4 курс / Лучевая диагностика / Дозиметрическое_планирование_лучевой_терапии_Часть_1_Дистанционная

Центральная ось

В

С А

Рис. 2.5. Типы клиньев: А – индивидуальный; Б – универсальный

Из рисунка 2.5,Б видно, что часть клина ACDE не вносит вклада в наклон ИК и в то же время уменьшает интенсивность пучка. Для аппаратов с 60Со это имеет существенное значение.

3.3. Влияние на качество пучка

КФ изменяют качество пучка, поглощая в большей степени низкоэнергетические фотоны и создавая за счет комптоновского взаимодействия рассеянное излучение. Для Со-60 этот эффект невелик. Для тормозного излучения общее ужестчение спектра может быть существенным и оказывает влияние на глубинное дозовое распределение. Однако эффект не так велик, чтобы изменить такие характеристики как BSF или эквивалентный квадрат, TAR, TMR (две последние характеристики для небольших глубин, d ≤ 10 см).

3.4. Расчет клиновидных фильтров

Рассмотрим методику, предложенную в работе [20] (рис.2.6. и табл.2.1). Задача – определить отношение Р% в различных точках для полей с клином и без него. Далее из этих отношений определяется толщина фильтра в разных точках. Алгоритм состоит из следующих шагов:

•на ссылочной глубине проводится линия, перпендикулярная центральной оси;

•проводятся веерные линии через фиксированные интервалы (напр., через 1 см);

•проводится серия параллельных линий под нужным углом (угол клина) к центральной оси;

62

•строится таблица из процентных доз в точках пересечения веерных линий и параллельных линий, а также веерных линий и перпендикуляра к центральной оси;

•из этих (Р%) рассчитываются отношения, которые нормируются далее на наибольшее значение.

Рис. 2.6. К расчету толщины клиновидного фильтра [20]

63

3.5. Использование клиновидных фильтров

Основное назначение КФ, как отмечалось выше, состоит в модификации ИК. Отметим две основные области применения КФ:

Рис. 2.7. Планы облучения для двух клиновидных фильтров: вверху – два 15о клина используются для компенсации уменьшения толщины в переднем направлении; внизу – два клина, расположенных под углом 90о друг к другу, используются для компенсации горячей области, которая образовалась бы в случае использования двух открытых пучков

• КФ используются для компенсации наклона поверхности тела пациента, например при облучении опухоли в носоглотке (рис. 2.7). Здесь КФ компенсируют уменьшение толщины в передней части облучаемого объема (рис. 2.7, верх) при облучении двумя парал-

64

лельными противоположными полями. На рис.2.7 (низ), где два клиновидных пучка расположены под углом 90о друг к другу, иллюстрируется, как применение КФ позволяет уменьшить высокую дозу (горячее пятно) вблизи поверхности.

• Применение пары клиновидных пучков является полезным при облучении глубоко расположенных мишеней, так как позволяет сместить область с высокими значениями Р% в глубь тела пациен-

та (рис. 2.8).

Рис.2.8. Изодозовая карта для двух клиновидных ортогональных пучков тормозного 6 МВ излучения. Углы обоих клиньев 45о

Форма тела человека в области облучаемого объема часто достаточно сильно отличается от стандартной плоской геометрии, в которой производится измерение дозовых распределений. Это обстоятельство может затруднить перенесение данных с фантома на пациента. С другой стороны, недостаток ткани может привести к излишне высокой дозе в чувствительном объеме. Одним из возможных способов устранения проблемы является применение болюсов. Болюс изготовляется из тканеэквивалентного материала и располагается в непосредственном контакте с телом пациента. Внешняя сторона болюса имеет плоскую форму, а прилегающая к пациенту, повторяет контур тела. Для изготовления болюсов фирмы предлагают целый ряд автоматизированных устройств.

Таким образом, основное назначение болюсов состоит в компенсации по некоторым направлениям недостатка ткани. Кроме

65

того, болюсы применяются также для увеличения поверхностной дозы. В этом случае болюс представляет собой пластинку толщиной 0,5-1,5 см. Однако увеличение поверхностной дозы чаще всего является нежелательным эффектом. Тогда вместо болюсов целесообразно применить компенсирующий фильтр или компенсатор.

Компенсатор позволяет получить такой же эффект на дозовое распределение, как и болюс, но при этом сохранить эффект щажения кожи. Компенсаторы могут изготовляться из любого материала, но наиболее компактными они получаются из свинца. На головке облучателя обычно имеется специальное устройство для крепления компенсатора, т.е. в отличие от болюсов компенсаторы удалены от кожи пациента (рис. 2.9). Компенсаторы могут создавать градиент в двухмерном варианте. Изготавливаются такие компенсаторы на специальных машинах.

Компенсатор

Болюс

Пациент Пациент

Рис. 2.9. Иллюстрация различия в размещении болюса (А) и компенсатора (Б)

Чем ближе к источнику располагается компенсатор, тем меньше его поперечные размеры. Это является следствием дивергенции пучка. Расчет поперечных размеров проводится на основе простого масштабирования через отношение SSD к расстоянию от источника до компенсатора.

Определение толщины компенсатора выполняется вдоль веерных лучей от точки источника к расчетной точке, исходя из требуемого соотношения между дозами без компенсатора и с таковым. В первом приближении применяется экспоненциальный закон ос-

66

лабления излучения в материале компенсатора. Более точный расчет требует учета различных поправочных коэффициентов. Подробнее этот вопрос обсуждается далее в главе 3.

4. Многопольное облучение

Однопольное облучение применяется на практике только в редких случаях для поверхностных опухолей или при облучении с паллиативной, или симптоматической целями. При этом необходимо выполнение следующих условий:

•дозовое распределение в опухоли достаточно однородно (в пределах ±5 %);

•доза не должна быть чрезмерна (например не больше 110 % предписываемой дозы);

•нормальные ткани в пучке получают дозу меньше толерант-

ной.

В качестве однопольных используются ортовольтовые пучки. Ими обрабатываются кожные новообразования. Мегавольтные пучки применяются для однопольного облучения только в том случае, если невозможно многопольное облучение.

Возможно большое разнообразие комбинаций радиационных полей, однако в этом разделе рассматриваются основные принципы создания комбинированных полей.

4.1.Параллельные противоположные поля

Такая комбинация является простейшей. Её преимущество – простота и воспроизводимость установки, гомогенизация дозы в опухоли, небольшая вероятность геометрического промаха. Недостаток – излишняя доза на нормальные ткани и критические органы, лежащие выше и ниже опухоли.

При ручной процедуре построения ИК объединяются точки пересечения изодозовых кривых индивидуальных полей, сумма доз в которых одинакова. Затем проводится нормировка результирующих распределений на индивидуальные веса пучков. Обычно пучки имеют вес 100 процентов на глубине Dmax при SSD методе (рис. 2.10,А) или вес 100 процентов в изоцентре (рис. 2.10,Б.) .

67

4.1.1. Толщина пациента и однородность дозы

Однородность дозового распределения зависит от толщины пациента, энергии пучка и гладкости пучка. С увеличением толщины и уменьшением энергии значение Dmax на центральной оси вблизи поверхности увеличивается относительно дозы в средней точке. Это увеличение дозы иногда называют «тканевым поперечным эффектом». Он иллюстрируется на рис. 2.11 и 2.12 по данным работы

[6].

Б

Рис. 2.10. Изодозовые кривые для двух параллельных и противоположных полей: А – каждый пучок имеет вес 100 процентов на глубине Dmax; Б – изоцентрический план, при котором каждый пучок взвешивается на 100 процентов в изоцентре [6]

На обоих рисунках средняя точка нормируется на 100 %. Кривые для Со-60 и 4 МВ показывают, что для пациента данной толщины пучки дают излишне высокую дозу в подкожных тканях.

68

4.1.2.Краевой эффект

Сувеличением количества пучков возникает вопрос, облучать ли одним полем в день или всеми полями за один день. Эта проблема радиобиологическая. Для параллельных противоположных полей одно поле в день приводит к большему биологическому повреждению, чем облучение двумя полями в день (при одинаковой суммарной дозе) для подкожных тканей. Очевидно, что биологический эффект в нормальных тканях больше, если ткань получает альтернативно высокую плюс низкую дозу, чем когда будут равные фракции дозы в среднем сечении. Последнее соответствует облучению двумя полями в день. Этот феномен называется в англоязычной литературе «краевым эффектом». Проблема усугубляется с увеличением толщины (обычно при d ≥20 cм ) и уменьшением энергии для пучков с энергией меньше 6 МВ.

4.1.3.Интегральная доза

Под понятием «интегральная доза» в лучевой терапии подразумевается интеграл от дозового распределения по облучаемому объему. Другими словами, эта величина представляет собой полную энергию, поглощенную в облучаемом объеме.

Важным показателем качества разработанного плана облучения является значение интегральной дозы, так как в значительной мере именно с ней связана вероятность появления различных осложнений при лучевом лечении. Величина интегральной дозы является также одним из способов сравнения дозовых распределений для пучков. Если масса опухоли получает однородную дозу, тогда интегральная доза равна произведению массы опухоли на дозу. В общем случае требуется интегрирование по объему.

Для однопольного облучения в работе [21] предложено следующее выражение для расчета интегральной дозы:

где D0 – пиковое значение дозы на центральной оси; А – площадь поля; d – полная толщина пациента вдоль пучка; d1/2 – глубина 50 % глубинной дозы.

70