Планирование лучевого лечения - Radiation treatment planning

Врач, просматривающий план лучевого лечения

В лучевая терапия, планирование лучевой терапии (RTP) - это процесс, в котором команда, состоящая из радиационные онкологи, лучевой терапевт, медицинские физики и медицинские дозиметристы спланировать подходящую лучевую терапию с внешним или внутренним брахитерапия методика лечения пациента с рак.

История

В первые дни лучевой терапии планирование выполнялось на 2D рентгеновский снимок изображения, часто вручную и с ручными вычислениями. 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 Многолистные коллиматоры (MLC) приводят к трехмерному конформному планированию (3DCRT), которое европейский консорциум Dynarad классифицирует как методику уровня 2.[2][3] 3DCRT использует MLC для формирования луча лучевой терапии, чтобы он точно соответствовал форме целевой опухоли, уменьшая дозу на здоровые окружающие ткани.[4]

Техники уровня 3, такие как IMRT и VMAT использовать обратное планирование для обеспечения дальнейшего улучшенного распределения доз (т.е. лучшего охвата целевых опухолей и сохранения здоровых тканей).[5][6] Эти методы все чаще используются, особенно при раке в определенных регионах, которые, как было доказано, приносят наибольшую пользу.[7][8]

Планирование с использованием изображений

Обычно медицинская визуализация используется для формирования виртуальный пациент для процедуры автоматизированного проектирования. А компьютерная томография часто является основным набором изображений для планирования лечения, пока магнитно-резонансная томография обеспечивает отличный набор вторичных изображений для контурирования мягких тканей. Позитронно-эмиссионная томография реже используется и зарезервирован для случаев, когда конкретные исследования поглощения могут улучшить определение целевого объема планирования.[9] Современные системы планирования лечения предоставляют инструменты для мультимодального сопоставления изображений, также известного как совмещение или слияние изображений. Моделирование лечения используется для планирования геометрических, радиологических и дозиметрических аспектов терапии с использованием моделирования переноса излучения и оптимизация. За лучевая терапия с модуляцией интенсивности (IMRT ), этот процесс включает выбор соответствующего типа луча (который может включать фотоны, электроны и протоны), энергии (например, 6, 18 мегаэлектронвольт (МэВ) фотоны) и физические устройства. В брахитерапия планирование включает выбор подходящего положения катетера и времени ожидания источника[10][11](в брахитерапии HDR) или положения семян (в брахитерапии LDR).

Более формальный процесс оптимизации обычно называют перспективное планирование и обратное планирование.[12][13]Планы часто оцениваются с помощью гистограммы объема дозы, что позволяет клиницисту оценить равномерность дозы для пораженной ткани (опухоли) и сохранение здоровых структур.

Перспективное планирование

План лечения для Менингиома оболочки зрительного нерва

При перспективном планировании планировщик помещает лучи в систему планирования лучевой терапии, которая может обеспечить достаточное облучение пациента. опухоль в то время как оба щадят критические органы и минимизация дозы для здоровых тканей. Требуемые решения включают в себя, сколько лучей излучения использовать, под какими углами будет подаваться каждый, будет ли ослабление 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 контрольные единицы для доставки предписанной дозы в определенную область и распределение дозы в организме, которое это создает. Распределение дозы у пациента зависит от анатомии и модификаторов луча, таких как клинья, специализированная коллимация, размеры поля, глубина опухоли и т. Д. Информация из предыдущего компьютерная томография пациента позволяет более точно моделировать поведение излучения при его прохождении через ткани пациента. Доступны различные модели расчета дозы, в том числе: карандашный луч, свертка-суперпозиция и Монте-Карло моделирование, где точность и время вычислений являются подходящим компромиссом.

Этот тип планирования подходит только для относительно простых случаев, когда опухоль имеет простую форму и не находится рядом с какими-либо критическими органами.

Обратное планирование

При обратном планировании онколог-радиолог определяет критические органы пациента и опухоль, после чего планировщик определяет 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 перспективного планирования методом проб и ошибок, обратное планирование использует оптимизатор для решения Обратная задача как настроено планировщиком.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Тариат, Джульетта; Ханнун-Леви, Жан-Мишель; Сан Мьинт, Артур; Вуонг, Те; Жерар, Жан-Пьер (27 ноября 2012 г.). «Прошлое, настоящее и будущее лучевой терапии на благо пациентов». Nature Reviews Клиническая онкология. 10 (1): 52–60. Дои:10.1038 / nrclinonc.2012.203. PMID  23183635.
  2. ^ Колицы, Зои; Даль, Олав; Ван Лун, Рон; Друар, Жан; Ван Дейк, Ян; Руден, Бенгт Инге; Кьерего, Джорджио; Розенвальд, Жан Клод (декабрь 1997 г.). «Обеспечение качества конформной лучевой терапии: консенсусный отчет DYNARAD о практических рекомендациях» (PDF). Лучевая терапия и онкология. 45 (3): 217–223. Дои:10.1016 / S0167-8140 (97) 00144-8. PMID  9426115.
  3. ^ МАГАТЭ (2008 г.), Переход от двумерной лучевой терапии к трехмерной конформной лучевой терапии с модуляцией интенсивности IAEA-TECDOC-1588 (PDF), Вена: Международное агентство по атомной энергии.
  4. ^ Фраасс, Бенедик А. (1995). «Развитие конформной лучевой терапии». Медицинская физика. 22 (11): 1911–1921. Дои:10.1118/1.597446. HDL:2027.42/134769. PMID  8587545.
  5. ^ Совместная рабочая группа по лучевой терапии с модулированной интенсивностью (ноябрь 2001 г.). «Лучевая терапия с модуляцией интенсивности: текущее состояние и интересующие вопросы». Международный журнал радиационной онкологии * Биология * Физика. 51 (4): 880–914. Дои:10.1016 / S0360-3016 (01) 01749-7. PMID  11704310.
  6. ^ Озигит, Гохан (2014). «Современная роль современных методов лучевой терапии в лечении рака груди». Всемирный журнал клинической онкологии. 5 (3): 425–39. Дои:10.5306 / wjco.v5.i3.425. ЧВК  4127613. PMID  25114857.
  7. ^ AlDuhaiby, Eman Z; Брин, Стивен; Биссоннетт, Жан-Пьер; Шарп, Майкл; Мэйхью, Линда; Тилдесли, Скотт; Уилке, Дерек Р.; Ходжсон, Дэвид C (2012). «Национальное исследование доступности лучевой терапии с модуляцией интенсивности и стереотаксической радиохирургии в Канаде». Радиационная Онкология. 7 (1): 18. Дои:10.1186 / 1748-717X-7-18. ЧВК  3339388. PMID  22309806.
  8. ^ Общество и Колледж Радиографов; Институт физики и инженерии в медицине; Королевский колледж радиологов (2015), Совет по лучевой терапии - Радиотерапия с модулированной интенсивностью (IMRT) в Великобритании: текущий доступ и прогнозы скорости доступа в будущем (PDF)
  9. ^ Pereira, Gisele C .; Траугбер, Мелани; Музич, Раймонд Ф. (2014). «Роль визуализации в планировании лучевой терапии: прошлое, настоящее и будущее». BioMed Research International. 2014: 231090. Дои:10.1155/2014/231090. ЧВК  4000658. PMID  24812609.
  10. ^ Карабис, А; Belloti, P; Балтас, Д. (2009). О. Дессель; ТУАЛЕТ. 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. Протоколы IFMBE. 25 (1). Мюнхен. С. 612–615. Дои:10.1007/978-3-642-03474-9_172.
  11. ^ Лаханас, М; Балтас, Д; Giannouli, S (7 марта 2003 г.). «Глобальный анализ сходимости быстрых многоцелевых алгоритмов оптимизации дозы на основе градиента для брахитерапии с высокой мощностью дозы». Физика в медицине и биологии. 48 (5): 599–617. CiteSeerX  10.1.1.20.2302. Дои:10.1088/0031-9155/48/5/304. PMID  12696798.
  12. ^ Гэлвин, Джеймс М; Эззелл, Гэри; Эйсбраух, Авраам; Ю, Седрик; Батлер, Брайан; Сяо, Инь; Розен, Исаак; Розенман, Джулиан; Шарп, Майкл; Син, Лэй; Ся, Пин; Ломакс, Тони; Низкий, Дэниел А; Палта, Джатиндер (апрель 2004 г.), «Внедрение IMRT в клинической практике: совместный документ Американского общества терапевтической радиологии и онкологии и Американской ассоциации физиков в медицине», Int J Radiat Oncol Biol Phys., 58 (5), стр. 1616–34, Дои:10.1016 / j.ijrobp.2003.12.008, PMID  15050343
  13. ^ Хенди В., Ибботт Г. и Хенди Э. (2005). Физика лучевой терапии. Wiley-Liss Publ. ISBN  0-471-39493-9.
  14. ^ Тейлор, А. (2004). «Лучевая терапия с модуляцией интенсивности - что это такое?». Визуализация рака. 4 (2): 68–73. Дои:10.1102/1470-7330.2004.0003. ЧВК  1434586. PMID  18250011.
  15. ^ Гинц, Д; Латифи, К; Caudell, J; Nelms, B; Чжан, G; Морос, E; Фейгельман, В. (8 мая 2016 г.). «Первоначальная оценка программного обеспечения для автоматизированного планирования лечения». Журнал прикладной клинической медицинской физики. 17 (3): 331–346. Дои:10.1120 / jacmp.v17i3.6167. ЧВК  5690942. PMID  27167292.