Gama nůž

Zařízení je také známé jako Leksellův gama nůž. Vynálezcem přístroje je totiž švédský fyzik Lars Leksell (1907 - 1986). Už v roce 1951 objevil metodu, jak likvidovat zhoubné nádory v mozku pomocí úzkých svazků rentgenového záření. To bylo později nahrazeno zářením gama a ultrazvukem. Cílem bylo najít neinvazivní metodu, která by zhoubné nádory likvidovala s maximální přesností a přitom s minimálním poškozením okolní mozkové tkáně.

První experimenty prováděl na kočkách a následně na několika vybraných pacientech s chronickým onemocněním. Tito pacienti byly ozáření rentgenovým zářením vznikajícím z elektronů urychlených na elektrické napětí 280 kV. Postupně také úspěšně experimentoval se svazky protonů, kterými u pacientů vyléčil několik typů chorob. První gama nůž byl sestrojen v roce 1967 na universitě ve Stockoholmu. Leksell při tom spolupracoval se svými kolegy: rumunským neurochirurgem Ladislavem Steinerem a švédským radiobiologem Börje Larssonem. První přístroj byl pak prodán do USA v roce 1979.

Přístroj, jehož zjednodušené schéma je zobrazeno na obr. 192, typicky obsahuje 201 kobaltových radionuklidů  s celkovou aktivitou zářiče přibližně 200 GBq, které jsou pevně umístěny v pěti řadách po obvodu polokruhové centrální jednotky o poloměru 40 cm. V každém zdroji je umístěno 12 až 20 válcových pelet o průměru a délce 1 mm. Tyto pelety jsou uzavřeny ve dvou pouzdrech z nerezové oceli a tato pouzdra jsou umístěná v hliníkovém držáku.

Dávkový výkon (podíl dávky a jednotky času) v místě ozáření tak dosahuje hodnoty .

Radionuklid kobaltu se rozpadá s poločasem rozpadu 5,27 let podle schématu: , kde  značí elektron (reprezentující záření beta),  je elektronové antineutrino a  představuje gama záření se střední energií 1,25 MeV. Této energii odpovídá gama záření s vlnovou délkou přibližně 1 pm.

Obr. 192

Gama záření vznikající rozpadem radionuklidu kobaltu je kolimováno třemi kolimátory: dva se nacházejí v radiační jednotce a třetí je umístěn ve výměnné kolimační helmici. Ta vytváří během ozařování 201 kolimačních otvorů, které tvoří kanály. Osy těchto kanálů směřují do ohniska (místa nádoru) v centru radiační jednotky. Poloha ohniska je určena s přesností 0,3 mm. Kolimační kanál je dlouhý 217,5 mm a v případě potřeby může být uzavřen zátkou, která odstíní příslušný svazek záření. Toto zaslepení se aplikuje ve dvou případech:

1.    odstínění svazku záření, který by procházel životně důležitou citlivou strukturou v těle pacienta (oční nerv, oční čočka, mozkový kmen, …);

2.    odstínění více kolimátorů z důvodu dosažení ideální prostorové dávkové distribuce záření.

Gama záření tedy místo mozku, kterým prochází jeden svazek tohoto záření, nepoškodí. Pokud se v daném místě (např. v místě nádoru) setkají všechny svazky záření emitované radionuklidy kolem pacientovy hlavy, dosáhne intenzita záření takové hodnoty, že daný nádor dokáže zničit.

Stereotaktický rám je fixován k hlavě pacienta pomocí čtyř šroubů, které se připojují do lebeční kosti (tuto metodu není možné používat u dětí do dvou let věku, protože nemají zatím dostatečně vyvinutou a zpevněnou lebku). Šrouby jsou vyrobené z hliníku a mají titanové hroty. Samotný rám je vyroben z diamagnetických látek - ze slitin hliníku a titanu. Tím je hlava pacienta fixována ve speciální helmě tak, aby byl znemožněn jakýkoliv pohyb, který by vedl k zacílení gama záření mimo dané místo v pacientově mozku. Při práci není nutné žádné speciální stínění, protože žádné záření nevychází mimo stíněnou oblast.

Pacient je před léčbou gama nožem vyšetřen pomocí jaderné magnetické rezonance, pozitronové emisní tomografie a dalších zobrazovacích metod, aby bylo postižené místo přesně lokalizováno. Na základě rozměrů hlavy pacienta, vzdálenosti postiženého místa od lebky, snímku nálezu, … se propočítají parametry ozařování (doba ozáření, celková dávka, nutnost stínit některé kolimační kanály, …). Pacient, který má předem umyté vlasy desinfekčním alkoholovým roztokem a který má lokálně znecitlivělá místa pro zavedení šroubů, se položí na lůžko. To s ním zajede do radiační jednotky; poloha lůžka (a tedy i pacienta) je určována vzhledem k centrální jednotce s přesností až 0,1 mm. Jedno ozařování trvá několik minut a může být následně (dle rozhodnutí lékaře) i několikrát zopakováno. Pokud se u pacienta objeví nevolnost nebo bolest hlavy po provedeném zákroku, do druhého dne tyto symptomy většinou odezní.

Nevýhody použití gama nože jsou dvě základní:

1.    přístroj je jednoúčelový - je určen pouze k léčení mozku, novější typy pak umožňují ozařování i v oblasti krku pacienta;

2.    radionuklidy kobaltu postupně slábnou a je nutné je vyměňovat, což je poměrně složitá a finančně nákladná operace.

V tehdejším Československu byl první přístroj uveden do provozu 26. října 1992 v pražské nemocnici Na Homolce. Pomocí gama nože lze léčit různé typy zhoubných i nezhoubných nádorů, epilepsii i Parkinsonovu nemoc. Přístroj lze využít i k léčbě příznaků zeleného zákalu v oku: silných bolestí hlavy. Samotný zelený zákal je zatím nevyléčitelný.