Планирование лучевой терапии
В лучевой терапии планирование лучевой терапии ( RTP ) – это процесс, в котором группа, состоящая из радиационных онкологов , радиационных терапевтов , медицинских физиков и медицинских дозиметристов, планирует подходящую внешнюю лучевую терапию или внутреннюю брахитерапию для пациента, больного раком .
История
[ редактировать ]На заре планирования лучевой терапии выполнялось на 2D -рентгеновских изображениях, часто вручную и с ручными расчетами. Компьютеризированные системы планирования лечения начали использоваться в 1970-х годах для повышения точности и скорости расчета доз. [1]
К 1990-м годам компьютерная томография , более мощные компьютеры, улучшенные алгоритмы расчета дозы и многолепестковые коллиматоры (MLC) привели к трехмерному конформному планированию (3DCRT), которое европейский консорциум Dynarad отнес к методу уровня 2. [2] [3] 3DCRT использует MLC для формирования луча лучевой терапии, точно повторяющего форму целевой опухоли, снижая дозу, воздействующую на здоровые окружающие ткани. [4]
Методы уровня 3, такие как IMRT и VMAT, используют обратное планирование для обеспечения дальнейшего улучшения распределения дозы (т.е. лучшего охвата целевых опухолей и сохранения здоровых тканей). [5] [6] Эти методы используются все чаще, особенно для лечения рака в определенных местах, которые, как было доказано, приносят наибольшую пользу. [7] [8]
Планирование под руководством изображения
[ редактировать ]Обычно медицинские изображения используются для формирования виртуального пациента для процедуры компьютерного проектирования. КТ магнитно часто является основным набором изображений для планирования лечения, тогда как -резонансная томография обеспечивает превосходный набор вторичных изображений для контурирования мягких тканей. Позитронно-эмиссионная томография используется реже и предназначена для случаев, когда конкретные исследования поглощения могут улучшить планирование определения целевого объема. [9] Современные системы планирования лечения предоставляют инструменты для мультимодального сопоставления изображений, также известного как совместная регистрация или слияние изображений. Моделирование лечения используется для планирования геометрических, радиологических и дозиметрических аспектов терапии с использованием моделирования и оптимизации переноса радиации . Для лучевой терапии с модулированной интенсивностью ( IMRT ) этот процесс включает выбор соответствующего типа луча (который может включать фотоны, электроны и протоны), энергии (например, фотоны с энергией 6, 18 мегаэлектронвольт (МэВ)) и физического устройства. При планировании брахитерапии необходимо выбрать подходящее положение катетера и время пребывания источника. [10] [11] (при брахитерапии HDR) или позиции затравки (при брахитерапии LDR).
Более формальный процесс оптимизации обычно называют перспективным планированием и обратным планированием . [12] [13] Планы часто оцениваются с помощью гистограмм «доза-объем» , что позволяет врачу оценить однородность дозы на пораженную ткань (опухоль) и сохранение здоровых структур.
Перспективное планирование
[ редактировать ]
При перспективном планировании специалист по планированию помещает лучи в систему планирования лучевой терапии, которая может доставить достаточное количество облучения к опухоли , сохраняя при этом критически важные органы и минимизируя дозу, воздействующую на здоровые ткани. Необходимые решения включают в себя, сколько лучей излучения использовать, под какими углами каждый из них будет доставлен, будут ли использоваться ослабляющие клинья и какая конфигурация MLC будет использоваться для формирования излучения каждого луча.
После того, как специалист по планированию лечения составил первоначальный план, система планирования лечения рассчитывает необходимые единицы монитора для доставки предписанной дозы в определенную область и распределение дозы в организме, которое это создаст. Распределение дозы у пациента зависит от анатомии и модификаторов луча, таких как клинья, специализированная коллимация, размеры полей, глубина опухоли и т. д. Информация, полученная при предварительной компьютерной томографии пациента, позволяет более точно смоделировать поведение излучения как он проходит через ткани пациента. Доступны различные модели расчета дозы, включая карандашный луч , сверточную суперпозицию и моделирование методом Монте-Карло , при этом релевантным компромиссом является точность и время расчета.
Этот тип планирования достаточно удобен только для лечения относительно простых случаев, когда опухоль имеет простую форму и не находится вблизи каких-либо критических органов.
Инверсное планирование
[ редактировать ]При обратном планировании онколог-радиолог определяет критические органы и опухоли пациента, после чего специалист по планированию указывает целевые дозы и факторы важности для каждого из них. Затем запускается программа оптимизации, чтобы найти план лечения, который лучше всего соответствует всем входным критериям. [14]
В отличие от ручного процесса проб и ошибок, при обратном планировании используется оптимизатор для решения обратной задачи , поставленной планировщиком. [15]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тариат, Джульетта; Ханнун-Леви, Жан-Мишель; Сунь Мьинт, Артур; Выонг, Те; Жерар, Жан-Пьер (27 ноября 2012 г.). «Прошлое, настоящее и будущее лучевой терапии на благо пациентов». Обзоры природы Клиническая онкология . 10 (1): 52–60. дои : 10.1038/nrclinonc.2012.203 . ПМИД 23183635 . S2CID 16206956 .
- ^ Колицы, Зои; Даль, Олав; Ван Лун, Рон; Друар, Жан; Ван Дейк, Ян; Руден, Бенгт Инге; Кьерего, Джорджо; Розенвальд, Жан Клод (декабрь 1997 г.). «Обеспечение качества конформной лучевой терапии: консенсусный отчет DYNARAD о практических руководствах» (PDF) . Лучевая терапия и онкология . 45 (3): 217–223. дои : 10.1016/S0167-8140(97)00144-8 . ПМИД 9426115 .
- ^ МАГАТЭ (2008), Переход от 2-D лучевой терапии к 3-D конформной и модулированной по интенсивности лучевой терапии IAEA-TECDOC-1588 (PDF) , Вена: Международное агентство по атомной энергии
- ^ Фраасс, Бенедикт А. (1995). «Развитие конформной лучевой терапии». Медицинская физика . 22 (11): 1911–1921. Бибкод : 1995MedPh..22.1911F . дои : 10.1118/1.597446 . hdl : 2027.42/134769 . ПМИД 8587545 .
- ^ Совместная рабочая группа по лучевой терапии с модулированной интенсивностью (ноябрь 2001 г.). «Лучевая терапия с модуляцией интенсивности: современное состояние и интересующие вопросы». Международный журнал радиационной онкологии, биологии, физики . 51 (4): 880–914. дои : 10.1016/S0360-3016(01)01749-7 . ПМИД 11704310 .
- ^ Озийгит, Гохан (2014). «Современная роль современных методов лучевой терапии в лечении рака молочной железы» . Всемирный журнал клинической онкологии . 5 (3): 425–39. дои : 10.5306/wjco.v5.i3.425 . ПМК 4127613 . ПМИД 25114857 .
- ^ Аль-Духаиби, Эман З.; Брин, Стивен; Биссоннетт, Жан-Пьер; Шарп, Майкл; Мэйхью, Линда; Тилдесли, Скотт; Уилк, Дерек Р.; Ходжсон, Дэвид С. (2012). «Национальное исследование доступности модулированной по интенсивности лучевой терапии и стереотаксической радиохирургии в Канаде» . Радиационная онкология . 7 (1): 18. дои : 10.1186/1748-717X-7-18 . ПМЦ 3339388 . ПМИД 22309806 .
- ^ Общество и колледж рентгенологов; Институт физики и техники в медицине; Королевский колледж радиологов (2015 г.), Совет по лучевой терапии - Лучевая терапия с модулированной интенсивностью (IMRT) в Великобритании: текущий доступ и прогнозы будущих показателей доступа (PDF)
- ^ Перейра, Жизель К.; Траубер, Мелани; Музыка, Раймонд Ф. (2014). «Роль визуализации в планировании лучевой терапии: прошлое, настоящее и будущее» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2014 : 231090. дои : 10.1155/2014/231090 . ПМК 4000658 . ПМИД 24812609 .
- ^ Карабис, А; Беллоти, П; Балтас, Д. (2009). О. Дёссель; В. К. Шлегель (ред.). Оптимизация положения катетера и времени пребывания в HDR-брахитерапии простаты с использованием HIPO и линейного программирования . Всемирный конгресс по медицинской физике и биомедицинской инженерии. Труды IFMBE . Том. 25, нет. 1. Мюнхен. стр. 612–615. дои : 10.1007/978-3-642-03474-9_172 .
- ^ Лаханас, М; Балтас, Д; Джаннули, С. (7 марта 2003 г.). «Глобальный анализ конвергенции быстрых многокритериальных алгоритмов оптимизации дозы на основе градиента для брахитерапии с высокой мощностью дозы». Физика в медицине и биологии . 48 (5): 599–617. Бибкод : 2003PMB....48..599L . CiteSeerX 10.1.1.20.2302 . дои : 10.1088/0031-9155/48/5/304 . ПМИД 12696798 . S2CID 2382119 .
- ^ Гэлвин, Джеймс М.; Эззелл, Гэри; Эйсбраух, Авраам; Ю, Седрик; Батлер, Брайан; Сяо, Инь; Розен, Исаак; Розенман, Джулиан; Шарп, Майкл; Син, Лей; Ся, Пин; Ломакс, Тони; Лоу, Дэниел А; Палта, Джатиндер (апрель 2004 г.), «Внедрение IMRT в клиническую практику: совместный документ Американского общества терапевтической радиологии и онкологии и Американской ассоциации физиков в медицине», Int J Radiat Oncol Biol Phys. , том. 58, нет. 5, стр. 1616–34, doi : 10.1016/j.ijrobp.2003.12.008 , PMID 15050343
- ^ Хенди В. , Ибботт Г. и Хенди Э. (2005). Лучевая терапия Физика . Wiley-Liss Publ. ISBN 0-471-39493-9 .
- ^ Тейлор, А. (2004). «Лучевая терапия с модуляцией интенсивности – что это такое?» . Визуализация рака . 4 (2): 68–73. дои : 10.1102/1470-7330.2004.0003 . ПМЦ 1434586 . ПМИД 18250011 .
- ^ Гинц, Д; Латифи, К; Коделл, Дж; Нельмс, Б; Чжан, Г; Морос, Э; Фейгельман, В. (8 мая 2016 г.). «Первоначальная оценка программного обеспечения для автоматического планирования лечения» . Журнал прикладной клинической медицинской физики . 17 (3): 331–346. дои : 10.1120/jacmp.v17i3.6167 . ПМК 5690942 . ПМИД 27167292 .