Центр лазерної медицини - Статьи - Фотодинамічна терапія - як вибрати джерело випромінювання
4. Фотодинамічна терапія: як вибрати джерело випромінювання?
В даний час ракові захворювання часто призводять до смерті. Одним із найбільш ефективних засобів боротьби з раковими захворюваннями є фотодинамічна терапія (ФДТ). Сьогодні у галузі ФДТ відбуваються значні досягнення. Фахівці постійно займаються створенням ефективніших методів опромінення введеного в організм фотосенсибілізатора. Основні біохімічні процеси відбуваються при опроміненні пухлини з фотосенсибілізатором, що вже накопичився, що можна здійснити декількома способами:
1. Опромінення сонячним світлом;
2. Опромінення лампою зі світлофільтрами;
3. Опромінення матрицею зі світлодіодами;
4. Опромінення напівпровідниковим лазером;
5. Опромінення напівпровідниковим лазером.
Розглянемо кожен із перерахованих вище способів. Почнемо з порівняння вартості джерел випромінювання, що застосовуються в Україні. Також розглянемо найбільш типові фотосенсибілізатори, довжина хвилі поглинання яких відповідає 662 нм за потужності джерела випромінювання 3 Вт на пухлину.
Очевидно, що незважаючи на те, що сонячне випромінювання є безкоштовним, воно не може забезпечити необхідної дії. Ефективність сонячного випромінювання є надто низькою. 98% випромінювання не викликає необхідного фотоефекту. В результаті лікування спричиняє перевантаження для пацієнта, що може призвести до утворення опіків. Таким чином стає зрозуміло, що необхідна дорога оптика, яка зможе забезпечити потужність 3 Вт на пухлину при довжині хвилі 662 нм. Однак цей підхід не відповідає вимогам методики 21-го століття.
Лампи зі світлофільтрами, вартість яких досягає $1 000 – $2 000, рідко використовуються у ФДТ. У 1998 р. директорДержавного наукового центру лазерної медицини МОЗ України професор О.К.Скобелкін довів низьку ефективність цих ламп. Справа в тому, що дані лампи вимагають застосування дуже складної оптики, яка б змогла забезпечити необхідні потужність і діапазон впливу (ширина спектра повинна бути не більше ±10 нм). Більше того, прилади, що базуються на лампах зі світлофільтрами, є низькоефективними. Вони вимагають водяного охолодження, що робить весь процес їхнього використання незручним для лікарів. У цьому випадку лікарю необхідно встановити лампу, а потім розмістити пацієнта таким чином, щоб випромінювання впливало тільки на пухлину. Цей терапевтичний процес передбачає використання дорогих спеціалізованих ліжок та крісел для пацієнтів.
На сьогоднішній день у ФДТ використовуються прилади, що ґрунтуються на світлодіодах. Вартість таких приладів становить близько $5 000. Нами вони не застосовуються з таких причин:
1. Дані прилади виробляють дуже низьку щільність потужності. Вони практично не можуть виробити потужність випромінювання, що дорівнює 3 Вт на пухлину. Більше того, вони навряд чи здатні виділяти густину потужності понад 300 мВт/см 2 .
2. У приладах використовується велика кількість світлодіодів, що спричиняє їх низьку ефективність. У них є велика кількість паяних контактів, що робить їх ненадійними.
3. Ці прилади не можна помістити у термостат. В результаті світлодіоди працюють при кімнатній температурі, що може спричинити значні розбіжності у результатах.
4. Світлодіоди виділяють випромінювання широкого діапазону. Таким чином, терапевтична ефективність світлодіодів набагато нижча за лазери. Щоб надавати однакову терапевтичну дію, прилади, засновані на світлодіодах, повинні виділяти значно.більшу потужність, ніж прилади, що ґрунтуються на лазерах. Це призводить до двосторонньої дії на пацієнта під час сеансу ФДТ: по-перше, тіло пацієнта нагрівається, а по-друге, пацієнт отримує зайву додаткову дозу опромінення.
5. Жодна оптична система, що використовується у світлодіодах, не здатна забезпечити такий рівномірний розподіл світла, як у лазерах.
6. У 1998 р. професор О.К.Скобелкін показав, що у 90 % операцій із застосуванням ФДТ використовуються надтонкі волоконні світловоди, а випромінювання від світлодіодів не можна транспортувати оптоволокном без істотних втрат.
Ненапівпровідникові лазери не використовуються в ендоскопічній ФДТ з наступних причин:
1. Вартість напівпровідникового лазера набагато вища за вартість напівпровідникового лазера. У нашому випадку їхня вартість становитиме від $30 000 до $200 000.
2. Як говорилося вище, немає сенсу використовувати лазери без світловодів. Ненапівпровідникові лазери відносяться до непереносних пристроїв через дуже тонку і чутливу оптику. Справа в тому, що активне середовище напівпровідникових лазерів складає близько 100 мкм. В результаті, випромінювання можна ввести у світловод діаметром 150 мкм. Активні середовища інших видів лазерів набагато більші. Таким чином, щоб ввести випромінювання світловод діаметром 150 мкм, необхідно використовувати оптичні системи, які можуть роз'юстуватися під час переміщення.
3. Переважна більшість напівпровідникових лазерів виявляється менш надійними в порівнянні з напівпровідниковими лазерами. Слід зазначити, що надійність напівпровідникових лазерів невпинно зростає.
4. В даний час промислові напівпровідникові лазери є найбільш ефективними пристроями серед усіх джерел оптичноговипромінювання. Більше того, завдяки зусиллям багатьох учених, першим з яких був лауреат Нобелівської премії в галузі фізики академік РАН Ж.І.Алферов, їхня ефективність наближається до теоретичної межі 100%.
5. Тільки напівпровідникові лазери можуть працювати з будь-якою довжиною хвилі, що відповідає піку поглинання фотосенсибілізатора.
Таким чином, можна зробити висновок про те, що напівпровідникові лазери є найефективнішими джерелами випромінювання у ФДТ. Цей вид лазерів успішно конкурує коїться з іншими джерелами випромінювання, які у ФДТ.