Plánování radiační léčby - Radiation treatment planning

Doktor reviduje plán radiační léčby

v radioterapie, plánování radiační léčby (RTP) je proces, ve kterém tým složený z radiační onkologové, radiační terapeut, lékaři a lékařské dozimetristy naplánujte vhodnou externí radioterapii nebo interní brachyterapie léčebná technika pro pacienta s rakovina.

Dějiny

V počátcích radioterapie bylo plánování prováděno na 2D rentgen obrázky, často ručně as manuálními výpočty. Počítačové systémy plánování léčby se začaly používat v 70. letech ke zlepšení přesnosti a rychlosti výpočtu dávek.[1]

Do 90. let CT, výkonnější počítače, vylepšené algoritmy výpočtu dávky a Vícelisté kolimátory (MLC) vedou k 3D konformnímu plánování (3DCRT), které evropská konsorcium Dynarad kategorizuje jako techniku ​​úrovně 2.[2][3] 3DCRT používá MLC k tvarování paprsku radioterapie tak, aby těsně odpovídal tvaru cílového nádoru, čímž snižuje dávku na zdravou okolní tkáň.[4]

Techniky úrovně 3 jako např IMRT a VMAT využívat inverzní plánování k zajištění dalšího zlepšeného rozložení dávky (tj. lepší pokrytí cílových nádorů a šetření zdravé tkáně).[5][6] Tyto metody se stále více používají, zejména u rakovin v určitých lokalitách, u nichž bylo prokázáno, že přinášejí největší výhody.[7][8]

Plánování řízené obrazem

Typicky, lékařské zobrazování se používá k vytvoření a virtuální pacient pro postup návrhu podporovaného počítačem. A CT vyšetření je často primárním obrazem nastaveným pro plánování léčby magnetická rezonance poskytuje vynikající sadu sekundárních obrazů pro konturování měkkých tkání. Pozitronová emisní tomografie je méně běžně používaný a vyhrazený pro případy, kdy specifické studie absorpce mohou zlepšit plánování vymezení cílového objemu.[9] Moderní systémy plánování léčby poskytují nástroje pro multimodální párování obrázků, známé také jako společná registrace snímků nebo fúze. Simulace léčby se používají k plánování geometrických, radiologických a dozimetrických aspektů terapie pomocí simulací přenosu záření a optimalizace. Pro radiační terapie modulovaná intenzitou (IMRT ), tento proces zahrnuje výběr vhodného typu paprsku (který může zahrnovat fotony, elektrony a protony), energie (např. 6, 18 megaelektronvolt (MeV) fotony) a fyzikální uspořádání. v brachyterapie plánování zahrnuje výběr vhodných poloh katetru a doby prodlevy zdroje[10][11](v HDR brachyterapii) nebo pozice semen (v LDR brachyterapii).

Formálnější proces optimalizace se obvykle označuje jako dopředné plánování a inverzní plánování.[12][13]Plány jsou často hodnoceny pomocí histogramy objem-dávka, což umožňuje lékaři vyhodnotit rovnoměrnost dávky pro nemocnou tkáň (nádor) a šetřit zdravé struktury.

Předběžné plánování

Plán léčby pro Meningiom pochvy optického nervu

Při dopředném plánování plánovač umisťuje paprsky do systému plánování radioterapeutické léčby, který může dodávat dostatečné záření do a nádor zatímco oba šetří kriticky orgány a minimalizace dávky do zdravé tkáně. Mezi požadovaná rozhodnutí patří, kolik paprsků záření použít, z jakých úhlů budou vyzařovány, ať už útlumové klíny a která konfigurace MLC bude použita pro tvarování záření z každého paprsku.

Jakmile plánovač léčby vytvoří počáteční plán, systém plánování léčby vypočítá požadované monitorovací jednotky, které dodají předepsanou dávku do konkrétní oblasti, a distribuce dávky v těle, kterou vytvoří. Distribuce dávky u pacienta závisí na anatomii a modifikátorech paprsku, jako jsou klíny, specializovaná kolimace, velikosti polí, hloubka nádoru atd. Informace z předchozího CT vyšetření pacienta umožňuje přesnější modelování chování záření, které prochází tkáněmi pacienta. K dispozici jsou různé modely výpočtu dávky, včetně tužkový paprsek, konvoluce-superpozice a simulace Monte Carlo, přičemž přesný versus výpočetní čas je relevantní kompromis.

Tento typ plánování je dostatečně schopný zvládnout relativně jednoduché případy, kdy má nádor jednoduchý tvar a nenachází se v blízkosti žádných kritických orgánů.

Inverzní plánování

Při inverzním plánování radiační onkolog definuje kritické orgány a nádor pacienta, poté plánovač stanoví cílové dávky a faktory důležitosti pro každý z nich. Poté se spustí optimalizační program, který najde plán léčby, který nejlépe odpovídá všem vstupním kritériím.[14]

Na rozdíl od manuálního procesu pokusu a omylu dopředného plánování využívá inverzní plánování k řešení optimalizátor Inverzní problém podle nastavení plánovače.[15]

Viz také

Reference

  1. ^ Thariat, Juliette; Hannoun-Levi, Jean-Michel; Sun Myint, Arthur; Vuong, Te; Gérard, Jean-Pierre (27. listopadu 2012). „Minulost, současnost a budoucnost radioterapie ve prospěch pacientů“. Nature Reviews Clinical Oncology. 10 (1): 52–60. doi:10.1038 / nrclinoncc.2012.203. PMID  23183635.
  2. ^ Kolitsi, Zoi; Dahl, Olav; Van Loon, Ron; Drouard, Jean; Van Dijk, Jan; Ruden, Bengt Inge; Chierego, Giorgio; Rosenwald, Jean Claude (prosinec 1997). „Zajištění kvality v konformní radioterapii: konsensuální zpráva DYNARAD o praktických pokynech“ (PDF). Radioterapie a onkologie. 45 (3): 217–223. doi:10.1016 / S0167-8140 (97) 00144-8. PMID  9426115.
  3. ^ IAEA (2008), Přechod z 2-D radioterapie na 3-D konformní a intenzitně modulovanou radioterapii IAEA-TECDOC-1588 (PDF), Vídeň: Mezinárodní agentura pro atomovou energii
  4. ^ Fraass, Benedick A. (1995). "Vývoj konformní radiační terapie". Lékařská fyzika. 22 (11): 1911–1921. doi:10.1118/1.597446. hdl:2027.42/134769. PMID  8587545.
  5. ^ Spolupráce pracovní skupiny modulované radiační terapie s intenzitou (listopad 2001). „Radioterapie modulovaná intenzitou: současný stav a zajímavé otázky“. International Journal of Radiation Oncology * Biology * Physics. 51 (4): 880–914. doi:10.1016 / S0360-3016 (01) 01749-7. PMID  11704310.
  6. ^ Ozyigit, Gokhan (2014). „Současná role moderních radioterapeutických technik v léčbě rakoviny prsu“. World Journal of Clinical Oncology. 5 (3): 425–39. doi:10.5306 / wjco.v5.i3.425. PMC  4127613. PMID  25114857.
  7. ^ AlDuhaiby, Eman Z; Breen, Stephen; Bissonnette, Jean-Pierre; Sharpe, Michael; Mayhew, Linda; Tyldesley, Scott; Wilke, Derek R; Hodgson, David C (2012). „Celostátní průzkum dostupnosti radiační terapie modulované intenzitou a stereotaktické radiochirurgie v Kanadě“. Radiační onkologie. 7 (1): 18. doi:10.1186 / 1748-717X-7-18. PMC  3339388. PMID  22309806.
  8. ^ Společnost a vysoká škola rentgenografů; Ústav fyziky a inženýrství v medicíně; Royal College of Radiologists (2015), Radioterapie Board - Intenzita modulované radioterapie (IMRT) ve Velké Británii: Aktuální přístup a předpovědi budoucích sazeb přístupu (PDF)
  9. ^ Pereira, Gisele C .; Traughber, Melanie; Muzic, Raymond F. (2014). „Role zobrazování v plánování radiační terapie: minulost, současnost a budoucnost“. BioMed Research International. 2014: 231090. doi:10.1155/2014/231090. PMC  4000658. PMID  24812609.
  10. ^ Karabis, A; Belloti, P; Baltas, D (2009). O. Dössel; TOALETA. Schlegel (eds.). Optimalizace polohy katétru a doby prodlevy v HDR brachyterapii prostaty pomocí HIPO a lineárního programování. Světový kongres o lékařské fyzice a biomedicínském inženýrství. Sborník IFMBE. 25 (1). Mnichov. str. 612–615. doi:10.1007/978-3-642-03474-9_172.
  11. ^ Lahanas, M; Baltas, D; Giannouli, S (7. března 2003). „Globální konvergenční analýza rychlých multiobjektivních algoritmů optimalizace dávek založených na gradientu pro brachyterapii s vysokou dávkou“. Fyzika v medicíně a biologii. 48 (5): 599–617. CiteSeerX  10.1.1.20.2302. doi:10.1088/0031-9155/48/5/304. PMID  12696798.
  12. ^ Galvin, James M; Ezzell, Gary; Eisbrauch, Avraham; Yu, Cedric; Butler, Brian; Xiao, Ying; Rosen, Isaac; Rosenman, Julian; Sharpe, Michael; Xing, Lei; Xia, Ping; Lomax, Tony; Nízká, Daniel A; Palta, Jatinder (duben 2004), „Implementace IMRT v klinické praxi: společný dokument Americké společnosti pro terapeutickou radiologii a onkologii a Americké asociace fyziků v medicíně.“, Int J Radiat Oncol Biol Phys., 58 (5), s. 1616–34, doi:10.1016 / j.ijrobp.2003.12.008, PMID  15050343
  13. ^ Hendee W., Ibbott G. a Hendee E. (2005). Fyzika radiační terapie. Wiley-Liss Publ. ISBN  0-471-39493-9.
  14. ^ Taylor, A. (2004). „Radioterapie modulovaná intenzitou - co to je?“. Zobrazování rakoviny. 4 (2): 68–73. doi:10.1102/1470-7330.2004.0003. PMC  1434586. PMID  18250011.
  15. ^ Gintz, D; Latifi, K; Caudell, J; Nelms, B; Zhang, G; Moros, E; Feygelman, V (8. května 2016). „Počáteční vyhodnocení softwaru pro automatizované plánování léčby“. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 17 (3): 331–346. doi:10.1120 / jacmp.v17i3.6167. PMC  5690942. PMID  27167292.