Nové techniky v radioterapii
Historie radioterapie
• • • • • • • • •
1895 – objev rtg záření 1896 - první léčba 1910 – rtg terapie 1930 – radiová bomba 1937 – Lineární urychlovač 1966 – lineární urychlovač 1972 - CT počítačové plánování MRI/PET
70.léta – jednoduché techniky (AP/PA pole) - nepřesné zaměření a výpočty - relativně nízké dávky
Neuspokojivé výsledky
Výsledky???? 2006 - složité techniky - vysoce přesné výpočty a zobrazení - vysoké dávky - mnohostupňový proces plánování
Prostata – TCP 10%↓ ↓TCP
20%↓ ↓TCP
Fowler, IJROBP 2003
Vstupní informace
Léčebný záměr
Anamnesa Operační nález Zakreslení Histologický nález objemů Zobrazovací metody Klinický nález Nádor + lem Uzlinové oblasti KritickéPříprava orgány ozařovacího Dávka Dávkové plánu limity Uspořádání polí Homogenita dávky Příprava variant plánu
Lokalizace/ Fixace
Poloha pacienta Radikální/paliativní Fúze s MRI, PET Kritické orgány Pre/pooperační Volba fixačních Brachyterapie? Plánovací CT pomůcek Kombinovaná
Výsledky? Late efekty? Simulace
Poléčebné sledování
Vlastní ozáření + verifikace
Kontroly a Přesnost nastavení Kontrola parametrů změny v Reprodukovatelnost průběhu RT
Přesnost nastavení
K E D n je o ád r?
? M ím A ř K ě zá tn as vl
K JA
ho
iř t? á z o
Ý d K á JA a n z o t je
? r o
Stanovení cílových objemů-kde je nádor? • • • • • • •
Klinické vyšetření CT RTG (včetně skiaskopie) NMR PET (PET/CT) Scintigrafie (skelet) UZ
CT • Nutná podmínka pro radikální RT • Zakreslení cílových objemů a kritických struktur • Výpočet dávky záření podle density • Obvykle řezy po 3-5 mm (pro stereotaxi i po 1 mm) • On line propojení s plánovacím systémem • Pro některé struktury není zobrazení ideální – prostata, mozek
Magnetická rezonance
• lepší zobrazení některých struktur – mozek, malá pánev • fúze s CT v plánovacím systému – zakreslení cílových objemů
Fúze MR a CT
MRI spektroskopie
PET - FDG •
Zobrazuje metabolicky aktivní oblasti
•
Tumory plic, lymfomy, tumory rekta, čípku děložního
•
Úpravy cílových objemů, eliminace omylů (disseminace x lokalizované onemocnění)
•
Problém při zánětlivých procesech
PET NaF
Fúze PET-CT
Význam zobrazovacích metod Lepší stanovení cílového objemu - ozařujeme opravdu nádor - lze aplikovat vyšší dávku na nádor - šetříme zdravé tkáně
Biologické charakteristiky – co je ten nádor zač? • PET – hypoxie, proliferace • Patologické hodnocení – grading, exprese povrchových molekul • Molekulární genetika – microarrays – genový profil nádoru
PET a hypoxie - FMISO
PET a proliferace - FLT
Perfusion CT
Biologické charakteristiky • grading – HaN – nízký…. akcelerovaná RT - vysoký …chemoradioterapie • Exprese EGFR • TP53, Bcl2 • Ki67, Her2neu
Exprese EGFR a léčebné výsledky u nádorů hlavy a krku
Genový profil • Charakterizace velkého množství genů • Vyhodnocení charakteristických sestav • Prognostický význam • Výběr vhodné terapie
Odpověď na RT
Význam stanovení biologických charakteristik • • • •
Nehomogenní distribuce dávky Výběr vhodné frakcionace Výběr vhodné potenciace Výběr následné terapie
Techniky RT – jak nádor ozářit • 2D RT – výpočet dávky v 1 rovině, použití malého počtu polí, jednoduchá modifikace svazku záření = nedokonalé ozáření nádoru + vysoké zatížení rizikových orgánů limitující dávku • 3D-RT – dokonalejší softwarové zpracování = lepší dávková distribuce, šetření zdravých tkání • IMRT, stereotaxe – ozáření z velkého počtu polí, vysoký spád dávky, výrazné šetření zdravých tkání
Modulace dávky • 3D-CRT: • IMRT: • Robotická radioterapie: • Tomoterapie:
2D-RT • 1-2 pole, obvykle protilehlá • vykrytí bloky • výpočet dávky do střední roviny
3DCRT
3D CRT
IMRT – Intenzity modulated radiotherapy • -
Stupně volnosti Úhel gantry Úhel stolu Typ záření Intenzita záření
Modulace intenzity záření z 1 pole Pohyb lamel multi-leaf kolimátoru Techniky step-and-shot nebo sliding window
IMRT – Intensity modulated radiotherapy
IMRT - popis
IMRT
Plánování RT Srovnání 3D CRT a IMRT
3D CRT
IMRT
3D-CRT x IMRT isodosní plán
Význam modulování dávky • Vyšší dávka do cílového objemu • Šetření zdravých tkání • Problémy se správnou definicí cílových objemů, vyšší nároky na přesnost nastavování • Pohyby orgánů mezi frakcemi a během frakce RT
Sledování pozic během RT – kam vlastně záříme • chyba nastavení – 5 mm • vlastní pohyby orgánů prostata …..5 mm-1 cm plíce ………až 3 cm močový měchýř….až 5 cm
Sledování CTV • • • • •
Nízkovoltážní RTG Cone beam CT Tomoterapie – integrované CT Respiratory Gating Implantované markery
Kombinace lineárních urychlovačů, RTG, CT
IGRT – Image guided radiotherapy
IGRT – kV RTG (ÚRO FNB)
IGRT – kV CBCT
kV Cone beam CT – FN Ostrava
Respiratory gating – princip • Pohyby během frakce - bezpečnostní lem – není možná eskalace dávky beam PTV PTV CTV
CTV
O
AR
NO Gating
O
AR
Gating
Respiratory tracking – princip
beam PTV PTV CTV
CTV
O
AR
NO Gating
O
AR
Tracking
Respiratory gating • • • •
Povrchové dýchání (+ O2) Vysokofrekvenční ventilace (anestesie) Zevní komprese (< 5 mm) Zadržování dechu - řízené (operátor on/off) - dobrovolné (pacient on/off)
Active breathing coordinator (ELEKTA)
•
Respiratory gating Sledování dechového cyklu (zevní markery, pásy, spirometrie)
• Beam on/off v určitých fázích
Respiratory tracking • Pole sleduje cíl • Pomocí MLC nebo stolu • Pravděpodobná trajektorie nádoru z 4D CT
Respiratory gating - použití • Intrafraction motion • Ca plic
Ortogonální kV zobrazení • Verifikace pozice • Motion view – sekvence kV zobrazení – pozice nádoru během RT
Cone beam CT • Pacient v poloze pro RT • Kompletní sken pomocí kV rtg • Rekonstrukce objemu • Srovnání naplánované a skutečné polohy • Korekce
Plán
CT
Respiratory Gating • Sledování pohybů hrudníku během frakce • Úprava tvaru polí nebo ozařování pouze v určité fázi
Cone beam therapy unit
Tomo terapie
Příklady – TOMO
Cyber Knife
Cyber knife – izodosní plán
Sledování nádoru • Dávka aplikovaná technikou IMRT nebo jinou je skutečně aplikována do cílového objemu • Eskalace dávky • Hypofrakcionace • Radiochirurgie
Adaptivní radioterapie • Lokalizace nádoru, včetně lokalizace hypoxických regionů • Biologie nádoru - genový profil, proliferační aktivita • Modulace dávky – IMRT, nehomogenní rozložení • Sledování cílových objemů – IGRT • Úpravy v průběhu radioterapie
Adaptivní RT DGRT
Diagnosa
Preskripce
Dávka, tvar, pozice
Sim/plán
Měření, Zobrazení, Výpočet
Nastavení
Léčba VGRT
pozice
VGRT tvar, pozice
Optimalizace na základě biologie nádoru (CHT, alternativní frakcionace)
Optimalizace podle biologie nádoru Genotyp Biologická charakterizace nádoru (genomika, proteomika, zobrazení 3D/4D
Hypoxie nádoru?
Akutní hypoxie – Vasoaktivní léky (nikotinamid)
Vysoká proliferace?
Chron. hypoxie – Kyslík Hypoxické sensibilizátory Tirapazamin
Vlastní radiosensitivita?
Akcelerovaná RT Konkomitantní CHT
Vysoká DNA Reparace -Inhibitory DNA repair -Hypertermie -Eskalace dávky - Hypofrakcionace
Kritická molekulová struktura
Glivec EGRF inhibice Her2
Další techniky – protony
Protonový urychlovač
Hypertermie • • • • •
Ohřev tkání na teploty 41-44 C Přímé cytotoxické účinky Inhibice reparace poškození DNA Imunostimulační účinky Lokální, regionální, celotělová
Protonová RT, částicová terapie Stanovení rozsahu cílového objemu
Modulace svazku záření
Přesná aplikace svazku: sledování cílových objemů
Po te CH nc T, iace H – T
„High-tech“ radioterapie
Radiobiologie
/ e i g ní o l r o á t l Pa leku gie o o M biol
Nové techniky - perspektivy • Zvyšování dávek ⇒ lepší výsledky • Lepší dávková distribuce ⇒ méně nežádoucích účinků • Přesnější zaměření, menší riziko „geografické chyby“ • Hypofrakcionace • V některých indikacích konkurence pro chirurgické výkony
CT s k.l. PTV 1 Gliom gr.IV
CT k.l.+ MRI PTV 1 Gliom gr.IV
CT s k.l. PTV 2, boost dose Gliom gr.IV
DDR simulace projekce polí a PTV
DDR simulace PTV a MLC bočné pole
DDR simulace PTV a MLC transversální rovina
Portal vision (srovnání s DDR simulací a nastavením pacienta),bočné pole
Portal vision, přední pole
