A prosztata helyzetének folyamatos monitorozása a sugárterápia során (KIM Gating)

A férfiaknál jelenleg a prosztatarák az összes újonnan diagnosztizált rákos megbetegedések egyharmadát teszi ki, és a férfiak hozzávetőleg 30%-ának elsődleges helyi terápiája a külső sugárterápia. A prosztata mozgása a sugárterápia során interfrakciós és intrafrakciós mozgásra osztható. Az interfrakciós mozgás jól megalapozott, és nagyrészt legyőzhető a napi online képellenőrzéssel ultrahanggal, online CT-vel vagy beültetett fiduciális markerekkel, azonban a sugárnyaláb időben történő mozgása (intrafrakciós mozgás) nem korrigálódik, és jelentős hibákat okozhat. a sugárdózis beadásában.

Intrafrakciós mozgás: A prosztata mozgását a kezelés kezdeti beállítása után intrafrakciós mozgásnak nevezik. Ennek a mozgásnak a nagyságát és gyakoriságát kezdetben folyamatos mágneses rezonancia (MR) képalkotással becsülték meg. Padhani és munkatársai arról számoltak be, hogy a betegek 16%-ánál több mint 5 mm-es elülső: hátulsó mozgást észleltek 7 percen keresztül, és hasonló eredményekről számoltak be a későbbi MR-vizsgálatok során. Az intrafrakciós mozgás másodlagos lehet a szervi mozgásokhoz képest, mint például a hólyag telődése, légzése vagy a végbélgáz mozgatása, vagy oka lehet a páciens fizikai mozgása. A valós idejű prosztatakövetés elérhetősége révén klinikai adatok állnak rendelkezésre a mozgások nagyságának és gyakoriságának számszerűsítésére. Kupelian és munkatársai egy folyamatos rádiótranszponder pozicionálást alkalmazó korai jelentése7 a töredékek 41%-át írták le >3 mm-nél és 15%-ánál > 5 mm-nél > 30 másodpercig. A mozgások kockázata a hosszabb kezelési idővel nőtt.

Saját adataink 10 beteg fiduciális markerpozíciójának offline autoszegmentálásával az 1 mm-nél nagyobb frakciók 38%-át, a 3 mm-nél nagyobb frakciók 4,7%-át és az 5 mm-nél nagyobb frakciók 1,7%-át mutatták ki azonnal a körülbelül 2,5 perces kezelés alatt.

A mozgáskorrekció jelentősége:

Ha a sugárdózist minden egyes frakcióra újraszámítjuk és az intrafrakción belüli mozgáshoz igazítjuk, megbecsülhető a célponthoz juttatott valós dózis, és összehasonlítható a kívánt dózissal. Ez az összehasonlítás robusztus modellt ad a mozgás valós idejű követésének és beállításának lehetséges előnyeiről. A kilovoltage intrafrakciós monitorozás (KIM) áttekintése: A kilovoltage intrafrakciós monitorozás egy új, valós idejű tumor lokalizációs módszer. Ez magában foglal egyetlen portálra szerelt kV röntgen képalkotó berendezést (amely széles körben elérhető a legtöbb linac esetében), amely a beültetett fiduciális markerek 2D vetületeit veszi fel. Mivel a kezelési portál a kezelés során a páciens körül forog, a kV képalkotó a prosztata 2D vetületeit veszi fel. A kiindulási jelölőket egy házon belül kifejlesztett szoftvercsomag segítségével szegmentálják. A 3D pozíciókat a 3D valószínűségi sűrűség maximum likelihood becslésével (MLE) határozzák meg.

Korábbi munkákban (Ng et al, 2012) a KIM módszert offline szegmentálással alkalmaztuk a kezelés utáni 3D prosztata pálya kiszámítására. Jelen tanulmányban online markerszegmentációt alkalmazunk, hogy lehetővé tegyük az élő pálya létrehozását a kezelés során 1 másodpercnél rövidebb feldolgozási idővel. A kb. valós idejű pályákkal képesek vagyunk a szülés kapujára, hogy maximalizáljuk a daganat dózisát, vagy többlevelű kollimátorokkal (MLC) nyomon követhetjük a prosztata mozgását. Ez utóbbi összetett interakciót foglal magában a sugárnyaláb szállító rendszerrel, és nem része ennek a tanulmánynak. A kezelés előre beállított tolerancia alapján kapuzható. Korábbi adatainkat felhasználva több kapuzási kritériumot modelleztünk 3mm/5s, 3mm/10s és 3mm/15s, az egyes tengelyek mentén végzett mozgások és a sugárirányú kitérés alapján. A 10 betegnél a 3 mm/5s tolerancia hatékonynak bizonyult, mindössze 24 kapuzási eseményt vezetett be (268 kezelésből), és biztonságos, a legkevesebb kirándulási idővel (5 mp).

A KIM módszer a prosztatára lokalizált kezelésenként kb. 65 mSv extra sugárdózist juttat a páciensbe 8. A prosztata sugárkezelés standard kezelési dózisa 80 Gy. A képalkotó dózis mennyisége függ a képalkotó mező méretétől, a kapott képek képfrekvenciájától, a kezelési mező méretétől, a felhasznált kV-energiától és a kezelés módjától (volumetriás modulált ívterápia [VMAT], intenzitásmodulált sugárterápia [IMRT], sztereotaktikus fokozás). Sugárterápia [SBRT]).9 A korábbi 8. vizsgálatunkból származó képalkotó dózist a következőképpen minimalizáljuk:

• a mező méretének csökkentése, hogy csak a fiduciálisokat és betegenként egy kis tartalékot foglaljon magában, hogy a képalkotó dózis a kezelési térfogaton belül kerüljön beadásra (20-40%-os dózismegtakarítás várható);
• a nyaláb minősége 125 kV-ra van maximalizálva;
• A páciens mérete korlátozott, mivel a nagyobb betegek több szórt sugárzást hoznak létre (ami rontja a képminőséget) és több sugárzást nyelnek el. Ez az alábbi kezelési mező méretével kombinálva lehetővé teheti számunkra, hogy alacsonyabb képsebességet használjunk a képfelvételhez, 10 fps-ről 5 fps-re, ami arányos hatással lesz a dózisra;
• A kezelésre szánt csomóponti területtel rendelkező betegek ki vannak zárva, mivel a kezelési mezők nagyobbak, és ez rontja a képminőséget. Ha kizárjuk ezeket a nagyobb betegeket, akkor 10 fps helyett 5 képkocka/mp-es képalkotást használhatunk a fenti betegdimenzióval kombinálva;
• Kimutatták, hogy a VMAT kevesebb kezelési időt igényel, mint az IMRT beadás, és az SBRT kevesebb teljes időt igényel, mint a hagyományos frakcionálás (ahol a teljes kezelési idő arányos a képalkotó dózissal). Arra számítunk, hogy a VMAT-SBRT protokoll esetén a VMAT-hoz képest 20-40%-os dóziscsökkentés várható.

A képalkotó dózissal együtt figyelembe kell vennünk és súlyoznunk kell az intrafrakciós monitorozásból és a zárt kezelésből származó előnyöket. Ezen előnyök közé tartozik a beadott dózis pontosságának javítása, így a tervezett kezelési dózis hatékonyan jut el a daganathoz, valamint a geometriai pontosság, amely lehetővé teszi a kezelés kompenzálására bevezetett biztonsági ráhagyás csökkentését. Szignifikáns javulást mutattunk ki a tumor dózisában, a tervezett dóziseloszlás 60%-ról 95%-ára, ha 3 mm/5s toleranciával kapuztuk, ahogy az 1. ábra mutatja.

A KIM klinikai dinamikus lokalizációs pontosságának ellenőrzése kV/MV háromszögelés segítségével:

A KIM módszer dinamikus lokalizációs pontosságának értékeléséhez a KIM által meghatározott 3D pozíciók összehasonlíthatók a kV/MV háromszögeléssel. kV/MV háromszögelés. A háromszögelés független mérést nyújt a prosztata elhelyezkedéséről.

Hibamód- és hatáselemzés (FMEA) és minőségbiztosítási (QA) protokoll Az FMEA végrehajtása a lehetséges hibamódok azonosítására szolgál a további KIM-munkafolyamatban. A szabványos munkafolyamat minőségbiztosítási intézkedéseket hozott létre. Az összes KIM meghibásodási módot számos szinten enyhítették a minőségbiztosítási intézkedésekkel, a felhasználói felület világos kialakításával, a személyzeti szerepkörök egyértelmű kijelölésével, a személyzet oktatásával és a betegek kiválasztásának kizárási kritériumaival.