Artykuł metodologiczny

Terapia protonowa i jej zastosowanie kliniczne w wybranych nowotworach złośliwych guzów litych

20.9K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/58372

⸱

6 lutego 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Radiation Oncology, University of Maryland School of Medicine, 2Department of Radiation Oncology, University of Maryland Medical Center, 3Department of Medicine, University of Maryland School of Medicine, University of Maryland Greenebaum Comprehensive Cancer Center

W tym artykule

Podsumowanie

Przedstawiono podstawy planowania i dostarczania radioterapii protonowej na przykładzie raka prostaty. Zastosowanie tych zasad do innych wybranych miejsc chorobowych pokazuje, w jaki sposób radioterapia protonowa może poprawić wyniki kliniczne u pacjentów z rakiem.

Streszczenie

Radioterapia jest często stosowaną metodą leczenia nowotworów litych. Chociaż mechanizmy zabijania komórek są podobne dla wszystkich form promieniowania, właściwości in vivo wiązek fotonów i protonów różnią się znacznie i mogą być wykorzystane do optymalizacji wyników klinicznych. W szczególności cząstki protonów tracą energię w przewidywalny sposób, gdy przechodzą przez ciało. Właściwość ta jest wykorzystywana klinicznie do kontrolowania głębokości, na której wiązka protonów jest przerywana, oraz do ograniczania dawki promieniowania poza obszar docelowy. Strategia ta może pozwolić na znaczne zmniejszenie dawki promieniowania do normalnych tkanek znajdujących się tuż za celem guza. Jednak degradacja energii protonów w organizmie pozostaje bardzo wrażliwa na gęstość tkanek. W związku z tym wszelkie zmiany gęstości tkanek w trakcie leczenia mogą istotnie wpływać na dozymetrię protonów. Takie zmiany mogą wystąpić w wyniku zmian masy ciała, oddychania lub wypełnienia/gazów jelit i mogą powodować niekorzystne odkładanie dawki. W tym manuskrypcie przedstawiamy szczegółową metodę prowadzenia terapii protonowej przy użyciu technik skanowania zarówno pasywnego rozproszenia, jak i wiązki ołówkowej w przypadku raka prostaty. Chociaż opisana procedura dotyczy bezpośrednio pacjentów z rakiem prostaty, metoda ta może być zaadaptowana i stosowana w leczeniu praktycznie wszystkich guzów litych. Naszym celem jest wyposażenie czytelników w lepsze zrozumienie dostarczania terapii protonowej i jej wyników, aby ułatwić odpowiednią integrację tej modalności podczas terapii przeciwnowotworowej.

Wprowadzenie

Szacuje się, że w 2018 roku u 1,7 miliona osób w Stanach Zjednoczonych zostanie zdiagnozowany rak, z czego ponad 600 000 zapadnie na tę chorobę1. Obecne opcje leczenia obejmują terapię mono- lub multimodalną z wykorzystaniem chirurgii, radioterapii (RT) i leczenia ogólnoustrojowego. Jeśli chodzi o RT, jedna czwarta nowo zdiagnozowanych pacjentów otrzyma ją w ramach początkowej terapii przeciwnowotworowej, a prawie połowa ostatecznie będzie jej wymagać w trakcie trwania choroby2,3.

Pojawienie się RT datuje się na rok 1895, kiedy William Conrad Roentgen odkrył promieniowanie rentgenowskie podczas pracy z lampą katodową w swoim laboratorium na Uniwersytecie Würzberg w Niemczech4. Niedługo potem pacjenci z szeroko zakrojonymi chorobami, takimi jak toczeń i rak, otrzymywali leczenie za pomocą promieni radu. Szybko zdano sobie sprawę z początkowych komplikacji, o których nawet mówił Pierre Curie w swoim wykładzie z okazji Nagrody Nobla5. Ponieważ promieniowanie wpływa zarówno na tkanki normalne, jak i nowotworowe, należy stosować starannie kontrolowane dawki promieniowania, aby zmaksymalizować współczynnik terapeutyczny, zdefiniowany jako prawdopodobieństwo kontroli guza w porównaniu z prawdopodobieństwem niedopuszczalnej toksyczności. Wraz ze stopniowym postępem technologicznym, a także lepszym zrozumieniem radiobiologii i fizyki, ten współczynnik terapeutyczny znacznie się poprawił z czasem. Zastosowanie RT znacznie poprawiło wyniki w przypadku kilku nowotworów, co znalazło odzwierciedlenie w włączeniu go do krajowych wytycznych dotyczących terapii przeciwnowotworowej6,7,8,9. W niektórych przypadkach RT może być używany jako jedyna metoda terapii10, podczas gdy w innych chorobach może być używany jako część terapii multimodalnej do miejscowej kontroli choroby lub eliminacji choroby mikroskopowej11. Chociaż często stosuje się ją z zamiarem wyleczenia, wielu pacjentów z RT jest leczonych w celu złagodzenia bólu lub innych objawów, które rozwijają się w wyniku ucisku, inwazji lub zniszczenia normalnych tkanek wywołanych przez guz w warunkach choroby lokoregionalnej lub rozległej choroby z przerzutami.

Podstawowe zasady stojące za RT są proste. Dzięki zastosowaniu promieniowania energia jest deponowana w komórkach poprzez jonizację atomów. Energia ta, choć może podnieść temperaturę napromieniowanego obszaru tylko o kilka mikrokelwinów, wytwarza wolne rodniki, które mogą bezpośrednio uszkadzać odsłonięte komórki poprzez uszkodzenie DNA12,13. Znaczna część naszej wiedzy na temat promieniowania wysokoenergetycznych cząstek i jego interakcji z materią pochodzi z teoretycznych i eksperymentalnych badań promieni kosmicznych i ich oddziaływań w górnych warstwach atmosfery, przeprowadzonych na początku XX wieku14. Cząstki naładowane o wysokiej energii (MeV do GeV) oddziałują z materią głównie za pośrednictwem siły elektromagnetycznej: gdy cząstki te przechodzą przez materię lub tkankę, nieelastyczne zderzenia z orbitującymi elektronami prowadzą do jonizacji i wzbudzenia materii docelowej, a sprężyste zderzenia z jądrami atomowymi prowadzą do rozproszenia lub odchylenia toru cząstki. Ponadto zderzenia jądrowe i twarde zderzenia z elektronami prowadzą do kaskady promieniowania wtórnego, które zwiększa jonizujący efekt promieniowania cząsteczkowego. Wysokoenergetyczne cząstki przechodzące przez materię pozostawiają po sobie ślad zjonizowanych atomów, molekuł i wolnych elektronów, które są chemicznie reaktywne i mogą potencjalnie indukować zmiany biologiczne lub uszkodzenia organizmów narażonych na te pola jonizujące.

Głównym długoterminowym celem radioterapii było nauczenie się, jak najlepiej wykorzystać te pola jonizujące w sposób, który skutecznie leczy ludzkie choroby. Z klinicznego punktu widzenia idealna forma promieniowania (taka jak foton, proton, elektron lub ciężki jon) powinna indukować wystarczającą jonizację w celu chorobowym, aby zapewnić terapeutyczny efekt przeciwnowotworowy, jednocześnie powodując minimalną jonizację w otaczających normalnych tkankach, aby zminimalizować szkodliwe skutki. To, który rodzaj promieniowania zostanie wybrany do RT, zależy częściowo od leczonej choroby. W przypadku guzów, które znajdują się głębiej w ciele i mogą być również chirurgicznie nieoperacyjne, megawoltowe fotony, protony i ciężkie jony są uważane za optymalne15,16. W przypadku nowotworów powierzchownych, takich jak te obejmujące skórę, terapia elektronowa może być optymalna, a nawet lepsza niż operacja kosmetyczna. Z drugiej strony zaletą fotonów megawoltowych jest ich zdolność do wnikania w głąb tkanki przy jednoczesnym ograniczeniu uszkodzeń skóry. W przypadku naładowanych cząstek, takich jak elektrony, protony lub ciężkie jony, ich podstawowa zaleta polega na ich charakterystyce "zatrzymywania"; Oznacza to, że naładowane cząstki tracą energię w sposób ciągły poprzez nieelastyczne zderzenia opisane powyżej, a ta utrata energii jest wysoce przewidywalna w skali milimetrowej. W związku z tym wiązka naładowanych cząstek może być dostarczona do pacjenta z precyzyjnymi energiami na żądaną głębokość. Co więcej, naładowane cząstki wytwarzają niewielką lub żadną dawkę wyjściową17. Natomiast nienaładowane cząstki, takie jak fotony, wykazują wykładniczy spadek (tłumienie) wraz ze wzrostem głębokości, co często prowadzi do znacznej dawki wyjściowej, która może zagrozić zdrowym tkankom dystalnie do celu. Koncepcje te są pokazane w Rysunek 1, który pokazuje właściwości dawki promieniowania (jonizacji) różnych rodzajów promieniowania stosowanych klinicznie. Główną motywacją do stosowania protonów lub jonów węgla zamiast fotonów do głębszych celów nowotworowych jest to, że dawka wejściowa dawki jest minimalna, a dawka wyjściowa bliska zeru poza tkankami docelowymi. Tabela 1 podsumowuje niektóre z klinicznie istotnych cech wiązek fotonów i protonów.

Postępy w dziedzinie radioterapii, w tym terapii protonowej, nastąpiły na dwóch głównych frontach: 1) budowa wydajnych akceleratorów cząstek zdolnych do wytwarzania promieniowania o wysokiej energii (MeV), takich jak akceleratory synchrotronowe i cyklotronowe, oraz 2) rozwój zaawansowanych metod obliczeniowych, które łączą dane obrazowania chorób i obliczenia transportu promieniowania, aby umożliwić symulowane komputerowo "planowanie leczenia". Do planowania leczenia, pacjenci zazwyczaj poddawani są obrazowaniu tomografii komputerowej (CT). Obrazy TK zawierają trójwymiarowe informacje anatomiczne o pacjencie, a także precyzyjne określenie ilościowe gęstości tkanek. Obrazy tomografii komputerowej i mapy gęstości są następnie wykorzystywane w symulacjach komputerowych do planowania radioterapii: zarówno energia, jak i intensywność pola promieniowania są matematycznie zoptymalizowane dla każdego pacjenta. Badanie rezonansem magnetycznym (MRI) lub pozytonowa tomografia emisyjna (PET) mogą być również wykorzystane do uzupełnienia danych TK.

Poniżej opisujemy krok po kroku, jak pacjenci przechodzą przez przebieg radioterapii, a następnie przykłady niektórych typów nowotworów leczonych terapią protonową.

Protokół

Dokładny protokół planowania i dostarczania radioterapii będzie się różnić w zależności od miejsca choroby i może nawet wymagać indywidualnego dopasowania dla każdego pacjenta. Co więcej, procedura może również wymagać modyfikacji w celu uwzględnienia preferencji instytucjonalnych i dostępności sprzętu. Na potrzeby tej dyskusji przedstawimy kroki stosowane do planowania protonowego w typowym przypadku raka prostaty, ponieważ jest to najczęstszy nowotwór leczony terapią protonową w amerykańskich ośrodkach18. Protokół ten opisuje standardowe procedury kliniczne, a zatem nie wymaga zatwierdzenia przez instytucję przez komisję etyczną ds. badań klinicznych na ludziach.

1. Symulacja tomografii komputerowej w radioterapii

  1. Włóż przedłużony blat do stołu zabiegowego i upewnij się, że jest zablokowany.
  2. Umieść napompowaną poduszkę unieruchamiającą na blacie stołu i listwę indeksującą do formy nogi na poziomie kolana pacjenta.
  3. Umieść solidny zagłówek na górze stołu. Zacznij od głowy w rozmiarze F, która jest odpowiednia dla większości pacjentów.
  4. Upewnij się, że pacjent zakończył pełny proces pęcherza, pijąc 16-24 uncji płynu 45 minut przed planowanym czasem skanowania. Ten krok należy wykonać przed krokiem 1.12.
  5. Zarejestruj pacjenta w systemie Rejestracji Pacjenta CT.
  6. Wybierz protokół skanowania prostaty o grubości plastra 3 mm.
  7. Upewnij się, że zgoda na leczenie, zgoda na kontrast i zlecenie symulacji zostały wypełnione przez lekarza prowadzącego.
  8. Poproś pacjenta, aby przebrał się w fartuch i zdjął całe ubranie od pasa w dół.
  9. Potwierdź identyfikację pacjenta, werbalnie weryfikując imię i nazwisko pacjenta, datę urodzenia i miejsce zabiegu.
  10. Zrób zdjęcie twarzy pacjenta.
  11. Poproś pacjenta, aby usiadł na stole, a następnie pomóż mu ustawić się w pozycji leżącej, głową do przodu.
  12. Umieść nogi pacjenta w napompowanej poduszce unieruchamiającej i ułóż ręce pacjenta na klatce piersiowej, splatając palce, dając im niebieski pierścień lub zakładając paski wokół ramion.
  13. Potwierdź wyrównanie pacjenta z systemem laserowym.
  14. Podłącz podwójną pompę próżniową do dyszy poduszki unieruchamiającej.
  15. Umieść nogi w poduszce unieruchamiającej tak, aby forma otoczyła bok nóg, a także stworzyła barierę między nogami. Upewnij się, że poduszka unieruchamiająca znajduje się poniżej miednicy i wystaje poza stopy.
  16. Włóż i napompuj balon śródodbytniczy, jeśli jest to klinicznie wskazane przez lekarza prowadzącego.
  17. Wykonaj przednio-tylne (AP) i boczne (LAT) zwiadowcze zdjęcia rentgenowskie (topogramy), aby potwierdzić, że wyrównanie pacjenta jest zoptymalizowane. Obejmuje to weryfikację prostoliniowości na obrazie AP i wyrównanie obrotowe na obrazie bocznym. Użyj obu obrazów, aby upewnić się, że gazy jelitowe są minimalne. Pozycjonowanie powinno zostać skorygowane i potwierdzone ponownym obrazowaniem. Jeśli gaz jelitowy jest obecny i nadmierny, przeproś pacjenta do toalety i ponownie rozpocznij proces od kroku 1.15.
  18. Gdy pacjent znajdzie się w żądanej pozycji, usuń powietrze z poduszki unieruchamiającej za pomocą podwójnej pompy próżniowej Q-fix, aby utworzyć solidną formę wokół nóg i stóp.
  19. Ręcznie wyreguluj stół zabiegowy tak, aby krzyż celowniczy lasera znajdował się na poziomie bioder pacjenta oraz na linii środkowej bioder i brzucha na poziomie stawu biodrowego. Określ położenie krzyża nitkowego na pacjencie za pomocą pisaka do znakowania. Umieść znaczniki lokalizacyjne na krzyżu nitkowym, aby wyznaczyć punkt początkowy dla symulacji weryfikacyjnej podczas dostarczania promieniowania.
  20. Ustaw parametry tomografii komputerowej tak, aby obejmowały obszar miednicy od kręgosłupa L3 do połowy kości udowej.
  21. Zeskanuj pacjenta za pomocą protokołu skanowania prostaty.
  22. Upewnij się, że skan jest akceptowalny do planowania leczenia. Pęcherz powinien być pełny, a odbytnica powinna mieć minimalną ilość powietrza lub stolca.
  23. Wyeksportuj plik skanowania cyfrowego do oprogramowania do planowania leczenia i powiadom o dozymetrii.
  24. Oznacz poduszkę do unieruchamiania pacjenta identyfikatorem pacjenta, nazwiskiem lekarza prowadzącego i instrukcjami konfiguracji przed przechowywaniem do późniejszego użycia podczas terapii.
  25. Przejdź do kroku 2.1, jeśli pacjent jest poddawany terapii protonowej wiązką ołówkową. Przejdź do kroku 3.1, jeśli pacjent będzie otrzymywał pasywną terapię protonową rozproszenia.

2. Planowanie radioterapii za pomocą terapii światłem ołówkowym

  1. Zaimportuj dane z symulacji tomografii komputerowej do oprogramowania do planowania leczenia (TPS).
  2. Użyj narzędzi do konturowania systemu planowania leczenia, aby zdefiniować wszystkie istotne objętości geometryczne na podstawie uzyskanych obrazów CT. Struktury te obejmują pęcherz moczowy, odbytnicę, jelito grube, jelito cienkie, głowy kości udowej, zewnętrzną powierzchnię ciała, powierniki, przekładkę doodbytniczą i/lub balon doodbytniczy.
  3. Utwórz dodatkowy kontur zewnętrzny, który obejmuje ciało, stół zabiegowy i wszelkie urządzenia unieruchamiające. Dawka promieniowania będzie obliczana tylko w obrębie tego konturu.
  4. Konturuj pierwszą kliniczną objętość docelową (CTV1) obejmującą prostatę, pęcherzyki nasienne i zajęte węzły chłonne. CTV1 zostanie przepisany 45.0 Gy (RBE). Objętość CTV1 będzie miała wygląd struktury w kształcie litery U na obrazach osiowych. Normalne tkanki jelita cienkiego, odbytnicy i pęcherza moczowego będą znajdować się w docelowej objętości w kształcie litery U.
  5. Obrysuj drugą kliniczną objętość docelową (CTV2) tak, aby obejmowała prostatę i pęcherzyki nasienne. Pacjentowi CTV2 zostanie przepisana całkowita dawka 34,2 Gy (RBE).
  6. Wybierz trzy wiązki o kątach bramowych 90, 180 i 270 stopni do obróbki objętości CTV1. Wybierz tylko kąty wiązki 90 i 270 stopni do leczenia CTV2.
  7. Zaprojektuj dwie geometryczne struktury blokujące (objętości unikania).
    1. Stwórz objętość unikania "środkowego bloku" obejmującą normalne tkanki w objętości CTV1 w kształcie litery U.
    2. Zablokuj dolny aspekt wiązki tylno-przedniej (180 stopni) poniżej poziomu górnej części prostaty za pomocą "bloku odbytnicy".
  8. Utwórz izotropowe 7-milimetrowe rozszerzenie CTV1, aby utworzyć objętość docelową planowania protonów, nazwaną pPTV1. Użyj pPTV1, aby zdefiniować objętość rozmieszczenia plamki w taki sposób, że piki Bragga protonów (nazywane również "plamkami" protonów) są pozycjonowane przez optymalizator planowania w celu pokrycia CTV1.
  9. Podobnie jak w kroku 2.6, utwórz podobne rozszerzenie objętości CTV2, aby utworzyć pPTV2, ale użyj rozszerzenia 8 mm w kierunku lewo-prawo i rozszerzenia 5 mm zarówno w kierunku przednim, tylnym, jak i górnym-dolnym.
  10. Aby umożliwić solidną optymalizację, funkcję, która może uwzględniać niepewności ustawienia, niepewności zakresu i zmienne wypełnienie jelita gazem, utwórz dwa sztuczne ("nadpisane") zestawy danych CT: pierwszy ma całe jelito cienkie, jelito grube i odbytnicę nadpisaną do gęstości powietrza, a drugi ma te objętości nadpisane do gęstości mięśni.
  11. Przed optymalizacją należy utworzyć nowy plan leczenia dla CTV1. Wyznacz maszynę do obróbki protonami, która ma być używana do planowania, przypisz zalecaną dawkę i frakcjonowanie 45 Gy (RBE) w 25 frakcjach i zdefiniuj główny cel, który ma być CTV1. Przypisz 100% przepisanej dawki, aby pokryć co najmniej 98% objętości CTV1 przy użyciu wszystkich 3 wiązek (prawej bocznej, lewej bocznej i tylno-przedniej).
  12. Utwórz kolejny plan leczenia dla CTV2 z 2 zestawami wiązek. Najpierw przypisz 18 Gy (RBE), które ma być dostarczone w 10 frakcjach do CTV2 przy użyciu tylko lewej belki bocznej, i przypisz 16,2 Gy (RBE), które ma być dostarczone w 9 frakcjach do CTV2 przy użyciu tylko prawej belki bocznej. Przypisz 100% przepisanej dawki, aby pokryć 100% objętości CTV2.
  13. Przygotowanie do optymalizacji planu CTV1
    1. Przypisz strukturę środkowego bloku jako margines zakresu dla belek bocznych i przypisz strukturę bloku odbytnicy jako margines zakresu dla belki tylno-przedniej.
    2. Rozpocznij optymalizację od automatycznych (domyślnych) ustawień odstępów między warstwami energii, odstępów punktowych i marginesu docelowego.
    3. Określ maksymalną liczbę iteracji wynoszącą 40, maksymalną liczbę optymalizacji przed "filtrowaniem punktowym" wynoszącą 10 oraz minimalną wagę punktową wynoszącą 1,5 jednostki monitora. Filtrowanie punktowe usuwa plamki protonowe przy użyciu mniej niż 1,5 jednostki monitora, ponieważ istnieje techniczny minimalny limit liczby protonów, które mogą być dostarczone przez maszynę do obróbki.
    4. W pierwszej rundzie optymalizacji dla CTV1 wyznacz cel jako pPTV1, aby ustalić siatkę pozycji plamki protonów. Określone cele to 45,5 Gy (RBE) (waga = 100) do pPTV1 i spadek dawki z 45 do 0 Gy (RBE) w odległości 1 cm (waga = 2).
    5. Rozpocznij drugą rundę optymalizacji dla CTV1, usuwając powyższe cele pPTV1. Następnie wznów optymalizację z nowymi celami i wagami celów. Określ te parametry w następujący sposób, aby opracować plan modulacji intensywności, znany również jako optymalizacja wielopolowa (MFO).
      1. Dla objętości zewnętrznej należy ustawić spadek dawki od 45 do 0 Gy (RBE) w odległości 1 cm i przy masie 2.
      2. Dla objętości CTV1 należy ustawić minimalną dawkę 45 Gy (RBE) przy masie 100.
      3. Dla objętości CTV1 należy ustawić jednolitą dawkę 45,5 Gy (RBE) i masę 100. Postaw ten cel jako solidny.
      4. Dla objętości pPTV1 należy ustawić maksymalną dawkę na 46 Gy (RBE) o masie 100 i ustawić ten cel jako solidny.
      5. Dla objętości odbytnicy należy ustawić maksymalną dawkę 45,8 Gy (RBE) przy masie ciała 50. Postaw ten cel jako solidny.
      6. Dla objętości pęcherza moczowego należy ustalić maksymalną dawkę 45,8 Gy (RBE) przy masie ciała 50. Postaw ten cel jako solidny.
      7. W przypadku jelita cienkiego należy ustalić maksymalną dawkę 45,8 Gy (RBE) przy masie ciała 50. Postaw ten cel jako solidny.
      8. W przypadku jelita grubego należy ustalić maksymalną dawkę 45,8 Gy (RBE) przy masie ciała 50. Postaw ten cel jako solidny.
    6. Oprócz celów szczegółowych, przypisz ustawienia odporności, aby złagodzić przesunięcia pozycji o 5 mm, niepewność zakresu 3,5% oraz uwzględnij sztuczne ("nadpisane") dane CT, o których mowa powyżej, aby uwzględnić zmienność gazów jelitowych. Zastosuj te ustawienia niezawodności tylko do tych celów, które zostały określone powyżej jako "niezawodne".
  14. Zakończ optymalizację planu CTV1 i przejrzyj wynikowy zoptymalizowany plan, aby upewnić się, że cele dotyczące recept zostały osiągnięte.
  15. Przygotowanie do optymalizacji planu CTV2
    1. Ukończ pierwszą optymalizację planu CTV2 przy użyciu pPTV2, aby uzyskać siatkę umieszczania punktowego jako plan CTV1.
    2. Usuń cele pPTV2 i wznów optymalizację z nowymi celami (wartości procentowe odnoszą się do recepty na CTV2). W przypadku planu CTV2 zoptymalizuj te cele indywidualnie dla lewej i prawej wiązki. Jest to znane jako optymalizacja pojedynczego pola (SFO), a cele dla każdej belki są następujące.
      1. Dla objętości zewnętrznej należy ustawić spadek dawki z 34,2 Gy (RBE) do 0 Gy (RBE) w odległości 5 mm i wadze 2.
      2. Dla objętości CTV2 należy ustawić minimalną dawkę 34,37 Gy (RBE) przy masie 120.
      3. Dla objętości CTV2 należy ustawić jednolitą dawkę 34,54 Gy (RBE) o masie 100. Postaw ten cel jako solidny.
      4. Dla objętości pPTV2 należy ustawić maksymalną dawkę 34,88 Gy (RBE) przy masie 100. Postaw ten cel jako solidny.
    3. Użyj tych samych ustawień niezawodności dla optymalizacji.
  16. Wykonaj optymalizację oddzielnie dla lewej i prawej belki bocznej, aby utworzyć 2 zestawy belek planistycznych. Umożliwi to dostarczenie promieniowania do CTV2 za pomocą lewej lub prawej wiązki bocznej. Jest to przeciwieństwo podawania dawki CTV1, która wymaga użycia wszystkich 3 wiązek (RL, LL i PA) do każdego leczenia.
  17. Przejrzyj plany leczenia CTV1 i CTV2 niezależnie i podsumowując, aby upewnić się, że spełniają one ograniczenia dawki dla napromieniania raka prostaty ustalone przez RTOG 0126 trial19.
    1. W przypadku objętości pęcherza moczowego upewnij się, że procent tkanki otrzymującej 80 Gy jest mniejszy niż 15%, procent otrzymujący 75 Gy jest poniżej 25%, procent otrzymujący 70 Gy jest mniejszy niż 35%, a procent otrzymujący 65 Gy jest mniejszy niż 50%.
    2. W przypadku objętości doodbytniczej upewnij się, że odsetek tkanek otrzymujących 75 Gy jest niższy niż 15%, odsetek otrzymujący 70 Gy jest mniejszy niż 25%, procent otrzymujący 65 Gy jest mniejszy niż 35%, a procent otrzymujący 60 Gy jest mniejszy niż 50%.
    3. W przypadku objętości bańki prącia należy upewnić się, że średnia dawka jest mniejsza niż 52,5 Gy.
    4. W przypadku objętości docelowych CTV1 i CTV2 należy upewnić się, że co najmniej 95% obu objętości otrzyma przepisaną dawkę.
  18. Jeśli plany i rozkłady dawek są zgodne z przyjętymi wytycznymi dotyczącymi ograniczenia dawki i są solidne, należy uzyskać zgodę lekarza i wyeksportować plany do systemu dostarczania leczenia.
  19. Pomiar w celu potwierdzenia dokładności planowanej dawki za pomocą układów komór jonizacyjnych, rodzaju detektora promieniowania.
  20. Sprawdź dokładność obliczenia dawki za pomocą dodatkowego, niezależnego oprogramowania do obliczania dawki.
  21. Zapoznaj się z wynikami pomiarów, wynikami obliczeń i właściwościami technicznymi planu z fizykiem medycznym, aby zapewnić kontrolę jakości.
  22. Wygeneruj dokumenty planowania leczenia i zatwierdź je przez dozymetrę planującego, fizyka i lekarza nadzorującego.
  23. Eksportuj wszystkie dane dotyczące planowania leczenia do systemu dostarczania leczenia dla pacjenta i przejdź do kroku 4.1 dla dostarczania terapii protonowej.

3. Planowanie radioterapii dla pasywnej terapii protonowej rozproszonej lub jednolitego skaningu:

  1. Importowanie danych z symulacji tomografii komputerowej do systemu planowania radioterapii.
  2. Konturuj wszystkie istotne objętości geometryczne na podstawie uzyskanych obrazów CT. Struktury te obejmują pęcherz moczowy, odbytnicę, jelito grube, jelito cienkie, głowy kości udowej, zewnętrzną powierzchnię ciała, powierniki, przekładkę doodbytniczą i/lub balon doodbytniczy.
  3. Utwórz dodatkowy kontur zewnętrzny. Użyj narzędzia Operacja logiczna, aby dołączyć ciało, stół zabiegowy i wszelkie urządzenia unieruchamiające. Dawka promieniowania będzie obliczana tylko w obrębie tego konturu.
  4. Kontur CTV1 obejmujący prostatę, pęcherzyki nasienne i zajęte węzły chłonne. CTV1 zostanie przepisany 45.0 Gy (RBE).
  5. Kontur CTV2 tak, aby obejmował prostatę i pęcherzyki nasienne. Pacjentowi CTV2 zostanie przepisana całkowita dawka 34,2 Gy (RBE).
  6. Rozszerz CTV1 o 7 mm, aby utworzyć pPTV1 i utwórz pPTV2, rozszerzając CTV2 o 7 mm we wszystkich kierunkach z wyjątkiem 5 mm do tyłu.
  7. Utwórz wiązki w systemie planowania leczenia, aby celować w pPTV1 i pPTV2. pPTV1 będzie celowany za pomocą pojedynczej wiązki PA 180°, podczas gdy pPTV2 będzie celowany za pomocą wiązek bocznych 90° i 270°.
  8. Dodaj bloki dla każdej belki z jednolitym marginesem 0,5 cm do objętości pPTV1 i pPTV2.
  9. Korzystając z rozmiaru bloku, wybierz najmniejszy możliwy rozmiar otworu wiązki w oparciu o rozmiar każdej objętości pPTV. Otwór wiązki to mosiężne niestandardowe wycięcie, które zostanie przymocowane do pyska suwnicy, aby ukształtować boczne krawędzie każdej wiązki protonów.
  10. Zamodeluj odpowiedni kompensator wosku wymagany do kształtowania dystalnych i proksymalnych brzegów każdej wiązki protonów, wybierając odpowiednie parametry wiązki w następujący sposób.
    1. Wprowadź wartość niepewności zakresu wynoszącą 3,5% plus dodatkowe 1-2 mm.
    2. Wprowadź odpowiednią odległość szczeliny powietrznej między otworem a pacjentem.
    3. Wygładź i rozprowadź kształt kompensatora do pożądanego gradientu dawki.
    4. Ustaw izocentra dla pPTV1 i pPTV2 w tym samym miejscu, aby zminimalizować zmiany pacjenta wymagane do dostarczenia wiązki protonów.
  11. Oblicza się dawkę, stosując parametry wprowadzone w krokach 3.10.1–3.10.4 zarówno dla planów docelowych pPTV1, jak i pPTV2.
  12. Przejrzyj plany leczenia pPTV1 i pPTV2 niezależnie i podsumowując, aby upewnić się, że spełniają one ograniczenia dawki dla napromieniania raka gruczołu krokowego ustalone przez RTOG 0126 trial19 i opisane w krokach 2.17.1-2.17.4.
  13. Jeśli pożądane OAR i docelowe cele dotyczące pokrycia dawki nie zostaną osiągnięte, należy dostosować parametry bloku i kompensatora w TPS, jak pokazano w krokach 3.8-3.10, aż cele zostaną osiągnięte. Gdy cele zostaną osiągnięte, uzyskaj zgodę lekarza i przejdź do kroku 3.14.
  14. Sprawdzić dokładność obliczenia dawki w zatwierdzonym planie za pomocą dodatkowego, niezależnego pakietu oprogramowania do obliczania dawki.
  15. Zapoznaj się z wynikami pomiarów, wynikami obliczeń i właściwościami technicznymi planu z fizykiem medycznym, aby zapewnić kontrolę jakości.
  16. Zamów bloki i kompensatory u odpowiedniego dostawcy.
  17. Kontrola jakości bloków i kompensatorów otrzymanych od dostawcy.
  18. Generuj dokumenty planowania leczenia i zatwierdzaj je za pomocą podpisów cyfrowych przez dozymetrę planującego, fizyka i lekarza nadzorującego.
  19. Eksportuj wszystkie dane dotyczące planowania leczenia do systemu dostarczania leczenia dla pacjenta i przejdź do kroku 4.1.

4. Leczenie radioterapią

  1. W pierwszym dniu leczenia należy sprawdzić, czy plan naświetlania jest zgodny z parametrami planu w systemie leczenia.
  2. Zaaranżuj salę zabiegową tak, aby odtworzyć konfigurację pacjenta używaną podczas symulacji tomografii komputerowej. Upewnij się, że etykieta poduszki unieruchamiającej jest zgodna z identyfikatorem pacjenta, a następnie umieść na stole zabiegowym z prawidłowym indeksowaniem. Umieść zagłówek używany podczas symulacji u szczytu stołu.
  3. Potwierdź z pacjentem, że zakończył pełny proces pęcherza moczowego i zmienił się w fartuch zabiegowy.
  4. Odprowadź pacjenta do sali zabiegowej i ułóż go w pozycji leżącej na stole zabiegowym z rękami splecionymi na klatce piersiowej i nogami w poduszce unieruchamiającej.
    1. Włóż i napompuj balon doodbytniczy, jeśli jest używany podczas symulacji.
  5. Elektronicznie przesuń stół zabiegowy z pozycji obciążenia w kierunku izocentrum, aby wyrównać pacjenta ze znakami, które są umieszczane podczas symulacji. Wyreguluj tabelę, aby skorygować wszelkie rażące błędy w ustawieniu pacjenta, takie jak pochylenie, obrót i odchylenie.
    1. Gdy pacjent zostanie prawidłowo wyrównany do znaczników symulacyjnych, należy wykonać przesunięcia od pozycji początkowej do pozycji określonej podczas procesu planowania leczenia dozymetrycznego, aby ustawić pacjenta do pożądanego izocentrum leczenia.
  6. Wykonaj ortogonalne obrazowanie KV, aby zapewnić prawidłowe wewnętrzne wyrównanie pacjenta do kości miednicy i markerów odniesienia wcześniej umieszczonych przez urologię w obrębie prostaty.
    1. Określ, czy wymagane są korekty położenia na podstawie nałożenia uzyskanych obrazów KV na cyfrowo zrekonstruowane zdjęcia rentgenowskie z planowanego skanu symulacyjnego TK. Zastosuj niezbędne przesunięcia, aby zapewnić wyrównanie.
    2. Jeśli obrazy KV wykazują nadmierne gazy jelitowe, poproś pacjenta o wydalenie powietrza podczas leżenia na stole zabiegowym, jeśli to możliwe, a następnie wyrównaj i ponownie zobrazuj.
      1. Jeśli pacjent nie jest w stanie uwolnić się na stole zabiegowym, przerwij zabieg i poproś pacjenta o udanie się do toalety. Gdy pacjent wróci z toalety, należy ponownie uruchomić proces dostarczania protonów od kroku 4.3.
  7. Po uzyskaniu i potwierdzeniu akceptowalnych obrazów KV wykonuje się tomografię komputerową wiązki stożkowej (CBCT) w celu oceny wypełnienia pęcherza/odbytnicy. Zastosuj dodatkowe korekty pozycji pacjenta na podstawie skanu CBCT. Podobnie jak w przypadku korekt położenia opartych na obrazowaniu KV, zmiany dokonane za pomocą danych CBCT zostaną przesłane bezpośrednio z konsoli obrazowania do stołu zabiegowego w celu zautomatyzowanego zastosowania.
    1. Sprawdź wszystkie korekty położenia z lekarzem prowadzącym przed rozpoczęciem leczenia w pierwszym dniu terapii protonowej.
  8. Rozpocznij leczenie od dźwiękowej weryfikacji między dwoma terapeutami kąta gantry, jednostek monitora, liczby miejsc i warstw skanowania oraz pozycji pyska dla każdego kąta zabiegu. Parametry te są wyświetlane na konsoli leczenia oraz w dokumentach planistycznych podpisanych przez dozymetrię, fizykę i lekarza prowadzącego.
  9. Po zabiegu należy oznaczyć izocentrum zabiegowe do codziennego wyrównania i usunąć ślady.
  10. Powtórzyć kroki 4.2-4.9 dla wszystkich kolejnych frakcji poddanych zabiegowi.

Wyniki

Dostępne dane wskazują na istotne korzyści z zastosowania terapii protonowej w leczeniu niektórych nowotworów20,21. PT może być preferowana w przypadku wybranych guzów dziecięcych, nawrotów nowotworów w obszarach wcześniej napromieniowanych lub innych nowotworów, w których ryzyko uszkodzenia zdrowych tkanek podczas leczenia fotonowego jest wysokie. Poniżej omawiamy zastosowanie i korzyści z terapii protonowej w przypadku raka prostaty, raka piersi oraz medulloblastoma. Naszym celem jest zapewnienie czytelnikom lepszego zrozumienia zastosowania terapii protonowej w leczeniu guzów powszechnie występujących u mężczyzn, kobiet i dzieci.

W Stanach Zjednoczonych rak prostaty jest najczęściej diagnozowanym nowotworem złośliwym u mężczyzn oraz drugą najczęstszą przyczyną zgonów z powodu raka w tej grupie. Szacuje się, że w 2018 roku zostanie zdiagnozowanych 164 690 nowych przypadków, a z powodu tej choroby umrze ponad 29 000 mężczyzn. Pacjenci z rakiem prostaty bez przerzutów kwalifikują się do różnych opcji leczenia, w tym do aktywnego nadzoru, radykalnej prostatektomii, brachyterapii oraz radioterapii zewnątrzpochodnej z wykorzystaniem fotonów lub protonów22. Dokładne decyzje terapeutyczne są podejmowane w zależności od anatomii pacjenta, chorób współistniejących, stopnia zaawansowania guza, oceny lekarza oraz preferencji pacjenta.

Naświetlanie w przypadku wczesnego stadium raka prostaty ogranicza się do gruczołu krokowego. W przypadku raka prostaty o ryzyku pośrednim celem są również proksymalne pęcherzyki nasienne. Chociaż badane są terapie częściowe prostaty, terapia całego gruczołu pozostaje standardem opieki. W przypadku pacjentów z niekorzystnym ryzykiem pośrednim oraz wysokim ryzykiem choroby często obejmuje się również węzły zatokowe, przedsakralne, wewnętrzne i zewnętrzne tętnice biodrowe.

Przed planowaniem radioterapii można umieścić znaczniki fiducyjne, aby umożliwić prowadzenie leczenia pod kontrolą obrazowania z wykorzystaniem obrazowania kilowoltowego przed zabiegiem (t.j. standardowych zdjęć rentgenowskich)23. Dodatkowo, przed symulacją TK można wprowadzić dystancer hydrożelowy, aby stworzyć przestrzeń między odbytnicą a prostatą w celu dalszego ograniczenia dawki promieniowania docierającej do tkanek odbytnicy24,25. Podczas planowania leczenia pacjentów należy położyć w pozycji na plecach, unieruchamiając miednicę za pomocą dostosowanej poduszki stabilizującej. Podczas symulacji TK można wprowadzić balon odbytniczy, aby ograniczyć zarówno ruchomość prostaty, jak i niepewność dotyczącą objętości i gęstości odbytnicy26. Zaleca się, aby pęcherz moczowy był komfortowo pełny, co pozwala ograniczyć dawkę promieniowania docierającą do jelita cienkiego oraz przedniej części pęcherza moczowego27. Zaleca się również przeprowadzenie symulacji MRI w celu dokładniejszego wyznaczenia objętości celu26.

Leczenie powinno być zaplanowane tak, aby dostarczyć dawkę 75.6 - 79.2 Gy do prostaty, przy czym dla elektywnego objęcia obszarów węzłów chłonnych lub pęcherzyków nasiennych zagrożonych mikroskopowym rozprzestrzenieniem choroby zaleca się dawki 45 - 50.4 Gy9. Wszystkie frakcje są podawane raz dziennie w dawkach od 1.8 do 2 Gy na frakcję. W przypadku pacjentów z ryzykiem pośrednim i wysokim, którzy otrzymują dawkę wspomagającą w postaci brachyterapii, dawka promieniowania z zewnątrz powinna być ograniczona do około 45 Gy. W przypadku stałych implantów I-125 o niskiej mocy dawki należy stosować dawki brachyterapii wynoszące 110 Gy. Przy brachyterapii o wysokiej mocy dawki podawanej przez cewniki powszechnie stosowane schematy dawki wspomagającej obejmują 13 do 15 Gy x 1 frakcja, 8 do 11.5 Gy x 2 frakcje, 5.5 do 6.5 Gy x 3 frakcje oraz 4.0 do 6.0 Gy x 4 frakcje9.

Dozymetria planowania leczenia jest zoptymalizowana w celu ograniczenia dawki dla pęcherza moczowego, odbytnicy i jelit. Porównania dozymetryczne między terapią opartą na fotonach a terapią protonową (tj. technikami IMRT i IMPT) wykazały lepszą oszczędność tkanek zdrowych w przypadku zastosowania tej drugiej metody28.

Specyficzna śmiertelność z powodu raka prostaty wynosi poniżej 2% w ciągu 10 lat u mężczyzn z chorobą we wczesnym stadium22, niezależnie od wybranej metody leczenia. W przypadku RT z intensyfikacją dawki, pacjenci wysokiego ryzyka wykazują również niską specyficzną śmiertelność z powodu raka prostaty na poziomie 5% po 9 latach29. Śmiertelność pozostaje niska głównie dzięki dostępności terapii systemowych, które pozostają skuteczne w stadium przerzutowym. Wyniki uzyskiwane zarówno przy zastosowaniu IMRT, jak i protonoterapii pozostają doskonałe30,31. Badanie PARTIQoL (NCT01617161) jest trwającym, randomizowanym badaniem porównującym terapię wiązką protonów (PBT) oraz IMRT w leczeniu raka prostaty niskiego i umiarkowanego ryzyka, które w nadziei pozwoli ustalić, czy jedna z tych metod jest nadrzędna wobec drugiej.

Rak piersi jest najczęściej diagnozowanym nowotworem złośliwym u kobiet i drugą najczęstszą przyczyną zgonów z powodu raka wśród kobiet w USA. Szacuje się, że w 2018 roku zostanie zdiagnozowanych 268 670 nowych przypadków, a 41 400 kobiet umrze z powodu tej choroby1. W przeciwieństwie do raka prostaty, gdzie większość pacjentów otrzymuje radioterapię jako monoterapię, pacjentki z rakiem piersi otrzymują naświetlanie pooperacyjnie w celu zmniejszenia ryzyka nawrotu nowotworu11. W zależności od zakresu wymaganego zabiegu chirurgicznego, radioterapia może być skierowana na pozostałą część piersi po wycięciu guza (lumpektomii) lub na ścianę klatki piersiowej po mastektomii11,32. Regionalne węzły chłonne w pachach, obszarach nadobojczykowych i w obrębie wewnątrzpiersiowych mogą być celem naświetlania, jeśli zostaną uznane za zagrożone rozprzestrzenieniem się guza.

Harmonogramy leczenia pacjentek z rakiem piersi zazwyczaj obejmują terapię raz dziennie, pięć dni w tygodniu. Pacjentki we wczesnym stadium choroby są zazwyczaj leczone według schematów konwencjonalnego frakcjonowania (1.8-2.0 Gy/frakcja; łącznie 50 Gy) lub hipofrakcjonowania (2.67 Gy/frakcja; łącznie 40.05-42.56 Gy) obejmującego całą pierś11,33. Pacjentki z bardziej zaawansowaną, ale zlokalizowaną chorobą są leczone za pomocą konwencjonalnego frakcjonowania do dawki 50 Gy (1.8-2.0 Gy/frakcja) obejmującego całą pierś lub ścianę klatki piersiowej oraz regionalne węzły chłonne. Dawki te są skuteczne w przypadku choroby subklinicznej, która może występować po operacji.

Symulacja CT dla radioterapii raka piersi jest zazwyczaj wykonywana w pozycji na plecach. W przeciwieństwie do raka prostaty, oba ramiona są odwiedzione nad głową, aby umożliwić dostęp do ściany klatki piersiowej lub tkanki piersi. Ponadto często stosuje się dostosowane do pacjenta urządzenie stabilizujące oraz płytę piersiową w celu unieruchomienia klatki piersiowej w pozycji podwyższonej, tak aby manubrium znajdowało się równolegle do stołu zabiegowego. Zapewnia to, że tkanka piersi nie przemieszcza się górnie w stronę obszaru szyi.

Ekspozycja serca na promieniowanie podczas leczenia raka piersi wiąże się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia niedokrwiennej choroby serca w przyszłości34. W związku z tym techniki minimalizowania dawek docierających do serca mają kluczowe znaczenie. Jednym z podejść jest zastosowanie wstrzymania oddechu na głębokim wdechu (deep-inspiratory breath hold, DIBH) w celu zwiększenia przestrzeni wewnątrzklatkowej oraz odległości między sercem a przednią ścianą klatki piersiowej/piersią. Zgodnie z tą metodą, pacjenci leczeni w technice DIBH wstrzymują cykl oddechowy i otrzymują dawkę w maksymalnym punkcie wdechu. Jednak nie wszyscy pacjenci są w stanie tolerować wstrzymanie oddechu przez czas wystarczający do zastosowania tej techniki. U niektórych pacjentów korzystna może być pozycja na brzuchu, która pozwala tkance piersi opaść, oddalając ją od krytycznych tkanek zdrowych, w tym od serca35. Wadą tego podejścia jest ograniczenie możliwości celowania w obszary węzłów chłonnych. Terapia protonowa pozwala na znaczne oszczędzenie dawki serca bez konieczności stosowania techniki DIBH oraz pozycji na brzuchu36,37.

Terapia protonowa jest stosowana u pacjentek z rakiem piersi i wykazano jej wyższość nad technikami opartymi na fotonach w zakresie oszczędzania dawki w strukturach krytycznych, takich jak płuca i serce38. W celu podania promieniowania protonowego do ściany klatki piersiowej i węzłów regionalnych można wykorzystać plan skanowania wiązką ołówkową (PBS) z jednym polem i modyfikatorem zasięgu. Można również stosować metody rozproszenia pasywnego. Jeśli ze względu na ograniczenia pola wymagane jest zastosowanie wielu pól w celu leczenia całej ściany klatki piersiowej i węzłów regionalnych, należy zastosować techniki dopasowania pól. Jedną ze strategii jest zastosowanie dopasowanych pól nadobojczykowych i pól ściany klatki piersiowej z przerwą skórną wynoszącą 2-4 mm poniżej głowy obojczyka39. Granice pól są przemieszczane o dystans 1 cm w różnych punktach czasowych w trakcie cyklu napromieniowania, aby zminimalizować występowanie tzw. gorących i zimnych punktów.

Wyniki kliniczne radioterapii raka piersi wykazują przeżywalność całkowitą na poziomie 50% dla choroby w stadium wczesnym11 oraz 37% dla pacjentek z chorobą miejscowo zaawansowaną w 20-letnim okresie obserwacji32. Biorąc pod uwagę długi okres remisji, istotną kwestią jest minimalizacja toksyczności związanej z leczeniem. Choć oczekuje się, że terapia protonowa potencjalnie obniży ryzyko toksyczności sercowej, kwestia ta jest badana w ramach trwającego badania konsorcjum RADCOMP (NCT02603341), w którym kobiety z rakiem piersi są losowo przydzielane do radioterapii fotonowej lub protonowej.

Nowotwory pozostają drugą najczęstszą przyczyną zgonów dzieci w wieku 1–14 lat w Stanach Zjednoczonych, ustępując jedynie wypadkom. W 2018 roku u 10 590 dzieci zdiagnozowano nowotwory, a 1 180 z nich zmarło z powodu choroby nowotworowej1. W tej grupie u 250–500 pacjentów zdiagnozowano medulloblastoma. Mediana wieku w momencie rozpoznania medulloblastoma wynosi 4–6 lat. Ze względu na wysokie ryzyko zajęcia płynu mózgowo-rdzeniowego i rozsiewu (30–40%), standardem opieki u tych pacjentów jest napromieniowanie czaszkowo-kręgosłupowe (CSI), przy czym około 80% przeżywa przy zastosowaniu odpowiedniego leczenia.

Pacjenci z medulloblastoma są stratyfikowani do grup ryzyka standardowego i wysokiego w oparciu o ich wiek, obecność anaplazji lub przerzutów oraz ilość resztkowej tkanki nowotworowej po resekcji chirurgicznej. W obu przypadkach leczenie obejmuje radioterapię pooperacyjną. RT w przypadku medulloblastoma obejmuje wstępne CSI do dawki 23,4 - 36 Gy. Następnie podaje się dodatkową dawkę do łoża guza, aby osiągnąć dawkę 50,4 - 55,8 Gy w miejscu pierwotnego nowotworu40. Planowanie leczenia uwzględnia ograniczenie maksymalnych dawek dla pnia mózgu i rdzenia kręgowego odpowiednio do 54 Gy i 45 Gy. CSI można realizować za pomocą terapii fotonowej lub protonowej. Symulacja CT i samo leczenie często wymagają znieczulenia, aby zapewnić brak ruchów pacjentów podczas zabiegu41.

Ze względu na duże obszary poddawane napromienianiu, techniki RT oparte na fotonach powodują znaczną ekspozycję na promieniowanie struktur klatki piersiowej i jamy brzusznej znajdujących się przed rdzeniem kręgowym, w tym płuc, serca, nerek, jelit i piersi. Regiony te mogą zostać oszczędzone przed nadmiernym promieniowaniem dzięki terapii protonowej (Rysunek 3)42. PT w ramach CSI wymaga dwóch lekko skośnych pól bocznych do napromieniania górnego odcinka kręgosłupa szyjnego i mózgu, a także jednej lub więcej wiązek tylno-przednich skierowanych na regiony kręgosłupa szyjnego dolnego, piersiowego, lędźwiowego i krzyżowego. Wymagane jest zastosowanie wielu pól, ponieważ docelowe CTV dla CSI obejmuje całą przestrzeń płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF), rozciągającą się od wierzchołka mózgu do kanału kręgowego poprzez ogon koński na poziomie złączenia kręgów S2/S3 (Rysunek 3). Długość kręgosłupa determinuje całkowitą liczbę pól kręgosłupa wymaganych do leczenia. Górna granica najwyższego pola kręgosłupa jest dopasowana do dolnej granicy pól czaszkowych. Jeśli pole kręgosłupa nie może pokryć całego kręgosłupa, drugie pole kręgosłupa jest dopasowane do dolnej granicy górnego pola kręgosłupa. Proces ten może być powtarzany, jeśli u wyższych pacjentów wymagane jest trzecie pole. U pacjentów poniżej 15 roku życia przednia granica pól kręgosłupa jest rozszerzona tak, aby objęła całe ciała kręgów, co zapewnia jednorodną dawkę do kości, niezbędną do zapobiegania przyszłym nieprawidłowościom wzrostu w rozwijającym się szkielecie. U osób powyżej 15 roku życia przednia granica pola kręgosłupa jest rozszerzona o 2-3 mm poza kanał kręgowy w głąb kolumny kręgowej.

Do CSI wykorzystywano zarówno techniki rozproszenia pasywnego, jak i PBS42,43. Konkretne cele terapii CSI obejmują jednorodne dawkę promieniowania w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF) aż do dolnego końca worka oponowego (S2 lub S3), pełną dawkę w przedniej podstawie czaszki i blaszkę sitową, minimalizację dawki w strukturach nerwu wzrokowego, ograniczenie dawki w tarczycy do maksymalnie 5% dawki przepisanej oraz minimalizację dawki w przełyku43.

Planowanie leczenia z wykorzystaniem biernego rozpraszania zazwyczaj rozpoczyna się od stworzenia pól czaszkowych. Często wymagane jest zastosowanie kompensatorów zasięgu z manualną edycją w celu uzyskania jednorodnego rozkładu dawki w mózgu, przy jednoczesnym ograniczeniu dawki dostarczanej do oczu i ślimaka. W przypadku pól kręgosłupa kompensatory są pogrubiane na poziomie tarczycy, aby zminimalizować dawkę. Następnie szczególną uwagę poświęca się złączom pól między polami czaszkowymi a kręgosłupowymi oraz pomiędzy wieloma polami kręgosłupa, jeśli jest to wymagane. Obszar złącza definiuje się jako odcinek o długości 1,25-1,5 cm, w którym pola się stykają. Złącze jest przesuwane w kierunku kranio- lub kaudalnym co tydzień, aby zapobiec powstaniu obszarów zbyt wysokiej lub zbyt niskiej dawki (tzw. hot spots lub cold spots). Idealnie wariancja dawki powinna utrzymywać się w przedziale 95-108% dawki przepisanej. W celu osiągnięcia tego celu stosuje się ważenie pól, edycję apertur oraz edycję kompensatorów43.

Badacze z M.D. Anderson Cancer Center opracowali etapową strategię planowania CSI42. Podejście to obejmuje opracowanie planu MFO do leczenia pól czaszki i dolnego odcinka kręgosłupa, a następnie stworzenie planu SFO dla odcinka piersiowego kręgosłupa. W obszarach złączeń wykorzystuje się gradienty dawki. Plan SFO jest następnie kopiowany do początkowego planu MFO w celu opracowania końcowego, złożonego planu MFO. Złączenia kręgosłupa są przesuwane jednorazowo o 2 cm w ciągu 4-tygodniowego cyklu leczenia. W porównaniu do CSI z rozproszoną wiązką pasywną, CSI oparte na PBS oferuje znaczne zmniejszenie dawki promieniowania w soczewkach, ślimakach i śliniankach przyusznych, jednak kosztem zwiększenia dawki w tarczycy42.

Pacjenci z medulloblastoma mogą spodziewać się przeżywalności wolnej od zdarzeń na poziomie 60-80%, w zależności od grupy ryzyka44. Biorąc pod uwagę duży obszar tkanki napromieniowanej podczas CSI oraz wrażliwość pacjentów pediatrycznych, ryzyko długoterminowych skutków ubocznych jest znaczne i obejmuje upośledzenie funkcji poznawczych, nowotwory wtórne, dysfunkcję przysadki mózgowej, utratę słuchu, choroby serca, bezpłodność, niedoczynność tarczycy, waskulopatię, zespół suchego oka, kataraktę, utratę wzroku oraz martwicę popromienną/mielit. W związku z tym CSI z wykorzystaniem protonów może przynieść znaczące korzyści wielu pacjentom.

Wykres dawka-głębokość dla fotonów, elektronów, protonów i jonów węgla; analiza dosymetryczna w radioterapii.
Rycina 1: Krzywe dawka-głębokość w radioterapii. Rozkłady dawki w funkcji głębokości w wodzie przedstawione dla różnych klinicznych wiązek promieniowania. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Diagram rozkładu dawki promieniowania; mapy kolorów wskazują poziomy dawek w planowaniu leczenia nowotworów.
Rysunek 2: Porównanie napromieniowania piersi protonami i fotonami. Procentowy rozkład dawki u pacjentki z miejscowo zaawansowanym rakiem piersi poddanej radioterapii z zastosowaniem IMRT (A, B) lub protonów (C, D), wykazujący znaczną redukcję dawki promieniowania w obrębie serca i płuc przy zastosowaniu protonów. Prosimy kliknąć tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.

Schemat rozkładu dawki radioterapii, osiowy skan CT, z zaznaczonymi kolorowymi pasmami obszarów kręgosłupa i mózgu.
Rycina 3: Porównanie napromieniowania czaszkowo-rdzeniowego protonami i fotonami. Procentowy rozkład dawki u pacjenta z medulloblastomą poddanego napromieniowaniu czaszkowo-rdzeniowemu z użyciem protonów (A) lub IMRT (B), wykazujący znaczną redukcję dawki promieniowania w obszarach wewnątrzklatkowych i wewnątrzbrzusznych przy zastosowaniu protonów. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

FotonProton
Typ cząstkiBozonfermion złożony
Ładunek [C]0+1,602 x 10-19
Masa [kg]01,672 x 10-27
Wirowanie11/2
Energia† [MeV]0.1 - 2510 - 250
Typowe źródłaAkcelerator liniowy, radioizotopy Co-60, lampa rentgenowskaAkcelerator cyklotronowy lub synchrotronowy
Metody dostarczaniaSkolimowane wiązki stałe, kolimatory wielolistkowe, modulacja intensywności, łukiRozpraszanie pasywne, skanowanie magnetyczne
† Zakres energii zazwyczaj stosowany w leczeniu nowotworów u ludzi

Tabela 1: Porównanie promieniowania protonowego i fotonowego.

Dyskusja

Planowanie i prowadzenie radioterapii w przypadku raka jest procesem wysoce zindywidualizowanym, dostosowanym do każdego pacjenta i jego konkretnego nowotworu. Nowoczesna radioterapia to interwencyjne obrazy CT sterowane obrazem, uzyskiwane podczas dostosowanej symulacji planowania radioterapii. Tomografia komputerowa jest obowiązkowa, ponieważ zawiera trójwymiarowe (3D) informacje anatomiczne o pacjencie, a także precyzyjne określenie ilościowe gęstości tkanek w różnych miejscach w ciele, które są wymagane do obliczenia dawki. Podczas obrazowania TK pacjent jest umieszczany na stole z napędem silnikowym. Zwykle stosuje się kilka urządzeń do mechanicznego unieruchamiania, aby ograniczyć ruchy pacjenta podczas obrazowania i podczas późniejszego dostarczania RT. W zależności od wymaganej precyzji, urządzenia te obejmują zarówno proste poduszki typu forma i siatki z tworzywa sztucznego, które dopasowują się do powierzchni pacjenta, a następnie twardnieją, aby ograniczyć ruch, jak i bardziej inwazyjne urządzenia, takie jak sztywne urządzenia czaszki, które są wiercone na miejscu. Często wymagana precyzja urządzenia do unieruchamiania jest podyktowana bliskością tkanki nowotworowej do pobliskich struktur krytycznych. Na przykład najbardziej inwazyjne urządzenie do unieruchamiania, aureola głowy wywiercona na miejscu, jest czasami używana, gdy do leczenia guza w pobliżu oczu lub nerwów wzrokowych potrzebna jest precyzja jednego milimetra, aby zminimalizować ryzyko ślepoty, która może wystąpić, gdy pacjent przejdzie do nieprawidłowej pozycji podczas leczenia.

Informacje z obrazowania CT są również wykorzystywane do optymalizacji wewnętrznej normalnej anatomii tkanek. Na przykład wzdęcie pęcherza moczowego jest często wykorzystywane w celu zminimalizowania narażenia pęcherza moczowego i jelita cienkiego na dawkę promieniowania prostaty, jak zaznaczono w powyższym protokole. Podobnie, jeśli żołądek jest wyraźnie rozdęty pokarmem podczas symulacji napromieniania górnej części brzucha (na przykład żołądka, wątroby, dystalnego przełyku), pacjent jest ponownie symulowany po umożliwieniu pokarmowi przejścia przez żołądek i przewód pokarmowy. Spowoduje to skurczenie żołądka i zmniejszenie ryzyka narażenia na promieniowanie podczas radioterapii guzów górnej części jamy brzusznej. W przypadkach, gdy sam żołądek lub pęcherz moczowy są celami promieniowania, mogą być celowo rozdęte lub opróżnione w celu optymalizacji dystrybucji dawki.

W niektórych przypadkach guz nie jest odpowiednio lub wiarygodnie uwidoczniony w tomografii komputerowej, ale może być dokładniej zidentyfikowany za pomocą rezonansu magnetycznego lub skanu PET. W takich przypadkach skany PET lub MRI są wykorzystywane jako uzupełnienie danych z tomografii komputerowej, ponieważ te ostatnie są nadal wymagane do obliczenia dawki. Osiąga się to poprzez rejestrację obrazów MRI i PET w obrazach CT w celu zaplanowania terapii. Skany MRI często zapewniają znacznie większy kontrast wizualny i wyższą rozdzielczość niż tomografia komputerowa, co może być korzystne w identyfikacji cienkich granic tkanek miękkich guza, takich jak te w mózgu lub wątrobie. PET zapewnia funkcjonalny wgląd w rozkład znakowanych radioaktywnie cząsteczek znacznikowych wstrzykniętych pacjentowi.

Niektóre guzy powstają w obszarach klatki piersiowej lub brzucha, gdzie mogą się znacznie przesuwać wraz z oddychaniem. Aby uwzględnić ten ruch w celu zapewnienia dokładności promieniowania, można użyć 4-wymiarowej tomografii komputerowej, rodzaju obrazowania CT w trybie filmowym, do uchwycenia anatomii pacjenta 3D, która zmienia się w czasie podczas oddychania. W przypadku niektórych celów klatki piersiowej i jamy brzusznej podczas terapii można zastosować pasy uciskowe lub inne środki łagodzące ruch, aby ograniczyć ruch i ograniczyć niepewność co do lokalizacji guza45.

Po symulowaniu pacjenta pod kątem leczenia, opracowywany jest spersonalizowany plan leczenia z uwzględnieniem histologii nowotworu, lokalizacji guza i cech anatomicznych, które wpływają na optymalną konfigurację wiązek promieniowania, typów cząstek, energii i poziomów dawek dla każdego pacjenta. Dla każdego pacjenta zespół kliniczny wstępnie rozważa szereg podstawowych pytań w celu opracowania optymalnego planu leczenia. Jako punkt wyjścia należy wybrać najbardziej odpowiednią formę promieniowania. Dostępne opcje obejmują fotony, elektrony lub protony. Zwykle po tym następuje wybór kąta wiązki (kątów) dostarczania promieniowania. Większość aparatów RT jest wyposażona w zrobotyzowany stół do pozycjonowania pacjenta i obrotową suwnicę, które umożliwiają kierowanie wiązek RT w stronę pacjenta pod praktycznie dowolnym kątem. Decyzja polega na znalezieniu ścieżki, która najskuteczniej uderzy w cel z RT i najlepiej ominie nie-cele, które mogą znajdować się na drodze wybranych wiązek. W niektórych przypadkach kąty wiązki są określane przez sam system planowania po wprowadzeniu celów promieniowania dla guzów i normalnych tkanek. Proces ten jest określany jako "planowanie odwrotne" i często odbywa się w przypadku IMRT, który polega na modulowaniu intensywności wielu przychodzących wiązek promieniowania w sposób zależny od czasu, który zapewnia jednolitą dawkę docelową, ale może prowadzić do wysoce niejednorodnej dawki poza celem. Chociaż zarówno terapia fotonowa, jak i protonowa może być modulowana intensywnością, planowanie odwrotne jest wykorzystywane głównie w IMRT opartym na fotonach. Jeśli mają być stosowane stałe wiązki promieniowania, niestandardowe metalowe kolimatory mogą być wytwarzane tak, aby dopasować kształt wiązki promieniowania do kształtu guza.

Jeśli zostanie wybrana terapia protonowa, należy podjąć późniejszą decyzję dotyczącą zastosowania technik pasywnego rozpraszania lub PBS. W przypadku PBS wymagana jest dodatkowa decyzja dotycząca stosowania strategii MFO lub optymalizacji jednopolowej/jednopolowej dawki jednolitej (SFO/SFUD). W zabiegach MFO do leczenia guza podczas każdej frakcji wymaganych jest wiele wiązek, ponieważ każda wiązka jest skierowana tylko na część celu. Natomiast w przypadku planów SFO każda wiązka obejmuje cały cel. MFO jest często preferowane w przypadku guzów w pobliżu krytycznej struktury (np. Guz mózgu w pobliżu nerwu wzrokowego), gdzie różne kąty wiązki mogą być korzystne dla kształtowania dawki promieniowania. Strategie MFO zapewniają również, że wszystkie wiązki/punkty promieniowania nie "kończą zakresu" w tym samym obszarze, w którym dawka może być nieoczekiwanie wysoka z powodu efektu szczytu Bragga. Z drugiej strony, SFO jest preferowany w przypadku celów znajdujących się w pobliżu obszarów niepewności anatomicznej, takich jak prostata, która może się poruszać z powodu różnicowego wypełnienia pęcherza moczowego i odbytnicy. SFO zapewnia zwiększoną odporność na zmiany dawki spowodowane różnicami anatomicznymi.

Po ustaleniu podstawowej strategii planowania, następna faza planowania leczenia zazwyczaj obejmuje matematyczną optymalizację pól promieniowania. Energia, intensywność i rozkład przestrzenny (przestrzennie zmienny strumień) przychodzącego promieniowania są zazwyczaj parametrami swobodnymi w optymalizacji. Wraz z dużą reprezentacją matrycy 3D anatomii pacjenta za pomocą tomografii komputerowej, te swobodne zmienne prowadzą do bardzo dużego rozmiaru problemu i odpowiadających mu dużych matryc optymalizacyjnych (np. należy wziąć pod uwagę tysiące wartości CT i tysiące możliwych intensywności wiązki). Macierze te są ujęte w Funkcję Celu, która jest matematycznym sformułowaniem "celu planowania leczenia". Jak wspomniano powyżej, priorytetem są cele leczenia, aby po pierwsze osiągnąć przepisaną dawkę do celu, a po drugie, aby osiągnąć jak najniższą dawkę dla normalnych tkanek. Aby zminimalizować tę funkcję celu, wymagana jest duża moc obliczeniowa do szybkiego wykonywania obliczeń transportu RT, które wypełniają macierze, a metody optymalizacji numerycznej, takie jak algorytmy wyszukiwania gradientowego, są używane do szybkiego wyszukiwania lokalnych minimów w funkcji. Te minima odpowiadają optymalnym planom leczenia dla każdego pacjenta. Rola komputerów w planowaniu leczenia jest nie do przecenienia. Nowoczesna radioterapia i radiologia diagnostyczna nie byłyby możliwe bez postępu komputerowego ostatnich trzech dekad.

Ostatnim etapem jest przegląd zoptymalizowanego planu leczenia przez zespół medyczny (lekarza, dozymetrę i fizyka). W wielu przypadkach plan może być dalej dostosowywany lub ponownie optymalizowany z różnymi celami w celu poprawy ogólnej jakości. Gdy plan zostanie uznany za optymalny, parametry techniczne planu są przeglądane przez fizyka i przekazywane do maszyny dostarczającej leczenie.

W wielu przypadkach pacjent wraca na wiele frakcji zabiegowych (sesji), często co dzień powszedni przez kilka tygodni. Frakcjonowanie wielodniowe może nasilić ostre skutki uboczne wywołane promieniowaniem, ale może zmniejszyć potencjalne późne, poważniejsze skutki uboczne RT w porównaniu z leczeniem pojedynczą frakcją12. Podejścia wielofrakcyjne są optymalne w przypadku guzów, które szybko się dzielą lub nie są w stanie naprawić subletalnych uszkodzeń spowodowanych RT. Zależy to jednak od dokładnego miejsca leczenia i wrażliwości pobliskich normalnych tkanek. Ponieważ celem radioterapii jest podanie tego samego zabiegu podczas każdej frakcji, nawet kilka milimetrów ruchu lub niepewność w pozycji pacjenta może doprowadzić do pogorszenia planu leczenia terapii cząsteczkowej. Z tego powodu pokładowe systemy naprowadzania obrazu mają ogromne znaczenie podczas wielofrakcyjnego RT. W tym celu dostępne są kamery rentgenowskie, tomografia komputerowa wiązką stożkową lub optyczne, laserowe skanery powierzchniowe. Urządzenia te umożliwiają radioterapię sterowaną obrazem (IGRT) poprzez obrazowanie anatomicznych punktów orientacyjnych, celów nowotworowych lub zastępczych nieprzezroczystych radioaktywnie markerów powierniczych. Obrazy IGRT są porównywane z oryginalnymi skanami symulacyjnymi i w razie potrzeby dostosowywane przed każdą frakcją promieniowania.

Pomimo przewagi skończonego zakresu terapii protonowej, który ogranicza dawkę wyjściową, precyzja przewidywania zakresu zwykle obserwowana w planowaniu leczenia jest rzędu kilku milimetrów. Dokładna utrata energii w różnych tkankach pacjenta jest niepewna, po pierwsze, ponieważ dokładne składniki molekularne tkanki są niejednoznaczne, a po drugie, ponieważ anatomia pacjenta zmienia się w czasie, zarówno w krótkich skalach czasowych (np . oddychanie), jak i dłuższych (np. utrata masy ciała, zmniejszenie guza, normalne zmiany anatomiczne). Aby rozwiązać tę niepewność, do objętości docelowej dodaje się "margines dystalny", który jest dodatkowym marginesem normalnej tkanki tuż poza maksymalną głębokością guza. Taki margines zapewnia, że nawet przy niepewności w przewidywaniu zakresu, cała głębokość guza będzie traktowana z dużą pewnością. Niestety, normalny margines tkankowy może w rezultacie być narażony na pełną dawkę RT, co może potencjalnie prowadzić do znaczących skutków ubocznych RT w tej tkance. W przeciwieństwie do tego, ponieważ fotony nie zatrzymują się, ale raczej opuszczają cel, taki dystalny margines nie jest potrzebny, aby skompensować niepewność zakresu. Margines geometryczny jest nadal stosowany w terapii fotonowej w celu rozwiązania problemu niepewności położenia celu, ale fotony są znacznie mniej wrażliwe niż protony na dokładny stan tkanek pacjenta znajdujących się przed celem. W związku z tym wymagany margines może być czasami mniejszy dla fotonów niż protonów. Można to zrozumieć, biorąc pod uwagę, że protony podlegają ciągłym stratom energii w tkankach, co znacznie wpływa na położenie ich zasięgu, podczas gdy fotony są nienaładowane i swobodnie przemieszczają się w pustej przestrzeni między atomami i ich orbitalami, z wyjątkiem rzadkich zderzeń z elektronami lub jądrami. Duże różnice gęstości w tkankach, np. obiektach metalowych lub jamach powietrznych, nadal jednak wpływają na dawkę fotonów, a także na dawkę protonów, ale w mniejszym stopniu.

Ostatnia i istotna niepewność dotyczy skuteczności radiobiologicznej (RBE) różnych form promieniowania. RBE jest stosunkiem dawek dla typu promieniowania referencyjnego i typu promieniowania testowego, pod warunkiem, że oba rodzaje promieniowania wywołują ten sam efekt biologiczny. Im wyższy RBE, tym bardziej szkodliwe jest promieniowanie na jednostkę energii depozycji w tkance. Współczynnik RBE jest zdefiniowany w odniesieniu do promieniowania fotonowego. Pomimo tego prostego opisu, w rzeczywistości istnieje duża niepewność co do wartości RBE dla naładowanych cząstek, a nie dla fotonów. Różnice w przestrzennych rozkładach dawek między fotonami a cząstkami naładowanymi w skali mikrometrycznej i nanometrowej prowadzą do różnic w efekcie biologicznym, nawet jeśli dawki makroskopowe są identyczne. Można to zrozumieć, badając przestrzenne wzorce uszkodzeń DNA po ekspozycji na naładowane cząstki o różnych dawkach i różnych energiach kinetycznych. Różne energie kinetyczne oraz różne ładunki protonów (+1) i jonów węgla (+6) prowadzą do różnic w przenoszeniu energii na różnych głębokościach u pacjenta, podczas gdy w przypadku fotonów transfer energii jest porównywalnie niższy, a także bardziej jednorodny w całym ciele pacjenta. Chociaż teoretycznie jest to zrozumiałe, w społeczności onkologicznej zajmującej się radioterapią toczy się poważna debata na temat możliwości dokładnego przewidywania takich skutków biologicznych. W przypadku terapii jonami węgla nie ma zgody co do tego, jak najlepiej modelować te efekty biologiczne, chociaż panuje zgoda co do tego, że takie efekty muszą być modelowane, aby zapewnić terapię. W przypadku protonów większość ośrodków klinicznych planuje obecnie terapię bez wyraźnego modelowania efektów RBE, z wyjątkiem stosowania stałego współczynnika korekcyjnego 1,1, ale prawdopodobnie zmieni się to w najbliższej przyszłości, ponieważ nowe komercyjne systemy planowania leczenia zaczynają zawierać narzędzia oprogramowania do modelowania biologicznego do modelowania RBE terapii protonowej.

Wraz z zakończeniem randomizowanych badań, w tym RADCOMP, PARTIQoL i RTOG 1308, powinniśmy uzyskać bardziej konkretne odpowiedzi na pytanie, które formy promieniowania mogą być lepsze odpowiednio w przypadku raka piersi, prostaty i płuc. Planowane są podobne badania w innych miejscach chorobowych, które mogą pomóc w lepszym określeniu najlepszej metody leczenia tych typów nowotworów. Jednak istnieją już wystarczające dane, aby sugerować wyższość protonów w niektórych warunkach, szczególnie w populacji pediatrycznej, gdzie znaczne oszczędzanie normalnych tkanek może znacznie zmniejszyć zachorowalność na toksyczność, w tym wtórne nowotwory złośliwe.

Oświadczenia

A.H. posiada honoraria AstraZeneczki, Bayera i Novartisu. A.H. konsultował się z firmami Astrazeneca, Bristol-Myers Squibb i Bayer, a także był prelegentem Fundacji Francuskiej.

Podziękowania

S.R. dziękuje za dotacje z Programu Spłaty Pożyczek NIH. A.H. otrzymał dofinansowanie od Bayer, Clovis, Constellation, Agensys, Sotio, Cerulean i Calithera.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Cyklotron z wiązką protonów i system dostarczania bramowyVarianN/APozwala na generowanie i dostarczanie protonów do radioterapii
kVUE One Proton Couch TopQfixRT-4551KV-03Umożliwia umieszczenie pacjenta w symulatorze tomografii komputerowej do radioterapii
możliwością skanowania 4DGEN/AUmożliwia symulację CT do planowania promieniowania
100" x 70" Qfix VacQfix PoduszkaQfixRT-4517-10070F30Unieruchamia pacjenta w celu bardziej precyzyjnego dostarczania promieniowania
Pianka Timo Podparcie głowyQfixRT-4490-FZapewnia minimalizację ruchów głowy podczas radioterapii
3 Markery lokalizacji CTBeekley MedicalREF 211Zapewnia zgodność markerów zewnętrznych i wewnętrznej anatomii pacjenta na podstawie symulacji CT
VacQfix IndexerQfixRT-4517-IND01Zapewnia, że umieszczenie poduszki VacQfix jest powtarzalne dla każdego leczenia radioterapią
Oprogramowanie do planowania radioterapiiRaystationN/APozwala na spersonalizowane planowanie radioterapii dla każdego guza z solidną optymalizacją i optymalizacją wielokryterialną
Kompensator zasięgu protonów. DziesiętnyRC-AC 1018Dostosowuje zakres wiązki protonów, aby uzyskać dystalną zgodność dawki
Proton Beam Aperture. DziesiętnyAP-BR 1800Kształtuje obszar leczenia wiązką protonów
Przesuwnik zakresu protonów. DziesiętnyRS-AC 1018Reguluje głębokość penetracji tkanki wiązki protonów
Balon dorektalnyRadiadyneILG-90FZapewnia równomierne wypełnienie odbytnicy i ułożenie prostaty
z

Bibliografia

  1. Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer statistics, 2018. CA A Cancer Journal for Clinicians. 68 (1), 7-30 (2018).
  2. Barton, M. B., et al. Estimating the demand for radiotherapy from the evidence: a review of changes from 2003 to 2012. Radiotherapy and Oncology. 112 (1), 140-144 (2014).
  3. Pan, H. Y., et al. Supply and Demand for Radiation Oncology in the United States: Updated Projections for 2015 to 2025. International Journal of Radiation Oncology Biology and Physics. 96 (3), 493-500 (2016).
  4. Reed, A. B. The history of radiation use in medicine. Journal of Vascular Surgery. 53 (1 Suppl), (2011).
  5. T Landsberg, P. Nobel Lectures in Physics, 1901-1921. 18, (1967).
  6. Non-small cell lung cancer. , Available from: https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/nscl.pdf (2018).
  7. Pancreatic Adenocarcinoma. , Available from: https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/pancreatic.pdf (2017).
  8. Breast cancer. , Available from: https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/breast.pdf (2017).
  9. Prostate Cancer. , Available from: https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/prostate.pdf (2017).
  10. Chang, J. Y., et al. Stereotactic ablative radiotherapy versus lobectomy for operable stage I non-small-cell lung cancer: a pooled analysis of two randomised trials. Lancet Oncology. 16 (6), 630-637 (2015).
  11. Fisher, B., et al. Twenty-year follow-up of a randomized trial comparing total mastectomy, lumpectomy, and lumpectomy plus irradiation for the treatment of invasive breast cancer. The New England Journal of Medicine. 347 (16), 1233-1241 (2002).
  12. Hall, E. J., Giaccia, A. J. Radiobiology for the radiologist. , Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. (2012).
  13. Lomax, A. J. Charged particle therapy: the physics of interaction. The Cancer Journal. 15 (4), 285-291 (2009).
  14. Rossi, B., Greisen, K. Cosmic-Ray Theory. Reviews of Modern Physics. 13 (4), 240-309 (1941).
  15. Blakely, E. A., Chang, P. Y. Biology of charged particles. The Cancer Journal. 15 (4), 271-284 (2009).
  16. Schardt, D., Elsässer, T., Schulz-Ertner, D. Heavy-ion tumor therapy: Physical and radiobiological benefits. Reviews of Modern Physics. 82 (1), 383-425 (2010).
  17. Chun, S. G., et al. The Potential of Heavy-Ion Therapy to Improve Outcomes for Locally Advanced Non-Small Cell Lung Cancer. Frontiers in Oncology. 7 (201), 1-3 (2017).
  18. Pan, H. Y., Jiang, J., Shih, Y. T., Smith, B. D. Adoption of Radiation Technology Among Privately Insured Nonelderly Patients With Cancer in the United States, 2008 to 2014: A Claims-Based Analysis. Journal of the American College of Radiology. 14 (8), (2017).
  19. Michalski, J. M., et al. Effect of Standard vs Dose-Escalated Radiation Therapy for Patients With Intermediate-Risk Prostate Cancer: The NRG Oncology RTOG 0126 Randomized Clinical Trial. JAMA Oncology. , (2018).
  20. Glimelius, B., et al. Number of patients potentially eligible for proton therapy. Acta Oncologica. 44 (8), 836-849 (2005).
  21. Doyen, J., Falk, A. T., Floquet, V., Herault, J., Hannoun-Levi, J. M. Proton beams in cancer treatments: Clinical outcomes and dosimetric comparisons with photon therapy. Cancer Treatment Reviews. , 104-112 (2016).
  22. Hamdy, F. C., et al. 10-Year Outcomes after Monitoring, Surgery, or Radiotherapy for Localized Prostate Cancer. New England Journal of Medicine. 375 (15), 1415-1424 (2016).
  23. Ng, M., et al. Fiducial markers and spacers in prostate radiotherapy: current applications. British Journal of Urology International. 113, 13-20 (2014).
  24. Hedrick, S. G., et al. A comparison between hydrogel spacer and endorectal balloon: An analysis of intrafraction prostate motion during proton therapy. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 18 (2), 106-112 (2017).
  25. Hamstra, D. A., et al. Continued Benefit to Rectal Separation for Prostate Radiation Therapy: Final Results of a Phase III Trial. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 97 (5), 976-985 (2017).
  26. Wortel, R. C., et al. Local Protocol Variations for Image Guided Radiation Therapy in the Multicenter Dutch Hypofractionation (HYPRO) Trial: Impact of Rectal Balloon and MRI Delineation on Anorectal Dose and Gastrointestinal Toxicity Levels. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 99 (5), 1243-1252 (2017).
  27. Chen, Z., Yang, Z., Wang, J., Hu, W. Dosimetric impact of different bladder and rectum filling during prostate cancer radiotherapy. Radiation Oncology. 11, 103(2016).
  28. Rana, S., et al. Dosimetric and radiobiological impact of intensity modulated proton therapy and RapidArc planning for high-risk prostate cancer with seminal vesicles. Journal of Medical Radiation Sciences. 64 (1), 18-24 (2017).
  29. Rodda, S., et al. ASCENDE-RT: An Analysis of Treatment-Related Morbidity for a Randomized Trial Comparing a Low-Dose-Rate Brachytherapy Boost with a Dose-Escalated External Beam Boost for High- and Intermediate-Risk Prostate Cancer. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 98 (2), 286-295 (2017).
  30. Zietman, A. L., et al. Randomized trial comparing conventional-dose with high-dose conformal radiation therapy in early-stage adenocarcinoma of the prostate: long-term results from proton radiation oncology group/american college of radiology 95-09. Journal of Clinical Oncology. 28 (7), 1106-1111 (2010).
  31. Al-Mamgani, A., Heemsbergen, W. D., Peeters, S. T., Lebesque, J. V. Role of intensity-modulated radiotherapy in reducing toxicity in dose escalation for localized prostate cancer. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 73 (3), 685-691 (2009).
  32. Ragaz, J., et al. Locoregional radiation therapy in patients with high-risk breast cancer receiving adjuvant chemotherapy: 20-year results of the British Columbia randomized trial. Journal of the National Cancer Institute. 97 (2), 116-126 (2005).
  33. Whelan, T. J., et al. Long-term results of hypofractionated radiation therapy for breast cancer. New England Journal of Medicine. 362 (6), 513-520 (2010).
  34. Darby, S. C., et al. Risk of ischemic heart disease in women after radiotherapy for breast cancer. New England Journal of Medicine. 368 (11), 987-998 (2013).
  35. Wroe, A. J., Bush, D. A., Schulte, R. W., Slater, J. D. Clinical immobilization techniques for proton therapy. Technology in Cancer Research and Treatment. 14 (1), 71-79 (2015).
  36. Shah, C., et al. Cardiac dose sparing and avoidance techniques in breast cancer radiotherapy. Radiotherapy and Oncology. 112 (1), 9-16 (2014).
  37. Patel, S. A., et al. Postmastectomy radiation therapy technique and cardiopulmonary sparing: A dosimetric comparative analysis between photons and protons with free breathing versus deep inspiration breath hold. Practical Radiation Oncology. 7 (6), e377-e384 (2017).
  38. Depauw, N., et al. A novel approach to postmastectomy radiation therapy using scanned proton beams. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 91 (2), 427-434 (2015).
  39. MacDonald, S. M., et al. Proton therapy for breast cancer after mastectomy: early outcomes of a prospective clinical trial. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 86 (3), 484-490 (2013).
  40. Merchant, T. E., et al. Multi-institution prospective trial of reduced-dose craniospinal irradiation (23.4 Gy) followed by conformal posterior fossa (36 Gy) and primary site irradiation (55.8 Gy) and dose-intensive chemotherapy for average-risk medulloblastoma. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 70 (3), 782-787 (2008).
  41. McMullen, K. P., Hanson, T., Bratton, J., Johnstone, P. A. Parameters of anesthesia/sedation in children receiving radiotherapy. Radiation Oncology. 10, 65(2015).
  42. Stoker, J. B., et al. Intensity modulated proton therapy for craniospinal irradiation: organ-at-risk exposure and a low-gradient junctioning technique. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 90 (3), 637-644 (2014).
  43. Giebeler, A., et al. Standardized treatment planning methodology for passively scattered proton craniospinal irradiation. Radiation Oncology. 8, 32(2013).
  44. Gajjar, A., et al. Risk-adapted craniospinal radiotherapy followed by high-dose chemotherapy and stem-cell rescue in children with newly diagnosed medulloblastoma (St Jude Medulloblastoma-96): long-term results from a prospective, multicentre trial. Lancet Oncology. 7 (10), 813-820 (2006).
  45. Lin, L., et al. Evaluation of motion mitigation using abdominal compression in the clinical implementation of pencil beam scanning proton therapy of liver tumors. Medical Physics. 44 (2), 703-712 (2017).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Radioterapiarak prostatyskanowanie wiązką ołówkowąrozproszenie pasywnesymulacja CTplanowanie leczeniarozkład dawkipozycjonowanie pacjentaobrazowanie kilowoltowe
Terapia protonowa i jej zastosowanie kliniczne w wybranych nowotworach złośliwych guzów litych
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.