4 курс / Лучевая диагностика / ПРИМЕНЕНИЕ_КИЛОВОЛЬТНОГО_РЕНТГЕНОВСКОГО_ИЗЛУЧЕНИЯ_ДЛЯ_ПЛАНИРОВАНИЯ
.pdfОпределение локализации здоровых тканей
Большим преимуществом симулятора является возможность определения положения здоровых тканей, расположенных вблизи зоны облучения, адекватно охватывающей мишень. Но если, например, положение спинного мозга при лечении опухолей головы и шеи или легкого видно хорошо, то при облучении молочной железы или органов малого таза для некоторых направлений пучка спинной мозг может быть виден плохо. Тогда применяют контрастирование. Выбор направления и размеров пучков облучения принимается именно на этой стадии планирования.
Симуляция облучения
После того, как принято решение о проведении лучевого лечения, выбирают направления и размеры пучков. Положение пучков можно имитировать с применением светового поля при рентгеноскопии, что покажет положение пучков относительно опухоли и расхождение облучающего пучка. В процессе симуляции можно оптимизировать покрытие мишени и минимизировать дозу в здоровых тканях.
Проверка правильности плана облучения
Если план облучения составлен на основе измеренного контура тела больного или данных КТ или МРТ с помощью компьютерной системы планирования, то план следует подтвердить на симуляторе, чтобы быть уверенным в том, что покрытие мишени и щажение здоровых тканей соответствует информации, полученной на системе планирования. На этом этапе можно сделать небольшие изменения первоначального плана в зависимости от положения больного или движения органов. Если эти изменения существенны, то следует пересчитать распределение доз. Такой контроль плана облучения достаточен, если дозиметрический план определяется только в одной плоскости (2D-планирование). Получение снимка во фронтальной плоскости позволяет получить информацию для объемного представления, поскольку в этом случае симуляция хорошо отражает охват мишени и облучение здоровых органов в третьем измерении – информация, которую нельзя получить на 2D системах планирования. Более того, такая контрольная укладка
21
позволяет подтвердить опорное расстояние до изоцентра, определенное в плане облучения.
Мониторинг облучения
Периодический пересмотр плана облучения во время курса лечения необходим по нескольким причинам, поскольку при этом:
•Контролируется воспроизводимость укладки
•Учитывается возможное изменение анатомии из-за изменения веса больного или уменьшения объема опухоли
•Подтверждается правильность положения в пучке фиксирующих и защитных устройств или дополнительного
поля облучения.
Проведение такого мониторинга с помощью электронных портальных устройств (EPID – electronic portal imaging devices),
ограничено их диагностическими возможностями, поэтому чаще оправдано применение симулятора.
Преимущества рентгеновского симулятора перед мегавольтной верификацией
Исторически развитие методов верификации от укладки на месте облучения до отдельного процесса с применением симулятора заняло много времени. Сегодня очевидно, что отдельный процесс симуляции выгоден по следующим соображениям:
•Установка пучка и его документация занимает много времени по сравнению со временем, которое тратится на лечение. Применение мегавольтных аппаратов для выбора направления пучка неэффективно из-за ограниченного ресурса времени.
•Диагностический пучок значительно меньше повреждает ткань при прохождении через тело. Доза в теле, которая требуется для диагностического снимка, намного меньше, чем доза, которая требуется для получения контрольного снимка на МВаппарате.
•Мегавольтный пучок создает изображение с плохим контрастом. Известно, что фотонное излучение в области энергий, где превалирует комптоновское взаимодействие, ослабляется как функция электронной плотности и не зависит от атомного номера материала, что удобно для применения этого качества в лучевой
22
терапии, но оно создает плохое изображение. Качество изображения в МВ-пучке еще ухудшается из-за рассеяния квантов с высокой энергией, от попадания которых на пленку избавиться трудно. Замена МВ-пучка излучением, энергия которого находится в области фотоэлектрического взаимодействия, позволяет лучше визуализировать небольшие изменения в плотности ткани.
•Изображение в рентгеновском пучке при диагностической энергии позволяет увидеть и регулировать положение пучка относительно анатомии пациента в реальном времени. Рентгеноскопия позволяет также непосредственно видеть некоторые движения органов и учитывать их при выборе плана.
•Наличие устройства, которое повторяет геометрию облучающего аппарата, увеличивает возможность улучшить все регулируемые параметры облучения и внести изменения до первого сеанса облучения. Такие вопросы, как правильная укладка
ииммобилизация больного, положение защитных блоков, – все это можно лучше решить во время запланированной симуляции, используя необходимое время, чем в ограниченное время сеанса облучения.
Пример прямого сравнения изображений в мегавольтном и киловольтном пучках одного пациента показан на рис. 1.5.
Рис 1.5. Сравнение снимков, сделанных на симуляторе (слева) и портальное изображение в мегавольтном пучке (справа)
23
Контрольные вопросы
1.Какую цель преследует лучевая терапия злокачественных новообразований?
2.Какие излучения применяются в лучевой терапии злокачественных опухолей?
3.Какие аппараты и источники ионизирующего излучения применяются для дистанционной лучевой терапии?
4.Какие энергии фотонного и электронного излучения применяются в лучевой терапии?
5.Что называется симуляцией облучения?
6.Какова цель моделирования облучения мегавольтным пучком с помощью киловольтного излучения?
7.Чем отличаются диагностические методы рентгеноскопии и рентгенографии?
8.Что видит врач на рентгеновском снимке, сделанном на симуляторе?
Литература
1.Лучевая терапия злокачественных опухолей. Руководство для врачей / ред. Е.С. Киселева. – М.: Медицина, 1996.
2.Труфанов Г.Е. Лучевая терапия : учебник для вузов / Г.Е. Труфанов, М.А. Асатурян, Г.М. Жаринов. – М.: ГЭОТАР– Медиа, 2007. – Том 2. – Гл. 6.
3.Климанов В.А. Дозиметрическое планирование лучевой терапии: учебное пособие / В.А. Климанов. – М.: МИФИ, 2008.
4.Van Dyk J. Simulators / J.Van Dyk, P.N. Munro // Modern Technology of Radiation Oncology. Medical Physics Publisher. – 2000. - P. 95–129.
5.Hanks G.E. The need for complex technology in radiation oncology: correlations of facility characteristics and structure with outcome / G.E. Hanks, J.J. Diamond, S. Kramer // Cancer. – 1985.
– V. 55. – P. 2198–2201.
6.Redpath A.T. Simulator computed tomography / A.T. Redpath, T.M. Kehoe // Modern technology of Radiation oncology. Medical Physics Publisher. – 1999. - P. 170–190.
24
7.Conway J. CT virtual simulation / J. Conway, M.H. Robinson // Brit. J. Radiol. – 1997. – V. 79. – P. 106–1018.
8.Van Dyk J. CT-Simulators / J. Van Dyk, J.S. Taylor // Modern Technology of Radiation Oncology. Medical Physics Publisher. – 1999. – P. 132–168.
9.The Role of In-Room kV X-Ray Imaging for Patient Setup and Target Localization / J. Balter [et al.]. - Report of Task Group 104 of the Therapy Imaging Committee American Association of Physicists in Medicine (AAPM Report TG 104). – 2009.
10.Бальтер С.А. Основы клинической топометрии в онкологии. / С.А. Бальтер. – М.: Медицина, 1986.
11.Farmer F.T. Megavoltage treatment planning and the use of xeroradiography / F.T. Farmer, J.E. Fowler, J.W. Haggih // Brit. J. Radiol. – 1963. – V. 36. – P. 426–435.
12.Сахаровская В.Г. История становления методов топометрической подготовки больных к облучению / В.Г. Сахаровская, Т.Г. Ратнер // Мед. физика. – 2002. – № 2(14). – С. 64–71.
13.Co-60 simulator. / P.C. Hodges [et al.] // Amer. J. Roentgenol. – 1973. – V. 117. - P. 153–161.
14.Саркисян Ю.Х. Программное управление предлучевой подготовкой и дистанционной гамма-терапией больных раком легкого. / Ю.Х. Саркисян, Г.П. Жданов // Мед. радиология и радиационная безопасность. – 1994. – №2. – С. 29–35.
15.Day M.J. Cross sectional information and treatment simulation. / M.J. Day, S. Harrison // Radiation therapy planning. – 1983. – P. 87–138.
25
Глава 2.
Устройство рентгеновского симулятора
Напомним, что рентгеновский симулятор используется для моделирования метода облучения с целью наглядного представления объема, подвергающегося облучению при лучевой терапии, а также для подтверждения правильности положения и размеров выбранных полей облучения. Аппарат дает возможность смоделировать укладку больного для последующей терапии. Его возможности проведения рентгеноскопии и рентгенографии используются для проверки укладки пациента и симуляции плана облучения путем получения изображений в режиме реального времени.
Рис. 2.1. Предлучевая подготовка больной на рентгеновском симуляторе
2.1. Составные части рентгеновского симулятора
Устройство и дизайн симуляторов разных производителей различаются мало. Типичный аппарат показан на рис. 1.1. и 2.1, а схема его возможных линейных и вращательных перемещений – на рис. 2.2.
26
Рис. 2.2. Схема возможных движений симулятора. А – вращательное движение гантри, В – изменение РИО, С – поворот коллиматора, D, E, F – движение вбок, вдоль стола и радиальное движение приемника изображения, G, H, I–движение стола вертикальное, продольное, вбок, J – поворот стола вокруг изоцентра,
K – поворот стола вокруг стойки, L – кассета с пленкой, M – рентгеновский электронно-оптический преобразователь
Отметим, что гантри (С-образный штатив) симулятора поворачивается в той же геометрии, что и гантри терапевтического аппарата. На одном конце штатива находится рентгеновская трубка, а на другом – приемник изображения. Приемником может служить либо усилитель рентгеновского изображения (УРИ), частью которого является РЭОП – рентгеновский электроннооптический преобразователь, либо специальная пластина с набором чувствительных детекторов. На этой части симулятора крепится держатель для кассеты с пленкой. Головка аппарата, в которой находится рентгеновская трубка, содержит четыре независимые коллимирующие шторки (blades) и независимо движущиеся нити, показывающие границы поля (delineator wires). Последние показывают выбранный размер поля во время рентгеноскопии и видны в световом поле (рис. 2.3) и на изображении. Проводить
27
укладку больного помогают лазеры, укрепленные на стене, которые являются обязательным компонентом симулятора.
Рис. 2.3. Световое поле симулятора. Видны центр, оси, границы поля и шкала дальномера
В соседней с симулятором комнате располагается пульт управления (контрольная консоль). С помощью пульта контролируются не только обычные рентгенологические величины, такие как напряжение в кВ, ток в мА, и время, но контролируется положение стола, поворот гантри, положение ограничивающих нитей и приемника изображения. Эти параметры можно изменять дистанционно во время рентгеноскопии, что позволяет лучше видеть анатомию пациента при выборе оптимального плана облучения. Пульт управления компьютеризирован, так что в новых симуляторах в качестве контрольной консоли используется компьютер, и на его экране видны все установки частей симулятора, в то время как рентгеновское изображение видно отдельно на видео терминале (рис. 2.4). Более того, многие симуляторы оснащены системами регистрации и контроля, данные с которых можно передавать по сети на другие компьютеры. Последнее позволяет перенести данные об укладке больного на терапевтический аппарат, что сокращает число возможных ошибок.
28
А.
Б.
Рис. 2.4. Пульт симуляторов: А. Старого поколения и Б. нового поколения Equity (Varian). На первом экране представляется изображение, на втором – установленные параметры, третий экран применяется для слежения за дыханием (методика IGRT)
29
2.2. Механические свойства
Уникальным свойством большинства симуляторов является их способность изменять расстояние от фокуса трубки до оси вращения (РИО) от 80 до 100 см. Иногда это расстояние можно увеличить до 150 см, но при РИО>100 см полное вращение гантри невозможно из-за риска столкновения с полом. Эти большие расстояния иногда используются для создания размеров полей больше 40×40 см2 при укладке больного на столе, находящемся ниже изоцентра. Такой метод применяют, например, при мантиевидном облучении лимфатических узлов при болезни Ходжкина (лимфогранулематоз) или для облучения абдоминальной области при раке яичников или семиноме яичка.
Таблица 2.1
Возможные движения обычного симулятора
Вращение:
Гантри, стойка стола, дека стола, коллиматор, держатель кассеты с пленкой.
Линейные перемещения:
Гантри (изменение РИО).
Приемник изображения вместе с держателем кассеты (радиально, вбок и вдоль).
Стол (вертикально, вдоль и вбок).
Шторки коллиматора – независимо в 4 направлениях. Ограничивающие нити – независимо в 4 направлениях.
Идеальный симулятор повторяет все механические свойства, движения и размеры поля имеющегося терапевтического аппарата, включая вспомогательное оборудование, такое как подставка для блоков, которая должна находиться на одинаковом расстоянии от источника и поворачиваться вместе с коллиматором. На рис. 2.2 и в табл. 2.1 показаны все степени свободы движений. Все шкалы и
30