Chuyên đề Ứng dụng Laser trong điều trị ung thư

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN VẬT LÝ KỸ THUẬT Y SINH Báo cáo chuyên đề Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 6 năm 2010 MỤC LỤC Mục lục............................................................................................................................................................................................1 Phần 1: LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................................................2 Phần 2. ĐẠI CƢƠNG VỀ UNG THƢ.............................................................................................................................3 2.1. Bản chất của ung thƣ.............................................................................................................................................................3 1 2.2. Cơ chế bệnh sinh của ung thƣ.............................................................................................................................................3 2.3. Các tác nhân gây ung thƣ.....................................................................................................................................................3 2.4. Triệu chứng của ung thƣ......................................................................................................................................................4 2.5. Phân loại ung thƣ....................................................................................................................................................................4 2.6. Dịch tễ học ung thƣ................................................................................................................................................................7 Phần 3: CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ UNG THƢ HIỆN NAY...............................................................9 3.1. Y học cổ truyền.......................................................................................................................................................................9 3.2. Y học hiện đại.........................................................................................................................................................................9 3.3. Các phƣơng pháp mới hỗ trợ trong điều trị ung thƣ...................................................................................................11 Phần 4: CƠ BẢN VỀ ỨNG DỤNG LASER TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƢ..........................................12 4.1. Laser và những đặc tính ƣu việt của nó trong điều trị................................................................................................12 4.2. Các phƣơng pháp sử dụng laser công suất cao trong điều trị ung thƣ..................................................................13 4.3. Các loại laser sử dụng trong điều trị ung thƣ................................................................................................................13 4.4. Ƣu và khuyết điểm của việc sử dụng laser...................................................................................................................13 Phần 5: LIỆU PHÁP QUANG ĐỘNG HỌC (Photodynamic Therapy - PDT).........................................14 5.1. Giới thiệu về PDT...............................................................................................................................................................14 5.2. Cơ chế của PDT trong việc tiêu diệt tế bào ung thƣ...................................................................................................14 5.3. Các chất nhạy quang dùng trong PDT..........................................................................................................................15 5.4. Tiến trình thực hiện của PDT...........................................................................................................................................18 5.5. Ƣu điểm và khuyết điểm của PDT.................................................................................................................................18 Phần 6: ỨNG DỤNG LIỆU PHÁP QUANG ĐỘNG HỌC (PDT) ĐỂ TĂNG CƢỜNG HỆ MIỄN DỊCH TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƢ........................................................................................................................19 6.1. Khái quát hệ miễn dịch......................................................................................................................................................19 6.2. Ứng dụng liệu pháp quang động học (PDT) trong kích thích hệ miễn dịch nhằm điều trị ung thƣ....................................................................................................................................................................................................23 6.3. Thí nghiệm khảo sát các tác dụng khác nhau của liệu pháp laser kích thích hệ miễn dịch trong điều trị các khối u ung thƣ di căn đƣợc nghiên cứu trên chuột.............................................................................................................29 Phần 7: KẾT LUẬN...............................................................................................................................................................38 Tài liệu tham khảo....................................................................................................................................................................39 Phần 1 LỜI NÓI ĐẦU 2 Từ trƣớc đến nay, ung thƣ là một căn bệnh vô cùng nguy hiểm và phổ biến ở nƣớc ta và trên toàn thế giới, nó đã gây tử vong cho rất nhiều bệnh nhân. Trong suốt chiều dài lịch sử của y học, các nhà y học đã không ngừng nghiên cứu để tìm ra rất nhiều phƣơng pháp điều trị ung thƣ nhƣ phẫu thuật, xạ trị, hóa trị Những phƣơng pháp đó có hiệu quả điều trị rất cao đƣợc ứng dụng cho những lọai ung thƣ khác nhau. Nhƣng bên cạnh đó, chúng cũng gây những ảnh hƣởng xấu đến khỏe ngƣời bệnh. Chẳng hạn, phƣơng pháp hóa trị gây tác dụng phụ đến các cơ quan khác của cơ thể, bức xạ điện từ trong phƣơng pháp xạ trị có tác dụng ion hóa mạnh làm chết các tế bào lành.... Trong bối cảnh đó, việc đề xuất các phƣơng pháp điều trị ung thƣ mới ít gây những tác dụng phụ đến bệnh nhân đang trở thành nhu cầu cấp thiết trong ngành ung thƣ học. Trong tiến trình đáp ứng nhu cầu đó, phƣơng pháp ứng dụng laser trong điều trị ung thƣ đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng ở một số nƣớc có nền y học phát triển trên thế giới và bƣớc đầu đã có những thành tựu to lớn. Việc ứng dụng laser trong điều trị ung thƣ đã đƣợc tiến hành qua hai liệu pháp. Đó là liệu pháp quang động học trong việc tiêu diệt tế bào ung thư và liệu pháp ứng dụng laser tăng cường hệ miễn dịch của cơ thể trong điều trị ung thư. Trong bài báo cáo này, chúng tôi sẽ cung cấp một cái nhìn tồng quan về hai phƣơng pháp ứng dụng laser trong điều trị ung thƣ nhƣ đã nói ở trên. Theo đó, chúng tôi sẽ lần lƣợt trình bày các vấn đề sau:  Đại cƣơng về ung thƣ. Phần này cung cấp những vấn đề cơ bản về bệnh ung thƣ, bao gồm bản chất, cơ chế bệnh sinh, các tác nhân gây bệnh, phân loại ung thƣ...  Các phƣơng pháp điều trị ung thƣ hiện nay. Phần này trình bày về các liệu pháp phẫu thuật, xạ trị, hóa trị, bao gồm ƣu điểm và khuyết điểm của chúng.  Cơ bản về ứng dụng laser trong điều trị ung thƣ. Phần này trình bày tác dụng điều điều trị của laser thông qua các hiệu ứng sinh học xảy ra khi laser tƣơng tác với mô sống, ƣu và khuyết điểm của liệu pháp laser...  Liệu pháp quang động học (Photodynamic Therapy - PDT). Phần này tập trung trình bày về tác dụng điều trị thứ nhất của PDT, đó là tác dụng tiêu diệt trực tiếp tế bào ung thƣ bằng hiệu ứng quang động học.  Ứng dụng liệu pháp quang động học để tăng cƣờng hệ miễn dịch trong điều trị ung thƣ. Phần này sẽ trình bày về tác dụng thứ hai của PDT, đó là tác dụng tăng cƣờng chức năng hệ miễn dịch của PDT trong điều trị ung thƣ. Phần 2 ĐẠI CƢƠNG VỀ UNG THƢ 2.1. Bản chất của ung thƣ 3 Trong thời đại ngày nay mặc dù khoa học đã có những tiến bộ vƣợt bậc đặc biệt là trong lĩnh vực sinh học phân tử, tuy nhiên để định nghĩa bệnh ung thƣ là gì vẫn không dễ dàng. Tuy nhiên chúng ta có thể định nghĩa ung thƣ nhƣ là quá trình bệnh lý trong đó một số tế bào thoát ra khỏi sự kiểm soát, sự biệt hóa sinh lý của tế bào và tiếp tục nhân lên. Những tế bào này có khả năng xâm lấn và phá hủy các tổ chức chung quanh. Đồng thời chúng di trú và đến phát triển ở nhiều cơ quan khác nhau và hình thành nên di căn, cuối cùng ung thƣ gây tử vong do các nguyên nhân sau: - Các biến chứng cấp tính nhƣ: xuất huyết ồ ạt, chèn ép não, ngạt thở. - Tiến triển nặng dần tiến đến rối loạn chức năng của các cơ quan do khối di căn nhƣ thiểu năng hô hấp, suy chức năng gan thận. - Sự thoái triển dần dần, kéo dài dẫn đến suy kiệt và cuối cùng bệnh nhân tử vong. Hình 1: Một số loại ung thư 2.2. Cơ chế bệnh sinh của ung thƣ Nguyên nhân gây ung thƣ là sự sai hỏng của ADN, tạo nên các đột biến ở các gen thiết yếu điều khiển quá trình phân bào cũng nhƣ các cơ chế quan trọng khác. Một hoặc nhiều đột biến đƣợc tích lũy lại sẽ gây ra sự tăng sinh không kiểm soát và tạo thành khối u. Khối u là một khối mô bất thƣờng, có thể ác tính, tức ung thƣ hoặc lành tính, tức không ung thƣ. Chỉ những khối u ác tính thì mới xâm lấn mô khác và di căn. 2.3. Các tác nhân gây ung thƣ Gồm 2 nhóm chính là các yếu tố môi trƣờng và các nguyên nhân bên trong 2.3.1. Các yếu tố môi trường + Tác nhân vật lý: chủ yếu là bức xạ ion hóa và tia cực tím. + Tác nhân hóa học: Thuốc lá, Chế độ ăn uống và các chất gây ô nhiễm thực phẩm, Các ung thƣ liên quan đến nghề nghiệp, Hóa trị liệu. + Tác nhân sinh học: Virus sinh ung thƣ, Ký sinh trùng và vi trùng. Lung cancer Brain cancer Live cancer 4 Hình 2: Cơ chế bệnh sinh của ung thư 2.3.2. Các nguyên nhân bên trong - Yếu tố di truyền. - Suy giảm miễn dịch và AIDS. - Nội tiết tố. 2.4. Triệu chứng của ung thƣ Ban đầu, hầu hết bệnh nhân ung thƣ không có triệu chứng lâm sàng rõ ràng. Khi xuất hiện triệu chứng rõ rệt thƣờng là khi bệnh đã tiến triển trầm trọng.vThông thƣờng, ung thƣ có thời gian ủ bệnh (tức là thời gian từ khi một tế bào bị đột biến thành tế bào ung thƣ đến khi các triệu chứng của bệnh đƣợc bộc lộ) khá dài, khoảng 10 năm hoặc hơn nữa tùy thể loại ung thƣ. Do đó cách phòng và điều trị ung thƣ hiệu quả nhất đƣợc khuyến cáo là nên đi khám sức khỏe định kì 6 tháng một lần. Do ung thƣ là tập hợp của nhiều dạng bệnh ung thƣ khác nhau nên triệu chứng của ung thƣ rất đa dạng và khác nhau ở tùy thể bệnh ung thƣ. Đại khái, triệu chứng của ung thƣ đƣợc phân làm ba nhóm chính: 1) Triệu chứng tại chỗ: các khối u bất thƣờng hay phù nề, chảy máu (hemorrhage), đau hoặc loét (ulcer). Chèn ép vào mô xung quanh có thể gây ra các triệu chứng nhƣ vàng da. 2) Triệu chứng của di căn (lan tràn): hạch bạch huyết lớn lên, ho, ho ra máu, gan to, đau xƣơng, gãy xƣơng ở những xƣơng bị tổn thƣơng và các triệu chứng thần kinh. Đau có thể gặp ở ung thƣ giai đoạn tiến triển, nhƣng thông thƣờng đó không phải là triệu chứng đầu tiên. 3) Triệu chứng toàn thân: sụt cân, chán ăn và suy mòn, tiết nhiều mồ hôi (đổ mồ hôi trộm), thiếu máu và các hội chứng cận u đặc hiệu, đó là tình trạng đặc biệt đƣợc gây ra bởi ung thƣ đang hoạt động, chẳng hạn nhƣ huyết khối (thrombosis) hay thay đổi nội tiết tố. 2.5. Phân loại ung thƣ Ung thƣ có thể đƣợc phân loại dựa theo tính chất giải phẫu bệnh hoặc theo cơ quan bị tổn thƣơng. Các tế bào ung thƣ trong một khối u (bao gồm cả tế bào đã di căn) đều xuất phát từ một tế bào duy nhất phân chia mà thành. Do đó một bệnh ung thƣ có thể đƣợc phân loại theo loại tế bào khởi phát và theo vị trí của tế bào đó. Tuy nhiên, trong nhiều trƣờng hợp, ngƣời ta không xác định đƣợc khối u nguyên phát. Có 5 loại sau: 1) Ung thƣ biểu mô (carcinoma) có nguồn gốc từ tế bào biểu mô (ví dụ nhƣ ở ống tiêu hóa hay các tuyến tiêu hoá). 5 2) Bệnh lý huyết học ác tính (hematological malignancy), nhƣ bệnh bạch cầu (leukemia) và u lympho bào (lymphoma), xuất phát từ máu và tủy xƣơng. 3) Ung thƣ mô liên kết (sarcoma) là nhóm ung thƣ xuất phát từ mô liên kết, xƣơng hay cơ. 4) U hắc tố do rối loạn của tế bào sắc tố. 5) U quái bắt nguồn từ các tế bào mầm. Bảng 1: Các bệnh ung thư thường gặp ở 2 giới Trong Y học lâm sàng, các nhà Y học còn phân loại ung thƣ theo cấu trúc và mô tả, tức là dựa vào các đặc điểm về đại thể và vi thể của khối u. Bảng 2: Phân loại ung thư theo cấu trúc Tổ chức phát sinh Ác tính ĐƠN GIẢN * Các biểu mô: - Biểu mô phủ: + Tế bào gai + Tế bào chuyển tiếp + Tế bào trụ - Biểu mô tuyến - Biểu mô không biệt hoá + Ung thƣ biểu mô tế bào gai hoặc dạng thƣợng bì + Ung thƣ biểu mô tế bào chuyển tiếp + Ung thƣ biểu mô hoặc ung thƣ biểu mô tuyến nhú + Ung thƣ biểu mô tế bào đáy các u tuyến nƣớc bọt + Ung thƣ biểu mô tuyến + Ung thƣ biểu mô tuyến gai + Ung thƣ biểu mô nang tuyến + Ung thƣ biểu mô phôi * Các tổ chức liên kết: + Tổ chức xơ trƣởng thành + Tổ chức xơ phôi + Tổ chức mỡ + Sarcôm xơ + U nhầy (sarcôm nhầy) + Sarcôm mỡ THỨ TỰ NAM NỮ 1 Gan Cổ tử cung 2 Phổi Vú 3 Dạ dày Đại trực tràn 4 Đại trực tràng Phổi 5 Tiền liệt tuyến Dạ dày 6 Hốc miệng Gan 7 Vòm hầu Buồn trứng 8 Thực quảng Tuyến giáp 9 Lymphom Thân tử cung 10 Bệnh bạch cầu Bệnh bạch cầu 6 + Sụn + Xƣơng + Sarcôm sụn + Sarcôm tạo xƣơng (sarcôm xƣơng) * Các tổ chức cơ: + Tổ chức cơ trơn + Tổ chức cơ vân + Nguồn gốc không xác định + Sarcôm cơ trơn + Sarcôm cơ vân + Sarcôm mô mềm hốc * Nội mô, trung biểu mô, và các cơ quan tạo máu: + Mạch máu + Bạch mạch + Cuộn mạch da + Tế bào ngoại mạch + Trung biểu mô + Màng hoạt dịch + Sarcôm huyết quản + U huyết quản nội mô ác + Sarcôm bạch mạch + U tế bào ngoại mạch ác + U trung biểu mô ác + U màng hoạt dịch ác * Các tổ chức cấu tạo máu: + Tổ chức lymphô + Tuyến hung + Tủy xƣơng + U lymphô ác + Bệnh Hodgkin + U tuyến hung ác + Bệnh bạch cầu + Đa u tủy + Sarcôm Ewing + Sarcôm lƣới * Tổ chức thần kinh: + Tổ chức thần kinh nguyên thủy và biệt hoá + Màng não + Mào thần kinh và các đầu cuối dây thần kinh chuyên biệt + Võng mạc + Tế bào ƣa bạc + Sợi thần kinh và tổ chức liên kết riêng + Cá u thần kinh đệm ác + U màng não ác + U nguyên bào thần kinh + U hạch nguyên bào thần kinh + U sắc bào ác + U cận hạch ác + U nguyên bào võng mạc + Cacxinoit ác + sacrom xơ thần kinh + u bao thần kinh ác * Nguyên bào nuôi Ung thƣ biểu mô màng đệm * Các vết tích phôi: + Dây sống + Men răng + Tổ chức sót thừa cạnh tuyến yên + U nang mang + Ống niệu rốn + U dây sống + U men răng ( u nguyên bào men răng) + U sọ hầu + Ung thƣ biểu mô mang + Ung thƣ biểu mô ống niệu rốn * Các hamactôm: + Sắc tố bào + Mạch máu + U hắc tố ác + Sarcôm mạch máu 7 * U lồi ngoài xƣơng và lồi trong xƣơng: + Bệnh u xơ thần kinh + Bệnh xơ củ + Sarcôm sụn + Sarcôm xơ thần kinh + U thần kinh đệm ác PHỨC HỢP * Các tổ chức trƣởng thành: Tổ chức biểu mô và trung mô * Các tổ chức phôi: + Các tế bào đa năng của trung mô + Thận + Gan + Các tế bào toàn năng Sarcôm nang hình lá ác + U trung mô ác + U hỗn hợp trung bì + Ung thƣ biểu mô Sarcôm + U nguyên bào thận + U nguyên bào gan + U quái ác 2.6. Dịch tễ học ung thƣ 2.6.1. Về số lượng người bị bệnh Ngƣời ta ƣớc lƣợng tổng số ca ung thƣ mới mắc trên thế giới nhƣ sau: - Năm 1980: 6.4 triệu. - Năm 1985: 7.6 triệu. - Năm 2000: 10.3 triệu. Đối với Đàn ông 7% 33% 13% 10% 5% 32% Ung thƣ Tiền liệt tuyến Ung thƣ Phổi Ung thƣ Trực Đại Tràng Ung thƣ Bàng Quang U Hắc Tố Da Ung thƣ khác Hình 3: Tỷ lệ các loại ung thư mắc phải ở nam giới 32% 12%11%6%4% 35% Đối với Phụ Nữ trƣởng thành Ung thƣ Vú Ung thƣ Phổi Ung thƣ Đại Trực Tràng Ung thƣ Nội Mạc Tử Cung U Lympho Bào không Hodgkin Ung thƣ Khác 8 . Hình 4: Tỷ lệ các loại ung thư mắc phải ở nữ giới Tỉ lệ mới mắc thƣờng đƣợc dùng để cung cấp những dữ liệu về sự xuất hiện ung thƣ trong quần thể dân cƣ theo nhóm tuổi, giới tính và chủng tộcNgƣời ta có thể tính tỉ lệ mới mắc cho toàn bộ dân cƣ hoặc từng bộ phận của quần thể dân cƣ với những đặc trƣng phân bố khác nhau. 2.6.2. Tỉ lệ tử vong Đƣợc tính bằng số ca tử vong trên 100.000 dân mỗi năm. Tỉ lệ này cũng đƣợc phản ánh cho toàn bộ dân cƣ hay cho từng giới tính, nhóm tuổi Tỉ lệ tử vong do ung thƣ 31% 10% 10%5% 40% 4% Ung thƣ Phổi Ung thƣ Tiền Liệt Tuyến Ung thƣ Đại Trực Tràng Ung thƣ Tuỵ Ung thƣ Bạch Cầu Tổng tỉ lệ các Ung thƣ Khác Hình 5: Tỷ lệ tử vong do ung thư ở nam giới Trên thế giới hiện nay, tỉ lệ tử vong do ung thƣ ở nam cao hơn ở nữ, do nam giới có tỉ lệ mắc ung thƣ khó chữa khỏi cao hơn (phổi, dạ dày, thực quản, tiền liệt tuyến) trong khi đó những ung thƣ thƣờng gặp ở nữ lại thƣờng có tiên lƣợng tốt hơn (vú, tử cung) và thuận lợi cho việc điều trị hơn. Ở nhiều nƣớc, đa số ca tử vong do bệnh ung thƣ phụ thuộc đáng kể vào cấu trúc tuổi của dân số (sự gia tăng của tỉ lệ già, mà phần lớn ung thƣ gặp ở lứa tuổi này), và một mức độ nào đó phụ thuộc vào những tiến bộ chẩn đoán, nhờ nó mà bệnh ung thƣ đƣợc chẩn đoán trƣớc lúc chết. 9 Tỉ lệ tử vong do Ung thƣ đối với phụ nữ 27% 15% 10%6% 6% 36% Ung thƣ Phổi Ung thƣ Vú Ung thƣ Trực Tràng Ung thƣ Buồng Trứng Ung thƣ Tuỵ Tổng tỉ lệ các ung thƣ khác Hình 6: Tỷ lệ tử vong do ung thư ở nữ giới. Phần 3 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ UNG THƢ HIỆN NAY 3.1. Y học cổ truyền Y học cổ truyền phƣơng Đông đã đƣa ra phƣơng pháp điều trị bằng cách đƣa vào cơ thể các dƣợc chất thiên nhiên nhằm hạn chế sự phát triển của tế bào ung thƣ, cung cấp dinh dƣỡng cho cơ thể để tăng cƣờng khả năng đề kháng của hệ miễn dịch chống ung thƣ, loại trừ các chất độc đƣợc tạo ra do quá trình chống chọi các tế bào ung thƣ. Tác dụng chủ yếu của các phƣơng pháp trên là làm tiêu nhỏ dần khối u và kéo dài sự sống tốt hơn. Một số biện pháp hỗ trợ trong điều trị nhƣ tập Yoga, thiền, luyện võ côngcũng có tác dụng đáng kể 3.2. Y học hiện đại Trong điều trị ung thƣ, bên cạnh 3 phƣơng pháp cổ điển là phẫu thuật, tia xạ và hóa trị, xuất hiện các kỹ thuật mới nhƣ liệu pháp sinh hoc, liệu pháp nhiệt 3.2.1. Phẫu thuật (surgery) Phƣơng pháp giải phẫu chủ yếu là mổ cắt bỏ khối u nguyên phát và hƣớng di căn trực tiếp của nó. Hiệu quả điều trị tuỳ thuộc vào một số yếu tố sau: - U bƣớu thu gọn ở một chỗ và chƣa di căn. - Tế bào ung thƣ tăng sinh chậm. - Vị trí của u bƣớu. - Khả năng chuyên môn của phẫu thuật gia. - Công hiệu của các dịch phụ hỗ trợ nhƣ thuốc mê, kiểm soát ngừa nhiễm trùng, tiếp máu, dụng cụ giải phẫu và chăm sóc sau khi mổ. Ƣu điểm: có tác dụng tiêu diệt hoàn toàn khi khối u ung thƣ còn khu trú. Nhƣợc điểm: - Thời gian hồi phục lâu. - Dễ bị nhiễm trùng vết mổ. 10 - Có khả năng di căn cao. 3.2.2. Xạ trị (radiation) Phần lớn các loại ung thƣ đƣợc chữa bằng xạ trị đặc biệt là ung thƣ não, phổi, bàng quan. Mục đích của phƣơng pháp tiêu diệt tế bào phát triển rối loạn và làm teo khối u bằng các làn sóng hoặc phân tử nhƣ proton, electron, x-ray, gamma-ray. Phƣơng pháp xạ trị dựa trên nguyên tắc điều trị tại chỗ bằng bức xạ ion hoá năng lƣợng cao nhằm làm co hẹp khối u và tiêu diệt tế bào ung thƣ bằng cách phá hủy gene của chúng làm cho chúng không thể tiếp tục phát triển và phân chia, làm tổn thƣơng các mạch máu nuôi chúng, đồng thời cũng làm tổn hại đến các tổ chức lành. Phần lớn các tế bào lành hồi phục sau khi ngừng xạ trị. Hiệu quả điều trị tuỳ thuộc vào: - Vị trí của ung thƣ. - Ung thƣ có mẫn cảm (sensitive) với phóng xạ. - Ung thƣ thu gọn và không di căn. Ƣu điểm: - Là kỹ thuật không xâm lấn.