4. Фотодинамическая терапия: как выбрать источник излучения?

А.А.Радаев

В настоящее время раковые заболевания часто приводят к летальному исходу. Одним из наиболее эффективных средств борьбы с раковыми заболеваниями является фотодинамическая терапия (ФДТ). Сегодня в области ФДТ происходят значительные достижения. Специалисты постоянно занимаются созданием более эффективных методов облучения введенного в организм фотосенсибилизатора. Основные биохимические процессы происходят при облучении опухоли с уже накопившемся фотосенсибилизатором, что можно осуществить несколькими способами:

1. Облучение солнечным светом;

2. Облучение лампой со светофильтрами;

3. Облучение матрицей со светодиодами;

4. Облучение неполупроводниковым лазером;

5. Облучение полупроводниковым лазером.

Рассмотрим каждый из вышеперечисленных способов. Начнем со сравнения стоимости источников излучения, применяющихся в России. Также рассмотрим наиболее типичные фотосенсибилизаторы, длина волны поглощения которых соответствует 662 нм при мощности источника излучения 3 Вт на опухоль.

Очевидно, что несмотря на то, что солнечное излучение является бесплатным, оно не может обеспечить необходимого воздействия. Эффективность солнечного излучения является крайне низкой. 98 % излучения не вызывает необходимого фотоэффекта. В результате лечение вызывает перегрузку для пациента, что может привести к образованию ожогов. Таким образом, становится понятно, что необходима дорогая оптика, которая сможет обеспечить мощность 3 Вт на опухоль при длине волны 662 нм. Однако данный подход не удовлетворяет требованиям методики 21-го века.

Лампы со светофильтрами, стоимость которых достигает $ 1 000 - $ 2 000, редко используются в ФДТ. В 1998 г. директор Государственного научного центра лазерной медицины МЗ РФ профессор О.К.Скобелкин доказал низкую эффективность этих ламп. Дело в том, что данные лампы требуют применения очень сложной оптики, которая смогла бы обеспечить необходимые мощность и диапазон воздействия (ширина спектра должна быть не более ±10 нм). Более того, приборы, основанные на лампах со светофильтрами, являются низкоэффективными. Они требуют водяного охлаждения, что делает весь процесс их использования неудобным для врачей. В этом случае, врачу необходимо установить лампу, а затем разместить пациента таким образом, чтобы излучение воздействовало только на опухоль. Данный терапевтический процесс подразумевает использование дорогих специализированных кроватей и кресел для пациентов.

На сегодняшний день в ФДТ используются приборы, основанные на светодиодах. Стоимость таких приборов составляет около $ 5 000. Нами они не применяются по следующим причинам:

1. Данные приборы вырабатывают слишком низкую плотность мощности. Они практически  не могут выработать мощность излучения равную 3 Вт на опухоль. Более того, они едва ли способны выделять плотность мощности более 300 мВт/см2.

2. В приборах используется большое количество светодиодов, что влечет за собой их низкую эффективность. В них присутствует большое количество паяных контактов, что делает их ненадежными.

3. Эти приборы нельзя поместить в термостат. В результате светодиоды работают при комнатной температуре, что может вызвать значительные расхождения в результатах.

4. Светодиоды выделяют излучение широкого диапазона. Таким образом, терапевтическая эффективность светодиодов намного ниже лазеров. Чтобы оказывать одинаковое терапевтическое действие приборы, основанные на светодиодах, должны выделять значительно большую мощность, чем приборы, основанные на лазерах. Это приводит к двустороннему воздействию на пациента во время сеанса ФДТ: во-первых, тело пациента нагревается, а во-вторых, пациент получает излишнюю дополнительную дозу облучения.

5. Ни одна оптическая система, используемая в светодиодах, не способна обеспечить такое равномерное распределение света, как в лазерах.

6. В 1998 г. профессор О.К.Скобелкин показал, что в 90 % операций с применением ФДТ используются сверхтонкие волоконные световоды, а излучение от светодиодов нельзя транспортировать по оптоволокну без существенных потерь.

Неполупроводниковые лазеры не используются в эндоскопической ФДТ по следующим причинам:

1. Стоимость неполупроводникового лазера намного выше стоимости полупроводникового лазера. В нашем случае их стоимость будет составлять от $ 30 000 до $ 200 000.

2. Как уже говорилось выше, не имеет смысла использовать лазеры без световодов. Неполупроводниковые лазеры относятся к непереносным устройствам из-за очень тонкой и чувствительной оптики. Дело в том, что активная среда полупроводниковых лазеров составляет около 100 мкм. В результате, излучение можно ввести в световод диаметром 150 мкм. Активные среды других видов лазеров намного больше. Таким образом, чтобы ввести излучение в световод диаметром 150 мкм, необходимо использовать оптические системы, которые могут разъюстироваться во время перемещения.

3. Подавляющее большинство неполупроводниковых лазеров оказывается менее надежными по сравнению с полупроводниковыми лазерами. Следует отметить, что надежность полупроводниковых лазеров постоянно возрастает.

4. В настоящее время промышленные полупроводниковые лазеры являются наиболее эффективными устройствами среди всех источников оптического излучения. Более того, благодаря усилиям многих ученых, первым из которых был лауреат Нобелевской премии в области физики академик РАН Ж.И.Алферов, их эффективность приближается к теоретическому пределу 100 %.

5. Только полупроводниковые лазеры могут работать с любой длиной волны, соответствующей пику поглощения фотосенсибилизатора.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что полупроводниковые лазеры являются самыми эффективными источниками излучения в ФДТ. Данный вид лазеров успешно конкурирует с другими источниками излучения, используемыми в ФДТ.