Radioterapie vnějším paprskem - External beam radiotherapy
Radioterapie vnějším paprskem | |
---|---|
![]() | |
Ostatní jména | Teleterapie |
ICD-9-CM | 92.21 -92.26 |
Radioterapie vnějším paprskem (EBRT) je nejběžnější formou radioterapie (radiační terapie ). Pacient sedí nebo leží na gauči a je vnějším zdrojem ionizující radiace je namířeno na určitou část těla. Na rozdíl od brachyterapie (radioterapie s uzavřeným zdrojem) a neuzavřená radioterapie zdroje, ve kterém je zdroj záření uvnitř těla, externí radioterapie směruje záření na nádor z vnějšku těla. Ortovoltage („povrchové“) rentgenové paprsky se používají k léčbě rakoviny kůže a povrchových struktur. Megavoltage rentgenové paprsky se používají k léčbě hluboce uložených nádorů (např. močového měchýře, střev, prostaty, plic nebo mozku), zatímco megavoltážní elektronové paprsky se obvykle používají k léčbě povrchových lézí sahajících do hloubky přibližně 5 cm (zvýšení energie paprsku odpovídá větší penetraci) . Rentgenové paprsky a elektronové paprsky jsou zdaleka nejpoužívanějšími zdroji pro radioterapii externím paprskem. Malý počet center provozuje experimentální a pilotní programy využívající zejména paprsky těžších částic protony, kvůli rychlému poklesu absorbované dávky pod hloubku cíle.
Rentgenové a gama paprsky

Konvenčně energie diagnostická a terapeutická gama- a Rentgenové záření je vyjádřen v kilovoltů nebo megavoltů (kV nebo MV), zatímco energie terapeutických elektronů je vyjádřena v megaelektronvolty (MeV). V prvním případě je toto napětí maximálním elektrickým potenciálem použitým a lineární urychlovač vyrábět foton paprsek. Paprsek je tvořen spektrem energií: maximum energie se přibližně rovná maximálnímu elektrickému potenciálu paprsku krát elektronový náboj. Paprsek 1 MV tedy nebude produkovat fotony o více než asi 1 MeV. The znamenat Energie rentgenového záření je pouze asi 1/3 maximální energie. Kvalitu a tvrdost paprsku lze zlepšit o Rentgenové filtry, což zlepšuje homogenitu rentgenového spektra.
Lékařsky užitečné rentgenové paprsky se vytvářejí, když se elektrony zrychlují na energie, při nichž buď fotoelektrický efekt převládá (pro diagnostické použití, protože fotoelektrický efekt nabízí srovnatelně vynikající kontrast s účinným atomovým číslem Z) nebo Comptonův rozptyl a výroba párů převládají (při energiích nad přibližně 200 keV pro první a 1 MeV pro druhou), pro terapeutické rentgenové paprsky. Některé příklady rentgenových energií používaných v medicíně jsou:
- Velmi nízkoenergetické povrchové rentgenové záření - 35 až 60 keV (mamografie, která upřednostňuje kontrast měkkých tkání, používá rentgenové záření kV s velmi nízkou energií)
- Povrchové rentgenové záření - 60 až 150 keV
- Diagnostické rentgenové paprsky - 20 až 150 keV (mamografie na CT); toto je rozsah fotonových energií, při kterém převažuje fotoelektrický efekt, který poskytuje maximální kontrast měkkých tkání.
- Rentgenové paprsky ortovoltáže - 200 až 500 keV
- Supervoltážní rentgenové záření - 500 až 1 000 keV
- Megavoltage rentgenové paprsky - 1 až 25 MeV (v praxi jsou nominální energie nad 15 MV v klinické praxi neobvyklé).
Megavoltage rentgenové paprsky jsou zdaleka nejběžnější v radioterapii pro léčbu široké škály rakovin. Povrchové a ortovoltové rentgenové paprsky se používají k léčbě rakoviny na povrchu kůže nebo v její blízkosti.[1] Typicky jsou vyšší energetické megavoltážní rentgenové paprsky vybrány, když je žádoucí maximalizovat „šetřící kůži“ (protože u takových paprsků s vysokou energií je relativní dávka pro pokožku nižší).
Lékařsky užitečné fotonové paprsky lze také odvodit z radioaktivního zdroje, jako je iridium-192, cesium-137 nebo rádium -226 (který se již klinicky nepoužívá), nebo kobalt-60. Takové fotonové paprsky, odvozené z radioaktivního rozpadu, jsou víceméně jednobarevný a jsou správně pojmenovány gama paprsky. Obvyklý rozsah energie je mezi 300 keV až 1,5 MeV a je specifický pro izotop. Pozoruhodné je, že fotonové paprsky pocházející z radioizotopů jsou přibližně monoenergetické, na rozdíl od kontinuálních bremsstrahlung spektrum z linaku.
Terapeutické záření se generuje hlavně v oddělení radioterapie pomocí některého z následujících zařízení:
- Povrchová radiační terapie (SRT) produkují nízkoenergetické rentgenové paprsky ve stejném energetickém rozsahu jako diagnostické rentgenové přístroje, 20 - 150 kV, pro léčbu kožních stavů.[2]
- Ortovoltage Rentgenové přístroje, které produkují rentgenové záření o vyšší energii v rozmezí 200–500 kV. Toto záření bylo nazýváno „hluboké“, protože mohlo léčit nádory v hloubkách, ve kterých bylo „povrchní“ záření s nižší energií (výše) nevhodné. Ortovoltické jednotky mají v podstatě stejný design jako diagnostické rentgenové přístroje. Tyto stroje jsou obecně omezeny na méně než 600 kV.
- Lineární urychlovače („linacs“), které produkují megavoltage Rentgenové záření. První použití linaku pro lékařskou radioterapii bylo v roce 1953 (viz také Radiační terapie ). Komerčně dostupné lékařské linaky produkují rentgenové záření a elektrony s rozsahem energie od 4 MeV do přibližně 25 MeV. Samotné rentgenové paprsky jsou produkovány rychlým zpomalením elektronů v cílovém materiálu, obvykle a wolfram slitina, která produkuje rentgenové spektrum přes bremsstrahlung záření. Tvar a intenzita paprsku produkovaného linacem mohou být upraveny nebo kolimovány různými způsoby. Konvenční, konformní, modulovaný intenzitou, tomografický a stereotaktická radioterapie je vyráběna speciálně upravenými lineárními urychlovači.
- Kobaltové jednotky které využívají záření z radioizotop kobalt-60 produkovat stabilní, dichromatické paprsky 1,17 a 1,33 MeV, což vede k průměrné energii paprsku 1,25 MeV. Role kobaltové jednotky byla do značné míry nahrazena lineárním urychlovačem, který může generovat vyšší energetické záření. Ošetření kobaltem má v některých aplikacích (např Gamma nůž ) a je stále celosvětově široce používán, protože strojní zařízení je ve srovnání s moderním lineárním urychlovačem relativně spolehlivé a snadno se udržuje.

Elektrony
Rentgenové paprsky jsou generovány bombardováním materiálu s vysokým atomovým číslem elektrony. Pokud je cíl odstraněn (a proud paprsku poklesl), je získán elektronový paprsek s vysokou energií. Elektronové paprsky jsou užitečné pro ošetření povrchových lézí, protože maximum nanášení dávky nastává blízko povrchu. Dávka poté s hloubkou rychle klesá a šetří podkladovou tkáň. Elektronové paprsky mají obvykle nominální energie v rozsahu 4–20 MeV. V závislosti na energii se to promítá do rozsahu léčby přibližně 1–5 cm (ve tkáni ekvivalentní vodě). Energie nad 18 MeV se používají velmi zřídka. Přestože je rentgenový cíl odstraněn v elektronovém režimu, paprsek musí být rozprostřen pomocí sad tenkých rozptylujících fólií, aby se dosáhlo plochých a symetrických dávkových profilů v ošetřené tkáni.
Mnoho lineárních urychlovačů může produkovat elektrony i rentgenové záření.
Hadronová terapie
Hadron terapie zahrnuje terapeutické použití protony, neutrony a těžší ionty (plně ionizovaná atomová jádra). Z nich, protonová terapie je zdaleka nejběžnější, i když stále poměrně vzácná ve srovnání s jinými formami radioterapie externím paprskem, protože vyžaduje velké a drahé vybavení. Portál (část, která se otáčí kolem pacienta) je vícepodlažní struktura a systém protonové terapie může stát (od roku 2009) až 150 milionů USD.[3]
Vícelistový kolimátor
Moderní lineární urychlovače jsou vybaveny vícelisté kolimátory (MLC), které se mohou pohybovat uvnitř radiačního pole při otáčení portálového portálu a podle potřeby blokují pole podle polohy portálu. Tato technologie umožňuje plánovačům radioterapeutické léčby velkou flexibilitu ve stínění orgánů v ohrožení (OARS) při současném zajištění předání předepsané dávky cílům. Typický vícelistý kolimátor se skládá ze dvou sad 40 až 80 listů, každá o tloušťce přibližně 5 mm až 10 mm a několik centimetrů v ostatních dvou rozměrech. Novější MLC nyní mají až 160 listů. Každý list v MLC je zarovnán rovnoběžně s radiačním polem a lze jej nezávisle přesunout, aby zablokoval část pole. To umožňuje dozimetrista přizpůsobit radiační pole tvaru nádoru (úpravou polohy listů), čímž se minimalizuje množství zdravé tkáně vystavené záření. U starších linaců bez MLC to musí být provedeno ručně pomocí několika ručně vytvořených bloků.
Intenzita modulovaná radiační terapie

A.) an držitel mezinárodního standardu (obvykle olovo),
B.) pojistný kroužek a
C.) „zdroj“ teleterapie složený z
D.) dva vnořené nerezové kanystry přivařeny
E.) dvě víka z nerezové oceli obklopující
F.) ochranný vnitřní štít (obvykle kovový uran nebo slitina wolframu) a
G.) láhev radioaktivního zdrojového materiálu, často, ale ne vždy kobalt-60. Průměr "zdroje" je 30 mm.
Intenzita modulovaná radiační terapie (IMRT) je pokročilá radioterapeutická technika používaná k minimalizaci množství ozařované normální tkáně v oblasti léčby. V některých systémech se této modulace intenzity dosahuje pohybem listů v MLC v průběhu léčby, čímž se vytváří radiační pole s nejednotnou (tj. Modulovanou) intenzitou. Díky IMRT jsou radiační onkologové schopni rozdělit radiační paprsek na mnoho „paprsků“. To dovoluje radiační onkologové měnit intenzitu každého paprsku. S IMRT jsou lékaři často schopni dále omezit množství záření přijímaného zdravou tkání v blízkosti nádoru. Lékaři zjistili, že jim to někdy umožnilo bezpečně podat vyšší dávku záření nádoru, což potenciálně zvyšuje šanci na vyléčení.[4]
Volumetrická modulovaná oblouková terapie
Volumetrická modulovaná oblouková terapie (VMAT) je rozšířením IMRT, kde se kromě pohybu MLC bude během léčby pohybovat kolem pacienta lineární urychlovač. To znamená, že radiace, která do pacienta vstupuje pouze malým počtem pevných úhlů, může vstoupit do mnoha úhlů. To může být přínosné pro některá léčebná místa, kde je cílový objem obklopen řadou orgánů, které musí být ušetřeny dávkou záření.[5]
Sloučení filtru zdarma
Intenzita rentgenových paprsků produkovaných v megavoltážním linaku je mnohem vyšší ve středu paprsku ve srovnání s okrajem. Aby se tomu zabránilo, používá se zplošťovací filtr. Zplošťujícím filtrem je kovový kužel (obvykle wolfram); poté, co rentgenový paprsek prošel zplošťovacím filtrem, bude mít rovnoměrnější profil, protože zplošťovací filtr je tvarován tak, aby kompenzoval dopředné předpětí v hybnosti elektronů dopadajících na něj. To zjednodušuje plánování léčby, ale také významně snižuje intenzitu paprsku. S vyšším výpočetním výkonem a efektivnějšími algoritmy plánování léčby je snížena potřeba jednodušších technik plánování léčby („dopředné plánování“, při nichž plánovač přímo instruuje linac o tom, jak předepsat předepsanou léčbu). To vedlo ke zvýšenému zájmu o zploštění léčby bez filtru (FFF).
Výhodou ošetření FFF je zvýšený maximální dávkový příkon, a to až čtyřnásobně, což umožňuje zkrácení doby ošetření a snížení účinku pohybu pacienta na podání ošetření. Díky tomu je FFF oblastí zvláštního zájmu při stereotaktickém ošetření.[6], kde zkrácená doba léčby může omezit pohyb pacientů a ošetření prsou,[7] kde existuje potenciál ke snížení pohybu dýchání.
Radiační terapie řízená obrazem
Radiační terapie řízená obrazem (IGRT) rozšiřuje radioterapii zobrazováním, aby se zvýšila přesnost a přesnost lokalizace cíle, a tím se snížilo množství zdravé tkáně v oblasti léčby. Čím pokročilejší jsou techniky léčby, pokud jde o přesnost nanášení dávky, tím vyšší jsou požadavky na IGRT. Aby pacienti mohli těžit ze sofistikovaných léčebných technik, jako je IMRT nebo hadronová terapie, je žádoucí dosáhnout přesnosti zarovnání pacienta 0,5 mm a méně. Proto nové metody, jako je stereoskopické digitální kilovoltážové zobrazování založené na ověření polohy pacienta (PPVS)[8] k odhadu zarovnání na základě in-situ kuželového paprsku počítačová tomografie (CT) obohacují řadu moderních přístupů IGRT.
Viz také
- Brachyterapie
- Cyberknife
- Gamma nůž, typ radiochirurgie
- Intraoperační terapie elektronovým zářením
- Intraoperační radiační terapie
- Neutronová záchytná terapie rakoviny
- Radiační terapie
- Tomoterapie
Reference
- ^ Pokroky v dozimetrii rentgenového paprsku kilovoltage v http://iopscience.iop.org/0031-9155/59/6/R183/article
- ^ House, Douglas W. (18. března 2016). „Sensus Healthcare na palubě pro IPO“. Hledám Alfu. Citováno 19. března 2016.
- ^ https://www.forbes.com/forbes/2009/0316/062_150mil_zapper.html#5e82200f2068
- ^ „Externí paprsková radiační terapie“. Archivovány od originál dne 28. 2. 2010.
- ^ „IMRT a VMAT“. www.christie.nhs.uk. Citováno 2017-09-29.
- ^ Georg, Dietmar; Knöös, Tommy; McClean, Brendan (2011). "Aktuální stav a budoucí perspektiva zploštění fotonových paprsků bez filtru". Lékařská fyzika. 38 (3): 1280–1293. doi:10.1118/1.3554643. PMID 21520840.
- ^ Koivumäki, Tuomas; Heikkilä, Janne; Väänänen, Anssi; Koskela, Kristiina; Sillanmäki, Saara; Seppälä, Jan (2016). „Technika zplošťování bez filtru při léčbě zadržování dechu u levostranné rakoviny prsu: Účinek na dobu paprsku a distribuci dávky“. Radioterapie a onkologie. 118 (1): 194–198. doi:10.1016 / j.radonc.2015.11.032. PMID 26709069.
- ^ Boris Peter Selby, Georgios Sakas a kol. (2007) 3D Alignment Correction for Proton Beam Treatment. In: Proceedings of Conf. Německé společnosti pro biomedicínské inženýrství (DGBMT). Cáchy.
Obecné odkazy
- Fyzika radioterapie v praxi, editoval JR Williams a DI Thwaites, Oxford University Press UK (2. vydání 2000), ISBN 0-19-262878-X
- Animace lineárního urychlovače částic (Linac) od společnosti Ionactive
- Povrchová radiační terapie
- Národní ústav radiologických věd (Japonsko)