Stereotaktik Ablatif Vücut Radyasyon Tedavisi için Dinamik Akciğer Tümör Takibi
Summary
Stereotactic ablative body radiation therapy (SBRT) involves the precise delivery of high-dose radiation to cancer tumor targets. A novel SBRT platform offers a first-of-its-kind gimbaled radiation accelerator mounted within a pivoting O-ring gantry capable of dynamic image-guided tumor tracking. Here, we describe dynamic tumor tracking for lung targets.
Abstract
Ekstrakranial kanser hedeflerinin tedavisinde stereotaktik ablatif vücut radyasyon tedavisi (SBRT) dikkate alınarak Doktorlar normal doku hasarı için büyükçe riskler ve fiziksel tümör miss tehlikelerin farkında olmalıdır. İlk-of-onun-tür SBRT platformu yönlü gerçek zamanlı görüntüleme çözümleri ve sofistike tümör izleme yetenekleri bir kombinasyonu yoluyla yüksek hassasiyetli ablatif radyasyon tedavisi ulaşır. Solunum hareketleri ve kalp atışı bir sonucu olarak ortaya çıkan kanser hedef intrafraction hareketinin stereoskopik açık döngü geri bildirim için çift tanı kV röntgen birimleri kullanır. Görüntü kılavuzluğunda geribildirim gerçek zamanlı ± 4 cm pan-tilt-ve eylem yeteneğine sahip gimbaled radyasyon hızlandırıcı (maksimum 15 x 15 cm alan boyutu) sürücüler. Robot odaklı 185 ° dönme portal ± entegre bir 60 ° pivotlar ± sonuçta özgürlük eşsiz tedavi derecelerini izin, coplanar ve non-coplanar hızlandırıcı ışın set-up açıları için izin verir. Devlet-of-art yazılım alt milimetre hassasiyetle (İzomerkez 0.4 mm) kanser hedeflerinin ışınlama sağlanması gerçek zamanlı altı boyutlu konumlandırma yardımcı olur. Bu özelliklerin kullanımı aynı zamanda, normal dokulara radyasyon dozunu azaltırken kanser tümörü hedeflerine radyasyon dozunu yönlendirmek için hekimlerin tedavi mümkün kılar. Solunum korelasyon bilgisayarlı tomografi (BT) ve 2- [18 F] geliştirilmiş tümör hedef kesim için planlama sistemine floro-2-deoksi-ᴅ-glikoz (18 F-FDG) pozitron emisyon tomografisi (PET) görüntüleri, olabilirlik ekleyerek Fiziksel tümör miss 1 önemli ölçüde daha az olur. Bu yazıda, akciğer tümörleri hareketli tedavisi için yeni radyasyon planlarını açıklar.
Introduction
Akciğer kanserleri kadın ve erkek dünya çapında 2 kansere bağlı ölümlerin en fazla sayıda oluşturmaktadır. Kalıcı veya tekrarlayan akciğer kanserlerinin% 63 kadar zaten kemoterapi ile vergilendirilmiş veya daha önce ışınlanmış olan akciğer dokusu içerir. 3,4. Kalıcı veya tekrarlayan akciğer tümörlerinin sitelerinde ayrıntılı ışınlama geleneksel cerrahi, kemoterapi ve radyasyon tedavisi zaten denenmiş, özellikle dayanılmaz akciğer morbidite 5,6 yol açabilir. Böylece, bu tür klinik durumlarda kadın ve erkek bu dergide 7 önce sunulan tedavilere benzer yeni kanser tedavi stratejilerinin ihtiyacı var. Stereotaktik ablatif vücut radyasyon tedavisi (SBRT) tam hedefli, yüksek doz radyasyon 8,9 ile akciğer tümörleri sterilize bu tedavi ihtiyacı karşılamak olabilir.
Bu tedavi görevin 10-12 edebilen bir roman SBRT platformudur yoktur. Bu diğer SBRT platformları kendisini ayıranHer iki kanser stereoskopik açık döngü geri izin verdiği çift teşhis Exactrac kV röntgen birimleri ve (dahili hareket için bir vekil olarak vücut yüzey işaretleyici izleme yapabilen) bir kızılötesi kamera ünitesine (koni ışın demeti bilgisayarlı tomografi hedef lokalizasyonu yeteneğine) entegre intrafraction hareketi hedef. Aynı zamanda 60 tungsten alaşım yaprakları (0.25 cm genişliğinde fiziksel, 11 cm fiziksel yükseklik) tarafından şekillendirilmiş olan radyasyon ışın sahip benzersiz ± 4 cm gimbaled pan-tilt-ve radyasyon hızlandırıcı vardır. Bu maksimum 15 x 15 cm alan boyutu için tam over-merkez-travel çok yapraklı kolimatör kullanır. Bu robot odaklı ± 60 ° döndürme O-ring birleştirir ve aynı düzlemde olmayan coplanar hızlandırıcı ışın set-up açıları ve özgürlük eşsiz tedavi dereceleri için izin 185 ° dönme kızak ±. Son olarak, milimetre altı doğruluğu (İzomerkez 0.4 mm) 13 sahiptir. Buna karşılık, diğer SBRT radyoterapi platformlar ya bir endüstriyel robot kol 1 klinik radyasyon hızlandırıcı montaj4 ya da sarmal dilim-dilim portal 15 veya görüntü kılavuzluğunda yoğunluk ayarlı radyoterapi veya dinamik ark dağıtım yazılımı 16 bağlantılı geleneksel makine içinde. Her bir platform solunum hareketi, kalp atışı, ya da sindirim kaynaklanan hareketi izlemek için makine elemanlarının çeşitli yürütmektedir. Akciğer radyocerrahi modalitesini radyasyon onkolojisi 19,20 tedavisinde yeni bir seçenek oluşturma, klinik başarı 17,18 olmuştur. Bu nasıl yapılır makale terapötik tedavi niyet için dinamik akciğer tümörü izleme açıklayan bir yeni radyasyon terapisi protokolü sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ümitli erken stereotaktik radyocerrahi klinik deneyimler Akciğer kanserlerinin 25,26 tedavisinde ablatif radyasyon klinik deneme soruşturma tahrik var. Tecrübe akciğer 27,28 metastaz tümör tiplerinin çeşitli karşı aşınan radyasyon kullanmak için araştırmacılar yol açmıştır. Yeni SBRT platformu tümörler hareket tedavisinde özellikle uydurulmuş bir radyasyon iletim sistemi sunar.
Yeni SBRT platformu dönme O-ring portal içine monte edilen bir lineer hızlandırıcı tarafından oluşturulan görünmeyen bir röntgen tedavisi sunar. Bir pusula mekanizma zamanında dinamik tümör hareket izleme sağlayan lineer hızlandırıcı pan-tilt-ve hareketi sağlar. Çift çapraz düzlem kV röntgen 6 derecelik serbestlik hasta konumlandırma doğrulamak için tedavi öncesi ve sırasında elde edilir. Eş zamanlı olarak da en aza indirerek serbestlik eş düzlemli ve eş düzlemli olmayan eşsiz bir derece kanser hedefleri yüksek radyasyon dozunun verilmesini sağlamakKritik iç organlarda radyasyon dozu. Tedavi, normal hücreler düşürücü radyasyonla ilgili toksisite onarılamaz zarar vermeden, kanser hücre hedefleri sterilize tahmin edilmektedir. Yeni SBRT platformunun gelecekteki çalışma hedef kontrolü ve yan etkileri herhangi bir azalma herhangi bir kazanç belgeleyecektir.
Yeni SBRT platformu gösterileri ile ilk deneyim 10 veriyorum. Tümörler keşfedilmeyi devam akciğer dinamik izleme nüansları; Ancak, bazı genellemeler görülür. Hareket az yedi milimetre gösteren Akciğer tümörleri iyi bir kompozit ITV artı 5 mm genleşme yaklaşımla tedavi edilebilir. 7 mm veya daha fazla dikey çeviri, tedavi için en iyi olabilecek bir GTVp artı 5 mm genişleme kullanarak dinamik izleme yaklaşımı gösteren akciğer tümörleri için. Bu sınırlarını tanımlayan daha fazla araştırma gereklidir. Ayrıca, 3D BT görüntü veri setleri üzerine bindirilmiş 18 F-FDG PET görüntüleri genellikle kompozit ITV hacmini artırmak. Bu yaklaşım hacmi Expan varsayarsion nedeniyle 18 F-FDG PET sinyal yayma tarayıcının 3-5 dk bin süresince meydana gelen. A% 40 18 F-FDG klinik hedef hacim çalışılmış ve programlarımıza 1 birinde kullanılmıştır eşiklenir. Ister 18 F-FDG PET görüntüleri karakterize daha fazla araştırma yeterli tümör histerezis gereklidir çoğaltır. Son olarak, tek bir akciğer 3 taneye kadar lezyon bir kez tedavi için düşünülebilir. Aksi takdirde, sıralı bir yaklaşım yapılır.
Yeni SBRT platformunda dinamik izleme geleceğe 40 milisaniye kadar akciğer tümörü hareketini tahmin etmek için bir akciğer tümörü hareket korelasyon modeli kullanır. Pozisyon ve kızılötesi vücut ve solunum belirteçlerin hız modelinde yer almaktadır. Edinilen kV x-ışını% 70 bir işaretleyici bulma oranı, dinamik izleme için bir koşuldur. Miyar komponentleri üç boyutta (yani, x, y, z) izlenir. KV röntgen birimleri tarafından oluşturulan Görüntüler otomatik olarak kayıt ve gerçek zamanlı karşılaştırılmıştır. ODinamik izleme bserved gecikme pan-tilt-ve pusula donanım, yazılım işleme ve kV röntgen birimlerinin pozisyonel kontrol performansı sınırlamaları nedeniyle. Araştırma araştırmacılar izleme gecikme iyileştirilmesi ilgileniyoruz.
Yeni SBRT platformda dinamik izleme kullanarak radyasyon teslim sırasında, referans işaretleyici kayması izlemek için kritik öneme sahiptir. Operatör tarafından başlatılan tedavi duraklatma veya otomatik ışın beklemeye herhangi yön sonuçlarında önceden tanımlanmış 3 mm toleransları aşan referans işaretleyici sürüklenme Eğilimler. Bir tedavi duraklama meydana gelirse, operatörler yeniden öncesinde korelasyon modeli sessiz önümüzdeki birkaç hasta nefesler üzerinde nefes hareketi ve ardından tedavi sürdürme yeniden başlaması için izin önerilir. Duraklar başarısız, hasta konumlandırma, kızılötesi nefes işaretleyici hareket algılama, kV işaretleyici tespiti, varsa korelasyon modelleme tedaviyi devam ettirmek için yapılır rebuild. Bizim tecrübelerimize göre, nefes korelasyon modelleri u için doğruTedavi masa üzerinde dinlenirken 7 dakika, p genellikle hasta gerilim veya gevşeme ile sınırlıdır.
Cevaplanmamış sorular kalır. Ablatif radyasyon dozu sonrası ortaya çıkan, normal hücreler ve kanser hücrelerinde radyobiyolojik sonuçları ve hücre ölümünün modu nedir? Neden kemoterapilerini radyosensitize ile yüksek hassasiyetli ablasyon radyasyon birleştirmek için çok zor olmuştur? O göğüs ablatif radyasyon teslim diğer yöntemleri araştırmak için esastır iken, ablatif radyasyon göğüs cerrahisi olarak eşdeğer terapötik etkinliği sağlayabilir olmadığı konusunda belirsizliğini koruyor. Nitekim, göğüs cerrahisi, geleneksel tedaviler zaten uygulanmış edildiğinde akciğer tümör eradikasyonu elde etmek için daha yaygın olarak kullanılan ve geçerliliği tekniktir. Burada, yeni SBRT platformu kadın ve akciğer tümörleri hareketi gösteren erkekler için tedavinin yenilikçi bir non-invaziv bir araç sağlar.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma Summa Kanser Enstitüsü tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Vero SBRT Linac System 1.0 | Brainlab, Inc. (Munich, Germany) | 46300 | High accuracy first-of-its-kind gimbaled irradiation head with tilt function and gantry rotation |
| Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Tokyo, Japan) | |||
| Visicoil fiducial marker | IBA Dosimetry America (Bartlett, TN, USA) | 67245 | 0.75 mm x 10 mm marker -or- 0.75 mm x 20 mm marker |
| Gold fiducial marker | Civco Medical Solutions (Orange City, IA, USA) | MTNW887860 | Sterile placement needle (14GA ETW x 20cm) with one 1.6mm × 3mm marker |
References
- Kunos, C., et al. 18FDG-PET/CT definition of clinical target volume for robotic stereotactic body radiosurgery treatment of metastatic gynecologic malignancies. J Nucl Med Radiat Ther. S4:001, (2011).
- Ferlay, J., et al. . GLOBOCAN 2012 v1.0, Cancer Incidence and Mortality Worldwide. , (2013).
- Albain, K., et al. Radiotherapy plus chemotherapy with or without surgical resection for stage III non-small-cell lung cancer: a phase III randomised controlled trial. Lancet. 374, 379-386 (2009).
- Herbst, R. S., et al. TRIBUTE: a phase III trial of erlotinib hydrochloride (OSI-774) combined with carboplatin and paclitaxel chemotherapy in advanced non-small-cell lung cancer. J Clin Oncol. 23, 5892-5899 (2005).
- Trovo, M., et al. Stereotactic body radiation therapy for re-irradiation of persistent or recurrent non-small cell lung cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 88, 1114-1119 (2014).
- Kelly, P., et al. Stereotactic body radiation therapy for patients with lung cancer previously treated with thoracic radiation. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 78, 1387-1393 (2010).
- Kunos, C., Brindle, J., DeBernardo, R. Stereotactic radiosurgery for gynecologic cancer. J Vis Exp. 62, e3793 (2012).
- Bral, S., et al. Prospective, risk-adapted strategy of stereotactic body radiotherapy for early-stage non-small-cell lung cancer: results of a Phase II trial. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 80, 1343-1349 (2011).
- Engels, B., et al. Phase II study of helical tomotherapy in the multidisciplinary treatment of oligometastatic colorectal cancer. Radiat Oncol. 7, 34 (2012).
- Depuydt, T., et al. Treating patients with real-time tumor tracking using the Vero gimbaled linac system: Implementation and first review. Radiother Oncol. , (2014).
- Poels, K., et al. A complementary dual-modality verification for tumor tracking on a gimbaled linac system. Radiother Oncol. 109, 469-474 (2013).
- Depuydt, T., et al. Initial assessment of tumor tracking with a gimbaled linac system in clinical circumstances: a patient simulation study. Radiother Oncol. 106, 236-240 (2013).
- Depuydt, T., et al. Computer-aided analysis of star shot films for high-accuracy radiation therapy treatment units. Phys Med Biol. 57, 2997-3011 (2012).
- Adler, J. J., et al. The CyberKnife: a frameless robotic system for radiosurgery. Stereotact Funct Neurosurg. 69, 124-128 (1997).
- Mackie, T., et al. Tomotherapy: a new concept for the delivery of dynamic conformal radiotherapy. Medical Physics. 20, 1709-1719 (1993).
- Benedict, S., et al. Intensity-modulated stereotactic radiosurgery using dynamic micro-multileaf collimation. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 50, 751-758 (2001).
- Zheng, X., et al. Survival outcome after stereotactic body radiation therapy and surgery for stage I non-small cell lung cancer: a meta-analysis. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 90, 603-611 (2014).
- Widder, J., et al. Pulmonary oligometastases: metastasectomy or stereotactic ablative radiotherapy. Radiother Oncol. 107, 409-413 (2013).
- Mitera, G., et al. Cost-effectiveness analysis comparing conventional versus stereotactic body radiotherapy for surgically ineligible stage I non-small-cell lung cancer. Journal of oncology practice / American Society of Clinical Oncology. 10, e130-e136 (2014).
- Bijlani, A., Aguzzi, G., Schaal, D. W., Romanelli, P. Stereotactic radiosurgery and stereotactic body radiation therapy cost-effectiveness results. Front Oncol. 3, 77 (2013).
- Harley, D. P., et al. Fiducial marker placement using endobronchial ultrasound and navigational bronchoscopy for stereotactic radiosurgery: an alternative strategy. The Annals of thoracic surgery. 89, 368-373 (2010).
- Bibault, J. E., et al. Image-guided robotic stereotactic radiation therapy with fiducial-free tumor tracking for lung cancer. Radiat Oncol. 7, 102 (2012).
- Bahig, H., et al. Predictive parameters of CyberKnife fiducial-less (XSight Lung) applicability for treatment of early non-small cell lung cancer: a single-center experience. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 87, 583-589 (2013).
- Kunos, C. Image-guided motion management. OMICS J Radiology. 2, e120 (2013).
- Fakiris, A. J., et al. Stereotactic body radiation therapy for early-stage non-small-cell lung carcinoma: four-year results of a prospective phase II study. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 75, 677-682 (2009).
- Chang, J. Y., et al. Stereotactic body radiation therapy in centrally and superiorly located stage I or isolated recurrent non-small-cell lung cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 72, 967-971 (2008).
- Kunos, C., et al. Phase II clinical trial of robotic stereotactic body radiosurgery for metastatic gynecologic malignancies. Front Oncol. 2, 181 (2012).
- Ricardi, U., et al. Stereotactic body radiation therapy for lung metastases. Lung Cancer. 75, 77-81 (2012).
