Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Obsevalne tehnike na OI Ljubljana

4,489 views

Published on

Published in: Health & Medicine
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Obsevalne tehnike na OI Ljubljana

  1. 1. UNIVERZA V LJUBLJANI ZDRAVSTVENA FAKULTETA ODDELEK ZA RADIOLOŠKO TEHNOLOGIJO II. STOPNJE OBSEVALNE TEHNIKE NA TELERADIOTERAPEVTSKEM ODDELKU ONKOLOŠKEGA INŠTITUTAAvtor: Andrej Breznik, dipl.inţ.rad.Mentor: doc. dr. Dejan Ţontar, univ. dipl. fiz. LJUBLJANA, 2011
  2. 2. KAZALO VSEBINEKAZALO SLIKSlika 1: Sestava linearnega pospeševalnika ............................................................................... 2Slika 2: Nameščen tubus in individualna zaščita na obsevalnem aparatu .................................. 4Slika 3: Porazdelitev globinske doze pri elektronih ................................................................... 4Slika 4: Večlistni kolimator – MLC ........................................................................................... 5Slika 5: Porazdelitev globinske doze pri fotonih ....................................................................... 6Slika 6: LINAC NovalisTX – obsevalni aparat 8 ...................................................................... 8Slika 7: Primerjava dozne porazdelitve pri različnih obsevalnih tehnikah ................................ 9Slika 8: Exac Trac 6D robotic IGRT couch sistem .................................................................. 10Slika 9: Prikaz poravnave z tehniko prekrivanja in deljenega polja pri slikanju z sistemomExac Trac.................................................................................................................................. 11Slika 10: Primerjava obsevalnih planov IMRT in RAPID ARC tehnike obsevanja ................ 13
  3. 3. 1 KAJ JE RADIOTERAPIJA?Radioterapija je medicinska stroka, ki se ukvarja z zdravljenjem malignih in nemalignihbolezni s pomočjo ionizirajočega sevanja, lahko samostojno ali v kombinaciji z sistemskim inkirurškim zdravljenjem. Uvrščamo jo med lokalne načine zdravljenja, saj je njen učinekomejen le na obsevalno območje, kjer se absorbirajo ionizirajoči ţarki. Skupaj s kirurgijo insistemskim zdravljenjem je eden izmed treh temeljnih načinov zdravljenja raka.Glede na poloţaj vira ionizirajočega sevanja v odnosu na obsevanega bolnika delimoradioterapijo v vsebinskem in organizacijskem delu na teleterapijo (vir je zunaj bolnikovegatelesa) in brahiterapijo (vir je v bolnikovem telesu).Bolniki so lahko obsevani z fotonskimi ţarkovnimi snopi nizkih (kV) ali visokimi (MV)energijami in z elektronskimi ţarkovnimi snopi visokih (MeV) energij. Brahiterapevtskadejavnost se izvaja z napravami za naknadno polnjenje vodil (HDR in LDR), ki jih zdravnikpovprej pod kontrolo različnih slikovnih metod uvede v telo bolnika, z viri ionizirajočegasevanja.Kot stroka radioterapija opredeljuje preplet kliničnih znanj in veščin poznavanja značilnostimalignih in neonkoloških bolezni, ter moţnosti njihovega zdravljenja. Prav tako zavzemapodročje radiofizike in radiobiologije, ki poznavata učinke ionizirajočega sevanja v biološkihsistemih in moţnostih njegove uporabe. Radioterapija vključuje tudi tesno sodelovanjestrokovnjakov, kot so zdravnik specialist radioterapevt (nosilec dejavnosti), medicinski fizik –dozimetrist (odgovoren za pripravo obsevalnega načrta in umerjanje radioterapevtskih naprav)in inţenir radiološke tehnologije (upravljalec radioterapevtskih naprav in izvajalec obsevanja)(Novaković in sod., 2009).Med osnovne teleterapevtske naprave spadajo radioterapevtski simulator, terapevtskarentgenska naprava, linearni pospeševalnik in računalniški sistemi za načrtovanje obsevanja innaprave za preverjanje kakovosti obsevanja (Novaković in sod., 2009). 1
  4. 4. 2 LINEARNI POSPEŠEVALNIK - LINACV teleterapiji uporabljamo linearne pospeševalnike, ki lahko proizvajajo visokoenergijskefotone ali elektrone. Sodobni medicinski linearni pospeševalniki pospešujejo elektrone dokinetičnih energij od 4 MeV do 25 MeV (Novaković in sod., 2009). Linearni pospeševalikiuporabljajo RF mikrovalovna polja frekvenc od 103 MHz do 104 MHz. Velika večina jihdeluje pri frekvenci mikrovalov 2856 MHz (S-band), kjer so tipične dolţine mikrovalovnihvotlin okrog 10 cm v premeru in 3 cm v dolţini (Majerle, 2003). Izravnalna Bending magnet filtra in sipalne folije Pospeševalna cev Izvor elektornovov - GUN Tarča Primarni in sekundrani kolimator MLC Rtg cev - OBI Slikovni detektor EPID slikovni detekotor Slika 1: Sestava linearnega pospeševalnikaVIR:http://www.google.si/imgres?imgurl=http://www.tradevision.com.bd/images/product/27.jpg&imgrefurl=http://www.tradevision.com.bd/productlist.php%3Fsubdivid%3D7%26subdivname%3DRadiotherapy&h=600&w=600&sz=71&tbnid=pTS2cx5lOJc0tM:&tbnh=135&tbnw=135&prev=/images%3Fq%3Dvarian%2Blinac&zoom=1&q=varian+linac&hl=sl&usg=__G5f4fyw7_ohDq65TSNfAwj8o5Ks=&sa=X&ei= jzV_TY7LGsTYsgaam8jsBg&sqi=2&ved=0CD4Q9QEwBA 2
  5. 5. Princip delovanja linearnega pospeševalnika je takšen, da v pospeševalno cev injiciraneelektrone z začetno energijo okoli 50 keV vzdolţ le-te pospešimo s pomočjovisokofrekvenčnega elektromagnetnega valovanja s frekvenco okoli 3000 MHz. Vpospeševalni cevi je vakuum, ki zagotavlja čim manjše število trkov elektronov z molekulamiplina in s tem čim manjše oviranje elektronov. Ob izhodu iz pospeševalne cevi dobimo ozeksnop elektronov s premerom cca 3 mm, ki ga v nadaljevanju s pomočjo magnetnih poljusmerimo (odklonimo) v navpično smer. Elektronski curek lahko uporabljamo neposredno(obsevanje z elektroni) ali pa ga izkoristimo za nastanek rentgentskih fotonov z usmeritvijoelektronov v tarčo (Novaković in sod., 2009).V principu ločimo dve vrsti obsevanja, glede na vrsto ionizirajočega sevanja: - obsevanje z elektroni, - obsevanje s fotoni.2.1. Obsevanje z elektronskim snopomV primeru obsevanja z elektronskim snopom, pospešeni elektroni trčijo ob vstavljeno tankokovinsko sipalno folijo, katera ţarek razprši, hkrati pa poskrbi za homogenost obsevalnegapolja, kar pomeni, da je količina elektronov po celotnem preseku obsevalnega polja enaka»dose flattnes«. Debeline sipalnih folij so takšne, da se elektroni v preteţni meri sipljejo in dane prihaja do dodatnega zavornega sevanja. Izhodni snop elektronov omejujemo z t.i.aplikatorji oz. tubusi in individualnimi zaščitami iz Woodove zlitine, ki posnemajo oblikotarče. Tipične energije za obsevanje z elektorni so: 6, 9, 12, 15 in 18 MeV. Globinskaporazdelitev doze pa je odvisna od jakosti energije. Pomembno je vedeti, da ima obsevanje zelektroni hiter padec izodozne krivulje, ko ta doseţe 80%. Na takšen način se lahko izognemonepotrebnemu obsevanju t.i. kritičnih oz. zdravih organov. (Novaković in sod., 2009). 3
  6. 6. Slika 2: Nameščen tubus in individualna zaščita na obsevalnem aparatu Vir: http://www.flickr.com/photos/vm1757/562061042/sizes/m/in/photostream/ 100,0 6 MeV 9 MeV 80,0 12 MeV PDD [%] 15 MeV 60,0 18 MeV 40,0 20,0 0,0 0 2 4 6 8 10 12 globina [cm] Slika 3: Porazdelitev globinske doze pri elektronihSlika 3 prikazuje razmerje med globino in odstotkom globinske doze (angl. Percent depthdose – PDD) pri elektronskem snopu. 4
  7. 7. 2.2. Obsevanje s fotonskim snopomFotonsko obsevanje poteka po postopku, da elektroni na poti iz pospeševalne cevi trčijo navstavljeno tarčo, ki je snov z visokim vrstnim številom Z. V tarči prihaja do zavornegasevanja in rezultat je nastanek visoko energijskih fotonov primernih za fotonsko obsevanje. Vnadaljevanju fotoni zadanejo izravnalni filter, ki poskrbi, da je ţarek po prehodu skozenj posvojem preseku čim bolj homogen oz. izravnan. Za dodatno omejitev fotonskih ţarkov skrbiserija zaslonk, ki ţarek še dodatno oblikujejo. Zadnji element, ki omogoča skoraj poljubnooblikovanje obsevalnih poljm je t.i. večlistni komatorski sistem MLC (angl. MultiLeafCollimator), s katerim oblikujemo fotonska obsevalna polja tako, da ta povzamejo oblikoobolenja, kot ga vidimo iz smeri ţarkov. Sodobni pospeševalniki imajo vgrajen tudi EPID –elektronski portalni sistem za verifikacijo obsevalnih polj. Pri fotonskem načinu obsevanja seposluţujemo energijama 6 MV in 15 MV (Novaković in sod., 2009). Slika 4: Večlistni kolimator – MLC Vir: http://varian.mediaroom.com/file.php/301/MLC+-+gold.jpg 5
  8. 8. 100 6 MV 15 MV 80 Kobalt PDD [%] 60 40 20 0 0 10 20 30 40 globina [cm] Slika 5: Porazdelitev globinske doze pri fotonihSlika 5 prikazuje razmerje med globino in odstotkom globinske doze (angl. Percent depthdose – PDD) pri fotonskem snopu. 6
  9. 9. 3 NOVE OBSEVALNE TEHNIKE NA OIVključitev novih obsevalnih tehnik v delovno rutino je pogojena z uporabo CT simulatorja insodobne podprte računalniške programe, ki s pomočjo algoritmov omogoča izdelavonatančnega obsevalnega načrta. Z razvojem računalniške podprte tehnologije je sledil tudirazvoj popolnega računalniškega nadzora oz. krmiljenje linearnih pospeševalnikov, večlistnihkolimatorjev za oblikovanje obsevalnega polja in računalniško podprtega sistema zanačrtovanje obsevanja (Novaković in sod., 2009).Prednosti novih obsevalnih tehnik omogoča: - povečanje gradienta med visokodoznim in nizkodoznim območjem, - povečanje konformnosti visokodoznega območja (skladnost s 3D obliko tarče), - natančnejše obsevanje (zmanjšanje odmika lege posameznega polja od referenčne).Na Onkološkem inštitutu v Ljubljani smo z nakupom novejših obsevalnih aparatov pričeliobsevati naslednje različne obsevalne tehnike: - IMRT – intizitetno modulirana radioterapija (angl. Intensity-modulated radiation therapy) - IGRT – slikovno vodena radioterapija (angl. image-guided radiotherapy) - SRT – stereotaktična radioterapija (angl. stereotactic radiotherapy) - SRS – stereotaktična kirurgija (angl. stereotactic radiosurgery) - RAPIR ARC – volumetrično ločno obsevanje (angl. VMAT - volumetric arc therapy) 7
  10. 10. Infrared sistem Silicijeva slikovna detektorja Robotic 6D OBI – On couch – Exac board Trac Imager Room based x ray Slika 6: LINAC NovalisTX – obsevalni aparat 8 VIR: http://www.jeffradonc.com/page.php?pID=213.1. IMRT – Intenziteno modulirana radioterapijaIntizitetno modulirano obsevanje – IMRT je sodobna obsevalna tehnika, ki zdruţuje vsedoseţke moderne računalnike tehnologije. V primerjavi z navadnimi konvencionalnimiobsevalnimi tehnikami, lahko z IMRT doseţemo pomembno izboljšanje razporeditve doze vobsevalnem tkivu. To se kaţe v večji konformnosti, ki jo dopolnjuje strm gradient doze narobu tarčnega volumna, kar nam omogoča bolj natančno in usmerjeno obsevanje samegatumorja in manjšo dozno obremenitev zdravih tkiv v okolici tumorja. S tem pripomoremo kzmanjšanju verjetnosti pojavljanja in restnosti nezaţelenih stranskih učinkov (Strojan in sod.,2010).Poznamo več načinov IMRT tehnike, med najpogostejše sodita: - dinamična tehnika (angl. sliding windows) deluje tako, da obsevanje traja ves čas, torej kontinuirano s pomočjo premikanja MLC lističev in s tem tudi pogojeno spreminjanje obsevalnega polja; 8
  11. 11. - stopenjska tehnika (angl. step and shoot) deluje na principu »prestavi in sproţi«, kar pomeni, da se ţarek sproţi le, kadar obsevalno polje zavzame določeno obliko oz. se lističi kolimatorskega sistema zapeljejo v ţe naprej določeno leg.Iz kliničnega vidika se IMRT od konvencionalnega 3D obsevanja razlikuje v tem, daomogoča večjo konformnost, kar pomeni, da izodoze natančneje posnemajo 3D oblikotarčnega volumna in konkavno oblikovanje obsevalnega polja. IMRT tehnika uporabljaračunalniško vodeno modulacijo intenzitete s krmiljenjem večlistnih kolimatorjev (Strojan insod., 2010).Prednosti IMRT tehnike pred ostalimi tehnikami: - bolj homogena porazdelitev doze v tarči kot pri 3D konformalnem obsevanju, - niţja dozna obremenitev izven PTV (planirnega terčnega volumna), - omogoča oblikovanje pol z konkavnimi oblikami, - omogoča kompenzacijo nehomogenosti polj.Prikaz tehnike »sliding windows« IMRT: http://www.youtube.com/watch?v=Llxe9t8wwB0. Slika 7: Primerjava dozne porazdelitve pri različnih obsevalnih tehnikah VIR: IMRT obsevanje ORL bolnika (Kuduzović in Sekereš, 2010) 9
  12. 12. 3.2. IGRT – Slikovno vodena radioterapijaSlikovno vodena radioterapija – IGRT nam omogoča izvajanje slikovno vodene metodekvalitete obsevanja pred vsakim ali celo med samim obsevanjem. Namen IGRT tehnike jezagotoviti, da je planirni tarčni volumen (PTV) vedno v enakem poloţaju med samimobsevanjem (Varian Inc., 2011).Z tehniko IGRT lahko predvsem zmanjšamo napake obsevanja zaradi: - premikanja tarče med obsevanji (intra-fractional), - premikanja tarče med obsevanjem (inter-fractional), - napak pri pozicioniranju pacienta.Radiološki inţenirji se pri delu posluţujemo različnih komponent obsevalnega aparata innekatere pomembne komponenete za izvajanje IGRT tehnike so: - Exac Trac X-ray 6D robotic system, - IR sistem, - On-board Imager (OBI) kV sistem za cone-beam CT (CBCT), - Portal Vision slikovni sistem. Slika 8: Exac Trac 6D robotic IGRT couch sistem VIR: http://www.newswise.com/articles/new-image-guided-radiotherapy-system-benefits-high-risk-patients 10
  13. 13. Exac Trac 6D robotic IGRT couch se uporablja za uravnavanje nepravilnosti, ki nastanejopri vsakodnevnnem pozicioniranju pacienta v poloţaj izocentra. Sestavni deli Exac Tracta so:dve vgrajeni rentgenski cevi v prostoru linearnega pospeševalnika, dva silicijeva detektorja inIR sistem za detekcijo rentgenske slike in hkrati poloţaja pacienta. Slika 9: Prikaz poravnave z tehniko prekrivanja in deljenega polja pri slikanju z sistemom Exac Trac VIR: http://www.varian.com/media/oncology/resources/flash/obi_image_gallery/portal_vision.html3.2.1 On-board Imager (OBI)Uporaba On-board Imager (OBI) sistema omogoča bolj učinkovito in primerno dinamičnospremljanje obsevalne tarče – obsevalnega polja ter naslenje podrobnosti: - pravilno pozicioniranje bolnika v primerjavi z izocentrom, - verifikacijo obsevalnih polj v primerjavi z določenimi markerji in terapijo z obsevanjem, - pozicioniranje obsevalnega poljna glede na implantirane zlate markerje ali kostne strukture, - izboljšan nadzor nad tumorjem pred in med obsevanjem, - zaznavanje sprememb pri premikanju notranjih organov in spremembe pri dihanju, 11
  14. 14. - zajete visoko kvalitetne slike omogočajo hitrejšo obravnavo in pregled anatomskih razlik, - sprejemanje odločitev o morebitnih premikih izocentra pred obsevanjem, - nizke kV dozne obremenitve omogočajo dnevno preverjanje obsevalnih polj.S pomočjo OBI sistema in računalniških programov izvedemo korekcijo obsevalnih polj, ti.»repozicioniranje bolnika«. Repozicioniranje lahko opravimo na dva načina in sicer na: a) kostne strukture - omogočanje direktne določitve obsevalne tarče - kostne strukure so zanesljiva orientacija za določitev obsevalne tarče b) implantirana zlata zrnca – markerje - prilagoditev izocentra obsevalnega polja na določen implantirani zlati marker (Varian Inc., 2011).Prikaz IGRT, link: http://www.youtube.com/watch?v=8ySdWkx6m_c&feature=related.3.3. RapidArc – volumetrično ločno obsevanjeObsevalna tehnika RapidArc je omogočila velik napredek pri obsevanju bolnikov, sajizboljšuje skladnost med odmerkom doze in skrajšanim časom obsevanja. RapidArc tehnikadeluje na princupu računalniških algoritmov, ki samodejno premikajo gantrij, kateri obkroţibolnika na obsevalni mizi za 360° in hkrati uravnavajo sekvenčno premikanje »slidingwindow« MLC lističev in spreminjajočo se intenziteto sevanja (dose rate). Vse to omogočakontinuirano in učinkovitejše, ter predvsem hitrejše obsevanje za razliko od ostalih tehnik(Varian Inc., 2011). RapidArc nam omogoča prenos celotne frakcionirane doze s tehnikoIMRT v eni sami rotaciji gantrija za 360° (Zankowski, 2007).Glavne prednosti obsevalne tehnike RapidArc so: - simultano gibanje gantrija okoli pacienta za 360°, kar omogoča optimalno porazdelitev doze v bolniku, 12
  15. 15. - simulatano premikanje MLC-jev z načinom t.i. »sliding window«, - nadzor nad hitrostjo premikanja gantrija, - Varianov patentiran »gridded gun«, ki omogoča sprotno spreminjanje intenzitete izhodnega snopa iz obsevalnega aparata, - minimalen čas obsevanja (navadno okoli 1-2 min) (Zankowski, 2007).Prikaz Rapid Arc, link: http://www.youtube.com/watch?v=fMIW2SRTE1I&feature=related. Slika 10: Primerjava obsevalnih planov IMRT in RAPID ARC tehnike obsevanja VIR: http://www.varian.com/us/oncology/treatments/treatment_techniques/rapidarc/comparison.html 13
  16. 16. 4 LITARATURA - Novaković in sod. (2009). Onkologija. Raziskovanje, diagnostika in zdravljenje raka. 1. izd. Ljubljana: Mladinska knjiga; 120-154. - Majerle M. (2003). Umerjanje linearnega pospeševalnika Philips SL-75/5 za potrebe 3D načrtovanja v radioterapiji. Diplomsko delo. Univerza v Ljubljani. Fakuleteta za matamatiko in fiziko; 30-58 - Strojan in sod. (2010). Onkologija. Intenzitetno modulirano obsevanje (IMRT) zdaj tudi na Onkološkem inštututu v Ljubljani. Leto XIV. Onkološki Inštitut; 91-96 - Evans et al (2001). Performance assessment of the Gulmay D3300 kilovoltage X-ray therapy unit. The British Journal of Radiology. 74 (2001). The British Institute of Radiology; 537–547 - Zankowski C (2007). Varian’s NewRapidArc™ Delivery. The Next Dimension in Speed and Precision. Centerline: 1-5 - Advance radiation center of New York (2011). Image radiatoin radiotherapy and Rapid Arc technology. http://advancedradiationcenters.com/?p=whatisigrt <10.5.2011>. - Varian Inc. (2011). Varian radiation oncology program solution. http://www.varian.com/us/oncology/radiation_oncology/ <14.5.2011>. 14

×