протонов в стереотаксической радиохирургии. Успешность этих экспериментов при невозможности размещения протонного пучка в клинике привело к проекту, широко поддержанному шведскими радиационными физиками из Лунда, Уппсалы и Стокгольма, в рамках которого был разработан, изготовлен и запущен первый "прототип" Гамма-ножа, воплотивший основные принципы, используемые по сей день: большое количество источников, фиксированный изоцентр. Первый Гамма-нож был инсталлирован в 1967 в Софияхэммет и свыше 10 лет использовался нейрохирургами Каролинского института, Эриком-Улофом Баклюндом (швед. Eric-Olaf Backlund), Ладиславом Стейнером (рум. Ladislau Steiner) и их учениками под руководством Ларса Лекселла. В связи с перспективностью применения Гамма-ножа нейроонкологии в конце 1974 непосредственно в Каролинском институте был установлен 2-й Гамма-нож. В начале 1980-х Гамма-ножи были установлены в Буэнос-Айресе (Аргентина) (1983), Шеффилде (Великобритания) (1985), что привело к выходу на рынок фирмы Elekta. Широкое распространение Гамма-ножа, начинается с установки, благодаря усилиям американского нейрохирурга Дэйда Лансфорда (анг. L. Dade Lunsford), в США в 1987 в Университете Питтсбурга, а в 1988 Виргинском университете^[2] первой стандартной модели Гамма-ножа Leksel Gamma Knife U (U от USA) , получившей распространение в США, и с установки в 1988 Каролинском институте и затем в Норвегии, в Бергене, более совершенной модели Leksel Gamma Knife B (B от Bergen).

В 1999 году была выпущена модель C, оснащённая автоматической системой позиционирования пациента, а в 2007 революционная модель Perfxion, практически полностью автоматизировавшая процесс лечения. В этой модели также была представлена оригинальная система для гипофракционированного лечения на основе вакуумной подушки и индивидуальной капы, не получившая широкого распространения. Реальная возможность для проведения гипофракционирования появилась в модели Icon (первая инсталляция - 2016 г., Марсель), представляющая собой модель Perfexion дополненную конуснолучевым томографом, системой слежения за смещением пациента и системой воспроизводимой фиксации с помощью индивидуального подголовника и термопластической маски.

С момента ввода в эксплуатацию и до 2018 года суммарное количество больных, прооперированных с помощью Гамма-ножа, достигло 1 213 617^[3]. Всего в мире работает около 300 установок Гамма-нож, из них половина — в США и Японии, 56 — в Китае. На постсоветской территории первый Гамма-нож был установлен в 2005 в Российской Федерации в АО "Деловой Центр Нейрохирургии" при НИИ нейрохирургии им. Н. Н. Бурденко^[4], в 2011 модель C заменена на Perfexion, а в 2018 - установлена самая современная модель - Leksell Gamma Knife Icon. Также, на территории России с ноября 2008 года в Онкологической клинике Медицинского института Березина Сергея (МИБС) работал Leksell Gamma Knife 4C, который в сентябре 2014 года был заменен на более совершенную модель Leksell Gamma Knife Perfexion^[5]. В 2019 ЛДЦ МИБС в Новосибирске запустил работу на LGK ICON. Установки LGK Perfexion установлены и используются в ОКБ Ханты-Мансийска (2012), НИИ СП им. Н. В. Склифосовского, Москва (2016), РНЦ РХТ им А. М. Гранова, Санкт-Петербург (2017), в Обнинске (2018). В 2020 г. модель Perfexion была заменена на ICON в НИИ Склифосовского, а в 2022 в РНЦ Гранова.

В 2017 году в РНПЦ онкологии им. Александрова (г. Минск, Беларусь) введен в эксплуатацию радиотерапевтический комплекс «Leksell Gamma Knife Perfexion» (Elekta)[1]. В 2021 г. «Leksell Gamma Knife Perfexion» (Elekta) начал работу в АО НЦН г. Нур-Султан, Казахстан .

• В начале лечения на голове пациента под местной анестезией специальными шипами фиксируется стереотаксическая рама.
• Далее проводится диагностические исследования (МРТ, КТ, в случае сосудистых расстройств ангиография; в редких центрах — ПЭТ), с использованием локалайзеров, надеваемых на стереотаксическую раму, и обеспечивающих привязку томографических координат к координатам рамы.
• На основе полученных изображений с помощью компьютерной системы планирования облучения создаётся план лечения, который передаётся на пульт управления установкой. Планирование осуществляется путём выбора числа изоцентров, их положения, веса (относительного времени облучения в каждом изоцентре), угла наклона головы, исключаемых направлений пучков. При этом учитывается расположение и форма опухоли (или опухолей), прилежащих здоровых тканей, критических органов, а также общая дозовая нагрузка на голову пациента.
• Пациент укладывается на специальный стол, его голова фиксируется в системе позиционирования таким образом, чтобы выбранная мишень совпадала с изоцентром аппарата. В зависимости от модели аппарата и/или конкретных особенностей пациента используется автоматическая или ручная система позиционирования. Проводится проверка положения изоцентров и их достижимости, после чего персонал покидает помещение, стол задвигается внутрь аппарата, где и происходит облучение. В процессе облучения с пациентом поддерживается двусторонняя аудио- и односторонняя видео-связь. Сам процесс лечения абсолютно безболезненный. Время процедуры составляет от 10 минут до нескольких часов, в зависимости от типа патологии, числа опухолей, их размера и расположения.
• После окончания облучения рама снимается с головы пациента, после чего пациент может идти домой.

На подготовительном этапе (за несколько дней или в день подведения первой фракции):

• Производится изготовление индивидуального подголовника и термопластической маски. Изготовление производится непосредственно на установке. Время - около 30 минут.
• Проводится конуснолучевая-томография (КЛКТ) (пациент зафиксирован в маске), используемая как референсная система координат (5 минут).
• До или после изготовления маски и КЛКТ проводится МРТ исследование по протоколам, аналогичным, используемым при фиксации в раме.
• Полученные данные используются для планирования лечения

В день лечения пациент:

• пациент фиксируется на установке в маске.
• Проводится КЛКТ, определяющее его текущее положение, совмещается с референсным КЛКТ, план облучения автоматически корректируется под текущее положение, проверяется и в случае необходимости корректируется физиками и врачами.
• Проводится лечение в автоматическом режиме. Кроме аудио-визуального наблюдения, специальная система следит за смещением пациента от положения последнего КЛКТ. При превышении заданного порога смещения носа, система блокирует источники облучения, при постоянном нахождении в смещённом состоянии - прерывает лечения, до повторного КЛКТ и соответствующей коррекции плана. Типичное время подведения одной фракции дозы - 40 минут.

Лечение повторяется в течение нескольких дней (обычно 3, 5). Возможно проведение радиохирургии (однофракционного лечения в раме). Так же возможны разные комбинации с использованием рамы и маски, позиционированием по стереотаксическому МРТ или КЛКТ.

Гамма-нож считается «золотым стандартом» в радиохирургии и соответственно на него распространяются все её ограничения — малые размеры патологического очага, отсроченность результата и её преимущества — одномоментность (по сравнению с радиотерапией), отсутствие хирургических рисков, высокая степень конформности.

По сравнению с радиохирургией с использованием линейных ускорителей Гамма-нож имеет несколько большую пространственную точность^[6] (свыше 0,5 мм), меньшую равномерность дозы внутри мишени (наиболее распространено облучение 50 % изодозой, тогда как на линейных ускорителях используются изодозы 80-90%). Кроме того, линейные ускорители (в отличие от Гамма-ножа) позволяют лечить, кроме опухолей и заболеваний головного мозга и опухолей головы (опухоли органов зрения^[7], опухоли пазух носа) и шеи, также и патологии позвоночника (последняя модель Гамма-ножа — Perfexion позволяет лечить также и верхние отделы шеи)^[8].

Модель Icon адаптирована для проведения облучения в режиме гипофракционирования, что снимает ограничения на размер облучаемого очага, позволяя лечить опухоли свыше 3-3.5 см в диаметре. В этом режиме проводится лечение "больших" образований - объёмом 10-25 см3, и более. Расширены показания к лечению диффузных образований: глиом разных типов, в том числе глиобластом. Расширились возможности лечения опухолей, непосредственно прилежащих к критическим структурам (в первую очередь к зрительным нервам и хиазме).

Список показаний к лечению^[9] постоянно расширяется по мере развития и утверждения новых методик проведения стереотаксической радиохирургии на Гамма-ноже:

• Опухоли головного мозга^[2]:
  • Невриномы слухового нерва (акустические шванномы).
  • Менингиомы любых локализаций и степеней злокачественности.
  • Аденомы гипофиза.
  • Метастазы одиночные и множественные.
  • Краниофарингиомы.
  • Рецидивы глиальных опухолей, либо остаточные опухоли после хирургического удаления, лучевой и химиотерапии.
  • Глиомы (от I до IV ст. злокачественности), эпендимомы, медуллобластомы
  • Хордомы.
  • Невриномы V, VII, IX, X, XI, XII нервов.
  • Пинеаломы.
  • Герминомы.
  • Гемангиобластомы.
  • Гемангиоперицитомы.
  • Гломусные опухоли.
  • Гемангиомы.
• Сосудистые заболевания головного мозга:
  • Артерио-венозные мальформации.
  • Каверномы.
  • Дуральные артериовенозные фистулы.
• Функциональные заболевания головного мозга:
  • Невралгия тройничного нерва^[2].
  • Паркинсонизм и эссенциальный тремор^[2].
  • Височная эпилепсия.
  • Многоочаговая эпилепсия.
  • Гамартомы гипотоламуса
  • Болевой синдром при таламическом синдроме.
  • Болевой синдром при множественном метастатическом поражении костей осевого скелета.
  • Обсессивно-компульсивное расстройство.
• Заболевания глаз:
  • Меланома хориоидеи.
  • Прогрессирующая глаукома.
  • Ретинобластома.

Противопоказания следуют из противопоказаний к выбранному режиму лечения радиохирургия или гипофракционирование

• Максимальный размер новообразования (при радиохирургии) не должен превышать 35 мм^[2] (кроме артерио-венозных мальформаций). В режиме гипофракционирования доступны для лечения образования больших размеров.
• Тяжелое декомпенсированное состояние больного.
• Наличие «острых» симптомов сдавления головного мозга.
• Окклюзионная гидроцефалия.
• Гамма-нож в режиме радиохирургии редко применяется при лечении глиобластом^[10] и других диффузных опухолей. Данные патологии можно лечить в режиме гипофракционирования.

• Стереотаксическая радиохирургия
• Радиотерапия
• Кибер-нож
• Стереотаксис
• Линейный ускоритель медицинский