רדיוכירורגיה

התכנון הראשון של מכשיר רדיוכירורגי נעשה על ידי הנוירוכירוג השוודי לארס לקסל בשנת 1949. הוא חיפש פתרון יעיל לטיפול ב-AVM‏ (Arteriovenous Malformation). המכשיר הראשון שלו התבסס על חיישנים ואלקטרודות. הדגם הראשון שהתבסס על קרינה תוכנן מספר שנים לאחר מכן והשתמש במכשירי רנטגן, מכשירים אלו הקרינו את החולה ממספר רב של כיוונים אשר התכנסו במטרה ליצירת מנת קרינה באזור ממוקד. הבעייתיות הגדולה שנגרמה על ידי עצמת הקרינה הנמוכה יחסית והפיזור הרחב שגרם להקרנת אזורים נרחבים במוח מחוץ למטרה הביאו לזניחת המכשיר.

התקדמות משמעותית נרשמה באמצע שנות החמישים כאשר שני פיזיקאים שוודים הציעו להשתמש במאיץ פרוטונים לצורך ההקרנה. החדירות הגבוהה של הפרוטונים, יחד עם פרופיל הקרינה הייחודי שלהם, אפשרו לפגוע במטרה תוך נזק סביבתי נמוך. עם זאת, הסינכרוטרון בו השתמשו, עם הטכנולוגיות הפרימיטיביות של שנות החמישים והעלות הגבוהה מאוד של הציוד, לא אפשרו לטיפול להפוך שמיש כטיפול רוטיני.

ב-1968 התרחשה הפריצה הגדולה כאשר פרופסור לקסל המציא את מכשיר ה-Gamma Knife. המכשיר השתמש במספר מקורות של קובלט 60 רדיואקטיבי, שסודרו בצורת קסדה כך שבמרכזה מונח ראש המטופל. המכשיר מאפשר לנוירוכירורג לטפל בעצמו בחולה והוא הוצב לראשונה במרכז הרפואי קרולינסקה. פרופסור לקסל הקים את חברת אלקטה (Elekta) לייצור המכשיר והחברה מייצרת דגמים מתקדמים שלו עד היום.^[4]

במקביל, בשנות ה-70 החלו מאיצים קווים להיכנס למחלקות הרדיותרפיה במקומות שונים בעולם ורופאים ופיזיקאים רבים חשבו על האפשרות לעשות בהם שימוש לצורך רדיוכירורגיה. רק באמצע שנות השמונים וינסטון ולוץ פיתחו מערכת מיקום ובקרת איכות שאפשרו טיפול מדויק במאיץ, החולה הראשון שטופל במאיץ היה ב-1986 בבוסטון.^[5][6]

עם התקדמות הטכנולוגיה חלה גם התפתחות משמעותית במערכות המוקדשות לרדיוכירורגיה. כל המערכות הנוכחיות משלבות מערכות הדמיה המאפשרות דיוק רב וחלקן גם מעקב בזמן אמיתי אחר הטיפול.^[1]

מערכת סכין גמא מורכבת מערך של כ-200 מקורות קובלט -60 מוקפים במגן 18,000 ק"ג (איור 4). המקורות מכוונים כך שכל הקרניים מתכנסות בנקודה אחת המכונה איזוסנטר (Isocenter). מערך זה מייצר דיוק יעד בין 0.1 ל-1 מ"מ, שהוא טוב לפחות כמו תיחום הנגע הטוב ביותר האפשרי באמצעות טכנולוגיית הדמיה נוכחית.

במהלך הטיפול המטופל ממוקם כך שהמטרה עולה בקנה אחד עם איזוסנטר של יחידת סכין גמא. בעזרת טכניקות של חסימת קרן, איזוסנטרים מרובים או חופפים ומשקלול איזוסנטר דיפרנציאלי, נפח הקרינה מתקרב לזה של נגע היעד.

המערכת הנוכחית המיוצרת על ידי חברת אלקטה, אותה ייסד לארס לקסל, היא מערכת אוטומטית מתקדמת לטיפולים מתקדמים, חד ורב פעמיים עם קיבוע חודרני או לא חודרני. המערכת מבוססת על כ-200 מקורות רדיואקטיביים קובלט 60, הממוקמים על מבנה דמוי קסדה סביב ראשו של החולה. תכנון הקרינה נעשה במערכת תכנון טיפול ייעודית, המבוססת על "תכנון לאחור" (inverse planning), כלומר הרופא מגדיר את המיקום המדויק ומנת הקרינה הרצויה וכן את האיברים הרגישים בסביבה והמנות המקסימליות המותרות בהם והמערכת תציע את התכנון הרצוי. המקורות מכוונים כך שכל הקורות מתכנסות בנקודה אחת המכונה האיזוסנטר. מערך זה מייצר דיוק יעד בין 0.1 ל-1 מ"מ. המיקום נקבע על ידי סריקות CT ו-MRI העוברות תהליך של "היתוך" (image fusion).

למעשה, מערכת סכין גמא היא מערכת שבה יש מקורות קרינה רבים אשר מוקרנים תמידית לנקודת מפגש. הקרניים מוסתרות ברגיל ובמהלך טיפול ניתן לחשוף חלק מהקרניים או את כולן בהתאם לתכנון הטיפול. את המטופל ממקמים כך שהמוקד אותו רוצים להקרין יישב במפגש הקרניים ובנקודה זו תהיה הקרינה המרבית.^{[7][1][8][2][4][9]}

העקרונות של מאיץ קווי זהים לאלה של סכין הגמא. במקום להשתמש במערך של מקורות קובלט, Linac SRS משתמשת בקשתות קרינה מרובות שאינו מישוריות המצטלבות זה בזה. כתוצאה מכך הקרינה שמתקבלת על ידי רקמה רגילה בכל מסלול קרן היא מינימלית ביחס לנקודת ההתכנסות של הקרן. מכשירים מבוססי Linac משיגים גם דיוק יעד בין 0.1 ל-1 מ"מ. נפח הקרינה מותאם בזהירות לנגע. המערכות המבוססות על מאיץ קווי המשמש גם לרדיותרפיה סטנדרטית הן הנפוצות ביותר היום. הן מיוצרות על ידי חברות Varian Medical Systemsn ואלקטה. כולן משלבות אמצעי הדמיה והן מאפשרות מגוון גדול של טיפולים. כיום רוב תוכניות הטיפול במכשירים אלה הן מבוססות VMAT‏ (Volumetric Modulated Arc Therapy) ו-IMRT‏ (Intensity Modulated Radiosurgery). כלומר המאיץ מסתובב סביב החולה בזמן שצורת השדה, מפתח הקרינה וקצב הקרינה משתנים בו זמנית. דבר זה מאפשר לשלוט על צורת ועוצמת הקרינה ולהגיע לדיוק מרבי.

מאיצים קווים מייצרים קרינה על ידי האצה של אלקטרונים, הפוגעים במטרה ויוצרים פוטונים בתהליך של קרינת בלימה. יש מוקד הקרנה אחד אשר מסתובב סביב המטופל ב-360 מעלות וכך מייצר זוויות וכיוונים שונים של הקרנה. הקרניים נפגשות בנקודה אחת שזו נקודת הקרינה המרבית (איזוסנטר) ושם ימוקם מוקד הקרינה של המטופל. המיטה עליה שוכב המטופל נעה ב-6 צירים כדי למקם את המטופל בצורה המדויקת ביותר.

בנוסף, למערכת זו יש מצלמת קרני רנטגן אשר מצלמת תמונות ב-360 מעלות וכך יוצרת תמונת רנטגן תלת־ממדית המאפשרת לדייק את הטיפול ולקבוע את מיקום ההקרנה.^{[7][1][8][2][9]}

מערכת ייחודית המבוססת על מאיץ קווי קטן המורכב על רובוט. המכשיר מאפשר טיפול ייחודי המבוסס על הקרנה ממספר רב של כיוונים ומשלב הדמיה בזמן אמיתי. הניידות של המכשיר בשילוב הדמיה בזמן אמת מבטלת את הצורך במסגרת ראש סטראוטקטית פולשנית. הטיפול נעשה על מנות קרינה רבות מכיוונים שונים כאשר גודל השדה משתנה בכל "יריה". בכל טיפול יש מאות "יריות" כאלה מכיוונים ומרחקים שונים.

בשונה מסכין הגמא ומערכת מבוססת מאיץ קווי, במערכת הסייבר אין צורך למקם את המטופל כך שיותאם לנקודת מפגש הקרניים, אלא, המערכת היא רובוטית ונעה בצירים שונים. על כן, הקרניים ימוקמו בהתאם למטופל. המערכת בעלת יכולת לשנות את זווית וכיוון ההקרנה בהתאם למוקד אותו רוצים להקרין.^[7][1][8][3]

ה-X-Ray 6D של ExacTrac מורכב משתי מצלמות אינפרא אדום (IR) למעקב אחר מטופלים, שני צינורות רנטגן קילוולטים המותקנים על הרצפה ושני גלאים רכובים לתקרה. תמונות רנטגן של האנטומיה של השלד גולגולתית התמזגו לרדיוגרפים המשוחזרים הדיגיטליים הנגזרים מסריקת ה-CT המתוכננת לטיפול כדי לדייק את מיקום החולה. סמני IR-fiducial‏ (en) המחוברים למטופל מאפשרים מעקב מדויק אחר תנועת המטופל על ידי מצלמת ה-IR. מידע זה מועבר למערכת מחשבים משולבת המתקנת כל תנועה על ידי התאמת מיקום ספת הטיפול לפני מסירת הקרינה. מושגת דיוק יעד של כ-1 מ"מ.

למעשה, ישנן 2 מצלמות X-RAY הממוקמות בזווית 45 מעלות עם הקרקע וביניהן יש 90 מעלות. זווית זו נותנת תמונה תלת־ממדית מדויקת שעוזרת לקבוע את מיקום ההקרנה. בנוסף, מצלמת אינפרא אדום עוקבת אחר המטופל וקובעת את מיקומו ותנועותיו.^{[1][10][11][12][13]}

הקרנת פרוטונים היא טיפול רדיו-תרפי מתקדם. הקרנה זו פועלת על ידי העברה מדויקת של קרינה באנרגיה גבוהה לגידול. הקרנת הפרוטונים ממקדת את מנת האנרגיה באזור הגידול בלבד, ובכך מפחיתה את הנזק הנגרם לרקמות מסביב.^[7][1][2]

• גרורות מוחיות - ההתוויה המובילה לרדיוכירורגיה, עם מעל 50% מהמטופלים. ניתן לטפל במספר גרורות בו זמנית. המספר והגודל המקסימלי נקבע על ידי הרופא המטפל. ניתן לבצע טיפול יחיד או מספר טיפולים, בהתאם לגודל, מיקום ומספר הגרורות. משמש גם כטיפול חוזר לאחר הקרנה כל מוחית.^[14][8][4]
• מום עורקי (Arteriovenous_malformation) סבכים לא תקינים של עורקים וורידים במוח. ב-AVM, דם זורם ישירות מהעורקים לוורידים, ועוקף כלי דם קטנים יותר (נימים) AVMs עשויים לשבש את זרימת הדם הרגילה ולהוביל לדימום (דימום) או שבץ מוחי כתוצאה בהפרש לחצים גבוה בין הדם העורקי והורידי. זוהי ההתוויה המקורית עבורה פותח הטיפול. כיום רוב המקרים מטופלים בצנתור מוחי, ואילו רק חלק קטן מהמקרים מופנה לרדיוכירורגיה. רדיוכירורגיה במקרה של AVM יוצרת נמק בדופן הוריד, דבר אשר מקשיח אותו וגורם לכך שהוא יהיה יותר עמיד להפרש הלחצים הנובע מחיבור העורק לוריד. התקשחותו של הוריד מונע קרעים כתוצאה מעודף לחץ דם וכך מונע דימום ושבץ.^[15][16][8]
• גידולים שפירים - סוגים שונים של גידולים שפירים בהם הניתוח קשה או מסוכן.^[8][4]
• תסמונות נוירולוגיות - תסמונות עצביות כמו נויראלגיה טריגמינלית (Trigeminal neuoralgia). הטיפול ניתן במנה גבוהה מאוד (כ-70 גריי) לאזור קטן ומקטין משמעותית את הכאב הרב של הסובלים מהתסמונת.^[17]
• מחלות נוירולוגיות תנועתיות כמו מחלת פרקינסון הן התחום המחקרי המתקדם בתחום. הטיפול הרדיוכירורגי בהן עדיין לא התבסס ונמצא בשלבי ניסוי. כיום לא קיים בישראל טיפול רדיוכירורגי לחולי פרקינסון והוא מבוצע כטיפול ניסיוני במדינות שונות בעולם.^{[18][19][8][2]}

כאמור, בשנים האחרונות בוצעו ניסויים בהם טופלו חולי פרקינסון בטיפול רדיוכירורגי בשיטת "סכין גמא", בניסויים אלו נצפו שיפורים משמעותיים ברמת וכמות הרעד, השיפור ההולך וניכר ברעידות מביא איתו חדשנות בטיפול, הוא מאפשר טיפול לא פולשני עבור אותם אנשים שאינם יכולים לעבור טיפול פולשני, כמו גם בקשישים ואוכלוסיות אשר אינן יכולות לעבור טיפולים שונים לשיפור הרעד.^[20][21][22]

בשלב הראשון המטופל מגיע למכון הקרינה ליחידת הסימולציה, שם מותאמים לו אמצעי הקיבוע (במקרה של קיבוע חודרני הדבר מבוצע על ידי נוירוכירורג). לאחר מכן הוא עובר סריקת CT בתנוחת הטיפול ואז הוא מועבר לסריקת MRI באותה התנוחה. הסריקות מועברות למערכת תכנון הטיפול.

בשלב הבא צוות הרופאים, הרדיותרפיסט והנוירוכירורג, מסמנים ביחד את אזור המטרה וכן איברים חיוניים שחשוב להגן עליהם (עיניים, כיאזמה, גזע המוח וכו'). הם מגדירים את מנת הקרינה הנדרשת למטרה וכן את המנות המקסימליות לאיברים הרגישים על מנת לא לגרום להם נזק בלתי הפיך.

כעת מתחיל שלב תכנון הטיפול, המבוצע על ידי הפיזיקאי הרפואי. התכנון כיום מבוצע לרוב על ידי "תכנון לאחור" (Inverse Planning), כלומר המתכנן מגדיר למערכת את התוצאה המתבקשת והמערכת מציעה פתרון טיפולי מתאים.

ההגדרה נעשית על ידי הגדרת עדיפויות. מגדירים כמות מינימלית של קרינה שנדרשת כדי לפגוע במטרה ובנוסף גם כמות מקסימלית של קרינה שיכולה לעבור דרך האיברים באזור מבלי לפגוע בהם. כגון: המטרה חייבת לקבל לא פחות מ ... גריי. העיניים יכולות לקבל לא יותר מ ... גריי. הקרינה הממוצעת במוח לא תעלה על ... גריי.

כמו כן יגדיר הפיזיקאי את סוג הטיפול הרצוי (קרניים סטטיות, IMRT, VMAT וכו'). לאחר הגדרת כל המשתנים מערכת החישוב תתחיל לחשב פתרונות אפשריים. הפיזיקאי יכול להתערב תוך כדי ולשנות חלק מהמשתנים על מנת לכוון את המערכת לפתרון רצוי ומיטבי.

כאשר תגיע המערכת לפתרון שיספק את הפיזיקאי, הוא יציג אותו לרופאים. אם יאשרו את התוכנית היא תועבר לבקרת איכות ולטיפול. אם ירצו שינויים, התוכנית תחזור לתכנון מחדש עד שכל הצוות יאשר אותה.

לאחר אישור, התכנית מוזנת במערכת שבה ישתמשו (סכין גמא, מאיץ ליניארי, סכין סייבר) והמטופל מועבר לטיפול עצמו.^{[8][2][23][24][25][26][9]}

לא ניתן להסביר את היעילות של SRS במלואן על ידי מינון הקרינה הגדול ולהניח שפשוט הורגים את כל תאי הגידול. מספר תצפיות תומכות במנגנון פעולה מורכב יותר, וככל הנראה המנגנון מעורב בתגובה החיסונית של המארח. המינון המשמש לבקרת גרורות מוחיות (14 עד 20 Gy) אינו מעקר את תאי הגידול במבחנה. לאחר הקרנה כזו במבחנה, 0.01 עד 1 אחוז מתאי הגידול שורדים. ביופסיות לאחר SRS חושפות בדרך כלל תאי גידול, אם כי לעיתים רחוקות נצפה גידול פעיל בגידול. ייתכן שהתוצאה של ניתוחי הרדיולוגיה לא תהיה ניכרת עד חודשים לאחר הטיפול. מכיוון שהרדיוכירורגייה אינה מסלקת את הגידול אלא משתקת אותו באופן ביולוגי, בדרך כלל חוסר הגידול בנגע נחשב כהצלחה בטיפול.^[8]

כירורגיה סטריאוטקטית אינה כוללת חתכים כירורגיים, ולכן היא בדרך כלל פחות מסוכנת מהניתוחים המסורתיים. בניתוחים מסורתיים קיימות סכנות סיבוכים הכוללות: הרדמה, דימום וזיהום.סיבוכים או תופעות לוואי מוקדמים הם בדרך כלל זמניים. הם עשויים לכלול:

• עייפות וערפול - עשויים להופיע בשבועות הראשונים שלאחר רדיוכירורגיה סטראוטקטית.
• נפיחות במוח - באזור הטיפול או בסמוך לו. הנפיחות יכולה לגרום לסימנים ותסמינים כמו כאב ראש, בחילה והקאות. לרוב תופעות אלו מאוזנות באמצעות תרופות אנטי דלקתיות (סטרואידים) כדי למנוע בעיות כאלה או לטיפול בתסמינים אם הן מופיעות.
• הקרקפת עשויה להיות אדומה, מגורה או רגישה באתרים בהם התקן מחובר לראש במהלך הטיפול. יש אנשים שמאבדים באופן זמני כמות קטנה של שיער.

לעיתים נדירות אנשים עלולים לחוות תופעות לוואי מאוחרות, כמו בעיות מוחיות.^{[27][8][2][3]}

ברדיוכירורגיה, במקום להשתמש בסכין כירורגית בעת הטיפול משתמשים בקרינה מייננת. קרינה מייננת היא כל קרינה אלקטרומגנטית או חלקיקית המסוגלת לייצר יונים במישרין או בעקיפין דרך חומר. הפוטון, הוא הנפוץ ביותר לטיפול בחולים.^[28][29]

קובלט–60 הוא האיזוטופ הרדיואקטיבי המשמש כמקור הקרינה לטיפול בסכין גאמא. זהו אטום עם גרעין לא יציב שמנסה לייצב את עצמו באמצעות דעיכה רדיואקטיבית על ידי פליטה של קרינה מייננת הכוללת חלקיקי אלפא, בטא ו / או גמא. כשקובלט 60 עובר דעיכה רדיואקטיבית, הוא פולט חלקיקי בטא ושתי קרינות גמא חזקות, אחת עם 1.17 MeV של אנרגיה והשנייה עם אנרגיה של 1.33 MeV והופך לNi 60. לכן האנרגיה היעילה של סכין גמא היא מעט נמוכה מ־1.25 MeV (הממוצע של 1.17 ו-1.33 MeV).‏ (MeV היא יחידת האנרגיה כאשר 1 eV שווה לכמות האנרגיה שנצברה על ידי אלקטרון שמאיצה דרך הפרש פוטנציאל של וולט אחד.^{[7][1][28][29][8][4][9]}

אחת התכונות המעניינות של אלקטרון הנע במהירות היא שכאשר הוא נמצא באינטראקציה עם חומר, הוא יכול לייצר רנטגן. חלק מהאנרגיה הקינטית של האלקטרון או כולה הופכים לאנרגיה אלקטרומגנטית. עוצמת חלקיקי הרנטגן המיוצרים עולה ככל שהאנרגיה הקינטית של האלקטרונים המאיצים עולה. האלקטרונים מאיצים על ידי הפרש פוטנציאלים לכמה מאות אלקטרון וולט (kev). מנגנון ההאצה במאיץ ליניארי מעט שונה ממנגנון של מכשיר רנטגן, מכיוון והוא משתמש בטכנולוגיה של גלי מיקרו. במאיץ ליניארי האלקטרונים מאיצים לאנרגיה בטווח של 4–25 MeV, כאשר 6 MeV היא האנרגיה שבה לרוב משתמשים לצורך רדיוכירורגיה. שתי הטכנולוגיות הנפוצות ליצור הגל הנושא הן שימוש במגנטרון, המייצר מראש את הגל בעצמה הנדרשת (רוב מאיצי אלקטה מבוססים על מגנטרון) או יצור גל אלקטרומגנטי ב-RF Driver והעלתו לעוצמה הנדרשת על ידי קלייסטרון, שהוא פטנט של וריאן.

אקדח אלקטרונים פולט אלקטרונים על ידי פליטה תרמית. האלקטרונים נמצאים בטמפרטורה התחלתית קבועה ונמוכה בחומר מבודד. כשהטמפרטורה עולה האלקטרונים מקבלים אנרגיה התחלתית שמאפשרת להם לעבור את המחסום בין החומר המבודד לוואקום. האלקטרונים האלו מגיעים לצינור של מאיץ החלקיקים לפי קבלת אות מהמודולטור. משמש את כל יצרני המאיצים.^{[7][1][28][29][30][8][9]}

קרן פרוטון נוצרת על ידי הפשטת אטומי מימן מהאלקטרונים שלהם והאצת הפרוטונים שנותרו בשדה מגנטי בעזרת סינכרוטרון המאיץ את החלקיקים באמצעות שדות חשמליים משתנים.לפרוטונים הטעונים יש תכונות ביולוגיות שונות מקרן של פוטונים ולכן יש יתרונות בשימוש בה במצבים מסוימים.את צורת שחרור האנרגיה מייצגת עקומת בראג כאשר בראג פיק (Bragg peak) היא נקודת שיא שבולטת על העקומה ומייצגת את אבדן האנרגיה של הפרוטון במהלך החדירה שלו לתוך חומר (במקרה שלנו, רקמות גוף). בהקרנת הפרוטון, בדרך למטרה, הקרן עוברת ברקמות גוף. מינון הקרינה בדרכו למטרה גדל באיטיות, בהגיעו למטרה מינון הקרינה הוא המרבי (בראג פיק) ולאחריו נפילה לכמעט אפס. עקומת בראג פיק היא פונקציה של האנרגיה של קרן הפרוטון ומכוונים אותו כך שפיזור הקרינה המרבי שלו יהיה באזור המטרה. מכיוון שאין שחרור אנרגיה משמעותי נוסף מעבר לנקודת המטרה, רקמות שמעבר למטרה כמעט ואינן חשופות לקרינה.צורת השחרור הזו היא ייחודית לפרוטונים, לעומת הפוטון שמשחרר קרינה בכל הרקמות אליהם הוא חודר.

מספר מתקני הטיפול בפרוטונים יחסית נדיר בעקבות המורכבות של המתקנים והעלות הגבוהה שלהם. מספר המתקנים הולך וגדל עם השנים כאשר כ־20 מרכזים נפתחו בשנת 2017 לעומת שני מרכזים בשנת 2000.בעקבות הזמינות המוגבלת, בחירת המטופלים ל- SRS של פרוטונים היא קפדנית. גידולים גדולים, בלי שוליים ברורים או כאלה הקרובים במיוחד למבני מוח קריטיים לרוב יוקרנו על ידי קרני פרוטון.^{[7][1][28][29]}

• רדיותרפיה
• נוירוכירורגיה
• מאיץ חלקיקים
• רדיוכירורגיה סטריאוטקטית

מדיה וקבצים בנושא רדיוכירורגיה בוויקישיתוף

• רדיוכירורגיה, באתר של בית חולים איכילוב
• רדיוכירורגיה, באתר של בית חולים בלינסון
• רדיוכירורגיה, באתר של בית חולים "שיבא" תל השומר
• רדיוכירורגיה, באתר האגודה למען הסרטן הישראלית
• מידע למטופל, מרפאת מאיו ארצות הברית
• מידע למטופל
• רדיוכירורגיה, באתר של האגודה למען הסרטן האמריקאית
• שאלות ותשובות בנושא טיפולי קרינה
• מידע למטופל על הקרנת פרוטונים, האגודה למלחמה בסרטן
• מידע למטופל על AVM