Аппараты для контактной лучевой терапии

Для контактной лучевой терапии, брахитерапии, имеется серия шланговых аппаратов разной конструкции, позволяющих автоматизированным способом размещать источники вблизи опухоли и осуществлять ее прицельное облучение: аппараты серии «Агат-В», «Агат-В3», «Агат-ВУ», «Агам» с источниками γ-излучения ⁶⁰Со (или ¹³⁷Cs, ¹⁹²lr), «Микроселектрон» (Nucletron) с источником ¹⁹²Ir, «Селектрон» с источником ¹³⁷Cs, «Анет-В» с источником смешанного гамма-нейтронного излучения ²⁵²Cf (см. рис. 27 на цв. вклейке).

Это аппараты с полуавтоматическим многопозиционным статическим облучением одним источником, перемещающимся по заданной программе внутри эндостата. Например, аппарат гамма-терапевтический внутриполостной многоцелевой «Агам» с комплектом жестких (гинекологических, урологических, стоматологических) и гибких (желудочно-кишечных) эндостатов в двух вариантах применения - в защитной радиологической палате и каньоне.

Используются закрытые радиоактивные препараты, радионуклиды, помещенные в аппликаторы, которые вводят в полости. Аппликаторы могут быть в виде резиновой трубки либо специальными металлическими или пластиковыми (см. рис. 28 на цв. вклейке). Существует специальная радиотерапевтическая техника для обеспечения автоматизированной подачи источника в эндостаты и их автоматический возврат в специальный контейнер-хранилище по окончании сеанса облучения.

В комплект аппарата типа «Агат-ВУ» входят метрастаты небольшого диаметра - 0,5 см, что не только упрощает методику введения эндостатов, но и позволяет довольно точно формировать распределение дозы в соответствии с формой и размерами опухоли. В аппаратах типа «Агат-ВУ» три малогабаритных источника высокой активности ⁶⁰Со могут дискретно перемещаться с шагом в 1 см по траекториям длиной 20 см каждая. Использование малогабаритных источников приобретает важное значение при небольших объемах и сложных деформациях полости матки, так как позволяет избежать осложнений, например перфорации при инвазивных формах рака.

К преимуществам применения ¹³⁷Cs гамма-терапевтического аппарата «Селектрон» средней мощности дозы (MDR - Middle Dose Rate) относится более длительный, чем у ⁶⁰Со, период полураспада, что позволяет проводить облучение в условиях почти постоянной мощности дозы излучения. Существенным является также расширение возможностей широкого варьирования пространственным дозным распределением благодаря наличию большого числа излучателей сферической или малогабаритной линейной формы (0,5 см) и возможности чередования активных излучателей и неактивных имитаторов. В аппарате происходит пошаговое перемещение линейных источников в диапазоне мощностей поглощенных доз 2,53-3,51 Гр/ч.

Внутриполостная лучевая терапия с использованием смешанного гамма-нейтронного излучения ²⁵²Cf на аппарате «Анет-В» высокой мощности дозы (HDR - High Dose Rate) расширила диапазон применения, в том числе для лечения радиорезистентных опухолей. Комплектация аппарата «Анет- В» метрастатами трехканального типа с использованием принципа дискретного перемещения трех источников радионуклида ²⁵²Cf позволяет формировать суммарные изодозные распределения путем использования одной (с неравным временем экспонирования излучателя в определенных позициях), двумя, тремя или более траекториями перемещения источников излучения в соответствии с реальной длиной и формой полости матки и цервикального канала. По мере регрессии опухоли под влиянием лучевой терапии и уменьшения длины полости матки и цервикального канала существует коррекция (уменьшение длины излучающих линий), что способствует снижению радиационного воздействия на окружающие нормальные органы.

Наличие системы компьютерного планирования контактной терапии позволяет проводить клинико-дозиметрический анализ для каждой конкретной ситуации с выбором дозного распределения, наиболее полно соответствующего форме и протяженности первичного очага, что позволяет снижать интенсивность лучевого воздействия на окружающие органы.

Выбор режима фракционирования разовых суммарных очаговых доз при использовании источников средней (MDR) и высокой (HDR) активности основан на эквивалентном радиобиологическом эффекте, сопоставимом с облучением источниками низкой активности (LDR - Low Dose Rate).

Основное преимущество брахитерапевтических установок с шагающим источником ¹⁹²Ir активностью 5-10 Ки - низкая средняя энергия γ-излучения (0,412 МэВ). Такие источники удобно размещать в хранилищах, а также эффективно использовать различные теневые экраны для локальной защиты жизненно важных органов и тканей. Аппарат «Микроселектрон» c введением источника высокой мощности дозы интенсивно используется в онкогинекологии, при опухолях полости рта, предстательной железы, мочевого пузыря, саркомах мягких тканей. Внутрипросветное облучение проводят при раке легкого, трахеи, пищевода. В аппаратах с введением источника ¹⁹²Ir низкой активности есть методика, при которой облучение производится импульсами (длительность - 10-15 мин каждый час с мощностью 0,5 Гр/ч). Внедрение радиоактивных источников ¹²⁵I при раке предстательной железы непосредственно в железу осуществляется под контролем ультразвукового аппарата или компьютерной томографии с оценкой в системе реального времени позиции источников.

Самыми важными условиями, предопределяющими эффективность контактной терапии, являются выбор оптимальной поглощенной дозы и распределение ее во времени. Для лучевого лечения небольших по размеру первичных опухолей и метастазов в головном мозге уже много лет используется стереотаксическое или наружное радиохирургическое воздействие. Оно осуществляется с помощью дистанционного гамма-терапевтического аппарата «Гамма-нож», имеющего 201 коллиматор и позволяющего подвести очаговую дозу, эквивалентную СОД 60-70 Гр за 1-5 фракций (см. рис. 29 на цв. вклейке). Основа точного наведения - стереотаксическая рама, которая фиксируется на голове пациента в самом начале процедуры.

Метод применяется при наличии патологических очагов размером не более 3-3,5 см. Обусловлено это тем, что при больших размерах лучевая нагрузка на здоровую мозговую ткань, а следовательно, и вероятность развития постлучевых осложнений становятся чрезмерно высокими. Лечение проводят в амбулаторном режиме в течение 4-5 ч.

К преимуществам применения «Гамма-ножа» относятся: неинвазивное вмешательство, минимизация побочных эффектов в послеоперационном периоде, отсутствие наркоза, возможность в большинстве случаев избежать лучевого повреждения здоровой мозговой ткани вне видимых границ опухоли.

В системе CyberKnife («Кибер-нож») используется портативный линейный ускоритель 6 МэВ, установленный на контролируемой компьютером роботизированной руке (см. рис. 30 на цв. вклейке). Имеет различные коллиматоры

размером от 0,5 до 6 см. Система контроля по изображению определяет местоположение опухоли и корректирует направление пучка фотонов. Костные ориентиры принимают в качестве системы координат, устраняя необходимость обеспечения полной неподвижности. Роботизированная рука имеет 6 степеней свободы, 1200 возможных позиций.

Планирование лечения производят после подготовки изображений и определения объема опухоли. Специальная система позволяет получать сверхбыструю трехмерную объемную реконструкцию. Происходит мгновенное слияние различных трехмерных изображений (КТ-, МРТ-, ПЭТ-, 3D-ангио- грамм). С помощью роботизированной руки системы CyberKnife, обладающей большой маневренностью, можно планировать и проводить облучение очагов сложной формы, создавать равные распределения дозы по всему поражению или гетерогенные (неоднородные) дозы, то есть проводить необходимое несимметричное облучение опухолей неправильной формы.

Облучение можно осуществлять за одну или несколько фракций. Для эффективных расчетов используют двухпроцессорный компьютер, с помощью которого проводят планирование лечения, трехмерную реконструкция изображений, расчет доз, управление лечением, управление линейным ускорителем и роботизированной рукой, ведение протоколов лечения.

Система контроля по изображению, использующая цифровые рентгеновские камеры, определяет местоположение опухоли и сравнивает новые данные с хранящейся в памяти информацией. При обнаружении смещения опухоли, например при дыхании, роботизированная рука корректирует направление пучка фотонов. В процессе лечения используют специальные формы для тела или маска с целью лица для фиксации. Система позволяет осуществлять многофракционное лечение, так как используется технология контроля точности поля облучения по получаемым изображениям, а не с помощью инвазивной стереотаксической маски.

Лечение проводят в амбулаторных условиях. С помощью системы CyberKnife возможно удаление доброкачественных и злокачественных опухолей не только головного мозга, но и других органов, например спинного мозга позвоночника, поджелудочной железы, печени и легких, при наличии не более трех патологических очагов размером до 30 мм.

Для проведения интраоперационного облучения создаются специальные аппараты, например Movetron (Siemens, Intraop Medical), генерирующий пучки электронов 4; 6; 9 и 12 МэВ, оснащенный рядом аппликаторов, болюсов и других приспособлений. Еще одна установка, Intrabeam PRS, Photon Radiosurgery System (Carl Zeiss), снабжена рядом аппликаторов сферической формы диаметром от 1,5 до 5 см. Аппарат является миниатюрным линейным ускорителем, в котором пучок электронов направляется на золотую пластинку диаметром 3 мм, находящуюся внутри сферического аппликатора, для создания вторичного низкоэнергетического (30-50 кВ) рентгеновского излучения (см. рис. 31 на цв. вклейке). Используется для интраоперационного облучения во время выполнения органосохраняющих вмешательств у больных раком молочной железы, рекомендуется для лечения опухолей поджелудочной железы, кожи, опухолей головы и шеи.

Глава 6. ПЛАНИРОВАНИЕ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ

Предлучевая подготовка больных - комплекс мероприятий, предшествующих проведению лучевой терапии, важнейшими из которых являются клиническая топометрия и дозиметрическое планирование.

Предлучевая подготовка состоит из следующих этапов:

- получение анатомо-топографических данных об опухоли и прилежащих структурах;

- разметка на поверхности тела полей облучения;

- введение анатомо-топографического изображения в планирующую систему;

- моделирование процесса радиотерапии и расчет условий плана лечения. При планировании выбирают:

1). вид и энергию пучка излучения;

2). РИП (расстояние: источник - поверхность) или РИО (расстояние:

источник - очаг); 3). размеры поля облучения; 4). положение пациента во время облучения; 5). координаты точки входа пучка, угол пучка; 6). положение защитных блоков или клиньев;

7). начальное и конечное положение головки аппарата при ротации;

8). вид нормировки для карты изодоз - по максимуму дозы, по дозе в очаге или др.;

9). доза в очаге; 10). дозы в «горячих точках»; 11). доза на выходе для каждого пучка;

12). площадь или объем очага и объем, который буден облучен.

Основной задачей клинической топометрии является определение объема облучения на основе точной информации о локализации, размерах патологического очага, а также об окружающих здоровых тканях и представление всех полученных данных в виде анатомо-топографической карты (среза). Карту выполняют в плоскости сечения тела пациента на уровне облучаемого объема (см. рис. 32 на цв. вклейке). На срезе отмечают направления пучков излучения при дистанционной лучевой терапии или расположение источников излучения при контактной терапии. На карте изображают контуры тела, а также всех органов и структур, попадающих в пучок излуче-

ния. Всю информацию для составления анатомо-топографической карты получают в таком же положении больного, как при последующем облучении. На поверхности тела больного отмечают границы полей и ориентиры для центрации пучка излучения. Позднее во время укладки пациента на столе радиотерапевтического аппарата лазерные центраторы или световые поля источников излучения совмещают с метками на поверхности тела (см. рис. 33 на цв. вклейке).

В настоящее время для решения задач предлучевой подготовки используют специальную аппаратуру, позволяющую с большой точностью визуализировать зоны облучения и контуры поверхности тела больного в процессе имитации (симуляции) условий облучения. Выбирают взаиморасположение мишени и полей облучения, угол и направление центральных лучей. Для симуляции условий облучения используют рентгеновский симулятор, симулятор-КТ, КТ-симулятор.

Рентгеновский симулятор - диагностический рентгеновский аппарат, необходимый для выбора контуров (границ) радиационного поля путем геометрического моделирования пучка излучения терапевтического аппарата заданных размеров, позиции (угол наклона) и расстояния от излучателя до поверхности тела или до центра очага.

Симулятор по конструкции и параметрам своих штативных устройств имеет большое сходство с установками для лучевой терапии. В симуляторе рентгеновский излучатель и усилитель рентгеновского изображения закреплены на противоположных концах П-образной дуги, которая может совершать круговое движение относительно горизонтальной оси. Больной лежит на столе аппарата в том положении, в котором будет проводиться облучение. Благодаря повороту дуги, поступательным движениям деки стола и поворотам станины стола пучок излучения может быть направлен под произвольным углом в любую точку тела пациента, лежащего на столе. Рентгеновскую трубку можно установить на необходимую при планируемом облучении высоту, то есть выбрать РИП (расстояние: источник - поверхность) или РИО (расстояние: источник - очаг).

Излучатель снабжен маркером поля облучения и световым дальномером. В состав маркера входят световой проектор и молибденовые нити, образующие координатную сетку, видимую в рентгеновском излучении и проецируемую световым проектором на тело пациента. Рентгеновское и световое изображения сетки совпадают в пространстве. С помощью шторок диафрагмы устанавливают величину поля облучения тела пациента по размерам рентгеновского изображения очага заболевания. Угловое положение поля в зависимости от ориентации очага задают поворотом глубинной диафрагмы и маркера относительно центрального луча. После выбранных позиций регистрируют числовые значения угловых и линейных координат, определяющих величину, положение поля облучения и расстояние от излучателя. В конце процедуры включают световой маркер и обводят карандашом спроецированные на тело пациента линии координатной сетки (см. рис. 34 на цв. вклейке).

Симулятор-КТ - рентгеновский симулятор, сопряженный с компьютерной томографической приставкой, что позволяет провести гораздо более

точную подготовку больного к облучению, причем не только через простые прямоугольные поля, но и через поля более сложной конфигурации.

КТ-симулятор - специальный компьютерный рентгеновский томографсимулятор для виртуального моделирования облучения. Такой КТ-симулятор состоит из: современного спирального компьютерного томографа с плоской декой стола; рабочего места для виртуальной симуляции; системы движущихся лазерных указателей.

Возможности виртуального симулятора:

1). построение трехмерной модели опухоли, прилежащих органов и структур;

2). определение изоцентра опухоли и опорных точек;

3). определение геометрии облучения (геометрии пучка, положений линейного ускорителя, положения лепестков многолепесткового коллиматора);

4). цифровая реконструкция изображений, архивация;

5). маркировка проекции изоцентра мишени на поверхности тела пациента.

Для иммобилизации пациента на лечебном столе используют ряд приспособлений. Обычно на стол накладывают специальную планку из карбонового волокна, которая в сочетании с применением термопластических материалов дает возможность сохранять одно и то же положение пациента в течение всего времени проведения радиотерапии.

При выборе объема и распределения в нем доз облучения применяют рекомендации Международной комиссии - ICRU (International Comission on Radiation Units and Measurement) по определению градаций объемов:

• большой опухолевый объем (GTV - gross tumor volume) - объем, который включает в себя визуализируемую опухоль. К этому объему подводят необходимую для данной опухоли туморицидную дозу;

• клинический объем мишени (CTV - clinical target volume) - объем, который включает в себя не только опухоль, но и зоны субклинического распространения опухолевого процесса;

• планируемый объем мишени (PTV - planning target volume) - объем облучения, который больше клинического объема мишени и который дает гарантию облучения всего объема мишени. Он получается в связи с тем, что планирующая система на каждом скане автоматически добавляет заданный радиологом отступ, обычно 1-1,5 см, учитывающий подвижность опухоли при дыхании и различные погрешности, а иногда и 2-3 см, например при большой дыхательной подвижности;

• планируемый объем облучения с учетом толерантности окружающих нормальных тканей (PRV - planning organ at risk volume).

Все объемы облучения и контуры кожи изображают на всех срезах для планирования (рис. 35).

Таким образом, при методике 3D-планирования облучения проводят следующие процедуры.

1. На компьютерном томографе производят укладку пациента в положении как при сеансе облучения. На коже больного делают точечные та-

Рис. 35. Объемы облучения: 1. Большой опухолевый объем (GTV - gross tumor volume); 2. Клинический объем мишени (CTV - clinical target volume); 3. Планируемый объем мишени (PTV - planning target volume); 4. Планируемый объем облучения с учетом толерантности окружающих нормальных тканей (PRV - planning organ at risk volume)

туировки тушью. Одну точку наносят в произвольном месте, например на уровне грудины при облучении опухоли бронха, и две точки на боковых поверхностях тела (в нашем примере - на боковых поверхностях грудной клетки). Металлическую метку прикрепляют пластырем на первую точку. Через эту металлическую метку делают на КТ срез. Далее две других точки устанавливают с помощью лазерного центратора в одной аксиальной плоскости, чтобы потом постоянно их использовать для воспроизводимости укладки пациента во время лечения. Производят КТ, в нашем примере - грудной клетки, без задержки дыхания. В зоне опухолевого поражения толщина среза составляет 5 мм, на остальном протяжении - 1 см. Объем сканирования составляет + 5-7 см в каждую сторону. Все КТ-изображения по локальной сети передаются в систему 3D-планирования.

2. Под контролем рентгеноскопии (на симуляторе) оценивают подвижность опухоли за счет дыхания, что учитывают для определения планируемого объема облучения.

3. Медицинский физик вместе с врачом на каждом КТ-скане обрисовывают опухоль вместе с зонами субклинического метастазирования. При этом добавляют 0,5 см, чтобы учесть микроскопическую инвазию. Полученный объем относится к клиническому объему облучения (CTV).

4. К полученному CTV с помощью планирующей системы на каждом скане автоматически добавляется заданный врачом отступ, учитывающий подвижность опухоли при дыхании и различные погрешности, обычно 1-1,5 см. Полученный объем является планируемым объемом облучения (PTV).

5. Строят гистограммы, по которым проверяют все условия запланированного облучения.

6. Выбирают необходимое количество полей облучения.

7. Физик определяет положение центра облучаемого объема (центральная точка) по отношению к референтной точке, указывая расстояния между ними в трех плоскостях в сантиметрах. Эти расстояния автоматически вычисляются планирующей системой.

8. Радиолог проводит проверку запланированных полей облучения на симуляторе. Во время виртуальной симуляции центральный луч направляют на центральную точку, используя расстояния между ней и постоянно имею-

щейся на коже референтной точкой. В процессе укладки пациента для облучения будут использоваться: известное положение центральной точки в трех плоскостях относительно референтной точки на коже (для наведения пучка излучения в центр опухоли), татуировки на боковых поверхностях тела. При вращении источника излучения по дуге 360° центр пучка излучения будет всегда попадать в центр опухоли (изоцентрический метод планирования).

Для планирования используют различные планирующие системы, например КОСПО (компьютерная система планирования облучения) на базе компьютера Pentium I и дигитайзера Wintime KD 5000, ROCS (Radiation Oncology Computer Systems) version 5.1.6 на базе компьютера Pentium I и дигитайзера Numonics и др.

Оглавление

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

Глава 7. ЛУЧЕВАЯ ТЕРАПИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ

Дата добавления: 2015-06-27