Лучевая терапия под визуальным контролем
| Лучевая терапия под визуальным контролем | |
|---|---|
| Другие имена | ИГРТ |
| Специальность | интервенционная радиология/онкология |
Лучевая терапия под визуальным контролем — это процесс частой визуализации во время курса лучевого лечения , используемый для направления лечения, позиционирования пациента и сравнения с изображениями до терапии из плана лечения . [1] Непосредственно перед или во время фракции лечения пациент находится в процедурном кабинете в том же положении, что и запланировано на основе набора эталонных изображений. Пример IGRT может включать сравнение набора данных конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ), полученного на лечебном аппарате, с набором данных компьютерной томографии (КТ), полученным при планировании. IGRT также будет включать сопоставление плоских рентгенограмм в киловольтах (кВ) или изображений в мегавольтах (МВ) с цифровыми реконструированными рентгенограммами (DRR), полученными при планировании КТ.
Этот процесс отличается от использования изображений для определения целей и органов в процессе планирования лучевой терапии. Однако существует связь между процессами визуализации, поскольку IGRT напрямую зависит от методов визуализации при планировании в качестве опорных координат для локализации пациента. Разнообразие технологий медицинской визуализации, используемых при планировании, включает рентгеновскую компьютерную томографию (КТ), магнитно-резонансную томографию (МРТ) и позитронно-эмиссионную томографию , среди прочего, (ПЭТ).
IGRT может помочь уменьшить количество ошибок при настройке и позиционировании, уменьшить границы вокруг целевой ткани при планировании и позволить адаптировать лечение в ходе его курса с целью общего улучшения результатов. [2] [3]
Цели и клинические преимущества
[ редактировать ]Целью процесса IGRT является повышение точности размещения поля излучения и уменьшение воздействия на здоровые ткани во время лучевой терапии. В прошлые годы для компенсации ошибок локализации во время лечения использовались более крупные пределы целевого объема планирования (PTV). [4] Это привело к тому, что здоровые ткани человека во время лечения получили ненужные дозы радиации. Запасы PTV являются наиболее широко используемым методом учета геометрических неопределенностей. За счет повышения точности с помощью IGRT снижается облучение окружающих здоровых тканей, что позволяет увеличить облучение опухоли для контроля. [4]
В настоящее время в некоторых методах лучевой терапии используется процесс лучевой терапии с модулированной интенсивностью (IMRT) . В этой форме лучевой терапии используются компьютеры и линейные ускорители для создания трехмерной карты дозы радиации с учетом местоположения, формы и характеристик движения цели. Из-за уровня точности, необходимого для IMRT , необходимо собрать подробные данные о местоположении опухолей. Единственной наиболее важной областью инноваций в клинической практике является сокращение плановых запасов объема в пределах локации. Способность избегать большего количества здоровых тканей (и, таким образом, потенциально использовать стратегии повышения дозы) является прямым побочным продуктом способности проводить терапию с наибольшей точностью. [4]
Современные передовые методы лучевой терапии, такие как лучевая терапия протонами и заряженными частицами, обеспечивают высочайшую точность доставки дозы и пространственного распределения эффективной дозы. Сегодня эти возможности ставят перед IGRT новые задачи, касающиеся требуемой точности и надежности. [5] Поэтому подходящие подходы являются предметом интенсивных исследований.
IGRT увеличивает объем данных, собираемых на протяжении всего курса терапии. С течением времени, будь то для отдельного пациента или для группы пациентов, эта информация позволит продолжать оценку и дальнейшее совершенствование методов лечения. Клиническая польза для пациента заключается в возможности контролировать и адаптироваться к изменениям, которые могут возникнуть в ходе лучевого лечения. Такие изменения могут включать уменьшение или расширение опухоли или изменения формы опухоли и окружающей анатомии. [4]
Точность IGRT значительно повышается при использовании технологий, изначально разработанных для хирургии под визуальным контролем , таких как N-локализатор. [6] и локализатор Штурма-Пастыра, [7] используются в сочетании с этими технологиями медицинской визуализации. SRT представляет собой нехирургическую альтернативу немеланомному раку кожи и эффективное решение проблемы келоидов.
Sensus Healthcare является производителем и дистрибьютором этого устройства. Благодаря компактному размеру 30 x 30 дюймов мобильное устройство обеспечивает точную и калиброванную дозу СРТ, которая проникает всего на пять миллиметров под поверхность кожи, что делает его одной из самых безопасных и эффективных альтернатив. доступные методы лечения рака. В отличие от более мощных устройств лучевой терапии, SRT-100™ тщательно уничтожает злокачественные раковые клетки кожи, сохраняя при этом здоровые ткани.
Обоснование
[ редактировать ]Лучевая терапия — это местное лечение, предназначенное для лечения определенной опухоли и защиты окружающих нормальных тканей от получения доз, превышающих установленные допуски. Существует множество факторов, которые могут способствовать различиям между распределением запланированной дозы и распределением доставленной дозы. Одним из таких факторов является неопределенность положения пациента в лечебном отделении. IGRT — это компонент процесса лучевой терапии, который включает в себя координаты изображений из плана лечения, которые должны быть выполнены, чтобы обеспечить правильное положение пациента в процедурном кабинете. [8]
Информация о локализации, предоставляемая с помощью подходов IGRT, также может быть использована для облегчения разработки надежных стратегий планирования лечения и обеспечения возможности моделирования пациентов, что выходит за рамки этой статьи. [ нужна ссылка ]
История «руководства» по лечению
[ редактировать ]Следы на поверхности и коже
[ редактировать ]Как правило, во время «планирования» (будь то клиническая оценка или полное моделирование) предполагаемая область лечения очерчивается онкологом-радиологом. После определения области воздействия на кожу наносили метки. Целью чернильных отметок было ежедневное выравнивание и положение пациента во время лечения, чтобы улучшить воспроизводимость размещения полей. Путем совмещения маркировки с полем излучения (или его изображением) в кабинете лучевой терапии можно определить правильное расположение поля лечения. [8]
Со временем, с усовершенствованием технологий – световые поля с перекрестием, изоцентрические лазеры – и с переходом к практике «татуирования» – процедуры, при которой чернильная маркировка заменяется постоянной меткой путем нанесения чернил непосредственно под первый слой. кожи с помощью иглы в задокументированных местах – улучшилась воспроизводимость настроек пациента. [9]
Портальная визуализация
[ редактировать ]Портальная визуализация — это получение изображений с использованием луча излучения, который используется для лучевой терапии пациента. [10] Если не весь пучок излучения поглощается или рассеивается в организме пациента, можно измерить прошедшую часть и использовать ее для получения изображений пациента.
Трудно установить первоначальное использование портальной визуализации для определения расположения поля излучения. С самого начала лучевой терапии рентгеновские лучи или гамма-лучи использовались для создания рентгенографических пленок большого формата для проверки. С появлением в 1950-х годах аппаратов с кобальтом-60 излучение проникло глубже внутрь тела, но с меньшей контрастностью и плохой субъективной видимостью. Сегодня, благодаря достижениям в области устройств цифровой визуализации, использование электронной портальной визуализации превратилось как в инструмент для точного размещения изображений в полевых условиях, так и в инструмент обеспечения качества для проверки онкологами-радиологами во время проверки контрольных пленок. [8]
Электронный портал визуализации
[ редактировать ]Электронная портальная визуализация — это процесс использования цифровых изображений, таких как ПЗС-видеокамера, жидко-ионная камера и плоскопанельные детекторы из аморфного кремния, для создания цифрового изображения с улучшенным качеством и контрастностью по сравнению с традиционными портальными изображениями. Преимуществом системы является возможность захвата изображений для просмотра и руководства в цифровом виде. [11] Эти системы используются во всей клинической практике. [12] Текущие обзоры электронных портальных устройств визуализации (EPID) показывают приемлемые результаты при визуализационном облучении и в большинстве клинической практики обеспечивают достаточно большие поля зрения. kV не является функцией визуализации портала. [4]
Визуализация для руководства лечением
[ редактировать ]Рентгеноскопия
[ редактировать ]Рентгеноскопия — это метод визуализации, в котором используется флюороскоп в сочетании с экраном или устройством захвата изображений для создания изображений внутренних структур пациентов в реальном времени.
Цифровой рентген
[ редактировать ]Цифровое рентгеновское оборудование, установленное в устройстве лучевой терапии, часто используется для получения изображения внутренней анатомии пациента до или во время лечения, которое затем можно сравнить с исходной серией плановых КТ. Обычно используется ортогональная установка двух рентгенографических осей, чтобы обеспечить средства высокоточной проверки положения пациента. [5]
Компьютерная томография (КТ)
[ редактировать ]Метод медицинской визуализации, использующий томографию, при котором цифровая геометрическая обработка используется для создания трехмерного изображения внутренних структур объекта из большой серии двумерных рентгеновских изображений, снятых вокруг одной оси вращения. КТ генерирует объем данных, которыми можно манипулировать с помощью процесса, известного как оконная обработка, чтобы продемонстрировать различные структуры, основанные на их способности ослаблять и предотвращать передачу падающего рентгеновского луча.
Обычный КТ
[ редактировать ]С растущим признанием полезности КТ-визуализации при использовании стратегий наведения для согласования положения терапевтического объема и поля лечения было разработано несколько систем, которые размещают настоящий обычный 2-D КТ-аппарат в процедурном кабинете рядом с лечебным линейным ускорителем. Преимущество заключается в том, что традиционная КТ обеспечивает точное измерение ослабления в тканях, что важно для расчета дозы (например, КТ на рельсах). [8]
Конусная балка
[ редактировать ]Системы на основе конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ) с большим успехом были интегрированы с медицинскими линейными ускорителями. Благодаря усовершенствованиям в технологии плоских панелей КЛКТ смогла обеспечить объемную визуализацию и позволяет осуществлять рентгенографический или флюороскопический мониторинг на протяжении всего процесса лечения. Конусно-лучевая КТ позволяет получить множество проекций по всему интересующему объему в каждой проекции. Используя стратегии реконструкции, впервые разработанные Фельдкампом, 2D-проекции реконструируются в 3D-объем, аналогичный набору данных планирования КТ.
МВКТ
[ редактировать ]Мегавольтная компьютерная томография (MVCT) — это метод медицинской визуализации, который использует рентгеновские лучи мегавольтного диапазона для создания изображения костных структур или суррогатных структур внутри тела. Первоначальное обоснование MVCT было вызвано необходимостью точной оценки плотности для планирования лечения. Локализация как пациента, так и целевой структуры была вторичным применением. На портале линейного ускорителя была установлена испытательная установка с одним линейным детектором, состоящим из 75 кристаллов вольфрамата кадмия. [ нужна ссылка ] Результаты испытаний показали, что при использовании этого метода пространственное разрешение составляет 0,5 мм, а контрастное разрешение — 5%. Хотя другой подход может включать интеграцию системы непосредственно в MLA. [ нужны разъяснения ] , это ограничило бы количество оборотов до числа, недоступного для регулярного использования. [ нужна ссылка ]
Оптическое отслеживание
[ редактировать ]Оптическое отслеживание предполагает использование камеры для передачи информации о положении объектов в ее собственной системе координат посредством подмножества электромагнитного спектра длин волн, охватывающего ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет. Оптическая навигация используется в течение последних 10 лет в хирургии под визуальным контролем (нейрохирургия, ЛОР и ортопедия), а ее распространенность возросла в лучевой терапии для обеспечения обратной связи в реальном времени посредством визуальных подсказок в графических пользовательских интерфейсах (GUI). В последнем случае используется метод калибровки, позволяющий совместить собственную систему координат камеры с изоцентрической системой координат помещения для лучевой терапии. Затем используются инструменты оптического отслеживания для определения положений контрольных точек пациента, которые сравниваются с их местоположением в системе координат КТ планирования. Вычисления, основанные на методе наименьших квадратов, выполняются с использованием этих двух наборов координат для определения перемещения терапевтической кушетки, что приведет к совмещению запланированного изоцентра пациента с изоцентром процедурного кабинета. Эти инструменты также можно использовать для внутрифракционного мониторинга положения пациента путем размещения инструмента с оптическим слежением на интересующей области, чтобы либо инициировать доставку излучения (т. е. режимы стробирования), либо действие (т. е. изменение положения). Альтернативно, такие продукты, как AlignRT (от Vision RT), позволяют получать обратную связь в реальном времени, непосредственно визуализируя пациента и отслеживая поверхность кожи пациента.
 |
МРТ
[ редактировать ]Первый клинически активный аппарат лучевой терапии под контролем МРТ, устройство ViewRay, был установлен в Сент-Луисе, штат Миссури, в онкологическом центре Элвина Дж. Ситмана при больнице Барнс-Джьюиш и Медицинской школе Вашингтонского университета. О лечении первых пациентов было объявлено в феврале 2014 года. [13] Другие аппараты лучевой терапии, которые позволяют отслеживать опухоли с помощью МРТ в реальном времени, в настоящее время находятся в разработке. Лучевая терапия под контролем МРТ позволяет врачам видеть внутреннюю анатомию пациента в режиме реального времени, используя постоянную визуализацию мягких тканей, и позволяет им направлять лучи излучения на цель, когда опухоль движется во время лечения. [14]
УЗИ
[ редактировать ]Ультразвук используется для ежедневной настройки пациента. Это полезно для мягких тканей, таких как грудь и простата. Системы BAT (Best Nomos) и Clarity (Elekta) являются двумя основными системами, используемыми в настоящее время. Система Clarity была доработана и теперь позволяет отслеживать внутрифракционное движение простаты посредством трансперинеальной визуализации.
Электромагнитные транспондеры
[ редактировать ]Хотя системы электромагнитных транспондеров сами по себе не являются IGRT, они стремятся выполнять точно такую же клиническую функцию, как КЛКТ или кВ-рентген, но при этом обеспечивают более непрерывный во времени анализ ошибок настройки, аналогичный анализу стратегий оптического слежения. Следовательно, эта технология (хотя и не предполагает использования «изображений») обычно классифицируется как подход IGRT.
Стратегии коррекции позиционирования пациента во время IGRT
[ редактировать ]При определении наиболее выгодного положения пациента и структуры луча используются две основные стратегии коррекции: онлайн-коррекция и автономная коррекция. Оба служат своим целям в клинических условиях и имеют свои преимущества. Обычно используется комбинация обеих стратегий. Часто пациент получает корректировки своего лечения с помощью онлайн-стратегий во время первого сеанса лучевой терапии, а врачи вносят последующие корректировки в автономном режиме во время проверки снимков. [4]
Он-лайн
[ редактировать ]Онлайн-стратегия позволяет корректировать положение пациента и луча во время процесса лечения на основе постоянно обновляемой информации на протяжении всей процедуры. [8] Онлайн-подход требует высокого уровня интеграции как программного, так и аппаратного обеспечения. Преимуществом этой стратегии является уменьшение как систематических, так и случайных ошибок. Примером может служить использование программы на основе маркеров при лечении рака простаты в больнице принцессы Маргарет. Золотые маркеры имплантируются в простату, чтобы обеспечить суррогатное положение железы. Перед каждым днем лечения возвращаются результаты портальной системы визуализации. Если центр массы сместился более чем на 3 мм, то кушетка корректируется и создается последующее эталонное изображение. [4] Другие клиники корректируют любые позиционные ошибки, никогда не допуская погрешностей более 1 мм по каким-либо измеренным осям.
Офлайн
[ редактировать ]Автономная стратегия определяет наилучшее положение пациента на основе накопленных данных, собранных во время сеансов лечения, почти всегда при начальном лечении. Врачи и персонал оценивают точность лечения и разрабатывают рекомендации по лечению, используя информацию из изображений. Стратегия требует большей координации, чем онлайн-стратегии. Однако использование офлайн-стратегий снижает риск систематических ошибок. Однако риск случайной ошибки все еще может сохраняться.
Будущие области исследования
[ редактировать ]- Споры о преимуществах онлайновых и офлайновых стратегий продолжаются.
- Могут ли дальнейшие исследования биологических функций и движений улучшить понимание движения опухоли в организме до, между и во время лечения?
- При использовании правил или алгоритмов можно уменьшить большие различия в марже PTV. Разрабатываются «рецепты» маржи, которые позволят создать линейные уравнения и алгоритмы, учитывающие «нормальные» вариации. Эти правила создаются на основе обычной популяции и применяются к плану лечения в автономном режиме. Возможные побочные эффекты включают случайные ошибки из-за уникальности цели.
- По мере того, как будет собираться больший объем данных, должны быть созданы системы для категоризации и хранения информации.
|
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Лучевая терапия под визуальным контролем (IGRT)» . Информация о радиологии . Радиологическое общество Северной Америки . 3 апреля 2018 года . Проверено 21 декабря 2021 г.
- ^ Корреман, Стайн; Раш, Коэн; Макнейр, Хелен; Вереллен, Дирк; Ольфке, Уве; Менгон, Филипп; Минхеер, Бен; Ху, Винсент (февраль 2010 г.). «Отчет Европейского общества терапевтической радиологии и онкологии – Европейского института лучевой терапии (ESTRO – EIR) о системах наведения в кабинете на основе 3D-КТ: практический и технический обзор и руководство». Лучевая терапия и онкология . 94 (2): 129–144. дои : 10.1016/j.radonc.2010.01.004 . ПМИД 20153908 .
- ^ Буджолд, Алексис; Крейг, Тим; Джафрей, Дэвид; Доусон, Лаура А. (январь 2012 г.). «Лучевая терапия под визуальным контролем: повлияла ли она на результаты лечения пациентов?». Семинары по радиационной онкологии . 22 (1): 50–61. дои : 10.1016/j.semradonc.2011.09.001 . ПМИД 22177878 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Джафрей, округ Колумбия; Биссонетт, Япония; Крейг, Т. (1999). «Рентгеновская визуализация для проверки и локализации лучевой терапии в современных технологиях радиационной онкологии». Современные технологии радиационной онкологии: сборник для медицинских физиков и радиационных онкологов . Мэдисон, Висконсин: Паб медицинской физики. ISBN 978-0-944838-38-9 .
- ^ Перейти обратно: а б Селби, Борис Питер; Уолтер, Стефан Оттмар; Сакас, Георгиос; Уиклер, Дэвид; Грох, Вольфганг-Дитер; Стилла, Уве - Полностью автоматическое позиционирование пациента на основе рентгеновских лучей и проверка настроек на практике: достижения и ограничения. Материалы 49-й конференции Кооперативной группы по терапии частицами (PTCOG). Гумма, Япония, 2010 г.
- ^ Галлоуэй, Р.Л. младший (2015). «Введение и исторические перспективы хирургии под визуальным контролем». В Голби, Эй Джей (ред.). Нейрохирургия под визуальным контролем . Амстердам: Эльзевир. стр. 2–4. дои : 10.1016/B978-0-12-800870-6.00001-7 . ISBN 978-0-12-800870-6 .
- ^ Штурм В., Пастир О., Шлегель В., Шарфенберг Х., Забель Х.Дж., Нетцебанд Г., Шабберт С., Берберих В. (1983). «Стереотаксическая компьютерная томография с модифицированной установкой Рихерта-Мундингера как основа комплексных стереотаксических нейрорадиологических исследований». Акта Нейрохирургика . 68 (1–2): 11–17. дои : 10.1007/BF01406197 . ПМИД 6344559 . S2CID 38864553 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Доусон, Лаура А; Шарп, Майкл Б. (октябрь 2006 г.). «Лучевая терапия под визуальным контролем: обоснование, преимущества и ограничения». Ланцет онкологии . 7 (10): 848–858. дои : 10.1016/S1470-2045(06)70904-4 . ПМИД 17012047 .
- ^ Агарвал, Джайпракаш; Мунши, Анушиль; Ратод, Шринивас (2012). «Методы и рекомендации по маркировке кожи: реальность в эпоху лучевой терапии с визуальным контролем» . Южноазиатский журнал рака . 1 (1): 27–9. дои : 10.4103/2278-330X.96502 . ПМЦ 3876603 . ПМИД 24455505 .
- ^ Лангмак, штат Калифорния (сентябрь 2001 г.). «Портальная визуализация». Британский журнал радиологии . 74 (885): 789–804. дои : 10.1259/bjr.74.885.740789 . ПМИД 11560826 .
- ^ Грир П.Б., Виал П., Оливер Л., Болдок С. (2007). «Влияние спектрального отклика EPID аморфного кремния на дозиметрию лучей IMRT». Медицинская физика . 34 (11): 4389–4398. дои : 10.1118/1.2789406 . hdl : 1959.13/33258 . ПМИД 18072504 .
- ^ Флакон П., Хант П., Грир П.Б., Оливер Л., Бэлдок С. (2008). «Влияние передающего излучения MLC на дозиметрию EPID для динамических пучков MLC». Медицинская физика . 35 (4): 1267–1277. дои : 10.1118/1.2885368 . ПМИД 18491519 .
- ^ Журнал Imaging Technology News, 10 февраля 2014 г., http://www.itnonline.com/article/viewray-mri-guided-radiation-therapy-used-treat-cancer-people
- ^ Новости онкологического центра Сайтмана, 5 февраля 2014 г. http://www.siteman.wustl.edu/ContentPage.aspx?id=7919
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Коссманн, Питер Х. Достижения в области лучевой терапии под визуальным контролем – будущее в движении. Европейский обзор онкологии 2005 г. - июль (2005 г.)
- Шарп, МБ; Т. Крейг; DJ Мозли (2007) [2007]. «Изображение: системы локализации целей лечения в IMRT-IGRT-SBRT – достижения в планировании лечения и проведении лучевой терапии». Границы лучевой терапии онкологии . Том. 40. Мэдисон, Висконсин: Каргер. ISBN 978-3-8055-8199-8 .