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.
Artsen overwegen stereotactische ablative lichaam bestralingstherapie (SBRT) voor de behandeling van kanker extracraniale doelstellingen moeten zich bewust zijn van de aanzienlijke risico's voor de normale weefselschade en de gevaren van fysieke tumor missen. Een eerste-van-zijn-soort SBRT platform realiseert hoge precisie behandeling ablative straling door een combinatie van veelzijdige real-time imaging oplossingen en geavanceerde tumor tracking mogelijkheden. Het maakt gebruik van dual-kV diagnostische röntgenapparaten voor stereoscopische open lus feedback van kanker doelwit intrafraction beweging optreedt ten gevolge van ademhaling bewegingen en hartslag. Beeldgeleide feedback drijft een cardanische straling accelerator (maximaal 15 x 15 cm veld grootte) in staat real-time ± 4 cm pan-and-tilt actie. Robot-driven ± 60 ° pivots een geïntegreerde ± 185 ° roterende gantry mogelijk maken coplanaire als niet-coplanaire accelerator beam set-up hoeken, waardoor uiteindelijk unieke behandeling vrijheidsgraden. State-of-the-art software helpt real-time zes dimensionale positionering, waardoor bestraling van kanker doelen met sub-millimeter nauwkeurigheid (0,4 mm bij isocentrum). Het gebruik van deze functies maakt het mogelijk de behandeling van artsen om stralingsdosis te sturen naar tumor doelen en tegelijkertijd de stralingsdosis voor normale weefsels. Door toevoeging ademhaling gecorreleerd computertomografie (CT) en 2- [18 F] fluoro-2-deoxy-ᴅ-glucose (18F-FDG) positron emissie tomografie (PET) afbeeldingen in het planningssysteem voor verbeterde tumordoelcellen contour, de waarschijnlijkheid van fysieke tumor miss wordt aanzienlijk minder 1. In dit artikel beschrijven we nieuwe straling plannen voor de behandeling van het verplaatsen van longtumoren.
Longkankers zijn goed voor het grootste aantal van kanker-gerelateerde sterfgevallen bij vrouwen en mannen over de hele wereld 2. Tot 63% van aanhoudende of terugkerende longkanker betrekken longweefsel dat al is belast door chemotherapie of die eerder bestraald zijn. 3,4. Verdere bestraling op plaatsen van aanhoudende of terugkomende longtumoren kan leiden tot onaanvaardbare long morbiditeit 5,6, vooral bij conventionele chirurgie, chemotherapie en bestralingstherapie reeds uitgeprobeerd. Dus, vrouwen en mannen in dergelijke klinische omstandigheden hebben behoefte aan nieuwe kankertherapie strategieën vergelijkbaar met behandelingen voordat die in dit tijdschrift 7. Ablatieve stereotactische lichaam bestralingstherapie (SBRT) kan deze therapeutische behoefte te voldoen door het steriliseren longtumoren door middel van doelgerichte, een hoge dosis straling 8,9.
Er is een nieuwe SBRT platform staat deze therapeutische taak 10-12. Het onderscheidt zich van andere SBRT platforms doorintegreren van dual-diagnostische Exactrac kV x-ray-eenheden (in staat cone-beam computed tomography doel lokalisatie) en een infrarood camera-unit (staat lichaamsoppervlak marker volgen als een surrogaat voor de interne beweging) dat zowel mogelijk stereoscopische open-loop feedback van kanker richten intrafraction beweging. Het heeft ook een unieke ± 4 cm cardanische pan-and-tilt straling gaspedaal dat de stralenbundel gevormd door 60 wolfraamlegering bladeren (0,25 cm fysieke breed, 11 cm lichaamslengte) heeft. Het gebruikt een volledige over-center-travel meerbladige collimator maximaal 15 x 15 cm veldgrootte. Het bevat een robot gestuurde ± 60 ° verzwenken O-ring en ± 185 ° roterende gantry waardoor coplanaire als niet-coplanaire accelerator beam set-up hoeken en unieke behandeling vrijheidsgraden. Ten slotte heeft submillimeter nauwkeurigheid (0,4 mm bij isocentrum) 13. In tegenstelling tot andere SBRT radiotherapie platforms mount een klinische straling gaspedaal ofwel een industriële robotarm 14, of een spiraalvormige plak-voor-plak portaal 15 of bij een conventionele machine verbonden beeldgeleide intensiteit gemoduleerde radiotherapie of dynamische arc bezorgingssoftware 16. Elk platform bezig een verscheidenheid van machine-onderdelen om beweging als gevolg van ademhaling beweging, hartslag, of de spijsvertering te volgen. Lung radiosurgery heeft klinisch succes 17,18 gehad, waardoor de modaliteit een nieuwe behandelingsoptie in straling kanker 19,20. Deze how-to artikel geeft een nieuwe radiotherapie protocol dat dynamische longtumor volgen beschrijft voor therapeutische behandeling intentie.
Veelbelovend begin stereotactische radiochirurgie klinische ervaringen zijn klinische trial onderzoek van ablatieve straling voor de behandeling van longkanker 25,26 gedreven. De ervaring heeft onderzoekers tot ablatieve straling gebruiken tegen verschillende tumor types uitzaaiende aan de longen 27,28. De nieuwe SBRT platform wordt een straling afgiftesysteem bijzonder afgestemd op de verwerking van bewegende tumoren.
De nieuwe SBRT platform biedt een onzichtbare röntgenstraal behandeling die wordt gegenereerd door een lineaire versneller bij een zwenkbare O-ring gantry gemonteerd. Een cardanische mechanisme maakt pan-and-tilt beweging van de lineaire versneller, het verstrekken van in-time dynamische tumor motion tracking. Dual cross-plane kV x-stralen worden verkregen vóór en tijdens de behandeling tot 6 graden-van-vrijheid positionering van de patiënt te controleren. Coplanar en niet-coplanaire unieke vrijheidsgraden verbeteren levering van hoge stralingsdosis voor kanker targets terwijl tegelijkertijd het minimaliserenstralingsdosis kritische viscerale organen. Verwacht wordt dat behandeling steriliseert kankercel doelen zonder onherstelbare schade aan normale cellen verlagende stralingsgerelateerde toxiciteit. Toekomstig onderzoek naar de nieuwe SBRT platform zal documenteren eventuele winsten in doel controle en eventuele vermindering van bijwerkingen.
De eerste ervaringen met de nieuwe SBRT platform toont belofte 10. Nuances van dynamische opvolging van longtumoren verder worden onderzocht; maar sommige generalisaties blijken. Longtumoren demonstreren motion minste zeven millimeter kan het best worden behandeld door een samengestelde ITV plus 5 mm expansie benadering. Voor longtumoren weergegeven 7 mm of meer verticale vertaling, een dynamische aanpak volgen met behulp van een GTVp plus 5 mm uitbreiding kan het beste voor behandeling. Verder onderzoek definiëren die beperkingen wordt vereist. Ook, 18 F-FDG PET beelden gesuperponeerd op 3D CT image datasets meestal verhogen composiet ITV volumes. Deze benadering veronderstelt volume expanSion te wijten aan 18 F-FDG signaal uitstrijkjes die tijdens de PET-scanner 3-5 min bin tijd. Een 40% als drempel 18F-FDG klinische doelvolume is bestudeerd en is gebruikt in een van de programma's 1. Verder onderzoek karakteriseren of 18 F-FDG PET beelden adequaat repliceert tumor hysteresis nodig is. Ten slotte kan tot 3 laesies in één long komen voor behandeling tegelijk. Anders wordt een sequentiële benadering gedaan.
Dynamische tracking op de nieuwe SBRT platform maakt gebruik van een longtumor beweging correlatie model longtumor beweging tot 40 msec in de toekomst te voorspellen. Positie en snelheid van het infrarood lichaam en respiratoire markers zijn opgenomen in het model. Een marker detectie van 70% verworven in kV x-stralen is een voorwaarde voor dynamische tracking. Fiducials worden bijgehouden in drie dimensies (dat wil zeggen, x, y, z). Beelden gegenereerd door de kV x-ray-eenheden worden automatisch geregistreerd en vergeleken real-time. OBServed latency in dynamische tracking is het gevolg van beperkingen in de pan-and-tilt gimbal hardware, software processing en positionele controle prestaties van de kV x-ray-eenheden. Onderzoek onderzoekers zijn bezig met het verbeteren van het volgen latency.
Tijdens straling levering met behulp van dynamische tracking op de nieuwe SBRT platform, is het essentieel om op te letten ijkpuntmarker drift. Trends in ijkpuntmarker drift voorbij voorgedefinieerde 3 mm toleranties in elke richting resultaten in-operator geïnitieerd behandeling pauze of in de automatische beam hold. Als een behandeling pauze optreedt, is het aanbevolen dat exploitanten zorgen voor hervatting van de rustige ademhaling beweging in de komende paar patiënt adem en vervolgens behandeling hervatting voorafgaand aan correlatie model herbouwen. Als pauzes zijn mislukt, patiënt herpositionering, infrarood ademhaling marker bewegingsdetectie, kV marker detectie, correlatie modellering verbouwing klaar zijn om de behandeling te hervatten. In onze ervaring, ademhaling correlatie modellen zijn nauwkeurig voor up tot 7 min, vaak beperkt door de patiënt spanning of ontspanning terwijl het rusten op de behandeling tafelblad.
Onbeantwoorde vragen blijven. Wat zijn de radiobiologische gevolgen en de wijze van celdood in normale cellen en kankercellen die zich na ablatieve dosis straling? Waarom is het zo moeilijk geweest om hoge precisie ablative straling fuseren met radiosensibiliserend chemokuren? Hoewel het essentieel andere wijze van het leveren van straling ablatieve in de borst te onderzoeken, blijft onduidelijk of straling ablatieve gelijke therapeutische effectiviteit borstchirurgie kan verschaffen. Inderdaad, thoracale chirurgie is de meest gebruikte en gevalideerde techniek om tumor uitbanning in de longen van conventionele therapieën reeds zijn toegepast. Hier, de nieuwe SBRT platform biedt een innovatieve non-invasieve middel van therapie voor vrouwen en mannen met longtumoren tonen beweging.
The authors have nothing to disclose.
Dit onderzoek werd gesteund door de Summa Cancer Institute.
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 |