Summary
Stereotaktisk krop strålebehandling (SBRT) involverer image-guided, ablativ stråling leveres til kræft mål refraktære over for kemoterapi eller til konventionel strålebehandling. Den robot-armet Cyberknife SBRT systemet, ved hjælp af avanceret mål lokalisering, leverer hypofractionated stråledoser i stand til at sterilisere cancer-targets. Denne artikel vil overveje nye terapeutiske roller SBRT for gynækologisk cancer.
Abstract
Stereotaktisk krop strålebehandling (SBRT) udmærker sig ved nødvendiggør mere stiv patient immobilisering, der tegner sig for respiratorisk bevægelse, kompliceret behandling planlægning, on-board imaging, og reduceret antallet af ablative strålingsdoser til cancer-targets normalt refraktære over for kemoterapi og konventionel strålebehandling. Stejl SBRT strålingsdosis afleveringssteder tillader snæver 'blyant beam "behandling felter anvendes til ablative strålebehandling kondenseret i 1 til 3 behandlinger.
Behandling af læger må forstå, at SBRT kommer på et større fare for normal vævsskade og chancen for geografisk tumor miss. Begge skal løses ved immobilisering af cancer-targets og ved høj præcision behandling levering. Cancer-target immobilisering er opnået gennem brug af indekserede tilpassede Styrofoam afstøbninger, evakueret sækkestole, eller body-fix forme med patient-uafhængig abdominal kompression. 1-3 Intrafraction bevægelse af kræft Targets på grund af vejrtrækning nu kan reduceres ved patient-responderende ånde hold teknikker, 4 patientmundstykke aktiv vejrtrækning koordinering, 5 respiration-korreleret computertomografi, 6 eller image-guided sporing af referencemærkerne implanterede i og omkring en bevægende tumor. 7-9 Den Cyberknife system (Accuray [Sunnyvale, CA]) anvender en stråling lineær accelerator monteret på en industriel robotarm, som nøjagtigt følger patient respiratorisk bevægelse af et kamera-sporet sæt lysemitterende dioder (LED) imprægneret på en vest monteret til en patient. 10 Betydelige nedskæringer i strålebehandling margener kan opnås ved bevægelsessporing, i sidste ende gør en mindre planlægning målområdet, der er bestrålet med submillimeter nøjagtighed. 11-13
Kræfttargets behandlet med SBRT bestråles med konvergerende tæt kollimerede stråler. Resulterende strålingsdosis cancer målvolumenet histogrammer har en mere stedordced stråling "skulder" angiver høj procentdel mål dækning og en lille høj-dosis stråling "hale". Således øgede mål conformality kommer på bekostning af nedsat dosis ensartethed i SBRT cancer-target. Dette kan have konsekvenser for både svulster i den efterfølgende kontrol i SBRT mål og normalt væv tolerance over for organer på risiko. På grund af den skarpe dosis falloff i SBRT, muligheden for okkult sygdom undslippe ablative strålingsdosis opstår, når kræft mål ikke fuldt ud anerkendt og utilstrækkelige SBRT dosis Der anvendes. Klinisk målvolumenet (CTV) udvidelse af 0,5 cm, hvilket resulterer i et større planlægning målvolumen (PTV), er forbundet med forøget mål kontrol uden unødig normalt vævsbeskadigelse. 7,8 yderligere reduktion i sandsynligheden for geografiske forbier kan opnås ved inkorporering 2 - [18F] fluor-2-deoxy-D-glucose (18 F-FDG) positronemissionstomografi (PET) 8 Anvendelse af 18F-FDG PET / CT i SBRT treatme.nt planlægning er kun begyndelsen af forsøg på at opdage nye billeddiagnostiske mål molekylære signaturer for gynækologiske kræftformer.
Protocol
1. Stereotaktisk Cyberknife radiosurgery Høring
- Beskriver Cyberknife radiosurgery behandling. Cyberknife radiosurgery involverer anvendelse af en lineær accelerator monteret på en industriel robotarm lignende maskiner, der anvendes til at biler. Robotarmen bevæger den lineære accelerator i tre-dimensionelle rum omkring en patient som den skrider frem gennem multiple behandling "stop 'for strålen levering. Tværgående plan røntgenbilleder opnås under behandling til at kontrollere patienten er i en korrekt behandling position. Eftersom behandling stråle levering ikke er begrænset til et todimensionalt plan, dette system forbedrer yderligere evnen til at levere koncentrerede strålingsdoser til kræfttargets samtidig minimere strålingsdosis kritisk huden og viscerale organer strukturer.
- Diskuter CyberKnife strålebehandling risici. Cyberknife radiosurgery kan resultere i mulige garvning og rødmen af huden, træthed, sjældne kvalme eller diarrhea, sjælden visceral organ skader, muskel, nerve, og knogle skade, og meget lille risiko for anden kræft.
2. Stereotaktisk Cyberknife radiosurgery referenceenergi Placement
- Beskriv referenceenergi placering. Kvinder bliver behandlet for vedvarende eller tilbagevendende gynækologiske kræftformer gennemgå operative eller CT-styrede placering af mindst tre enkeltsenge 1,6 x 3 mm guld blødt væv referencemærkerne (på størrelse med et riskorn) i eller i nærheden af cancer-target. Kirurgiske klemmer anbragt på det tidspunkt kendte kirurgi ikke er af tilstrækkelig densitet til anvendelse som radiosurgical referencemærkerne. Kirurgiske clips ikke interfererer med radiosurgical målretning på grund af densiteten afvigelse.
- Angiver referenceenergi positionering i forhold til radiosurgical målet. Referencemærkerne er placeret på forskellige væv dybder omkring radiosurgical målet og skal være adskilt af to centimeter eller mere. Referencemærkerne er placeret inden for 4 til 6 cm fra tArget.
3. Stereotaktisk Cyberknife radiosurgery behandling planlægning
- Diskuter radiosurgical behandling planlægning. Mindst en uge efter referenceenergi placering (dvs., således at healing har fundet sted, og referenceenergi bevægelse minimeres), patienter gennemgå CT-vejledt SBRT behandling simulering. I vores program, er to-bens lokaliseret evakueret vacuum-pose bækken immobilisering anvendes.
- Angiv patient placering på behandlingen bordet. Kvinder behandles i ryggen behandling position på Cyberknife radiosurgical flade bordplade.
- Diskuter mål og patient immobilisering. Patienten kan undergå evakueret vacuum-pose immobilisering at reducere intrafraction bevægelse under stråledosis leveringen. Når immobiliseret, kvinder have foretaget ikke-kontrast sammenhængende aksial CT høj opløsning billeddannelse (1 til 1 pitch, 1,0 mm snittykkelse, spænding 120 kVp, 450 mAs).
- Diskuter brugen af avanceretbilleddannelse til målet lokalisering. Efter CT-scanning, gennemgår kvinder fortrinsvis sædvanlige 18 F-FDG PET / CT-scanning i samme SBRT behandling position. Alternativt kan kvinder gennemgår konventionel modsætning bækken magnetisk resonansbilleddannelse.
- Beskriv billedet co-registrering for radiosurgical behandling planlægning. Billeder fra høj opløsning CT og 18 F-FDG PET / CT importeres til inverse strålebehandling planlægning på Multiplan 3.5.2 Behandling Planning System (Accuray).
- Beskriv hold tilgang til radiosurgical behandling planlægning. Til behandling planlægning, både en stråling onkolog og gynækologiske onkolog kontur cancer-target kliniske målområdet (farvefjernsynsmodtagere). Andre sygdomme i risikogruppen væv kontureret og indgår i farvefjernsynsmodtagere. Nærliggende normale væv strukturer, såsom den lille tarm, rektum, blære, lever, nyrer, lunger, bilaterale proximale lårben, vagina og sakrale nerverødder er kontureret vedstrålingen onkolog.
- Beskriver strålingsdosis recept. Stråler recept dosis på 3 x 800 cGy = 2400 cGy (almindeligvis til 70% isodose linie) er blevet valgt. I en 200 cGy biologisk ækvivalent dosis beregning, er næsten 6170 cGy leveres med denne recept antager en "α / β"-forhold på 10 til tumor. Den udsendte stråling fra en SBRT lineær accelerator kollimeres enten ved hjælp af en 12 faste wolfram cirkulære kollimatorer (5 til 60 mm) eller ved anvendelse af en wolfram-kobberlegering segmenteret sekskant IRIS kollimator. 14 normale organer har en tolerance på stråling og anvendelse af dosis volumen histogram parametre for normalt væv begrænsning i ablative stereotaktisk strålebehandling er anført i tabel 1.
4. Stereotaktisk Cyberknife radiosurgery Behandling Levering
- Udfør cross-plane billede verifikation. Under Cyberknife SBRT, blød væv referencemærkerne(Eller i nogle tilfælde stive anatomiske landemærker som kraniet for intrakranielle læsioner og rygsøjlen for rygsøjlen læsioner) spores ved cross-fly radiografisk billedbehandling og bekræftet at være i det forventede mål beliggenhed ved målet at lokalisere systemet (TLS) delsystem.
- Verificere mål positionering. Referencemærkerne spores i tre og op til seks grader af frihed (dvs. x, y, z, hældning, rulning og giring). Billeder genereret af TLS automatisk registreret og sammenlignet med digitalt rekonstruerede røntgenbilleder (DRRs) genereret fra den første behandling planlægger CT-scanning.
- Kontroller mål positionering. Hvis resultaterne af automatisk registrering viser, at referencemærkerne har flyttet ud foruddefinerede tolerancer i et af de seks frihedsgrader (x, y, z, hældning, rulning, og krøje), er behandlingen automatisk sat på pause. Patienten repositionering derefter forekommer.
- Overvej mål bevægelse. Mål, der bevæger sig med respiratoriske bevægelse er steated udnytte Synchrony Respiratory Tracking delsystemet (Synchrony). Ved anvendelse af et kamera er monteret i behandlingsrummet, systemet kontinuerligt sporer patientens åndedrætsmønster (dvs. opnå eksterne positionsdata) under anvendelse af lys-emitterende dioder (LED'er) fastgjort til en vest rundt om patientens thorax. 10 sammen med referenceenergi placeringen oplysninger (intern position data) fås fra cross-planet X-stråler, bygger Synchrony systemet en korrelation model med de eksterne data og de interne data. Denne sammenhæng Modellen gør det muligt for robotarmen til at følge enhver åndedræts-induceret bevægelse af målet, mens under leveringen af enhver og alle behandlingsgrupper stråler.
- Behandlingen kan medføre 100-150 projektresultat behandling holdninger robotarm. Behandlinger kan vare 30 til 90 minutter.
5. Repræsentative resultater
Stereotaktisk krop strålebehandling (SBRT) kan involvere mange enkelte stråler ( blå vektorer) Alle konvergerende på enkelte eller multiple nært knyttet kliniske stråling mål, som vist i figur 1A. En repræsentant god radiosurgical planlægning resultat giver en leverance SBRT behandling med høj strålingsdosis cancer-target volumen dækning og cancer-target conformality. Figur 1B-D viser 131 bjælker blev brugt til at behandle på en underlivsbetændelse tilbagefald af en chemorefractory kræft i æggestokkene målet i løbet af 42 minutter. SBRT ordineret til 80% isodose linie gøres 100% klinisk målvolumenet dækning med en conformality indeks på 1,94 for en total dosis på 2400 cGy i tre daglige 800 cGy fraktioner. De dosis-mængde histogrammer for kliniske mål (rød) og for de kritiske strukturer rectum (brun), blære (gul), tyndtarm (lyseblå) sakrale nerver (TAN) og hofter (orange) er afbildet i figur 2.
Figur 1.tp :/ / www.jove.com/files/ftp_upload/3793/3793fig1large.jpg "target =" _blank "> Klik her for at se større figur.
Figur 2. Dosis-volumen histogrammer for den kliniske mål (rød) og for de kritiske strukturer i endetarmen (brun), blære (gul), tyndtarm (lyseblå) sakrale nerver (tan) og hofter (orange).
Discussion
Fremme tidlige SBRT resultater har givet anledning til klinisk undersøgelse af strålebehandling til behandling af vedvarende eller tilbagevendende gynækologisk cancer. 7, 8, 15 data spørgsmålstegn radiobiological effekter og tilstand af celledød som følge af SBRT. Små kliniske undersøgelser har vist, at ablative strålingsdoser fra SBRT fremstille målrettede sygdomsbekæmpelse på mere end 90%. I modsætning til konventionelle stråling, er det blevet udfordring at kombinere SBRT med strålingssensibiliserende og cytotoksisk / cytostatisk kemoterapi. Bedre kræft målretning gennem øget planlægning behandling volumen udvidelser og gennem inddragelse af 18 F-FDG PET / CT-billeder er blevet bedre kliniske resultater. Selv om det er nødvendigt at se på andre metoder til at levere dosis-eskalerede stråling med høj præcision, er det fortsat uafklaret, om SBRT kan give tilsvarende terapeutisk effektivitet som lav og høj dosishastighed brachyterapi. Faktisk brachyterapi er det mere almindeligt og validateret teknik til at opnå en strålingsdosis eskalering i gynækologisk cancer-targets. Som sådan er både begejstring og klogskab hensigtsmæssige i at læse tilgængelige SBRT data til behandling af gynækologiske kræftformer.
Disclosures
Vi (CAK, JMB, RD) har intet at oplyse.
Acknowledgments
Denne forskning blev støttet af den sag Omfattende Cancer Center (P30 CA43703).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cyberknife system | Accuray |
References
- Sherouse, G., Bourland, J., Reynolds, K. Virtual simulation in the clinical setting: some practical considerations. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 19, 1059-1065 (1990).
- Dickesn, C. Personalized fixation using a vacuum consolidation technique. Br. J. Radiol. 54, 257-258 (1981).
- Wunderink, W. Reduction of respiratory liver tumor motion by abdominal compression in stereotactic body frame, analyzed by tracking fiducial markers implanted in liver. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 71, 907-915 (2008).
- Mageras, G., Yorke, E. Deep inspiration breath hold and respiratory gating strategies for reducing organ motion in radiation treatments. Semin. Radiat. Oncol. 14, 65-75 (2004).
- Wong, J., Sharpe, M., Jaffray, D. The use of active breathing control (ABC) to reduce margin for breathing motion. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 44, 911-919 (1999).
- Ford, E., Mageras, G., Yorke, E. Respiration-correlated spiral CT: a method of measuring respiratory-induced anatomic motion for radiation treatment planning. Med. Phys. 30, 88-97 (2003).
- Kunos, C. Cyberknife radiosurgery for squamous cell carcinoma of the vulva after prior pelvic radiation therapy. Technol. Cancer Res. Treat. 7, 375-380 (2008).
- Kunos, C. Stereotactic body radiosurgery for pelvic relapse of gynecologic malignancies. Technol. Cancer Res. Treat. 8, 393-400 (2009).
- Kilby, W., Dooley, J., Kuduvalli, G., Sayeh, S., Maurer, C. The Cyberknife robotic radiosurgery system in 2010. Technol. Cancer Res. Treat. 9, 431-438 (2010).
- Ozhasoglu, C. Synchrony – Cyberknife Respiratory Compensation Technology. Med. Dosimetry. 33, 117-123 (2008).
- Hoogeman, M. Clinical Accuracy of the Respiratory Tumor Tracking System of the Cyberknife: Assessment By Analysis of Log Files. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 74, 297-303 (2009).
- Antypas, C., Pantelis, E. Performance evaluation of a CyberKnife G4 image-guided robotic stereotactic radiosurgery system. Phys. Med. Biol. 53, 4697-4718 (2008).
- Wilcox, E., Daskalov, G. Evaluation of GAFCHROMIC EBT film for Cyberknife dosimetry. Med. Phys. 34, 1967-1974 (2007).
- Echner, G. The design, physical properties and clinical utility of an iris collimator for robotic radiosurgery. Phys. Med. Biol. 54, 5359-5380 (2009).
- Choi, C. Image-guided stereotactic body radiation therapy in patients with isolated para-aortic lymph node metastases from uterine cervical and corpus cancer. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 74, 147-153 (2009).
