Summary
방사선 계획 및 양성자 치료 전립선 암을 사용 하 여 모델에 대 한 배달의 기본 제공 됩니다. 다른 선택한 질병 사이트에 이러한 원칙의 응용 프로그램 하이라이트 어떻게 양성자 방사선 치료 암 환자에 대 한 임상 결과 강화 수 있습니다.
Abstract
방사선 치료는 단단한 암 치료에 대 한 자주 사용 되는 형식 이다. 셀 죽의 메커니즘은 모든 형태의 방사선에 대 한 유사, 광자 및 양성자 광속의 비보에 속성 크게와 아마 임상 결과 최적화 하는 착취 다. 특히, 양성자 입자는 몸 통과 예측 가능한 방식으로 에너지 손실. 이 속성은 임상 종료 되는 양성자 빔, 그리고 대상 지역 넘어 제한 방사선 복용량을 깊이 제어 하 사용 됩니다. 이 전략은 종양 대상 너머 위치한 정상 조직에 방사선 복용량에서 상당한 절감을 위해 허용할 수 있다. 그러나, 본문에 양성자 에너지의 저하 조직 밀도에 매우 민감한 남아 있습니다. 결과적으로, 치료 과정 동안 조직 밀도에 변화가 크게 양성자 원을 변경할 수 있습니다. 이러한 변화 몸 무게, 호흡, 또는 대 장 작성/가스, 변경 통해 발생할 수 있습니다 그리고 불리 한 복용량 증 착 될 수 있습니다. 이 원고, 수동 분산형 및 연필 광속 검색 전립선 암에 대 한 기술을 사용 하 여 양성자 치료의 배달에 대 한 자세한 방법을 제공 합니다. 설명한 절차 전립선 암 환자에 게 직접 관련 된, 있지만 메서드 적응 고 거의 모든 고체 종양의 치료에 대 한 적용 수 있습니다. 우리의 목표는 암 치료 중이 양식 적임의 적절 한 통합을 촉진 하기 위하여 양성자 치료 배달 및 결과의 더 나은 이해를 가진 독자를 장비 하는.
Introduction
미국에서 1.7 백만 개인 것에서 진단 되 암 2018와 함께 이상 6000001질병 굴복 당했던 추정 된다. 현재 치료 옵션 모노 또는 다중 modality 치료 수술, 방사선 치료 (RT), 조직의 치료를 사용 하 여 포함 한다. RT에 관하여 새롭게 진단 된 환자의 1/4을 받게 됩니다 그것은 그들의 초기 암 치료와 거의 절반의 부분 것 이다 궁극적으로 그들의 질병 과정2,3동안 그것을 필요로.
RT 거슬러 1895 때 윌리엄 콘 래 드 뢴트겐 독일4Würzberg 대학에 그의 실험실에서 음극-레이 튜브와 함께 작업 하면서 x-선 발견의 출현. 지나지 않아 루 푸 스, 암 등에 이르기까지 광범위 한 질병 환자 라 듐 광선을 사용 하 여 치료를 받고 있었다. 초기 합병증 했다 신속 하 게 실현 하 고 그의 노벨상 강의5피에르 퀴리에 의해 논의 했다. 이후 방사선에 정상 및 종양 조직에 영향을 미치는, 신중 하 게 통제 복용량 방사선의 치료 비율, 종양 제어 허용 되지 않는 독성의 확률 대 확률으로 정의 극대화를 활용 해야 합니다. Radiobiology 및 물리학의 더 나은 이해 뿐만 아니라 기술, 점진적 발전,이 치료 비는 시간이 크게 향상 됩니다. RT 사용 하 여 크게 암 치료6,7,,89국가 지침 서에서 그것의 포함에 의해 반영으로 여러 가지 암에 대 한 결과 강화 했다. 경우에 따라 실시간 사용할 수 있습니다 유일한 양식 적임으로 치료10, 반면에 다른 질병, 그것은 사용할 수 있습니다 멀티 모달 치료의 일환으로 현지 질병 통제 또는 미세한 질병11의 근절에 대 한. 많은 RT 환자는 통증이 나 종양 유발 압축, 침략, 또는 코 지역 설정에서 정상 조직의 파괴에서 개발 하는 다른 증상의 일시적 완화에 대 한 처리 또는 광범위 하 게, 전이성 자주 치료 목적으로 사용, 질병입니다.
RT 뒤에 기본 원리는 간단 합니다. 방사선의 응용, 에너지 원자의 이온화를 통해 세포로 입금 됩니다. 이 에너지, 그것만 몇 microkelvin에 의해 조사 영역의 온도 높일 수 있지만 노출 손상 세포 DNA 손상12,13를 통해 직접 할 수 있는 자유 래 디 칼 생성 합니다. 고 에너지 입자 방사선 및 물질과의 상호 작용에 대 한 우리의 이해의 다량 우주선과 이른 20번째 세기14에서 실시 하는 대기권의 그들의 상호 작용의 이론 및 실험 연구에서 온다. 주로 전자기 힘을 통해 물질과 상호 작용 하는 고 에너지 (GeV에 MeV) 입자: 이러한 입자 문제 또는 조직 통과, inelastic 궤도 전자와 충돌 이어질 이온화와 대상 물질의 여기 및 원자핵과 탄성 충돌 분산 또는 입자 경로의 편향으로 이어질. 또한, 핵 충돌 및 전자와 하드 충돌 입자 방사선의 이온화 효과를 추가 하는 보조 방사선의 계단식으로 이어질. 따라서 문제를 통과 하는 고 에너지 입자 이온화이 필드를 노출 하는 유기 체에 온화한 원자, 분자, 그리고 무료 전자 화학적으로 반응 하 고 잠재적으로 생물 학적 변화를 유도 하거나 손상의 결과로 뒤에 남겨두고.
방사선 치료의 주요 장기 목표 활용이 효과적으로 인간의 질병을 치료 하는 방식으로 필드를 이온화 최선의 방법을 배울 수 있다. 임상, 방사선 (광자, 양성자, 전자, 무거운 이온 등)의 이상적인 형태는 질병 대상 주변 정상에서 동일한 시간 원인 최소한의 이온화에 치료 항 종양 효과 제공 하기에 충분 한 이온화를 유도 한다 해로운 영향을 최소화 하는 조직. RT에 대 한 방사선의 어떤 유형을 선택 치료를 받고 질병에 부분에 따라 다릅니다. 신체 내에서 깊이 있고 또한 수 있습니다 수술 가능한 종양, 메가 광 양자, 양성자, 그리고 무거운 이온 최적의15,16으로 간주 됩니다. 피부 처럼 피상적인 암에 대 한 전자 치료 수 있습니다 최적의 cosmesis에 대 한 수술에도 좋습니다. 다른 한편으로, 메가 광자의 장점은 피부에 손상을 제한 하는 동안 조직에 깊이 침투 하는 능력에 있다. 입자, 전자, 양성자, 또는 무거운 이온과 같은 경우 그들의 주요 장점은 자신의 '중지' 특성;에서 속 인 다 즉, 입자 위에서 설명한 inelastic 충돌을 통해 지속적으로 에너지를 잃게 되 고이 에너지 손실을 매우 밀리미터 규모 예측은. 따라서, 입자 빔 원하는 깊이에 정확한 에너지와 환자에 게 전달할 수 있습니다. 또한, 입자 작은 없습니다 출구 복용량17생산. 대조적으로, 광자 같은 충전된 입자 대상 원심 건강 한 조직이 손상 될 수 있는 중요 한 출구 복용량에 자주 이르게 깊이 증가 함께 지 수 감쇠 (감쇠)을 전시 한다. 이러한 개념은 그림 1, 방사선 방사선 임상 사용의 다양 한 종류의 복용량 (이온화) 속성을 보여 주는 설명 했다. 깊은 종양 대상에 대 한 광자 대신 양성자 또는 탄소 이온을 사용 하기 위한 중앙 동기 부여 하 고 최소한의 복용량 항목 복용량 대상 조직 넘어 출구 복용량 제로 가까운입니다. 표 1 광자 및 양성자 광속의 임상 관련 특성 중 일부를 요약합니다.
두 개의 주요 전선에서 발생 한 방사선 치료, 양성자 치료 등의 분야에서 발전: 1) 고 에너지 (MeV) 방사선 싱크 로트 론 및 사이클 로트 론 가속기, 등을 만들 수 있는 효율적인 입자 가속기의 건물 및 2) 컴퓨터 시뮬레이션 수 있도록 방사선 수송 계산 질병 이미징 데이터를 결합 하는 복잡된 한 계산 방법의 개발 "치료 계획." 치료 계획에 대 한 환자는 일반적으로 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 영상을 받 다. CT 이미지 조직 밀도의 환자 뿐만 아니라 정확한 정량화에 대 한 3 차원 해부학 정보가 있습니다. CT 이미지 밀도 지도 다음 사용 되는 및 컴퓨터 시뮬레이션에서 방사선 치료 계획: 에너지와 방사선의 강도 수학적으로 각 환자에 대 한 최적화 된. 자기 공명 영상 (MRI) 스캔 이나 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 검사도 CT 데이터를 보완 하기 위해 사용할 수 있습니다.
아래, 우리는 양성자 요법으로 치료 하는 특정 종양 유형의 예 다음 그들의 방사선 치료 과정을 통해 환자는 탐색 하는 방법의 단계별 개요를 설명 합니다.
Protocol
정확한 방사선 치료 계획 및 배달 프로토콜 질병 사이트에 따라 다를 것 이다 고도 각 환자에 대 한 개별화를 요구할 수 있습니다. 또한, 절차 또한 제도적 환경 설정 및 장비 가용성에 맞게 수정을 요구할 수 있습니다. 이 면담을 위해 우리는 양성자 미국 센터18에서 양성자 치료로 치료 하는 가장 일반적인 암 이므로 일반적인 전립선 암 경우에서 계획을 위해 사용 하는 단계를 개요 것입니다. 이 프로토콜 표준의 관리 임상 절차를 설명 하 고 그래서 인간 연구 윤리 위원회에 의해 기관 승인 필요 하지 않습니다.
1. 단층 방사선 치료에 대 한 시뮬레이션
- 치료 테이블에 확장된 테이블을 삽입 하 고 고정 되었는지 확인 하십시오.
- 테이블 위쪽 및 환자의 무릎의 수준에서 다리 형에 대 한 인덱싱 바 비정상적된 immobilization 쿠션 배치.
- 단단한 머리 나머지 테이블의 상단에 배치 합니다. 대부분의 환자를 수용 하는 F 크기 머리부터 시작.
- 환자가 16을 섭취 하 여 방광 수속이 완료 확인-24 온스 액체 예약된 검색 시간 45 분. 이 단계는 단계 1.12 이전 완료 될 필요가 있다.
- CT 환자 등록 시스템에 환자를 등록 합니다.
- 슬라이스 두께 3 m m와 전립선 검사 프로토콜을 선택 합니다.
- 확인 처리 동의 대조 동 및 시뮬레이션 참석 의사에 의해 완료 된 주문.
- 환자는 가운으로 변경 하 고 모든 의류는 허리에서 아래로 제거를 요청.
- 구두는 환자 이름, 출생의 날짜의 확인 및 절차 사이트 여 환자 식별을 확인 합니다.
- 환자의 얼굴 사진을 찍어.
- 테이블에 앉아서 다음 부정사, 머리-첫 번째 위치에 환자를 도와 환자를 부탁 드립니다.
- 비정상적된 immobilization 쿠션으로 환자의 다리를 놓고 그들의 손가락을 인터 레이스, 그들에 게 블루 반지, 또는 그들의 팔의 주위에 결박을 적용 하 여 환자의 팔을 가슴에 위치 합니다.
- 레이저 시스템으로 환자 맞춤을 확인 합니다.
- 동원 정지 쿠션의 노즐에 듀얼 진공 펌프를 연결 합니다.
- 형 다리의 측면을 포함 하 고 다리 사이 장벽을 만들 수도 있도록 immobilization 쿠션에 다리를 놓습니다. 동원 정지 쿠션은 골반 아래 확인 하 발 과거 확장.
- 삽입 하 고 ab endorectal 풍선 임상 치료 의사 당 표시 하는 경우를 부 풀 려.
- 앞쪽 후부 (AP) 및 측면 (LAT) 스카우트 kilovoltage x 선 이미지 (topograms) 환자 맞춤 최적화 확인을 수행 합니다. AP 이미지에 직진도와 측면 이미지 회전 정렬 확인 포함 됩니다. 두 이미지를 사용 하 여 창 자 가스 최소화 되도록. 포지셔닝 해야 모두 수정 되며 다시 영상으로 확인. 창 자 가스가 존재 하 고 과도 한, 화장실에 환자를 용 서 하 고 단계 1.15에서 프로세스를 다시 시작 합니다.
- 일단 환자가 원하는 위치에, Q-수정 듀얼 진공 펌프를 사용 하 여 그들의 다리와 발 주위 단단한 몰드를 동원 정지 쿠션에서 공기를 제거 합니다.
- 레이저 십자선 환자 엉덩이의 수준 및 엉덩이 고관절의 수준에서 복 부의 중간에 수동으로 치료 테이블을 조정 합니다. 마킹 펜을 사용 하 여 환자에 십자선 위치를 지정 합니다. 방사선 전달 중 검증 시뮬레이션에 대 한 시작 지점을 지정 하기 십자선에 지역화 마커를 배치 합니다.
- 설정 CT 스캔 L3 척추에서 중반 대 퇴 골 골반 지역을 포함 하는 매개 변수.
- 전립선 검사 프로토콜을 사용 하 여 환자를 검사 합니다.
- 검사 치료 계획에 대 한 허용 되는지 확인 합니다. 방광, 고 직장 있어야 최소한의 공기의 자.
- 치료 계획 소프트웨어 디지털 스캔 파일을 내보내고 원 통보.
- 환자 ID, 치료 의사 이름, 및 설치와 함께 환자 immobilization 쿠션 레이블을 치료 하는 동안 이전에 스토리지 사용에 대 한 지침.
- 환자는 연필 광속 양성자 치료를 받고 하는 경우 단계 2.1로 이동 합니다. 경우 환자 수동 분산형 양성자 치료를 받을 것 이다 단계 3.1 건너뜁니다.
2. 방사선 치료를 사용 하 여 연필 광속 치료 계획
- 소프트웨어 (TPS)을 계획 하는 치료로 CT 시뮬레이션 데이터를 가져옵니다.
- 치료 계획 시스템 도구를 정의 하는 모든 관련 된 기하학적 볼륨 컨투어링 획득된 CT 이미지에 기반을 사용 합니다. 이러한 구조에는 방광, 직장, 큰 창 자, 작은 창 자, 대 퇴 골 머리, 외부 몸 표면, fiducials, 직장 스페이서 및 endorectal 풍선 포함 됩니다.
- 몸, 치료 테이블 및 동원 정지 장치를 포함 하는 다른 외부 윤곽선을 만듭니다. 방사선 복용량만이 컨투어 내에서 계산 됩니다.
- 첫 번째 임상 대상 볼륨 (CTV1) 전립선, 정액 소포, 및 관련 된 림프 노드를 포함 하도록 컨투어. CTV1 45.0 Gy (RBE) 처방 될 것입니다. CTV1 볼륨 축 이미지에 U 자 모양의 구조의 모양을 해야한다. 작은 창 자, 직장, 그리고 방광 정상 조직의 U 자형 대상 볼륨 내에서 거주 합니다.
- 두 번째 임상 대상 볼륨 (CTV2) 전립선과 정액 vesicles 포함 컨투어. CTV2 34.2 Gy (RBE)의 총 복용량을 처방 될 것입니다.
- 선택 3 빔 갠트리 각도 90, 180 및 270도 CTV1 볼륨의 치료에 대 한. 90만을 선택 하 고 270도 빔 각도 CTV2 치료.
- 2 기하학적 차단 구조 (회피 볼륨)을 디자인 합니다.
- U 자형 CTV1 볼륨 내에서 정상적인 조직을 포괄 하는 "중간 블록" 회피 볼륨을 만듭니다.
- "직장 블록"를 사용 하 여 전립선의 정상의 수준 아래 후부 앞쪽 (180도) 보의 열 등 한 부분을 차단.
- 계획 대상 볼륨을 pPTV1 라는 양성자를 형성 하기 위하여 CTV1의 등방성 7 m m 확장을 만듭니다. 자리 배치 볼륨 같은 양성자 브래그 봉우리 (양성자 "관광 명소" 라고도 함)는 덮개는 CTV1 계획 최적화 프로그램에서 위치를 정의 하는 pPTV1를 사용 합니다.
- 단계 2.6에서 pPTV2, 하지만 왼쪽-오른쪽 방향으로 8 m m 확장 이전 후부 및 우수한 열 등 한 방향으로 5mm 확장을 사용 하 여 CTV2 볼륨의 비슷한 확장을 만듭니다.
- 강력한 최적화를 사용 하려면 설치 불확실성, 범위 불확실성, 고 소장의 가변 가스 충전에 대 한 계정을 수 있는 기능 두 인공 ("재정의") CT 데이터 집합 만들기: 첫 번째는 전체 소장, 대 장, 그리고, 공기의 밀도 두 번째에 덮어 직장은 근육의 밀도를 덮어 그 볼륨.
- 최적화 전에 CTV1에 대 한 새로운 치료 계획을 만듭니다. 양성자 치료 기계 계획 사용 하 고 소정의 복용량 및 분류 25 분수에 45 Gy (RBE)의 할당 수는 CTV1를 기본 대상 정의를 지정 합니다. 모든 3 빔 (오른쪽 측면, 측면 및 후부 앞쪽 왼쪽)를 사용 하 여 CTV1 볼륨의 98% 이상 커버를 소정의 복용량의 100%를 지정 합니다.
- 2 빔 세트는 CTV2에 대 한 다른 치료 계획을 만듭니다. 첫째, 18 Gy (RBE)는 CTV2에만 왼쪽된 측면 빔를 사용 하 여 10 분수에 전달 하 고 할당 16.2 Gy (RBE) 오른쪽 측면 빔만을 사용 하는 CTV2에 9 분수에 전달. CTV2 볼륨의 100%를 충당 하기 위해 소정의 복용량의 100%를 지정 합니다.
- CTV1 계획의 최적화에 대 한 준비
- 측면 광선에 대 한 범위 여백 중간 블록 구조를 할당 하 고 후부 앞쪽 빔에 대 한 범위 여백 직장 블록 구조를 할당 합니다.
- 에너지 계층 간격, 자리 간격 및 대상 여백에 대 한 자동 (기본값) 설정으로 최적화를 시작 합니다.
- 10, 1.5 모니터 단위의 최소 자리 무게의 40, "자리"필터링 하기 전에 최적화의 최대 수의 반복의 최대 수를 지정 합니다. 치료 기계에 의해 전달 될 수 있는 양성자의 수에 기술 최소 제한으로 필터링 제거 1.5 모니터 단위와 양성자 명소 자리.
- CTV1에 대 한 최적화의 첫 번째 라운드에서 양성자 자리 위치의 그리드를 설정 하려면 pPTV1 대상을 지정 합니다. 지정 된 목표는 45.5 Gy (RBE) (무게 = 100)는 pPTV1을 45 0 Gy (RBE) 1 cm의 거리의 복용량 감소 (무게 = 2).
- 위의 pPTV1 목표를 삭제 하 여 CTV1에 대 한 최적화의 두 번째 라운드를 시작 합니다. 그런 다음 새로운 목표와 객관적인 무게 최적화를 다시 시작 합니다. 이러한 매개 변수는 강도 변조 계획, 일컬어 다중 필드 최적화 (MFO)를 다음과 같이 지정 합니다.
- 외부 볼륨에 대 한 2의 무게와 1 cm의 거리 (RBE) 45 0 Gy의 복용량 밝기를 설정 합니다.
- CTV1 볼륨에 대 한 100의 무게와 45 Gy (RBE)의 최소 복용량을 설정 합니다.
- CTV1 볼륨 45.5 Gy (RBE)의 일정 한 복용량 및 100의 무게를 설정 합니다. 강력한으로이 목표를 설정 합니다.
- PPTV1 볼륨에 대 한 46 Gy (RBE) 100의 무게에 최대 복용량을 설정 하 고 강력한으로이 목표를 설정 합니다.
- 직장 볼륨에 대 한 50의 무게로 45.8 Gy (RBE)의 최대 복용량을 설정 합니다. 강력한으로이 목표를 설정 합니다.
- 방광 볼륨에 대 한 50의 무게로 45.8 Gy (RBE)의 최대 복용량을 설정 합니다. 강력한으로이 목표를 설정 합니다.
- 작은 창 자에 대 한 50의 무게로 45.8 Gy (RBE)의 최대 복용량을 설정 합니다. 강력한으로이 목표를 설정 합니다.
- 큰 창 자에 대 한 50의 무게로 45.8 Gy (RBE)의 최대 복용량을 설정 합니다. 강력한으로이 목표를 설정 합니다.
- 특정 목표 뿐만 아니라 견고성 설정을 5-m m 위치 교대, 3.5% 범위 불확실성을 완화 하 고 인공 ("재정의") CT 데이터 주소 창 자 가스 가변성을 위에서 언급 한 통합. "강력한"로 위에 지정 된 그 목적에만 이러한 견고성 설정을 적용 합니다.
- CTV1 계획에 대 한 최적화 하 고 목표를 달성 하는 처방전 되도록 결과 최적화 된 계획을 검토.
- CTV2 계획의 최적화를 위한 준비
- CTV1 계획으로 자리 배치 표를 달성 하는 pPTV2를 사용 하 여 CTV2 계획에 대 한 첫 번째 최적화를 완료 합니다.
- PPTV2 목표를 삭제 하 고 새로운 목표 (백분율은 CTV2에 대 한 처방에 관하여는) 최적화를 다시 시작. CTV2 계획에 대 한 왼쪽 및 오른쪽 빔에 대 한 이러한 목표를 개별적으로 최적화 합니다. 이 단일 필드 최적화 (SFO)으로 알려져 있으며 각 빔에 대 한 목표는 다음과 같습니다.
- 외부 볼륨 0 Gy (RBE) 5 밀리미터의 거리와 2의 무게를 (RBE) 34.2 Gy의 복용량 감소를 설정 합니다.
- CTV2 볼륨에 대 한 120의 무게로 최소 복용량 34.37 Gy (RBE)을 설정 합니다.
- CTV2 볼륨에 대 한 100의 무게와 균일 한 복용량 34.54 Gy (RBE)을 설정 합니다. 강력한으로이 목표를 설정 합니다.
- PPTV2 볼륨에 대 한 최대 복용량 34.88 Gy (RBE) 100의 무게로 설정 합니다. 강력한으로이 목표를 설정 합니다.
- 최적화에 대 한 동일한 견고성 설정을 사용 합니다.
- 별도로 2 계획 빔 세트를 만드는 왼쪽과 오른쪽 측면 광선에 대 한 최적화를 완료 합니다. 이 왼쪽 또는 오른쪽 측면 빔 방사선 CTV2 사용 하 여 배달 허용 됩니다. 이것은 모든 3 빔 (RL, 청각, 및 PA) 모든 치료에 사용 되는 CTV1 복용량 배달 달리 이다.
- 독립적으로 CTV1 및 CTV2 치료 계획을 검토 하 고 되도록 변론에서 RTOG 0126 시험19에 의해 설립 하는 전립선 암 방사선의 복용량 제약 조건을 충족 합니다.
- 방광 볼륨 확인 그 조직의 80 Gy를 받는 비율 미만 15%, 75 Gy를 받는 비율 25% 미만입니다, 70 Gy를 받는 비율 미만 35% 이며 65 Gy를 받는 비율 50% 미만 이다.
- 직장 볼륨 확인는 조직의 75 Gy를 받는 비율 15%이 하, 70 Gy를 받는 비율이 하 25%, 65 Gy를 받는 비율 35% 미만 이며 60 Gy를 받는 비율 50% 미만입니다.
- 음 전구 볼륨에 대 한 평균 복용량 인지 확인 아래 52.5 Gy.
- CTV1 및 CTV2 대상 볼륨에 대 한 두 볼륨의 95% 이상에서 소정의 복용량을 받을 확인 합니다.
- 계획 및 복용량 배급 허용된 선 량 제약 조건 지침 및 견고성을만 나, 의사의 승인을 하 고 치료 전달 시스템에 계획을 내보냅니다.
- 이온화 약 실 배열, 방사선 검출기의 종류를 사용 하 여 계획 된 복용량의 정확성을 확인 하기 위해 측정 합니다.
- 보조, 독립적인 복용량 계산 소프트웨어를 사용 하 여 복용량 계산의 정확성을 확인 합니다.
- 품질 관리를 보장 하기 위해 의학 물리학자와 측정 결과, 계산 결과 및 계획의 기술 속성을 검토 합니다.
- 치료 계획 문서를 생성 하 고 계획 dosimetrist, 물리학자, 및 감독 의사에 의해 승인.
- 모든 치료 계획 환자 치료를 위한 치료 전달 시스템에 데이터를 내보내기 하 고 양성자 치료 배달 단계 4.1 건너뜁니다.
3. 방사선 치료 계획 수동 분산형 또는 유니폼 양성자 치료를 검색:
- 시스템을 계획 하는 방사선 치료로 CT 시뮬레이션 데이터를 가져옵니다.
- 모든 관련 된 기하학적 볼륨에 따라 컨투어 CT 이미지 획득. 이러한 구조에는 방광, 직장, 큰 창 자, 작은 창 자, 대 퇴 골 머리, 외부 몸 표면, fiducials, 직장 스페이서 및 endorectal 풍선 포함 됩니다.
- 다른 외부 윤곽선을 만듭니다. 부울 작업 도구를 사용 하 여 치료 테이블, 몸과 모든 동원 정지 장치를 포함 하도록. 방사선 복용량만이 컨투어 내에서 계산 됩니다.
- 전립선, 정액 소포, 및 관련 된 림프절을 포함 하는 등고선 CTV1. CTV1 45.0 Gy (RBE) 처방 될 것입니다.
- 전립선과 정액 vesicles 포함 컨투어 CTV2. CTV2 34.2 Gy (RBE)의 총 복용량을 처방 될 것입니다.
- 7mm pPTV1 만들고 뒤로 5mm 제외 하 고 모든 방향에서 7 m m CTV2를 확장 하 여 pPTV2를 생성 하 여 CTV1를 확장 합니다.
- PPTV1 및 pPTV2 시스템을 계획 하는 치료에 광선을 만듭니다. pPTV1 90 °와 270 ° 측면 광선을 사용 하 여 pPTV2를 타겟이 될 것입니다 하는 동안 단일 180 ° PA 광속을 사용 하 여 대상 것입니다.
- PPTV1 및 pPTV2 볼륨에 0.5 c m의 균일 한 여백 각 빔에 대 한 블록을 추가 합니다.
- 가장 작은 빔 조리개 크기 가능한 각 pPTV 볼륨의 크기에 따라 블록 크기 선택을 사용 하 여. 빔 조리개는 황동 사용자 지정 컷아웃 모양 측면 가장자리 각 양성자 빔 갠트리 주 둥이에 붙어 있을 것입니다.
- 다음과 같이 적절 한 빔 매개 변수를 선택 하 여 각 양성자 빔의 원심 및 인접 마진을 형성 하는 데 필요한 적절 한 왁 스 보정기 모델.
- 3.5%의 추가 1-2 m m 범위 불확실성 값을 입력 합니다.
- 조리개와 환자 사이의 적절 한 공기 간격 거리를 입력 합니다.
- 부드럽게 그리고 보정기 도형을 원하는 복용량 그라데이션 얼룩.
- 양성자 광속 납품에 필요한 환자 교대를 최소화의 목적으로 같은 위치에 pPTV1 및 pPTV2 isocenters를 설정 합니다.
- PPTV1 및 pPTV2 대상 계획 단계 3.10.1-3.10.4에 입력 하는 매개 변수를 사용 하 여 복용량을 계산 합니다.
- 독립적으로 pPTV1 및 pPTV2 치료 계획을 검토 하 고 복용량을 준수는 변론에서 전립선 암 방사선에 대 한 제약 조건을 RTOG 0126 시험19 설립 단계 2.17.1-2.17.4에 설명 된.
- 복용량 범위에 대 한 노 및 대상 목표를 달성 하지는 원하는 경우 다음 목표는 달성 될 때까지 단계 3.8-3.10에서에서와 같이 TPS에 블록 및 보정 장치 매개 변수 조정 합니다. 목표 달성은 일단 의사의 승인을 하 고 단계 3.14를 진행.
- 보조, 독립적인 복용량 계산 소프트웨어 패키지를 사용 하 여 승인 된 계획에 복용량 계산의 정확성을 확인 합니다.
- 품질 관리를 보장 하기 위해 의학 물리학자와 측정 결과, 계산 결과 및 계획의 기술 속성을 검토 합니다.
- 적절 한 공급 업체에서 블록 및 보정을 주문.
- QA 블록 및 보정 공급 업체 로부터 받은.
- 치료 계획 문서를 생성 하 고 디지털 서명 계획 dosimetrist, 물리학자, 및 감독 의사를 통해 그들을 승인 합니다.
- 모든 치료 계획 환자 치료를 위한 치료 전달 시스템에 데이터를 내보내고 단계 4.1 진행.
4. 방사선 치료 배달
- 치료의 첫 날, 방사선 계획 처리 시스템에서 계획 매개 변수를 일치 하도록 확인 합니다.
- CT 시뮬레이션 하는 동안 사용 하는 환자 설치 재현 치료 룸을 정렬 합니다. Immobilization 쿠션 라벨 환자와 일치 하는 ID와 가진 올바른 치료 테이블에 다음 장소. 테이블의 머리에서 시뮬레이션에 활용 하는 머리 받침을 놓습니다.
- 그들은 전체 방광 프로세스를 완료 하 고 치료 가운으로 변경 환자와 함께 확인 합니다.
- 치료 실에 환자를 호위 하 고 손으로 가슴, immobilization 쿠션에 다리를 걸쳐 푹 그 치료 테이블에 부정사 위치에 놓습니다.
- 삽입 하 고 시뮬레이션 하는 동안 사용 하는 경우 endorectal 풍선 팽창.
- 전자를 시뮬레이션 하는 동안 배치 된 환자에 맞게 isocenter 향해 부하 위치에서 치료 테이블을 이동 합니다. 피치, 회전 같은 위치 환자에 심한 오류를 수정 하는 테이블을 조정 하 고 요.
- 환자 시뮬레이션을 제대로 정렬 됩니다, 일단 원하는 치료 isocenter 환자에 맞게 결정 dosimetric 치료 계획 프로세스 중에 시작 위치에서 교대를 완료 합니다.
- 골반 뼈와 이전 비뇨기과 전립선 내에 의해 배치 하는 표준 마커를 적절 한 내부 환자 정렬 있도록 이미징 직교 KV를 수행 합니다.
- 위치 조정 요구 한지 계획 시뮬레이션 ct에서 디지털 복원된 검사에 인수 KV 이미지 오버레이에 따라 확인 합니다. 맞춤을 보장 하기 위해 필요한 변화를 적용 합니다.
- KV 이미지 보여 과도 한 창 자 가스를 하는 경우 가능 하다 면, 치료 테이블에 누워 있는 동안 공기를 추방 하는 환자에 게 다음 재개 하 고 다시 이미지.
- 환자가 치료 테이블에 해제할 수 없는 경우에, 치료를 중단 하 고 환자 이동 화장실에 있다. 환자는 화장실에서 반환 후 단계 4.3에서 양성자 배달 프로세스를 다시 시작 합니다.
- 허용 KV 이미지는 인수를 확인 하 고 일단 콘 빔 CT (CBCT) 검사는 방광/직장 작성 평가 완료 됩니다. 추가 환자 위치 조정 CBCT 스캔에 따라 적용 됩니다. 로 KV 이미지 기반 위치 교정, CBCT 데이터를 사용 하 여 변경한 것입니다 보낼 수 이미징 콘솔에서 직접 치료 테이블에 자동화 된 응용 프로그램에 대 한.
- 양성자 치료의 첫 번째 날에 치료를 시작 하기 전에 모든 위치 교정 치료 의사와 함께 확인 합니다.
- 갠트리 각도, 모니터 단위, 스캐닝 반점 및 층 수의 두 치료사 및 각 치료 각도 대 한 주 둥이 위치 사이 청취 가능한 인증 처리 납품을 시작 합니다. 이러한 매개 변수 원, 물리학, 그리고 치료 의사에 의해 서명 계획 문서에서 치료 콘솔에 표시 됩니다.
- 치료 후 일일 맞춤 치료 isocenter를 표시 하 고 표시를 제거 합니다.
- 모든 후속 처리 분수에 대 한 4.2 4.9 단계를 반복 합니다.
Representative Results
사용 가능한 데이터 특정 암20,21에 대 한 양성자 치료와 함께 실질적인 혜택을 제안합니다. 선택 소아 종양, 이전 조사 지역, 재발 성 암 또는 광자 치료와 높은 정상 조직 손상의 위험이는 다른 암에 대 한 PT은 선호 수 있습니다. 아래, 우리는 응용 프로그램 및 전립선, 유 방 및 medulloblastoma에 대 한 양성자 치료의 혜택을 설명합니다. 우리의 목표는 남자, 여자, 및 아이 들에 있는 일반적인 종양에 대 한 양성자 치료의 응용 프로그램의 더 나은 이해를 가진 독자를 제공 하는 이다.
미국에서 전립선 암은 가장 일반적으로 남자와 남자 사이에서 암 관련 된 죽음의 둘째가 일반적인 원인에는 암 진단. 약된 164,690 새로운 경우 2018, 진단 될 것입니다 그리고 이상의 29000 남자 질병의 죽을 것 이다. 비 전이성 전립선 암 환자 치료 옵션을 활성 감시, 급진적인 전립선, 근접 치료와 외부 빔 방사선 광 양자 또는 양성자22를 포함 하 여 받을 수 있습니다. 정확한 치료 결정 환자의 해부학, comorbidities, 종양 단계, 의사 판단 및 환자의 선호에 따라 만들어집니다.
초기 단계의 전립선 암에 대 한 방사선 배달 전립선으로 제한 됩니다. 중간 위험 전립선 암 일 경우 인접 정액 소포는 또한 대상. 부분 전립선 치료를 탐험 되 고는 있지만 전체 선 치료 치료의 표준 남아 있습니다. Obturator, 성 례 전, 내부 및 외부 장 골, 장 골 노드 종종 불리 한 중급 및 고 위험도 질병을 가진 환자에 대 한 포함 되어 있습니다.
사전에 방사선 치료 계획, 표준 마커 전처리 kilovoltage 이미지를 사용 하 여 이미지 기반 치료를 허용 하도록 배치 될 수 있습니다 (즉., 표준 엑스레이)23. 또한, 히드로 스페이서 또한 직장 및 전립선 직장 조직24,25에 더 제한 복용량 사이 간격을 만들려고 CT 시뮬레이션 전에 삽입할 수 있습니다. 치료 계획, 중 환자 맞춤형된 쿠션 장치를 사용 하 여 움직일 골반으로 부정사 위치에 시뮬레이션 한다. 직장 풍선 CT 시뮬레이션 전립선 모션 및 직장 볼륨 및 밀도26에 관한 불확실성을 제한 하에 배치 될 수 있습니다. 편안 하 게 전체 방광 작은 창 자와 방광27의 앞쪽 부분에 복용량을 제한 하는 것이 좋습니다. MRI 시뮬레이션도 더 정확한 대상 볼륨 묘사26를 허용 하도록 좋습니다.
트리 트 먼 트 75.6 79.2 꾸벅꾸벅 졸 기의 선택 범위에 대 한 권장 45 50.4 Gy의 복용량과 전립선에 Gy의 복용량을 제공 하도록 설계 되어야 한다 또는 미세한 질병의 위험에서 정액 소포 지역 확산9. 모든 분수는 일단 분수 당 1.8 ~ 2 Gy에 매일 전달 됩니다. 중간 및 높은 위험 환자 근접 치료 부스트를 받고, 외부 빔 방사선 복용량 약 45 Gy로 제한 해야 합니다. 110 Gy의 근접 치료 복용량 I-125 낮은 복용량 비율 영구 임 플 란 트와 함께 사용 되어야 한다. 카 테 테 르 통해 전달 높은 복용량 비율 근접 치료와 함께 일반적으로 사용 되 부스트 regimens 13 ~ 15 Gy x 1 분수, 8 11.5 Gy x 2 분수, 5.5에서 6.5 Gy x 3 분수, 및 4.0 6.0 Gy x 4 분수9포함 됩니다.
원 계획 치료는 방광, 직장 및 대 장 복용량을 제한 최적화 됩니다. -대 양성자-광자 사이 dosimetric 비교 기반 치료 (즉., IMRT 맞아 기법 대) 후자의 접근28정상 조직에는 복용량의 향상 된 살려주는 증명.
전립선 암 특정 사망 초기 단계 질병22 치료 선택에 남자를 위한 10 년에 2% 미만 이다. 복용량 강화 RT와 함께 높은 위험 환자는 또한 9 년29에 5%의 낮은 전립선 암 관련 사망률을 표시합니다. 사망률 전이성 설정에서 유효 체계적 치료의 가용성으로 인해 크게 낮은 남아 있습니다. IMRT와 양성자 치료 결과 우수한30,31유지. PARTIQoL (NCT01617161) 연구는 양성자 빔 치료 (PBT) 사이 진행 하는, 무작위 연구와 IMRT 것입니다 잘하면 확인 한 적임 우수한 다른 이상 낮고 중간 위험 전립선 암에 대 한.
유방암은 가장 일반적으로 여자와 미국 여성 암 관련 된 죽음의 둘째가 일반적인 원인에는 암 진단. 약된 268,670 새로운 경우 2018, 진단 될 것입니다 그리고 41400 여성 질병1의 죽을 것 이다. 달리 대부분 환자 monotherapy,으로 방사선을 받을 전립선 암 유방암 환자 postoperatively 암 재발11의 위험을 줄이기 위해 방사선을 받을. 수술의 범위에 따라 필요한, 방사선 종양 lumpectomy 후 나머지 유 방 또는 유 방 절제술11,32후 가슴 벽에 타겟이 될 수 있습니다. 겨드랑이, supraclavicular 및 내부 유 방 지역에 지역 림프절 종양 확산에 대 한 위험으로 간주 됩니다 경우 대상이 될 수 있습니다.
유방암 환자를 위한 치료 일정에는 일반적으로 한 번 매일 치료, 주 5 일 수반. 초기 단계 환자는 일반적으로 치료와 전통적으로 분류 한 (1.8-2.0 Gy/분수; 50 Gy 총) 또는 전체 유 방11,33hypofractionated (2.67 Gy/분수, 40.05 42.56 Gy 총) 식이요법. 고급, 하지만 지역화 된 질병을 가진 환자는 전체 유 방 또는 가슴 벽 및 지역 림프절 50 Gy (1.8-2.0 Gy/분수)에 기존의 분류와 처리 됩니다. 이 복용량은 수술 후 있을 수 있는 subclinical 질병에 대 한 효과적입니다.
유 방 암 방사선 치료에 대 한 CT 시뮬레이션 부정사 위치에 일반적으로 완료 됩니다. 전립선 암과는 달리 두 팔은 가슴 벽 또는 유 방 조직의 노출을 허용 하 오버 헤드 납치는. 또한, 사용자 지정된 육성 장치 및 유 방 보드 자주는 위는 병렬 처리 테이블에 올려진된 위치에서 흉부를 고정을 활용 됩니다. 그러면 목 지역에 유 방 조직 위에 분류 되지 않는다.
유방암 중 심장에 방사선 노출34향후 허 혈 성 질환 위험 증가와 연결 됩니다. 그 결과, 심장 복용량을 최소화 하기 위한 기법 파라마운트의 중요성이 있습니다. 한 가지 방법은 깊은 inspiratory 숨을 보류 (DIBH) intrathoracic 공간과 마음과 앞쪽 가슴 벽/유 방 사이의 거리를 증가 고용 것입니다. 방법에서 알 수 있듯이 DIBH 치료 환자 그들의 호흡 주기를 중단 하 고 영감의 최대 시점에서 치료를 받을 것입니다. 그러나, 모든 환자는 호흡이이 기술을 허용 하는 충분 한 기간의 보유를 용납 수 있습니다. 일부 환자에서 발생 하기 쉬운 위치 유리한 될 수 있으며 심장35를 포함 하 여 중요 한 정상 조직에서 걸어 유 방 조직을 허용 수 있습니다. 이 방법의 단점은 대상 lymphatics 지역 능력에 배치 하는 제한 사항입니다. 양성자 치료는 상당한 심장 복용량 살려주는 DIBH 및 발생 하기 쉬운 기법36,37의 필요 없이 달성할 수 있다.
양성자 치료는 유방암 환자에 대 한 고용 하 고 폐 및 심장38같은 중요 한 구조에 복용량 스페어링 효과 관하여 광자 기반 기술 우수 입증 되었습니다. 단일 필드 연필 빔 스캔 (PBS) 계획 범위 시프 터와 양성자 방사선 가슴 벽과 지역 노드를 관리 하 활용 될 수 있습니다. 수동 분산형 접근은 또한 채택 될지도 모른다. 여러 필드 전체 가슴 벽과 지역 노드 필드 제한으로 인해 치료 하는 데 필요한 경우 필드 일치 하는 기술을 사용 해야 합니다. 한 전략 일치 supraclavicular 및 가슴 벽 필드 clavicular 머리39아래 2-4 mm의 피부 차이와 일치 하는 것입니다. 필드 테두리는 뜨겁고 찬 관광 명소를 최소화 하기 위해 방사선 과정 다른 시간 지점에서 1 cm 거리에 이동 됩니다.
유 방 암 방사선 임상 결과 초기 단계 질병11 50%와 37% 로컬 고급 환자 20 년 후속32에 대 한 전반적인 생존을 보여 줍니다. 긴 면제 기간을 감안할 때, 치료의 최소화 관련 된 독성의 큰 관심사. 양성자 치료는 잠재적으로 심장 독성 위험을 낮출 것으로 예상, 하지만 지속적인 RADCOMP 컨소시엄 재판 (NCT02603341), 광자 또는 양성자 방사선 요법에 유방암 여성을 randomizing 어떤에이 질문 되 고 검사 합니다.
암 미국에서 1-14 세 어린이 죽음의 둘째가 일반적인 원인이 고 사고만 돌파. 2018, 10,590 어린이 암, 진단 될 것입니다 그리고 그들의 종은11,180 죽을 것 이다. 이 그룹 중 medulloblastoma 250-500 환자 진단 될 것입니다. Medulloblastoma의 진단에 중간 연령은 4-6 년 이다. 중추 신 경계 관련 및 보급 (30-40%)에 대 한 높은 위험을 감안할 때, craniospinal 조사 (CSI) 약 80%가 살아남는 적절 한 치료와 함께이 환자에 있는 치료의 표준 이다.
Medulloblastoma 환자는 수술 절제 후 그들의 나이, anaplasia 또는 전이, 및 잔여 종양의 존재 여부에 따라 표준 위험 및 고 위험 그룹으로 층 화. 두 경우 모두에서 치료 수술 후 방사선을 포함합니다. RT medulloblastoma에 대 한 초기 CSI 23.4 36 Gy의 복용량을 포함 됩니다. 추가적인 복용량 다음 기본 종양 사이트4050.4 55.8 Gy의 복용량을 달성 하기 위해 종양 침대에 주어 집니다. 치료 계획 고려 사항 포함 각각 54 Gy를 45 Gy, 척수 및 brainstem에 최대 복용량의 제한이 됩니다. CSI는 광자 또는 양성자 치료를 사용 하 여 전달할 수 있습니다. CT 시뮬레이션 및 처리는 수시로 마 취 환자 치료41동안 이동 하지 않습니다 보장 하기 위해 필요 합니다.
큰 지역 방사선, 흉부 및 복 부 구조 척수, 앞쪽에 상당한 방사선 노출 RT 기술 결과 광자 기반 표적으로 인해 폐, 심장, 신장 창 자, 그리고 가슴을 포함 하 여. 이 지역 양성자 치료 (그림 3)42와 초과 방사선에서 절약 될 수 있습니다. PT는 CSI를 기반으로 위 자 궁 경부 척추와 뇌, 비추는 2 개의 약간 비스듬한 옆 필드 하나 이상의 후부 앞쪽 빔 낮은 자 궁 경부, 흉부, 요 추, 및 성 례 척추 영역을 대상으로 해야 합니다. 여러 필드는 대상 CSI에 대 한 CTV 포함 통해 cauda equina S2/S3 척추 접점 (그림 3)의 수준에서 척추 운하를 두뇌 꼭지점에서 연장 하는 전체 뇌 척추 액체 (CSF) 공간 필요. 척추 길이 치료에 필요한 척추 분야의 총 수를 결정 합니다. 최고 척추 분야의 우수한 테두리 두개골 필드의 열 등 한 경계에 일치 합니다. 척추 분야는 전체 척추를 커버 수 없습니다, 경우 두 번째 척추 필드 위 척추 분야의 열 등 한 경계에 일치 합니다. 이 프로세스 수 있습니다 반복 경우 세 번째 필드는 키가 환자에 대 한 필요. 15 세 미만 환자에 대 한 척추 분야의 앞쪽 테두리 개발 뼈대에 미래 성장 이상 방지 하는 데 필요한 뼈 균질 복용량을 보장 하기 위해 전체 척추 시체를 포함 하도록 확장 됩니다. 세 15 이상 그들을 위해 전방 척추 필드 테두리 척추 열에 척추 운하를 넘어 2-3 m m은 확장 됩니다.
수동 분산형 및 PBS 기법 CSI42,43활용 되었습니다. CSI 치료의 특정 목표 thecal sac (S2 또는 S3), 전체 복용량 앞쪽 두개골 기지와 소 공 질의 접시, 광섬유 구조 제한 갑 상선 복용량의 최소화의 낮은 끝에 뇌 척추 액체 (CSF)을 균질 방사선 복용량을 포함 더 이상 5% 처방전 복용량, 및 식도43복용량의 최소화.
수동 분산형 치료 계획 일반적으로 두개골 분야의 창조와 함께 시작 됩니다. 수동 편집 범위 보정 종종 눈과 달팽이 관에 복용량을 제한 하는 동안 두뇌에 균질 복용량 배포를 만드는 데 필요 합니다. 척추 분야에 대 한 보정은 복용량을 최소화 하기 위해 갑 상선 수준 두꺼워 있다. 특별 한 주의가 다음 필드 연결 필요한 경우 여러 척추 분야 그리고 두개골과 척추 분야 사이 지급 됩니다. 접합 영역 필드 인접 1.25-1.5 c m 길이로 정의 됩니다. 교차점 두개골 또는 꼬리 방향으로 매주 뜨거운 또는 차가운 복용량 분야의 개발을 방지 하기 위해 이동 합니다. 이상적으로, 복용량 분산 처방전 복용량의 95-108% 사이 유지 됩니다. 필드 가중치, 조리개 편집 및 보정 편집 모두43이 목표 달성 하기 위해 고용 됩니다.
Md 앤더슨 암 센터에서 연구팀은 과학 수사 대42계획에 대 한 단계별 전략을 개발 했습니다. 이 방법은 흉부 척추에 대 한 SFO 계획의 창조 다음 두개골 및 척추 분야 치료 MFO 계획의 개발을 포함 한다. 복용량 그라디언트 접합 영역에 활용 됩니다. SFO 계획 다음 마지막, 복합 MFO 계획을 개발 하 여 초기 MFO 계획에 복사 됩니다. 척추 접합부는 치료의 4 주 과정을 통해 2 cm에 의해 한 번 이동 했다. 수동 분산형 CSI, 비해 PBS 방사선 복용량 증가 갑 상선 복용량42커밋되지만 렌즈, 달팽이 관을 귀 밑 샘에에서 과학 수사 대 제공 상당한 절감을 기반 으로합니다.
Medulloblastoma 환자 위험 지층44에 따라 60-80%의 이벤트 무료 생존 율을 기대할 수 있습니다. CSI, 함께 조사 조직의 큰 지역 및 소아 환자 들의 민감한 특성을 감안할 때, 장기 부작용 상당한 위험과 neurocognitive 손상, 이차 악성 종양, 뇌 하 수 체 기능 장애, 청력 상실, 심장 질환 등 불 임, hypothyroidism, vasculopathy, 건조 한 눈, 백 내장 형성, 시력 상실, 및 방사선 괴 사/척 수염. 따라서, 양성자 기반 과학 수사 대 많은 환자에 대 한 실질적인 혜택을 제공할 수 있습니다.
그림 1: 방사선 치료에 대 한 깊이 복용량 곡선. 다양 한 임상 방사선 빔에 대 한 표시 물에 깊이의 기능으로 배포판을 복용량. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 양성자와 광자 유 방 방사선의 비교. % 복용량 환자에 대 한 로컬 고급 유방암 방사선 치료 IMRT (A, B) 또는 (C, D) 양성자와 수신 및 심장에 상당한 방사선 복용량 감소를 시연 하 고 양성자의 폐 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: 양성자와 광자 craniospinal 방사선의 비교. % Medulloblastoma craniospinal 방사선을 사용 하 여 수신 된 환자에 대 한 복용량 양자 (A) 또는 IMRT (B)와 보여주는 상당한 방사선 복용량 감소 내부 흉부 및 복 부 내 지역 와 양성자. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 광자 | 양성자 | |
| 입자 타입 | 보존 | 합성 페르미온 |
| 충전 [C] | 0 | +1.602 x 10-19 |
| 질량 [kg] | 0 | 10-27 x 1.672 |
| 스핀 | 1 | 1/2 |
| Energy† [백만 전자 볼트] | 0.1-25 | 10-250 |
| 일반적인 소스 | 선형 가속기, 공동-60 Radioisotopes, x 선 관 | 사이클 로트 론 또는 싱크 로트 론 가속기 |
| 배달 방법 | 조명을 고체 광선, Multileaf 바꾸기, 강도 변조, 호 | 수동 산란, 자석 스캔 |
| † 일반적으로 인간의 암 치료 하는 데 사용 하는 에너지 범위 | ||
표 1: 양성자와 광자 방사선의 비교.
Discussion
방사선 치료 계획 및 암에 대 한 배달 각 개별 환자 자신의 특정 암에 맞게 고도로 사용자 지정 된 과정 이다. 현대 방사선 치료는 이미지 기반 개입 기반 CT 이미지 사용자 지정된 방사선 계획 시뮬레이션 중에 가져온. CT 영상 복용량 계산에 필요한 신체 내에서 서로 다른 위치에 조직 밀도의 환자 뿐만 아니라 정확한 정량화에 대 한 3 차원 (3D) 해부학 정보를 포함 하기 때문에 필수입니다. CT 영상, 중 환자는 자동화 한 테이블에 배치 됩니다. 여러 가지 기계 동원 정지 장치 이미징 및 후속 실시간 전달 중 환자의 움직임을 제한 하 일반적으로 채택 된다. 필요한 정밀도, 간단한 몰드 형 쿠션 및 환자 표면에 준수 하 고 다음 모션 제한 강화, 플라스틱 메쉬에서 이러한 장치 범위에 따라 딱딱한 두개골 등 더 많은 침략 적 장치를 하는 뚫고 자리에. 때때로, 동원 정지 장치가 필요한 정밀도 인근 중요 한 구조물에 종양 조직에의 근접에 의해 결정 됩니다. 예를 들어, 대부분의 침략 적 동원 정지 장치, 드릴 머리 후광, 단일 밀리미터 정밀도 눈 또는 이동 하는 환자에서 발생할 수 있는 실명의 기회를 최소화 하기 위해 시 신경 종양을 치료 해야 할 때 때때로 사용 된다 으로 치료 하는 동안 잘못 된 위치입니다.
CT 영상 정보 또한 내부 정상 조직의 해부학을 최적화 하는 데 사용 됩니다. 예를 들어 방광 팽창은 방광 및 전립선으로 위의 프로토콜에 기록의 조사에서 작은 창 자 복용량 노출 최소화 하기 위해 자주 이용 된다. 마찬가지로, 위 위 복 부 방사선 (예를 들어, 위, 간, 원심 식도)에 대 한 시뮬레이션 동안 음식 특히 팽창은, 만약 다음 환자는 다시 시뮬레이션 음식을 위장과 창 자를 통과 허용 후 . 이 위장을 축소 하 고 위 복 부 종양의 방사선 치료 중 방사선 노출의 기회를 줄일 수 있습니다. 경우에 있는 위 또는 방광 자체 방사선 목표는, 그들은 의도적으로 팽창 되거나 선 량 분포를 최적화 하기 위해 비운.
어떤 경우에, 종양 적절 하 게 또는 안정적으로 CT에 시각화 하지는 하지만 MRI 또는 PET 스캔에 의해 더 정확 하 게 식별 될 수 있습니다. 이러한 경우에 애완 동물 또는 MRI 검사는 때문에 후자는 여전히 복용량 계산에 필요한 CT 데이터를 보완 하는 데 사용 됩니다. 이 MRI 및 PET 이미지 치료 계획 CT 이미지를 등록 하 여 이루어집니다. MRI 검사는 종종 훨씬 더 큰 시각적 대비와 CT, 뇌 또는 간 등 종양의 얇은, 부드러운 조직 경계를 식별 하는 도움이 될 수 있습니다 보다 높은 해상도 제공 합니다. 애완 동물 환자에 주입 하는 표시 된 방사성 트레이 서 분자의 배급의 기능 볼 수 있습니다.
일부 종양은 흉부 또는 복 부의 영역 어디 그들은 호흡으로 크게 이동할 수 있습니다 발생 합니다. 방사선 정확도 보장 하기 위해이 동작에 대 한 계정을 위해 4 차원 CT, "영화 모드" CT 영상의 유형을 호흡 하는 동안 시간이 지남에 변경 3D 환자의 해부학을 캡처하는 데 사용할 수 있습니다. 일부 흉부 및 복 부 목표에 대 한 압축 벨트 또는 다른 수단의 모션 완화 사용할 수 있습니다 치료 기간 동안 움직임을 제한 하 고 종양 위치45에 관한 불확실성을 제한.
환자 치료에 대 한 시뮬레이션은, 일단 맞춤된 치료 계획은 암 조직학, 종양의 위치, 및 해부학 기능, 빔 방사선, 입자, 에너지의 최적의 구성에 영향을 미치는의 고려 사항으로 개발 그리고 각 개별 환자에 대 한 레벨을 복용. 각 환자에 대 한 기본적인 질문 수가 처음 최적의 치료 계획을 개발 임상 팀에 의해 간주 됩니다. 시작 지점으로 방사선의 가장 적합 한 형태를 선택 해야 합니다. 옵션에는 광자, 전자, 또는 양자 포함 됩니다. 이것은 방사선 배달 빔 angle(s)의 선택에 의해 일반적으로 선행 된다. 대부분의 RT 기계 거의 어떤 각 든 지에 의해 위치 테이블 및 환자로 이동 하는 RT 빔 허용 회전 갠트리 로봇 환자를 포함 합니다. 결정 RT와 함께 목표를 가장 효과적으로 공격 경로 찾는 고 최고 방지 비-대상 선택 된 광선의 경로에 있을 수 있습니다. 경우에 따라 빔 각도 종양과 정상 조직의 방사선 목표에 입력 후 계획 시스템 자체에 의해 결정 됩니다. 이 과정은 불린다 "반전 계획"와 포함 여러 강도 변조, IMRT의 경우 종종 이루어집니다 유니폼 대상 복용량을 제공 하지만 매우 비균일 복용량으로 이어질 수 있습니다 시간에 따른 방식으로 들어오는 방사선 광선 대상 밖에. 두 광자 또는 양성자 치료 강도 변조, 역 계획에 크게 활용 될 수 있지만 광자만 IMRT 기반. 단단한 방사선 빔을 사용할 수 있다면, 사용자 정의 금속 지닌 종양의 모양 방사선 광속의 모양에 맞게 날조 될 수 있습니다.
양성자 치료를 선택 하는 경우 후속 결정 수동 분산형 또는 PBS 기술 사용에 관한 만들 필요가 있다. PBS, 경우 MFO 또는 단일 필드 최적화/단일 필드 유니폼 복용량 (SFO/SFUD) 전략의 사용에 관한 추가 결정이 필요 합니다. MFO 치료, 다중 빔 각 빔만 대상으로 대상의 일부 이후 모든 분수 중 종양을 치료 하는 데 필요한 있습니다. 반면에, SFO 계획에 대 한 모든 빔 전체 대상을 다룹니다. MFO는 종종 중요 한 구조에 가까운 종양에 대 한 선호 (예., 시 신경 근처 뇌 종양) 빔 각도의 다양 한 방사선 복용량을 조각에 유리 하 게 있을 수 있습니다. MFO 전략 또한 그 모든 방사선 광선/관광 명소 "끝나지 않는 범위" 복용량 예기치 않게 브래그 피크 효과 높은 될 수 있는 동일한 지역으로 확인 합니다. 다른 한편으로, SFO는 대상 차동 방광 및 직장 작성 이동할 수 있는 전립선 같은 해부학 불확실성의 영역 근처에 대 한 선호 됩니다. SFO는 복용량 변경 해부학 차이가 있기 때문에 대 한 향상 된 견고성을 제공합니다.
일단 기본 계획 전략 결정, 치료 계획의 다음 단계는 일반적으로 방사선 분야의 수학 최적화를 포함 한다. 에너지, 강도, 그리고 들어오는 방사선의 공간 분포 (공간 플럭스 변화)은 일반적으로 무료 최적화. CT로 환자의 해부학의 큰 3D 매트릭스 표현을 함께 이러한 자유 변수 이어질 매우 큰 문제 크기와 해당 큰 최적화 행렬 (예를 들면, CT 값의 수천 및 수천 가능한 빔 강렬 해야 합니다. 으로 간주 됩니다). 이러한 행렬 치료 계획의 "목표"의 수학 정립은 목표 기능에 프레임은. 치료 목표는 먼저 대상에 소정의 복용량을 달성 하기 위해 우선 위에서 설명 했 듯이, 그리고 둘째로로 복용량의 낮은 달성 하기 위해 정상적인 조직에 가능 하다. 이 목적 함수를 최소화 하기 위해 높은 컴퓨팅 파워 원하는 빠르게 채우는 행렬, 실시간 전송 계산을 수행 하 고 그라데이션 검색 알고리즘과 같은 수치 최적화 방법, 신속 하 게 로컬 최소에 대 한 검색을 사용 하 함수입니다. 이러한 최소 각 고유 환자에 대 한 최적의 치료 계획에 해당합니다. 치료 계획에 컴퓨터의 역할은 과장 된 수 없습니다. 현대 방사선 치료 및 진단 방사선과 지난 3 년간의 컴퓨터 발전 없이 불가능 되지 않을 것 이다.
마지막 단계로 서 의료 팀 (의사, dosimetrist, 및 물리학자)에 의해 최적화 된 치료 계획을 검토 합니다. 많은 경우에, 계획 추가 적응 또는 다시 전반적인 품질을 개선 하기 위해 서로 다른 목표와 최적화 될 수 있습니다. 일단 계획은 최적의 것을 발견 하 고, 계획의 기술적인 매개 변수는 물리학자에 의해 검토 하 고 치료 배달 시스템에 전송.
많은 경우에, 하는 데 드는 환자 몇 주 동안 모든 평일에 종종 여러 치료 분수 (세션)에 대 한 반환합니다. 여러 날 분별 급성 방사선-유도 된 부작용을 강화할 수 있다 하지만 단일-분수 치료12에 비해 RT의 후반, 더 심각한 부작용 가능성을 줄일 수 있습니다. 멀티 분수 접근은 급속 하 게 분할 하는 종양에 대 한 최적의 또는 실시간에서 sublethal 피해를 복구할 수 없습니다. 그러나,이 정확한 치료 사이트와 주변 정상 조직의 민감도에 따라 다릅니다. 방사선 치료 납품의 목표 각 분수 중 동일한 처리를 관리 하기 때문에, 모션 또는 환자 위치에 불확실성의 몇 밀리미터 입자 치료 치료 계획의 저하로 이어질 수 있습니다. 이러한 이유로, 보드 이미지 지도 시스템은 multifraction 실시간 x 선 감시, 콘 빔 CT 검사, 또는 광학, 레이저 스캐닝 표면 감시 동안 파라마운트 중요성의이 목적을 위해 모두 사용할 수 있습니다. 이 소자는 해부학 적 랜드마크, 종양 대상 또는 대리 라디오 불투명 한 표준 마커 이미지를 통해 영상 유도 방사선 치료 (IGRT)를 허용합니다. IGRT 이미지는 원래 시뮬레이션 검사를 비교 하 고 방사선의 각 분수 전에 필요에 따라 조정.
출구 복용량 제한, 양성자 치료의 유한 범위의 장점에도 불구 하 고 치료 계획에 일반적으로 본 범위 예측의 정밀도 몇 밀리미터의 순서 이다. 다른 환자의 조직에 정확한 에너지 손실 불확실 하다, 첫째, 조직의 정확한 분자 구성 요소 모호 하 고, 둘째, 환자의 해부학 시간에 따라 변화, 때문에 둘 다 짧은 계획 (예: 호흡) 이후와 더 긴 계획 (예:체중 감소, 종양 수축 량, 정상 해부학) 이 불확실성을 해결 하기 위해 "원심 마진" 최대 종양 깊이 그냥 넘어 정상 조직에의 한 추가 마진 대상 볼륨에 추가 됩니다. 이러한 한계는 범위 예측의 불확실성도 함께 전체 종양 깊이로 취급 됩니다 높은 신뢰를 보장 합니다. 불행 하 게도, 정상 조직의 여백 결과적으로 전체 RT 복용량, 잠재적으로 그 조직에 상당한 RT 부작용으로 이어질 수 있는 노출 될 수 있습니다. 반면, 광자 중지 하지 않지만 오히려 종료 대상, 이러한 원심 마진 필요한 보상 범위 불확실성. 기하학적 여백 여전히 대상의 주소 위치 불확실성을 광자 치료에 사용 하지만 광자는 훨씬 덜 민감한 양성자 보다 환자 조직 상류의 정확한 상태는 대상의. 따라서, 필요한 여백 때로는 양성자 보다 광자에 대 한 작은 수 합니다. 이 양성자 광자 청구 고 원자 들과 희귀 한을 제외 하 고 그들의 궤도 사이의 빈 공간에 자유롭게 여행 반면 크게 그들의 범위의 위치를에 영향을 주는 조직에 지속적인 에너지 손실의 받을 고려 하 여 이해 될 수 있다 전자와 핵의 충돌 그러나 예를 들어, 조직에 큰 밀도 차이., 금속 물체 또는 공기 구멍,, 아직도 영향을 미칠 광자 복용량 양성자 복용량, 뿐만 아니라 더 낮은 크기.
최종적이 고 중요 한 불확실성의 다른 형태의 방사선 radiobiological 효과 (RBE)에 적용 됩니다. RBE는 복용량 방사선 고 두 방사선 종류 동일한 생물학적 효과 생산 하는 조건 하에서 테스트 방사선 종류에서의 비율입니다. 높을수록 RBE, 조직 증 착 에너지의 단위 당 방사선 손상 더. RBE 비율 광자 방사선에 관하여 정의 됩니다. 이 간단한 설명에도 불구 하 고 광 양자 반대 입자의 RBE 값에 관한 실제로 큰 불확실성이 이다. 광자와 마이크로미터와 나노미터 스케일에서 입자 사이 공간 복용량 배포판에서 차이 거시적인 복용량은 동일한 경우에 생물 학적 효과에서 차이 이어질. 이 다양 하 고 다른 운동 에너지에서 입자에 노출 된 후 DNA 손상의 공간적 패턴을 검사 하 여 이해 될 수 있다. (1) 양자 및 탄소 이온 (+ 6)의 다른 운동 에너지 및 다른 이어질 환자, 다른 깊이에 에너지 전달에 차이 광자 에너지 전달은 대 등 하 게 낮은 고도 더 걸쳐 균질 환자입니다. 이론적으로 이해 하는 동안 정확 하 게 같은 생물 학적 효과 예측 하는 능력에 관한 방사선 종양학 커뮤니티에 상당한 논쟁이 있다. 탄소 이온 치료에 대 한 치료를 제공 하기 위해 이러한 효과 모델링 해야 합니다 계약 비록 이러한 생물 학적 효과 모델링 하는 최선의 방법에 대 한 합의의 부족이 이다. 양성자, 가장 임상 센터는 현재 1.1, 일정 수정 계수를 사용 하 여 제외한 RBE 효과의 명시적 모델링 없이 치료를 계획 하지만 이것은 가까운 장래에 새로운 상업 치료 계획 시스템 시작 변경 생물 포함 모델링 양성자 치료의 RBE 모델링 소프트웨어 도구.
RADCOMP, PARTIQoL 및 RTOG 1308를 포함 하 여 무작위 시험의 완료와 함께 우리는 방사선의 형태 수 있습니다 유 방, 전립선, 폐암, 우수한 각각 더 구체적인 대답 해야한다. 비슷한 연구는 더 나은 그 종양 유형에 대 한 최상의 치료 양식 적임을 식별 하는 데 도움이 수 있는 다른 질병 사이트에 대 한 계획 된다. 그러나, 데이터가 이미 충분 한 소아과 인구에서 특히 특정 설정에서 양성자의 우수성을 제안 어디 상당한 정상 조직을 살려주는 크게 줄일 수 있습니다 병 적 독성, 보조 등에서 악성 종양입니다.
Disclosures
아 아 스 트 라, 바이엘, 노바 티 스에서 honoraria 있다. 아 아 스 트 라, 브리스톨-마이어스 스 퀴 브, 바이어와 상담 했다 그리고 프랑스 재단에 대 한 스피커를 했다.
Acknowledgments
S.R. 교부 NIH 대출 상환 프로그램에서 인정 합니다. 아는 바이엘, 클로 비스, 별자리, Agensys, Sotio, 리안, 그리고 Calithera에서 자금 지원을 받고 있다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Proton beam cyclotron and gantry delivery system | Varian | N/A | Allows for generation and delivery of protons for radiotherapy |
| kVUE One Proton Couch Top | Qfix | RT-4551KV-03 | Permits patient placement for radiotherapy |
| CT simulator with 4D scanning capability | GE | N/A | Permits CT simulation for radiation planning |
| 100" x 70" Qfix VacQfix Cushion | Qfix | RT-4517-10070F30 | Immobilizes patient for more precise radiation delivery |
| Timo Foam Head Support | Qfix | RT-4490-F | Ensures minimization of head motion during radiotherapy |
| 3 CT Localizers Localization Markers | Beekley Medical | REF 211 | Ensures concordance of external markers and internal patient anatomy from CT simulation |
| VacQfix Indexer | Qfix | RT-4517-IND01 | Ensures VacQfix cushion placement is reproducible for every radiatiion treatment |
| Radiation treatment planning software | Raystation | N/A | Allows for personalized radiation planning for every tumor with robust optimization and multi-criteria optimization |
| Proton Range Compensator | .Decimal | RC-AC 1018 | Adjusts the range of the proton beam to achieve distal dose conformality |
| Proton Beam Aperture | .Decimal | AP-BR 1800 | Shapes the proton beam treatment area |
| Proton Range Shifter | .Decimal | RS-AC 1018 | Adjusts proton beam tissue depth penetration |
| Endorectal Balloon | Radiadyne | ILG-90F | Ensures uniform rectal filling and prostate positioning |
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