Metode de trei dimensionale terapia fascicul de protoni CONFORMAL
În prezent, complexul medico-tehnic al JINR LNP, sesiuni regulate de terapie de protoni de cancer și alte boli (aproximativ 100 de pacienți pe an). Pentru iradierea tumorilor localizate în apropierea structurilor vitale si organe radiosensibili a dezvoltat o metodă de terapie CONFORMAL tridimensionale, în care distribuția doză maximă generată se potrivește cel mai bine forma țintei. La această doză scade brusc în afara țintei, care permite de a iradia nu sunt disponibile anterior pentru localizări radioterapie. În această lucrare prezentăm procesul de bază Etapele de pregătire pre-radiație și comportamentul iradierii pe metodologia dezvoltată.
Fig. 1. Distribuția dozei cu adâncimea de penetrare pentru diferite tipuri de radiații: 1 - neutroni. p (660) / Be; 2 - tt mezoni 54 MeV; 3 - protoni de 200 MeV; 4 - neutroni. p (66) / Be; 5 - bremsstrahlung. 8 MeV; 6 - γ-radiații. Be (60Co); 7 - electroni. 20 MeV
Urgența problema tratamentului cancerului este bine cunoscut. Rata de mortalitate a acestei boli este a doua ca marime din lume, după bolile cardiovasculare. Astfel, conform statisticilor oficiale [1] în fiecare an, în România, de 1 milion de oameni dezvolta cancer de aproximativ 2.700 de persoane și această cifră este în continuă creștere în fiecare an.
Metoda de radioterapie a bolilor oncologice este una dintre principalele metode de tratament și utilizează până la 70% din toate cazurile, atât independent cât și în combinație cu chirurgia și chimioterapia și indicații pentru utilizarea sa este în continuă expansiune. Terapia Hadron cu fascicule de particule grele nucleare (protoni, neutroni, ioni, etc.) este cea mai eficientă și promițătoare direcția de întâlnire radiatii Oncologie cerintele moderne de ingrijire a sanatatii practice. Ea are o serie de avantaje față de radioterapie convenționale cu radiații gamma și electroni. Astfel, datorită proprietății de particule grele încărcate care creează capătul cursei sale la substanța de eliberare energetică maximă (de vârf Bragg), devine posibil să se formeze cu precizie o selecție a dozei localizate radiatii in tumoare profund Situata in timp ce minimizarea iradierea țesuturilor normale din jurul tumorii (Fig. 1). Mai mult, hadronii au proprietatea de efecte biologice mai bune asupra celulelor sărăcit de oxigen, ceea ce este deosebit de important în tratamentul așa-numitelor tumori radiorezistente care răspund slab la sursele convenționale de iradiere cu radiație [2].
Progresul rapid în ultimele decenii în domeniul diagnosticării medicale și de calcul a dus la crearea unei noi direcții în radiologie - o planificare calculator tridimensională și conducător de radiație, în care distribuția maximă doză generată cel mai bine este conformă cu forma țintei. La această doză scade brusc în afara țintei, care permite de a iradia nu sunt disponibile anterior pentru localizări radioterapie. Aceasta tehnica a devenit cunoscută ca terapie CONFORMAL [3].
Acest articol prezintă principalele etape ale pregătirii și desfășurării terapiei tri-dimensională de CONFORMAL fascicul de protoni, dezvoltat și realizat în complexul medico-tehnic al JINR LNP de-a lungul ultimilor ani.
etapele tehnice de pregătire pre-radiație și efectuarea terapiei de protoni CONFORMAL
Fig. 3. Axial felie de delimitare delimitată de iradiere țintă.
În Laboratorul de Probleme Nucleare programului JINR pentru dezvoltarea de grinzi sincrociclotronul terapie Hadron a fost începută în anul 1967 la inițiativa profesorului V. P. Dzhelepova. În prima etapă a studiului 84 pacienti au fost iradiate cu un fascicul de protoni, după care acceleratorul a fost oprit pentru modernizare. În același timp, construcția mnogokabinnogo complex medico-tehnic a fost început (MTC) [4] pentru Hadron terapia pacienților cu cancer.
Principalele etape metodologice și tehnologice de pregătire pre-radiații și deținerea de expunere sunt enumerate mai jos. Printre acestea se numără:
- Imobilizarea regiunii care urmează să fie iradiate;
- Realizarea de raze X si tomografie prin rezonanta magnetica si introducerea feliilor CT în programul de planificare;
- iradiere planificare tridimensională calculator;
- Fabricarea dispozitivelor pentru modelarea fasciculului individuale - creț diagnosticarea motorului Collie și bolus compensator;
- Punerea în aplicare și verificarea planului de iradiere.
După cum sa menționat deja, grinzile de particule grele încărcate datorită prezenței cale clară localizate și o împrăștiere mică laterală permite modelarea câmpului dozei cu gradiente mici laterale, ceea ce face posibila iradia tumori imediat adiacente structurilor radiosensibili critice si corpurile-pacientul nostru. Cu toate acestea, pentru a profita din plin de aceste beneficii, trebuie să efectueze mai întâi o planificare temeinică a radiațiilor. Pentru a face acest lucru, în primul rând avem nevoie pentru a obține informații despre distribuția tridimensională a densității țesutului pacientului la locația țintă. Acest lucru se poate realiza folosind raze X tomografie computerizata (CT). Cerința principală este, de asemenea, conformitatea deplină cu dispozițiile zonei iradiate în diagnosticul și în fiecare dintre sesiunile ulterioare ale iradierii fracționat a pacientului. În cazul obiectivelor care sunt localizate la nivelul capului sau gâtului suprafețelor pentru fixarea lor de încredere la imagistica si scaun terapeutic pentru fiecare pacient individual imobilizând mască făcută din material termoplastic perforat (Fig. 2).
Studiile imagistice sunt efectuate pe tomografie cu raze X în spirală cu pacientul culcat cu o mască de fixare. De obicei, măsurată de o sută de secțiuni în trepte de câte 2 mm. Informații în format digital, este apoi introdus într-un sistem tridimensional de planificare a tratamentului computerizat. Pentru a verifica limitele de tumori raspandit efectuat in continuare imagistica prin rezonanta magnetica, angiografie, și altele. La efectuarea primei terapie cu protoni sala de tratament MTC pacient este fixat într-un scaun terapeutic special în poziția așezat. Prin urmare, în cazul în care obiectivul este situat în zona pieptului, apoi utilizați tomografie, măsurată pe o scanare CT de diagnostic nu poate fi din cauza unei prevederi semnificative de nerespectare ale organelor interne ale pacientului la diagnostic si radiatii. Pentru a rezolva această problemă a fost dezvoltat și versiune a scanerului CT cu raze X pentru topometrie fabricat, combinat cu un scaun terapeutic [5]. Particularitatea ei constă în faptul că emițătorul de raze X și unitatea de detecție sunt montate fix pe pereții de la premisa-prel rău, iar pacientul este fixat într-o poziție în care el va continua să fie iradiate, în scaunul se rotește la o viteză de 1 voi. / min. După finalizarea completă rândul său, pacientul scaun se deplasează cu o valoare predeterminată și măsurarea repetată.
radioterapie Conformal este imposibilă fără simularea pe calculator a radiațiilor. Ca rezultat al cooperării cu lume primul terapie de protoni Spitalul Center din Loma Linda, Statele Unite ale Americii. dezvoltat în centrul unui sistem de planificare calculator tri-dimensională de iradiere de protoni «TPN» a fost adaptat la echipamentul și fasciculul de protoni Phasotron JINR. După o serie de experimente, dozimetrie, doza algoritmul de calcul de verificare a sistemului este utilizat în practica clinică.
matrice tridimensională topometricheskoy informații obținute prin tomografie computerizată, în format digital este introdus în sistemul de planificare a tratamentului. La fiecare felie radiolog axial delimiteaza țintă limite de iradiere și a structurilor critice - de exemplu, trunchiul cerebral, nervul optic, etc. (Figura 3) ... În plus, sunt specificate câmpuri de radiații de co-lichestvo și direcția lor. Din aceste date, sistemul de re-planificare a fermelor eoliene de model tridimensional conturat structuri.
Utilizarea existente funcției programului «beam's-eye-view» (vedere din lateral a fasciculului) și a radiografiilor digitale refăcute pentru fiecare direcție de iradiere este definită și delimitată de protoni fascicul de o anumită formă în secțiune transversală (fig. 4), care în iradierea reală generată prin colimatorul individuale din aliaj Wood.
Pentru a face conformality a distribuției dozei a fasciculului de protoni sub forma profunzime a țintei sunt calculate și apoi produse, așa numita, bolusuri - relantizori formă complexă, ținând cont de structura eterogenă a țesuturilor și organelor pacientului dispuse în calea fasciculului (Figura 5 :. bolusuri Utilizarea permite generarea unui obiectiv CONFORMAL fascicul de protoni la adâncimea de penetrare.).
Când adăugați toate grinzile individuale care provin din diferite direcții, totalul se calculează distribuția spațială a dozei (Fig. 6). Secțiunile transversale ale structurilor tridimensionale ale regiunii iradiate și distribuția dozei pot fi vizualizate în trei A reciproc proiecții: axial, sagital, coronar.
Stadiul de pregătire pentru expunere se termină producător în ITC ateliere program de planificare colimatori buclat individuale și bolusuri (Fig. 7), care au fost dezvoltate și fabricate toate echipamentele și dispozitivele tehnologice necesare proiectate. iradiere de protoni Inutil este efectuat, de obicei, fractionally - zilnic, cu excepția sfârșitului de săptămână, timp de trei săptămâni (așa-numitul ciclu de accelerare ..). În fiecare zi, înainte de începerea expunerii la sesiunea de tratament este derivat fascicul de protoni terapeutice și a efectuat-l dozimetrie cu atenție. Profilul măsurat grindă, ea glubinnodoznoe distribuția debitului dozei. Apoi, acești parametri sunt controlați în mod direct în timpul expunerii la pacienți.
Pentru fiecare direcție de iradiere, în mod direct, înainte de iradiere, imaginea cu raze X pacient este realizată printr-un tub montat pentru pacient pe axa fasciculului. Mai mult, în timp ce imagine a prezentat un fascicul de protoni de mică intensitate. Ca rezultat, imaginea arată în mod clar poziția fasciculului de protoni în ceea ce privește structurile anatomice ale craniului (Figura 8: Plan de verificare iradiere proton: stânga - Radiografia craniu digital, cu direcția de iradiere a obiectivului de proiecție a structurilor critice și diafragma colimatorul dreapta - cu raze X a craniului, făcută imediat înainte. iradiere cu iluminare simultană a fasciculului de protoni de intensitate scăzută. poziţia fasciculului în ceea ce privește structurile osoase, orientări și formă corespund exact pentru a planifica radiații ) .. În cazul în care această poziție nu coincide cu o precizie de 1 mm, astfel încât a fost calculat programul de planificare, a făcut-o poziție scaun de corecție în raport cu fasciculul. Imediat după aceea efectuat iradiere cu fascicul de protoni terapeutice.
concluzie
Fig. 9. radiochirurgie Metastaza protonului carcinom cu celule renale în părțile profunde ale emisfera stanga a creierului.
Primele rezultate sunt confirmate clinic și radiologic pe care tehnica dezvoltata de iradiere tri-dimensională de protoni conformist asigură livrarea dozei corecte la un volum anormal planificat. Figura 9 prezintă planul terapiei cu fascicul de protoni metastazelor cerebrale radiorezistente, precum imagistica prin rezonanta magnetica cu contrast inainte de iradiere si 8 luni de la ea. Tomografia computerizată cu planul de iradiere - doza de distributie este reprezentată de o culoare de umplere. RMN cu substanță de contrast în plan frontal iradierii; RMN după 8 luni de la radiosurgery - reducere de 90% din tumori, regresie edem restabili forme normale ventricul. După cum puteți vedea, există o regresie aproape completă a tumorilor.