Дозиметрическое планирование лучевой терапии для трех клинических случаев

Министерство Российской Федерации по атомной энергии

Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Факультет Экспериментальной и теоретической физики

    Кафедра Радиационной физики, биофизики и экологии

Пояснительная записка к курсовому проекту на тему: «Дозиметрическое планирование лучевой терапии

для трех клинических случаев»

Выполнил

студент группы Т9- 01м     ___________________ Иванова Е.Н.

                 (подпись)

Научный руководитель

д. т. н., зав. лаб.

ФМБЦ им. А.И.Бурназяна      _______________________ Борисов Н.М.

                                                                    (подпись)

Зав. кафедрой № 1

д. ф.м. н., профессор            __________________ Климанов В.А.

                     (подпись)

Москва 2009

Содержание

1.     Введение

2.     Цель работы

3.     Материалы и методы

3.1 Клинические случаи

3.2 Методы лечения

История болезни пациента А

История болезни пациента В

История болезни пациента С

4.     Обсуждение клинических случаев

5.     Результаты

6.     Список литературы

Введение

Лучевая терапия - это метод лечения с использованием ионизирующих излучений. Среди различных методов лечения в клинической онкологии лучевая терапия занимает одно из ведущих мест. В настоящее время около 2/3 онкологических больных нуждается в лучевом лечении.

Лучевое лечение может применяться в качестве самостоятельного или комбинированного метода, а также в комплексе с химиотерапевтическими препаратами. В зависимости от стадии опухолевого процесса, радиочувствительности опухоли, общего состояния больного оно может быть радикальным или паллиативным.

Современные методы лучевой терапии весьма многообразны как по видам используемых излучений, так и по способам подведения их энергии к патологическому очагу. Основной задачей является обеспечение максимального радиационного воздействия на опухолевые клетки при минимальном повреждении здоровых тканей.

              Лучевое лечение злокачественных опухолей широко используется в различных вариантах. Задачи лучевого воздействия на опухоль неодинаковы в зависимости от того, планируется ли лучевая терапия как самостоятельный метод радикального, паллиативного лечения, или как компонент комбинированного или комплексного метода. При радикальной лучевой терапии задача заключается в полном уничтожении опухоли и излечении заболевания. Радикальная программа лучевой терапии заключается в лечебном лучевом воздействии на зону клинического распространения опухоли и профилактическом облучении зон возможного субклинического поражения. Цель лучевой терапии чаще всего достигается на ранних стадиях заболевания, при небольших опухолях с высокой радиочувствительностью, без метастазов или с единичными метастазами в ближайшие регионарные лимфоузлы. Основной целью паллиативной лучевой терапии является максимальное снижение биологической активности, торможение роста, уменьшение размеров опухоли. При этом уменьшаются тяжелые клинические симптомы - явления компрессии, боли, воспалительные реакции. Лучевую терапию, как самостоятельный метод наиболее часто проводят при раке гортани, носоглотки, шейки матки, пищевода, кожи, нижней губы.

Существующие способы облучения больного можно разделить на две основные группы: методы дистанционного и методы контактного облучения.

Дистанционная лучевая терапия, использующая облучение пациента пучком внешнего облучения:

- ныне все реже используемая гамма-терапия, использующая в качестве источника радионуклиды (обычно 60Co);

- терапия пучками тормозного фотонного излучения электронов, ускоренных медицинских ускорителях, включая лучевую терапию модуляцией интенсивности, лучевую терапию с томографическим контролем, а также стереотаксическую лучевую хирургию.

- терапия пучками электронов, ускоренных в медицинских ускорителях;

- терапия пучками протонов, а также более тяжелых ионов, ускоренных в медицинских ускорителях;

- специальные (захватные) методы лучевой терапии, связанные с введением в мишень (злокачественную опухоль) препарата, повышающего сечение взаимодействия с пучком внешнего изучения (нейтронного, фотонного рентгеновского).

Контактные методы, в  том числе брахитерапия, заключающиеся во внутреннем (внутриполотном или внутритканевом) или аппликационном облучении злокачественных опухолей плотноионизирующим (альфа-, бета-) или низкоэнергетическим гамма- или характеристическим излучением радионуклидов.

Задача планирования ЛТ заключается в том, чтобы с учетом индивидуальной анатомо-топометрической информации, радио-биологических параметров и допустимых уровней нагрузок на критические органы выбрать из множества возможных условий облучения их оптимальную комбинацию. Расчет дозного распределения в объеме тканей, подвергаемых облучению, необходим для определения дозы, получаемой окружающими  опухоль здоровыми тканями и критическими органами в процессе лечения. Выбор параметров облучения проводится с учетом уровней толерантности окружающих нормальных тканей.

В идеальном варианте объем, подвергаемый лечебному воздействию, должен быть максимально близок к планируемому, но большее или меньшее совпадение этих объемов зависит от анатомической локализации опухоли, качества излучения и используемого радиотерапевтического оборудования.

Цель работы

Целью данной работы являлось получение практических навыков в планировании лучевой терапии на основе историй болезни реальных пациентов с использованием системы планирования и последующим обсуждением результатов с более опытными зарубежными коллегами, как клиницистами так и медицинскими физиками.

Материалы и методы

Клинические случаи

Истории болезни, и компьютерные томограммы, которые использовались для планирования, были предоставлены организацией ESTRO (European Society for Therapeutic Radiology and Oncology)  в рамках международной конференции «Физика для клинической радиотерапии», проходившая в Афинах, Греция с 27 сентября по 1 октября 2009 года. Программа конференции предусматривала самостоятельное создание планов лечения для каждого пациента с целью выбора оптимального варианта в процессе дискуссии между участниками.

Методы лечения

Планирование лечения производилось для метода дистанционной терапии (ускоритель электронов Philips SL75-5 с энергией тормозного излучения 6 МэВ). Эта установка имеет комплект специальных приспособлений (клинья, решетчатые диафрагмы), предназначенные для формирования дозного поля нужной конфигурации.

Система планирования.

Планирование процедур облучения проводилось на компьютерной системе PLATO RTS v2.7.4. PLATO – модуль, предназначенный для оценки эффективности спланированного лечения. В качестве входных данных программа использует набор КТ изображений. Оценить эффективность плана лечения можно по  гистограмме «доза-объем». Также программа позволяет оценить дозу в любой точке в нескольких плоскостях: поперечной, корональной и сагиттальной. Мы можем изменять план лечения, задавая различные радиобиологические факторы, такие как  длительность лечения, общая доза, количество фракций, плотность тканей. Изображение может быть представлено в двумерном или трехмерном измерении. В 3D-режиме интересующие объемы представлены в разной цветовой гамме, которые можно просматривать под разными углами. А также спланировать лечение с использованием клиновидных фильтров.

История болезни пациента A

Мужчина 74 года

Диагноз и предыдущая история

Два года назад был прооперирован на стадии  T2N1M0 не мелкоклеточного рака легкого. Хирургия была объединена с цисплатином, но послеоперационной радиотерапии принято не было.

Существующая история.

В течение нескольких недель пациент испытывал прогрессивную боль в поясничной области. Боли очень сильные, несмотря на модификацию его лечения обезболиванием. Неврологических или других признаков не наблюдаются. Сканирование костей с технецием показывает несколько патологических накоплений: несколько ребер с двух сторон, и в поясничной области у одного позвонка (L2) есть ясное патологическое накопление изотопа. КТ показывает многократные позвоночные метастазы, хотя пациент является только симптоматическим L2 уровня. МРТ подтверждает разрушительное повреждение в L2, не затрагивая спинной канал (нет признаков миеломного сжатия). Другие исследования не показывают наличие метастазов в других участках.

История болезни пациента В.

Мужчина 69 лет.

Диагноз и предыдущая история

Ротоглоточный рак. Пациент поступил с опухолью, расположенной в правой миндалине. Этот пациент не страдал ни от какой предыдущей болезни. Жалобы  на небольшую  дисфагию и боли, во время глотания пищи. Была обнаружена опухоль, расположенная в правой миндалине, диаметром более 4 см. Был обнаружен ощутимый лимфатический узел с правой стороны шеи, II уровня. Была произведена правая тонзилэктомия. Удаленная миндалина была отправлена на биопсию. КТ показывает правильную параглоточную массу с максимальным диаметром 3.7 см. ПЭТ изображения показывают повышенное накопление РФП в правом тонзилярном месте слизистой оболочки и в смежной параглоточной области. Обычная обработка включает пищеводную, бронхо-трахеальную и ЛОР фиброскопическую оценки. Стадия TNM была определена как T3N2aM0. После зубного восстановления было решено предложить пациенту радикальную радиотерапию.

История болезни пациента С.

Женщина 46 лет.

Диагноз и предыдущая история

• pT2pN0 умеренно дифференцировал агрессивную проточную карциному левой груди. Опухоль была диплоидной с низкой фракцией S-фазы и была положительна для рецептора эстрогена.

• Четыре беременности и четыре рождения между возрастами 24-32. Все дети питалась грудью в течение приблизительно пяти месяцев.

Существующая история

• Отмечено несколько недель назад образование в левой груди.

• Физическая экспертиза показала опухоль 3x3x1.5 см в верхнем внешнем секторе левой груди, без увеличенных лимфатических узлов.

• Маммография показала сильные признаки рака, соответствующего ощутимой массе. Пункционная биопсия подтверждает диагноз.

• Проверка (кровь, печень, кость, легкие) не показывает ничего неправильного.

• Патологическая анатомия: 3x3x1.5 опухоль см, которая полностью вырезана. Лимфатические узлы не задеты.

Планирование лучевой терапии

Ввиду устаревшего оборудования, облучение проводилось двумя или тремя полями. Данная лучевая терапия не является конформной, из-за отсутствия многолепесткового коллиматора, системы модуляции интенсивности излучения, позволяющей формировать поля облучения любой конфигурации.

Предложенный нами план лечения пациента А

В данном случае рекомендуемое облучение происходило в несколько этапов, причем единовременная доза не менее 3 Гр.

      позвоночник (облучаем двумя полями под углами 135 градусов и 225 градусов с помощью клиновидных фильтров с углами 60 градусов, доза: 3 Гр x 10)

      левое ребро (облучаем двумя полями под углами 40 и 130 градусов)

      правое ребро (облучаем двумя полями под углами 230 и 310 градусов)

Определение объемов:

GTV: видимый объем опухоли на снимках КТ, на рис.1 он обведен красной линией;

PTV1 = CTV1 + (5- 10 мм) на рисунках окружен розовой линией.

Как видно из гистограммы доза-объем, представленной на рис.2, 90 % отпущенной дозы приходится на опухоль, что удовлетворяет рекомендациям МКРЕ.

рис.1 План лечения для пациента А.

рис.2 Гистограмма доза-объем для позвоночника пациента А.

рис.3  План лечения левого ребра для пациента А.

рис.4  План лечения левого ребра для пациента А.

рис.5 Гистограмма доза-объем для левого ребра пациента А

рис.6  План лечения правого ребра для пациента А.

рис.7 План лечения правого ребра для пациента А.

рис.8 Гистограмма доза-объем для правого ребра пациента А.

Рекомендованные варианты лечения пациента А

Существует несколько вариантов для лечения костных метастазов.

      Хирургия: декомпрессия (хирургическая операция для уменьшения сдавления спинного мозга или отходящих от него нервных окончаний), ламинэктомия(вскрытие позвоночного канала), что дает стабилизацию при миеломном сжатии, коллапсе позвонка, прогрессивном неврологическом дефиците.

      Системная терапия: обезболивающие препараты, стероиды (болюс для миеломного сжатии), бифосфонаты (эффективно уменьшают как потерю плотности костной массы, так и риск переломов). Возможна химиотерапия.

      Радионуклидная (фармацевтическая) терапия. При признаках многократных, болезненных, костных метастазов после дистанционной лучевой терапии (EBRT). Противопоказания: переломы, переломы, вызванные миеломным сжатием, значительное разрушение костей, почечная недостаточность. Фосфор-32 (32P) больше не используется, так как вызывает гематологическую токсичность. В настоящее время используется такие изотопы, как стронций-89 (89Sr), самариум-153 (153Sm), которые одобрены Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов (FDA) США.

      Лучевая терапия (внешними полями). Нет консенсуса по наиболее подходящему способу лечения метастатической боли в костях при помощи лучевой терапии. Могут возникнуть осложнения в зависимости от места облучения, такие как тошнота, рвота, понос, дисфагия, алопеция (выпадение волос); подавление функций костного мозга (многочисленные поражения).

Мета-анализ на 3500 случаев, проведенный Кокрановским Сотрудничеством

- молочная железа 40%,  простата 24%, легких 20%

- позвоночника 34%, таза 32%

- 1 x 8 Гр против 4 Гр x 5 / 3 Гр x 10

Результаты:

- Общее число ответов – боль 60% против 59%

- Полное число ответов, 34% против 32%

- Повторный курс лечения, 21% против 7%

- Патологические переломы, 3% против 1,5%

- Сжатие спинного мозга, 2% против 1,5%Г

Никакой разницы в эффективности

Предложенный нами план лечения пациента В

Лечебное облучение было назначено совместно с химиотерапией.

В данном случае облучение планировалось с использованием двух полей, расположенных под углами 0 и 270 градусов, а также двух клиновидных фильтров с углами 60 градусов. Мы рекомендовали проводить облучение суммарной дозой в 64 Грх2Гр за фракцию.

Как видно из рис.11 90% дозы приходится на мишень.

Органами риска являлись спинной мозг и кожные покровы.

рис.9 План лечения для пациента В.

рис.10 План лечения для пациента В.

Ррис.11 Гистограмма доза-объем для пациента В

Рекомендованные варианты лечения пациента В

Лечебная стратегия:

КТ-РТ

- На поздних стадиях раковых заболеваний предусмотрено

Только РТ

Альтернативные процедуры:

- Хирургия

Определение объемов

GTV: видимый объем опухоли на КТ/ПЭТ

GTV1: GTV + 0,5  - 1 см

GTV2:

Двусторонние лимфатические узлы (I-V справа; I-IV слева)

- PTV1 = CTV1 + (5- 10 мм)

Первоначальная опухоль

- PTV2 = CTV2 + (5- 10 мм)

Первоначальная + профилактический объем

Для иммобилизации используется маска из термопластика с расширением на плечи. Маска для обездвиживания пациента позволяет добиться максимальной гибкости, минимум движений, максимальное количество точек фиксации. Дополнительно используются: фиксатор маски, подложка с измерительной шкалой, поддержка для головы (стандартная либо индивидуальная).

              Для проверки плана лечения можно использовать как традиционный подход (с первого дня и еженедельно), так и статистический, который заключается в использовании  дистанционного протокола исправления ошибок, что позволяет оценить систематические и случайные ошибки, а также отступы планируемого объема.

              При любом планировании необходимо учитывать органы риска. В данном случае это: позвоночник, спинной мозг, щитовидная железа, полость рта, голосовые связки, околоушная железа и гланды.

              Дозу и ее фракционирование:

1. традиционный:

- PTV1

– 64Гр/2Гр

Почти оптимально

– 66Гр/2Гр

Минимально

– 70Гр/2Гр

Стандартно

• PTV2

– 50-54 Гр

              Возможное расположение полей:

1.  Встречные параллельные

2.  Электронные поля

3.  2 поля под углами

4.  3 поля под углами

5.  5 неравномерно распределенных полей (IMRT)

6.  Некомпланарные поля

Замечание:

Избегать встречных полей в ротовой полости (может возникнуть ожог слизистой оболочки).

Возможные осложнения:

1.      Миелит (воспалительное заболевание спинного мозга)

2.      Фиброз (уплотнение соединительной ткани с появлением рубцовых изменений в различных органах) - тризм (непроизвольное сокращение жевательных мышц, с невозможностью открывания рта) – дисфагия (препятствие прохождению пищи через полость рта, глотку или пищевод)