Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy
Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována a šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Automatizovaná analýza textů nebo dat ve smyslu čl. 4 směrnice 2019/790/EU a použití této knihy k trénování AI jsou bez souhlasu nositele práv zakázány.

prof. MUDr. Renata Soumarová, Ph.D., MBA, a kolektiv

Radiační onkologie v kostce

Editoři a autoři:

prof. MUDr. Renata Soumarová, Ph.D., MBA (autorka a editorka)
Onkologická klinika 3. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Fakultní nemocnice Královské Vinohrady

Ing. Irena Koniarová, Ph.D.
Odbor lékařských expozic Státního ústavu radiační ochrany, v. v. i.
Onkologická klinika 3. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Fakultní nemocnice Královské Vinohrady
Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská Českého vysokého učení technického

MUDr. Svatava Hrušková
Onkologická klinika 3. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Fakultní nemocnice Královské Vinohrady

Ing. Anna Negri
Onkologická klinika 3. lékařská fakulty Univerzity Karlovy Fakultní nemocnice Královské Vinohrady

Recenzentky:

doc. MUDr. Iveta Kolářová, Ph.D.
Klinika onkologie a radioterapie Lékařské fakulty v Hradci Králové Univerzity Karlovy a Fakultní nemocnice Hradec Králové

doc. MUDr. Hana Študentová, Ph.D.
Onkologická klinika Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a Fakultní nemocnice Olomouc

Vydání odborné knihy schválila Vědecká redakce nakladatelství Grada Publishing, a.s.
Obrázky a fotografie pochází z archivu autorek, pokud není uvedeno jinak. Obrázky 3.3, 3.4 a 9.1 překreslil a upravil Jiří Hlaváček.

Cover Photo © „cells, radiotherapy, nuclei in a glass cube in the center, color blue and green, abstract shapes in the background, with more details on the cells, include different cell types, add beam of sharp light, make the light beam more dynamic, add shadows to the cells, change the angle of the light beam, make the beam of light more thin“ promt. Copilot verze z 6. 2., 2025, Microsoft, 6. 2. 2025.

Cover Design © Grada Publishing, a.s., 2025

© Grada Publishing, a.s., 2025

Vydala Grada Publishing, a.s.
U Průhonu 22, Praha 7
jako svou 9948. publikaci
Šéfredaktorka lékařské literatury MUDr. Michaela Lízlerová
Odpovědná redaktorka BcA. Radka Jančová, DiS.
Jazyková korektura Jana Křivánková, Eliška Belinová
Sazba a zlom Helena Nováková
Počet stran 264
1. vydání, Praha 2025
Vytiskla tiskárna FINIDR, s.r.o., Český Těšín

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno.

Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění však pro autory ani pro nakladatelství nevyplývají žádné právní důsledky.

ISBN 978-80-271-7837-7 (ePub)
ISBN 978-80-271-7836-0 (pdf)
ISBN 978-80-271-5201-8 (print)

Děkujeme společnostem, které v této publikaci inzerují nebo její vydání jiným způsobem podpořily (v abecedním pořadí):

Accord Healthcare s.r.o.
AMEDIS, spol. s r.o.
Amgen s.r.o.
Astellas Pharma, s.r.o.
AstraZeneca Czech Republic s.r.o.
Bristol-Myers Squibb spol. s r.o.
GlaxoSmithKline, s.r.o.
Merck Sharp & Dohme s.r.o.
Merck spol. s r.o.
Pfi zer, spol. s r.o.
SERVIER s.r.o.
Takeda Pharmaceuticals Czech Republic s.r.o.
ZENTIVA, k.s.

Předmluva

Radioterapie je moderním a rychle se vyvíjejícím lékařským oborem, který zahrnuje rozsáhlou vědní oblast včetně fyziky, radiobiologie, radiační ochrany apod. Na druhou stranu je to obor klinický, který je jedním ze základních pilířů léčby nádorových onemocnění.

Výhodou radioterapie je její všestrannost a možnost kombinace s dalšími metodami léčby. To s sebou nese i celou řadu specifických situací na straně pacienta (těhotenství, vyšší věk, genetické syndromy apod.) a možnost volby různých ozařovacích technik na straně metody (zevní radioterapie, brachyterapie, stereotaktická radioterapie apod.).

Stále více je využívaná protinádorová multimodální léčba včetně současného podávání radioterapie a systémové léčby, což má své výhody, ale i svá úskalí. Výzvou je zejména kombinace radioterapie s léčbou cílenou a imunoterapií.

Významnou a zajímavou část radioterapie také tvoří rychle se rozvíjející „hardware“, tzn. nové technologie používané v různých fázích léčby zářením, které umožňují vysoce přesnou, cílenou radioterapii s minimálním ozářením okolních zdravých tkání.

Naší ambicí ale nebylo napsat učebnici, spíše „populárně naučnou“ knihu vysvětlující některé pojmy a fungování radioterapie pro zdravotníky a odborníky, které zajímá třeba pouze některá část léčby zářením. Proto jsou kapitoly spíše stručnější a doplněné řadou fotografií z praxe. Obsah kapitol se záměrně někdy částečně překrývá, aby si každý mohl najít konkrétní informace bez nutnosti systematického studia celé knihy.

1Úvod do radioterapie

1.1Historie radioterapie

Využívání radioterapie (RT) jako léčebné metody je spojeno s objevem rentgenového záření v roce 1895. Wilhelm Röntgen (obr. 1.1) zjistil, že při dopadu katodového záření na kovovou anodu vzniká dosud neznámý druh záření, který proniká neprůhlednými předměty. Nově objevené záření pojmenoval jako paprsky X.

Obr. 1.1 Wilhelm Röntgen (zdroj: Wikimedia Commons)

Zanedlouho se rentgenové záření začalo používat při léčbě rakoviny. Učinil tak 28. ledna 1896 lékař E. H. Grubbé, který s rentgenovým zářením experimentoval sám na sobě a vlastnil též firmu na potřebnou techniku. Prvním takto ošetřeným pacientem byla žena s rakovinou prsu v péči doktora Ludlama, jejíž jednorázové ozáření trvalo asi jednu hodinu.

Röntgenův objev inspiroval francouzského vědce Henriho Poincarého k pátrání, nevysílají-li fluorescentní látky záření podobné Röntgenovým paprskům. O totéž se zajímal i Henri Becquerel a objevil neobvyklý jev. Uranové soli vyzařovaly spontánně, bez působení světla, paprsky neznámé povahy. Marie Curie-Skłodowská je později označila jako radioaktivitu a vyzařující látky pojmenovala radioaktivními prvky.

Manželé Marie Curie-Skłodowská a Pierre Curie (obr. 1.2) zkoumali jáchymovský smolinec. Na konci 19. století se jednalo o odpad vzniklý při těžbě galenitu. Počátkem roku 1898 přineslo jejich bádání pozoruhodný výsledek. Marie došla k přesvědčení, že podobné paprsky jako uran vysílá thorium. Zároveň hledali s Pierrem další prvek, který by vykazoval radioaktivní vlastnosti. Objevili jej v červenci téhož roku – nazvali jej polonium na počest Mariiny rodné země. A ještě na konci roku 1898 odhalili další radioaktivní látku s ještě silnější vyzařovací schopností – radium (zářící). K izolaci jediného gramu chloridu radnatého potřebovali několik let tvrdé práce a asi 10 tun smolince. Až v roce 1902 Curieovi izolovali decigram chloridu radia.

Marie Curie-Skłodowská se stala první ženou, která získala Nobelovu cenu. Obdržela ji za fyziku v roce 1903 spolu s Pierrem Curie a H. Becquerelem. Kromě dalších vědeckých cen a prestižních titulů přidala v roce 1911 jako první člověk v historii i druhou Nobelovu cenu, tentokrát za chemii. Peněžní odměny odmítala používat k vlastním požitkům a zůstávala ukrytá před světem ve své laboratoři. Za první světové války rozmístila na frontě 18 mobilních rentgenových zařízení a na různých místech Evropy instalovala 200 permanentních rentgenů. Zároveň se také zabývala otázkou, zda by se s pomocí radioaktivity nedala léčit rakovina.

Obr. 1.2 Manželé Curieovi v laboratoři (zdroj: Wikimedia Commons)

Radioaktivní prvky ale nosila v podstatě „po kapsách“, což se jí stalo osudným. Na druhou stranu si uvědomovala riziko, že by radioaktivní materiály mohly lidskému zdraví i škodit. Pravidelně testovala krevní obraz svých pracovníků a trvala na tom, aby s radioaktivními izotopy manipuloval pouze vyškolený personál. V roce 1934 se u ní rozvinula aplastická anemie, také téměř oslepla. Pro zdravotní potíže musela jít do sanatoria. Po dvou letech zemřela ve věku 67 let. Stal se jí osudným prvek, který objevila.

Obr. 1.3 Brachyterapie na začátku 20. století – použití radiových tub ve formě tzv. muláží (zdroj: Science Photo Library)

Radium se stalo neobyčejně účinným prostředkem ke zvládnutí zhoubných nádorů kůže či hrtanu. Už v roce 1905 Robert Abbé, chirurg z New Yorku, oznámil první úspěšnou léčbu pacientky radioterapií, při níž vyhojil prokázaný karcinom děložního hrdla. Léčba „pouhými paprsky“ vzbudila senzaci.

V roce 1906 publikoval Marie-Paul Oudin v Paříži doporučení pro indikaci radiumterapie. On tuto metodu však doporučoval pro benigní onemocnění (kožní onemocnění, artritidy, infekční onemocnění, bolest apod.). Nádorová onemocnění (kromě povrchových kožních karcinomů) nebyla dle jeho názoru pro brachyterapii vhodná. K jejich léčbě se používaly tzv. muláže – aplikace radiových tub na povrch kůže (obr. 1.4).

Obr. 1.4 Sestra přikládá a drží povrchový aplikátor s radiem na kůži pacientky (zdroj: Science Photo Library)

Od roku 1913 se rozšířilo komerční využití radia pro koupele, radioaktivní vody a bahno. Lékaři se domnívali, že léčba radiem je úspěšná pouze při používání vysokých dávek. Věřilo se, že ani při vyšších dávkách nedochází k žádnému poškození dotyčného.

Používání „zevní radioterapie“ začalo s povrchovou a ortovoltážní terapií pomocí rentgenových trubic a s uzavřenými radioaktivními zdroji.

Období od roku 1930 do roku 1950 bylo významné mj. značnými vědeckými pokroky v léčbě pacientů s nádorovým onemocněním. Tato éra (známá také jako éra ortovoltážní) byla charakterizována především používáním intersticiálního ozařování na bázi radia (brachyterapie) a vývojem supervoltážních rentgenových lamp schopných dodávat energii od 50 kV do 200 kV.

V padesátých a šedesátých letech 20. století byly stávající kilovoltové přístroje postupně nahrazovány vysokoenergetickými přístroji. Prvním skutečně praktickým přístrojem pro megavoltážní terapii byl přístroj pro teleterapii s radioizotopem kobaltu-60, vyvinutý v Kanadě v 50. letech 20. století (obr. 1.5).

Obr. 1.5 Kobaltový ozařovač z 50. let 20. století využívaný ve Francii (zdroj: Science Photo Library)

V současnosti běžně používané lineární urychlovače (tzv. linac) vyvíjely současně dvě skupiny: Hansena na Stanfordově univerzitě a skupina Frye na University of California v Berkeley. Obě skupiny se zajímaly o přístroje pro výzkum v oblasti telekomunikací a těžily z mikrovlnné radarové technologie vyvinuté během druhé světové války. Potenciál využití linaku v radioterapii se projevil v 50. a 60. letech 20. století. První klinický linac byl instalován v 50. letech v nemocnici Hammersmith v Londýně ve Velké Británii. V následujících letech lineární urychlovač zastínil kobaltové jednotky a stal se nejpoužívanějším zdrojem záření v moderní radioterapii.

Charakteristické pro 70.–80. léta 20. století bylo zavádění inovativních přístrojů poskytujících protonový svazek. I když je jejich první klinické použití datováno do roku 1954, teprve koncem sedmdesátých let byl počítačem řízený urychlovač protonů úspěšně použit k léčbě nádorů.

Dalšího významného pokroku v radioterapii bylo dosaženo koncem 90. let 20. století, kdy zavedení sofistikovanějšího počítače umožnilo vyvinout 3D konformní radioterapeutický přístroj, který je schopen účinněji a bezpečněji léčit pacienty. Moderní lineární urychlovač (obr. 1.6) je spojen zejména s technikou radioterapie s modulovanou intenzitou (IMRT).

Obr. 1.6 Moderní lineární urychlovač (archiv autorek)

Ve 21. století se rozvinula a upevnila role stereotaktické radioterapie (SBRT) a obrazem řízené radioterapie (IGRT).

Počáteční léčba zářením využívala paprsků s nízkou energií s malou penetrační silou. Neexistovala přesná představa o dávce záření ani o lokalizaci nádoru. Navíc neexistovala koncepce plánování léčby, jaká se používá dnes. Teprve v polovině 20. století byly vyvinuty přesné dozimetrické systémy. Historie zevní radioterapie je přehledně uvedena v tabulce 1.1.

Tab. 1.1 Historie zevní radioterapie – klíčová data

1895

objevení rentgenového záření

1898

objev radia

1905

léčba rakoviny děložního čípku

1922

vyléčení rakoviny hrtanu pomocí rentgenové terapie

1928

rentgen definován jako jednotka radiační expozice

1950

kobaltová teleterapie (energie 1 MV)

1960

výroba megavoltážního záření pomocí lineárních urychlovačů

90. léta 20. stol.

konformní 3D radioterapie

2000

radioterapie s modulovanou intenzitou (IMRT)

Velký pokrok zaznamenala i brachyterapie (BRT), která stála v podstatě na počátku léčebného využití záření. O mulážích již byla zmínka výše. Pro léčbu se nejdříve nejvíce využívalo radium, proto se vžil název radiumterapie. Pojem brachyterapie se objevil asi o dvě desetiletí později, v roce 1931. Radium ovšem bylo velmi drahé, a proto se začal kolem roku 1910 používat radon. V roce 1914 bylo v Dublinu popsáno využití intersticiální brachyterapie u sarkomu parotidy. Walter Stevenson použil kovové jehly, které obsahovaly tenké skleněné tuby plněné radonem. Kolem roku 1920 opět stoupal zájem o radium, které mělo konstantní aktivitu. Kromě radonu a radia se pro intersticiální brachyterapii později využívaly kobaltové jehly, tantalové drátky a posléze drátky iridiové. Ve 30. letech minulého století se zavedla pravidla pro využití intrakavitární a intersticiální BRT, což vedlo k širokému využití BRT. Ale v 50. letech se začaly používat vysokovoltážní přístroje pro zevní radioterapie (RT), zpřísnily se požadavky na radiační bezpečnost, a to opět vedlo k zúžení indikací BRT.

Opětovný rozvoj brachyterapie v 70. letech umožnily uměle vyrobené radioizotopy (Cs, Co, I, Au), které byly z radiohygienického hlediska bezpečnější. Při aplikaci se nejdříve používal manuální afterloading, tedy přemístění zdroje z kontejneru nebo trezoru ručně, o deset let později (80. léta) byl již zaveden automatický afterloading, kdy se přesun zdroje do aplikátoru děje mechanicky. Automatický afterloading umožnil další snížení radiační zátěže personálu a zlepšení dávkové distribuce v cílovém objemu.

V současnosti se v brachyterapii, podobně jako v zevní radioterapii, používá trojrozměrné zobrazení (3D BRT). Zdrojem záření jsou nejčastěji radioizotopy iridia 192. Historie brachyterapie je uvedena v tabulce 1.2.

Tab. 1.2 Historie brachyterapie – klíčová data

1898

objev radia

1900

muláže u kožních nádorů

1914

intersticiální brachyterapie parotidy

1931

zavedení pojmu brachyterapie

30. léta 20. století

pravidla pro využití BRT

70. léta 20. století

umělé radioizotopy

80. léta 20. století

automatický afterloading

BRT – brachyterapie

Základní milníky v radioterapii jsou znázorněny na časové ose (obr. 1.7).

Obr. 1.7 Milníky v radioterapii HDR BRT – high dose rate brachyterapie, CHT – chemoterapie, RT – radioterapie

1.2Základní principy a cíle radioterapie

Radioterapie (RT) neboli radiační onkologie je klinický obor využívající účinky ionizujícího záření pro léčebné účely. Jeho hlavním úkolem je plánování a poskytování vysoce přesné léčby zářením pacientům s rakovinou.

Vzhledem k tomu, že radioterapie se týká více než 60 % všech pacientů v různých fázích nádorového onemocnění, je její úloha velmi významná. Radioterapie patří společně s chirurgií, chemoterapií, cílenou léčbou a imunoterapií mezi základní léčebné pilíře v onkologii. Léčbu zářením lze však využívat i u řady nenádorových onemocnění.

V počátcích léčby zářením se využíval zejména paliativní potenciál RT ke zmírnění symptomů, event. byla kurabilita vykoupena obrovskou akutní a pozdní toxicitou. Proto vzhledem k nedokonalým technologiím byla radioterapie spojována s paliativní indikací i následujících 50–60 let. Paliativní radioterapie je v současnosti také indikována v těch klinických případech, kdy primárním cílem je odstranění symptomů choroby nebo jejich podstatné zmírnění, tedy zlepšení kvality života. Regrese nádoru a prodloužení doby přežití jsou u palia- tivní léčby cíle sekundární.

Větší ambice měla RT s rozvojem nových technologií, avšak kurativní potenciál byl zpochybňován s ohledem na chybějící data o zlepšení celkového přežití a vzhledem k obávané toxicitě léčby.

Právě rozvoj zobrazovacích a ozařovacích technologií vrátil radioterapii význam v kurativní léčbě. Cílem radikální radioterapie je dosažení vysokého stupně lokální kontroly nádoru, což může mít vliv na celkové přežití, resp. vyléčení pacienta. Může být indikována samostatně nebo jako součást multimodálního léčebného postupu (chirurgie, systémová medikamentózní léčba). Radikální radioterapie zahrnuje jak zevní radioterapii (teleterapii), tak vnitřní ozařování, resp. ozáření z krátké vzdálenosti (brachyterapii).

V současnosti používané ablativní techniky nachází pro radioterapii novou kategorii pacientů, u kterých se rozdíl mezi kurativní a paliativní indikací stírá používáním radikálních dávek záření u metastatického onemocnění.

Hlavní zásadou RT je aplikace maximální (letální nádorové) dávky do cílového objemu s minimálním ozářením okolních zdravých tkání. Definice objemu nádoru a tzv. cílových objemů je pro úspěšné provedení radioterapie zásadní.

Základní cílové objemy pro radioterapii jsou tři: gross tumor volume (GTV), objem nádoru rozlišitelný na zobrazovacích a klinických vyšetřeních; clinical target volume (CTV), objem GTV rozšířený o oblasti možného subklinického šíření nádoru do okolí; planning target volume (PTV), objem zahrnující CTV rozšířený o určitý bezpečnostní lem. Tento „bezpečnostní lem“ bere v úvahu nejistoty související s nepřesnostmi v nastavení a pohyby tkání v pacientovi (obr. 1.8).

Obr. 1.8 Základní cílové objemy v radioterapii dle doporučení ICRU 50
CTV – clinical target volume, klinický cílový objem; GTV – gross tumor volume, nádorový objem; PTV – planning target volume, plánovací cílový objem

Při plánování radioterapie je vždy nutné brát v úvahu kritické struktury a normální tkáně v okolí, tzv. kritické orgány (OAR – organs at risk). Jedná se o orgány, struktury v okolí cílového objemu, jejichž radiosenzitivita může ovlivnit plánování radioterapie.

Pro správnou definici cílových objemů i kritických orgánů je zásadní velmi kvalitní moderní zobrazovací zařízení (CT, MRI, PET, UZ).

Definování cílových objemů pro radioterapii u konkrétních diagnóz s určitým záměrem (adjuvantní, kurativní, paliativní) je standardizováno a uvedeno v národních (Národní radiologické standardy) a mezinárodních doporučeních (Evropská společnost pro radiační onkologii – ESTRO, Americká společnost pro radiační onkologii – ASTRO).

Specifikace a vykazování dávek při radioterapii, jakož i objemů, v nichž jsou předepisovány, jsou uvedeny v ICRU 50 (obr. 1.9). Na něj navazuje doporučení ICRU 62, které obsahuje doporučení týkající se objemů a absorbovaných dávek, které jsou důležité při předepisování, zaznamenávání a vykazování terapie fotonovým svazkem s využitím nových a zdokonalených ozařovacích technik.

Obr. 1.9 Příklad zakreslení cílových objemů dle ICRU 50 (GTV zeleně, CTV oranžově, PTV červeně) a kritických struktur (srdce, plíce, mícha) u karcinomu plic (archiv autorek)

Existují tři základní zásady radioterapie:

•Zvýšení dávky radioterapie na nádor obvykle zvyšuje pravděpodobnost lokální kontroly.

•Zlepšením lokální kontroly u lokalizovaného nádoru se dosáhne zlepšení celkové míry vyléčení, protože se zabrání metastatickému šíření z lokální recidivy.

•Šetření normálních tkání zlepšuje profil vedlejších účinků radioterapie, a tím i terapeutický poměr.

Vývoj radioterapie sleduje několik cílů:

•Jako jeden ze základních oborů onkologie sleduje především zlepšení kurability onkologicky nemocných.

•Snížení počtu komplikací a nežádoucích účinků.

•Nahrazení mutilujících chirurgických výkonů.

Mezi klíčové body v radioterapii patří:

•Definice cílových objemů pro radioterapii má zásadní význam pro její úspěšné provedení.

•Pozornost věnovaná detailům plánování radioterapie zlepšuje výsledky.

•Radioterapie vyžaduje co nejkvalitnější diagnostické zobrazovací metody k určení lokalizace a rozsahu nádoru.

•Při plánování radioterapie je důležité brát v úvahu okolní zdravé tkáně a struktury, které se označují jako kritické orgány (OAR).

1.3 Radioterapie v Evropě

Radioterapie je jednou ze základních součástí multidisciplinární péče o pacienty s rakovinou. Přestože přibližně 50–60 % všech evropských pacientů má alespoň jednou v průběhu svého onemocnění indikaci k radioterapii, více než jeden ze čtyř onkologických pacientů v Evropě nedostane léčbu zářením, kterou potřebuje.

Příčin tohoto nedostatečného využívání radioterapie je více, přičemž hlavní příčinou je omezená dostupnost potřebných zdrojů, jak z hlediska vyškoleného personálu, tak vybavení. Kromě toho jsou v jednotlivých evropských zemích velké rozdíly nejen v dostupném radioterapeutickém vybavení a personálu, ale také v jejich pracovní zátěži.

Dostupnost vysokoenergetických ozařovačů v ČR na 100 000 obyvatel podle Eurostatu je uvedena na obr. 1.10.

Obr. 1.10 Dostupnost vysokoenergetických ozařovačů podle Eurostatu (Eurostat; online data code: hlth_rs_medim)

Pracovní skupina Evropské společnosti pro radiační onkologii (ESTRO) v rámci projektu Health Economics in Radiation Oncology (HERO) shromáždila údaje o zdrojích radioterapie na úrovni jednotlivých zemí prostřednictvím internetového průzkumu o 84 položkách. Ten byl dokončen na základě úzké spolupráce mezi spolupracovníky HERO a zástupci národních společností pro radiační onkologii ve 40 evropských zemích. Bylo porovnáno skutečné využití s odhadovaným optimálním využitím, což ukázalo velké rozdíly. Méně než 17 % evropských zemí léčí alespoň 80 % optimálních indikací k radioterapii a 46 % evropských zemí léčí < 70 % pacientů s indikací k radioterapii. Počet megavoltážních (MV) přístrojů (kobaltových, lineárních urychlovačů a specializovaných stereotaktických přístrojů) na milion obyvatel se pohyboval od 1,4 do 9,5 (medián: 5,3) a průměrný počet megavoltážních přístrojů na jednom oddělení od 0,9 do 8,2 (medián: 2,6). V mnoha zemích jižní a středovýchodní Evropy byla celkově velmi omezená dostupnost radioterapeutických přístrojů a zejména nejmodernějšího vybavení. Průměrný roční počet poskytnutých radioterapeutických kurzů na jeden MV přístroj byl 419, ale opět s velkými rozdíly mezi jednotlivými zeměmi (rozmezí: 262–1061). Byl zaznamenán jasný vztah k ekonomické síle země. Nižší hrubý národní důchod na obyvatele předurčuje nižší počet přístrojů na obyvatele a méně pokročilé technologie, což těmto zemím brání v zavádění inovativnějších radioterapeutických postupů a technik.

Obrázek 1.11 ukazuje heterogenní rozložení dostupnosti radioterapie v Evropě vypočtené jako počet radioterapeutických přístrojů na milion obyvatel (vlevo) nebo jako počet radioterapeutických přístrojů na 10 000 pacientů s indikací k radioterapii (uprostřed). Vpravo je zobrazeno, jak se skutečné využití radioterapie liší od optimálního využití založeného na důkazech.

Obr. 1.11 Dostupnost radioterapie v Evropě na základě údajů z projektu ESTRO-HERO

V klinické praxi se setkáváme poměrně často i s odmítáním doporučené radioterapie. Důvodů, proč se pacienti vzdávají ozařování navzdory doporučením založeným na důkazech, může být několik. Mezi faktory, které ovlivňují odmítání radioterapie ze strany pacientů, patří komorbidity a vyšší věk, nízký socioekonomický status a vzdělání, nedostatečné povědomí a informace o radioterapii. Navíc se mohou uplatnit faktory související s indikujícími lékaři, protože charakteristiky a preference poskytovatelů se liší a specialisté mají tendenci doporučovat své vlastní léčebné postupy. Uplatnit se mohou i geografické faktory, jako jsou dojezdová vzdálenost do radioterapeutického zařízení a bydliště ve venkovských oblastech.

2Fyzikální aspekty radioterapie

2.1Ionizující záření ajeho interakce shmotou

Ionizující záření je druh vysokoenergetického záření, které má dostatečnou energii ktomu, aby zatomu nebo molekuly způsobilo odtržení elektronu. Tím dojde kionizaci tohoto atomu nebo molekuly. Podle interakce shmotou se záření rozděluje na přímo anepřímo ionizující.

Přímo ionizující záření:

•elektron,

•pozitron,

•proton.

Přímo ionizující záření je tvořeno nabitými částicemi, které mají dostatečnou kinetickou energii ktomu, aby mohly vyvolat ionizaci.

Nepřímo ionizující záření:

•fotony,

•neutrony.

Nepřímo ionizující záření zahrnuje nenabité částice, které samy prostředí neionizují, ale při interakcích sprostředím uvolňují sekundární, přímo ionizující částice. Ionizace prostředí je pak způsobena těmito sekundárními částicemi (obr. 2.1).

Ionizující záření může být produktem radioaktivních přeměn radionuklidů, nebo může být generováno uměle vtzv. generátorech záření.

Záření, které doprovází radioaktivní přeměnu látek, je trojího druhu: alfa, beta agama.

Záření alfa je složeno zjader helia (částice alfa). Částice alfa je složena ze dvou protonů advou neutronů, nese dva kladné náboje. Vyznačuje se vysokou ionizační schopností, tj. schopností ionizovat látku, kterou záření prochází. Dosah alfa částic je velmi krátký, ve vzduchu několik centimetrů, ve tkáni desítky mikrometrů.

Záření beta jsou částice (elektrony nebo pozitrony), které jsou emitovány zradioaktivních jader prvků při přeměně beta. Pozitrony nesou kladný náboj, elektrony nesou záporný elektrický náboj. Jejich pohyb pak tedy může být ovlivňován elektrickým polem. Pronikavost beta záření je větší než vpřípadě záření alfa. Dosah záření beta ve vzduchu je okolo 1 metru.

Záření gama je složeno zproudu fotonů (elektromagnetické záření). Je výrazně pronikavější než alfa abeta záření, ve vzduchu je detekovatelné ive vzdálenosti několika kilometrů. Kjeho odstínění je zapotřebí materiálu svysokou hustotou (kov, beton).

Vysokoenergetické fotony však mohou vznikat nejenom při radioaktivní přeměně, ale iv generátorech záření. Mechanismus vzniku takového záření je jiný, ale účinky na tkáň jsou stejné. Fotony vgenerátorech záření vznikají vdůsledku zpomalování urychlených elektronů vatomovém obalu ozářeného materiálu, čímž dochází ke vzniku fotonů brzdného záření. Současně může docházet kionizaci atomu, tedy kvyzáření elektronů. Velektronovém obalu tak vznikne prázdné místo, které je zaplněno elektronem zvyšší energetické hladiny za současného vyzáření fotonu charakteristického záření. Brzdné záření acharakteristické záření jsou souhrnně označovány jako rentgenové záření. Vradioterapii se kozařování na lineárním urychlovači využívá právě fotonů brzdného záření vznikajících vterčíku. Nižší energie fotonů vznikajících popsaným mechanismem vrentgence se potom využívají vradiodiagnostice.

Interakce ionizujícího záření shmotou vede kbiologickému poškození, které může narušit životaschopnost buněk. Biologické poškození způsobené ionizujícím zářením vzniká buď přímým, nebo nepřímým působením záření. Kpřímému působení dochází při interakci ionizujícího záření skritickými cílovými molekulami, jako jsou DNA, lipidy abílkoviny, což vede kionizaci nebo excitaci, která nakonec vede ke změně biomolekul. Přímé účinky převažují po vystavení např. částicemi alfa nebo neutrony.

Knepřímým účinkům dochází při interakci ionizujícího záření smolekulami vody, hlavní složkou buňky. Při této reakci, která se nazývá radiolýza vody, vznikají vysokoenergetické reaktivní formy kyslíku (ROS), které jsou reaktivní vůči kritickým cílům (buněčným makromolekulám) ave spojení sreaktivními formami dusíku (RNS) vedou kpoškození buněčné struktury.

Obr. 2.1 Nepřímé působení ionizujícího záření

Elektromagnetické záření (foton) může ionizovat atomy/molekuly prostřednictvím tří různých procesů vzávislosti na energii fotonu aatomovém čísle příslušných prvků.

Při fotoelektrickém jevu absorbuje atomární elektron všechnu energii přicházejícího fotonu aje emitován zatomu.

Comptonův jev (rozptyl) znamená, že elektron je vyražen zatomu přenosem energie zfotonu, zároveň však platí, že je také emitován sekundární foton, který má nižší energii než původní foton, který interakci způsobil.

Ktvorbě elektron–pozitronových párů dochází vblízkosti atomového jádra ainterakcí fotonu vzniká pár elektron–pozitron.

Vbiologickém materiálu převládá pro energie používané vradioterapii Comptonův jev.

Základní jednotky apojmy vradioterapii

Dávka záření (množství absorbované energie)

Biologický efekt záření závisí na množství záření. První mezinárodní jednotkou byl vroce 1928 stanoven 1 rentgen, později rad (rad), od roku 1975 je SI jednotkou gray (Gy), kdy 1 Gy = 1 J.kg-1.

Aktivita

Aktivita vyjadřuje střední počet samovolných radioaktivních přeměn daného radionuklidu za jednotku času. Jednotkou je Becquerel (Bq). Aktivitu 1 Bq má látka, ve které dochází kjedné radioaktivní přeměně za sekundu.

Dávkový příkon

Dávkový příkon je dávka předaná látce za určitou dobu. Její jednotka je Gy/h. Spektrum dávkových příkonů používaných vradiační onkologii je široké: od nízkých dávkových příkonů (BRT LDR < 2 Gy/h) až po ultravysoké dávkové příkony (FLASH > 144 000 Gy/h).

Ekvivalentní dávka

Jedná se ojednotku radiační ochrany. Interakce záření shmotou nebo tkání je také ovlivněna typem záření. Některé typy záření mají při stejném množství záření jiné účinky než jiné. Aby bylo možné zohlednit tyto rozdíly při popisu biologického poškození člověka zozáření, používá se ekvivalentní dávka. Například stejné množství absorbované dávky neutronů může být dvacetkrát škodlivější než rentgenové záření. Více viz str. 72.

Ekvivalentní dávka HT je absorbovaná dávka upravená na radiační účinnost daného typu ionizujícího záření (alfa, beta, gama) pomocí tzv. radiačního váhového faktoru. Fotony mají radiační váhový faktor 1, protony 2, neutrony 20. Její jednotkou je Sievert (Sv).

Lineární přenos energie (LET – linear energy transfer)

Popisuje, jak efektivně přímo ionizující záření (např. alfa částice, beta částice, protony nebo ionty těžkých kovů) přenáší energii na látku, zejména na buňky tkání. LET je definován jako množství energie přenesené ionizujícím zářením na jednotkovou délku dráhy vlátkovém médiu aje definován pouze pro nabité částice. Přesto se io fotonovém záření někdy hovoří jako ozáření snízkým LET. Nízký LET se totiž vztahuje kelektronům, sekundárním částicím, které vznikají vdůsledku fotonových interakcí. Záření snízkým LET má tendenci ionizovat atomy nebo molekuly vokolí, což vytváří ionizační události na delší dráze. Naopak vysoké LET záření, jako jsou alfa částice nebo protony, má tendenci přenášet svou energii na velmi krátkou vzdálenost avytvářet ionizační události na krátké dráze. Vysoké LET záření může způsobit výraznější poškození buněčné DNA amůže být účinnější při ničení nádorových buněk. Naopak nízké LET záření může mít větší vliv na okolní normální tkáně.

Terapeutický poměr

Jedná se opoměr mezi dávkou záření potřebnou ke zničení nádoru adávkou záření způsobující vedlejší účinky vnormálních tkáních. Ideální je, když je terapeutický poměr co nejvyšší, což znamená, že dostáváme co největší efekt na nádorové buňky sco nejmenšími vedlejšími účinky.

Biologicky ekvivalentní dávka (BED – biologically equivalent dose)

Tento pojem se používá kvyjádření celkové biologické odpovědi tkání na ozařování. Zohledňuje nejen dávku záření, ale také radiobiologické faktory, jako jsou typ záření areakce tkání na daný typ záření.

BED se vypočítává pomocí vztahu, který zahrnuje několik faktorů včetně celkové dávky záření (TD – total dose), poměru biologické efektivity (α/β) arepopulačního faktoru (γ).

BED umožňuje porovnávat různé ozařovací režimy, které mohou mít odlišné počty frakcí acelkovou dávku, ale mají ekvivalentní biologický účinek na tkáně.

2.2Technologie vradioterapii

Vradioterapii se využívá pokročilých technologií, ato jak pro zobrazování, tak pro plánování aposkytování léčby. Realizace léčby ve všech krocích obnáší pracovně náročné postupy vysoce specializovaných zdravotnických pracovníků.

Lineární urychlovač

Vsoučasnosti standardně používaným ozařovačem vradioterapii nádorových onemocnění je lineární urychlovač („linac“, obr. 2.2), který je zdrojem elektronového afotonového záření. Lineární urychlovač využívá mikrovlnnou technologii (podobnou té, která se používá uradaru) kurychlování elektronů včásti urychlovače zvané „vlnovod“; elektrony se poté srážejí sterčem ztěžkého kovu avytvářejí vysokoenergetické fotonové (brzdné) záření. Tyto vysokoenergetické svazky jsou při výstupu zpřístroje tvarovány vícelistým kolimátorem, který je zabudován do hlavice přístroje. Energie záření se velmi netypicky vyjadřují vMV, tj. napětí, při kterém jsou elektrony urychlovány. Fotonový svazek není monoenergetický, ale je charakterizován kontinuální energetickou distribucí. Například spektrum energie 6 MV fotonového svazku má maximální energii 6 MeV aprůměrnou energii přibližně 1,2 MeV.

Pacient leží na pohyblivém stole apomocí laserů je zajištěna jeho správná poloha. Stůl se může pohybovat vmnoha směrech. Svazek vychází zčásti urychlovače zvané gantry (hlavice), kterou lze otáčet kolem pacienta. Svazek je do cílového objemu dodáván zmnoha úhlů srůznou intenzitou (technika IMRT) nebo při stálé rotaci gantry kolem pacienta (technika VMAT – volumetric modulated arc therapy).

Součástí lineárních urychlovačů dnes bývá rentgenový zobrazovací systém, který umožňuje provést zobrazení pacienta před každou frakcí radioterapie, což slouží ke zpřesnění nastavení pacienta (technika IGRT). Některé linaky obsahují zabudovanou magnetickou rezonanci (MR linac).

Lineární urychlovače svhodným vybavením se staly nákladově efektivní aširoce používanou alternativou radiochirurgie, resp. stereotaktické radioterapie. Na druhou stranu je lze použít ipro velkoobjemové techniky, jako jsou celotělové ozáření kůže elektrony („elektronová sprcha“) nebo celotělové ozáření (TBI – total body irradiation) nebo ozáření kraniospinální osy. Lineární urychlovač lze tedy použít pro prakticky všechny indikace radioterapie.

Mezi speciální techniky, které se využívají omezeně, patří intraoperační radioterapie (IORT) spoužitím elektronového záření lineárního urychlovače. Všechny ozařovače jsou umístěny ve stíněných ozařovnách.

Obr. 2.2 Ozařovna slineárním urychlovačem (archiv autorek)

Tomoterapie (obr. 2.3) je prakticky totéž, ale malý lineární urychlovač je umístěn na rotujícím gantry, přičemž ozařování probíhá vhelikálním režimu, podobně jako uspirálního CT. Jedná se otechniku volumometrické radioterapie (VMAT). Stejný megavoltážní svazek, avšak sredukovanou energií, se používá kpořízení verifikačního CT před každou frakcí radioterapie (technika IGRT). Tomoterapie se využívá vpodobných indikacích jako klasický lineární urychlovač, je vhodnější pro větší (delší) cílové objemy, např. ozáření kraniospinální osy. Není vhodná pro stereotaktickou radioterapii aradioterapii vnádechu.

Obr. 2.3 Tomoterapie (archiv autorek)

Ozařovače pro stereotaktickou radioterapii (SBRT) aradiochirurgii (SRS)

Stereotaktická radiochirurgie (SRS) je nejčastěji definována jako aplikace jedné vysoké dávky ionizujícího záření do intrakraniálního cílového objemu. Pro tento účel je nejvíce používaným ozařovačem gama nůž. Gama nůž se skládá zcentrálního jádra, obsahujícího až dvě stě zdrojů kobaltu-60 (60Co), které je obklopeno litinovým nebo wolframovým stíněním aocelovými vstupními dveřmi. Zdroje jsou umístěny vjednotlivých paprskových kanálech, které jsou směrovány konvergentně kjednomu cílovému bodu (izocentru) vdutém středu radiační jednotky.

Obr. 2.4 CyberKnife (www.oncolink.org)

Protonový ozařovač

Obr. 2.5 Protonový ozařovač (Science Media Centre Espaňa)

Ozařovače pro intraoperační radioterapii

Obr. 2.6 Ortovoltážní ozařovač pro intraoperační radioterapii (www.sunwaymedical.com)

tomoterapie

CT simulátor

Brachyterapie

2.3Plánování radioterapie adozimetrie

Zobrazování asimulace

Konturování

Stanovení dávky

Vytvoření plánu

Hodnocení plánu

plíce

Simulace averifikace

Ozáření