정위 절제 바디 방사선 치료에 대한 동적 폐 종양 추적
概要
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
두개 외 암 표적 치료를위한 정위 절제 몸 방사선 치료 (SBRT)를 고려하는 의사는 정상 조직 손상에 대한 상당한 위험과 물리적 종양 미스의 위험을 알고 있어야합니다. 최초로 종류 SBRT 플랫폼 다목적 실시간 이미징 솔루션 정교한 종양 추적 기능의 조합을 통해 고정밀 절제, 방사선 치료를 달성한다. 그것은 호흡 운동 및 하트 비트의 결과로 발생하는 암 대상 intrafraction 운동의 입체 개방 루프 피드백을위한 듀얼 진단 kV의 X 선 장치를 사용합니다. 영상 유도 피드백 실시간 ± 4cm의 팬 및 틸트 동작 가능한 방사되는 짐 촉진제 (최대 15 X 15cm 필드 사이즈)를 구동한다. 로봇 중심의 185 ° 회전 갠트리 ± 통합 60 ° 피봇 ± 궁극적으로 자유의 독특한 치료도 허용, 동일 평면 및 비 동일 평면 가속기 빔 설정 각도 허용합니다. 국가의RT 소프트웨어 서브 밀리미터의 정확도 (등각 0.4 mm)와 암의 조사 대상을 보장 실시간 여섯 차원 측위를 돕는다. 이러한 기능을 사용하면 동시에 정상 조직에 방사선 량을 감소시키면서 암 종양 표적에 방사선 도즈를 조정하는 의사를 처리 가능하게한다. 호흡 상관 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 및 2- [18 F] 강화 된 종양 표적 컨투어링 대한 계획 시스템에 플루오로 -2- 데 옥시 ᴅ 글루코스 (18 F-FDG) 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 영상, 우도를 첨가하여 실제 종양 미스의 1 실질적으로 덜된다. 이 글에서, 우리는 폐 종양을 이동의 치료를위한 새로운 방사선 계획을 설명합니다.
Introduction
폐암은 여성과 남성이 전 세계적으로 암 관련 사망의 가장 많은 수를 차지하고있다. 지속성 또는 재발 성 폐암의 63 %까지 이미 화학 요법에 의해 과세 또는 이전에 조사 된 폐 조직을 포함한다. 3,4. 지속성 또는 재발 성 폐 종양의 사이트에서 추가 조사는 기존의 수술, 화학 요법, 방사선 치료가 이미 시도되고 특히, 참을 폐암 사망률 5,6 발생할 수 있습니다. 따라서, 이러한 임상 상황에서 여성과 남성이 저널 7에서 이전에 발표 치료와 유사한 새로운 암 치료 전략이 필요했다. 정위 절제 몸 방사선 치료 (SBRT)은 정확하게 대상, 고용량의 방사선 8,9를 통해 폐 종양을 살균하여 치료 욕구를 충족 할 수 있습니다.
이 치료 작업 10-12 가능한 신규 SBRT 플랫폼이있다. 그것은에 의해 다른 SBRT 플랫폼에서 자신을 분리모두가 암의 입체 개방 루프 피드백을 허용하는지 듀얼 진단 Exactrac kV의 X 선 장치 및 (내부 움직임에 대한 대리로 신체 표면 마커 추적 할 수있는) 적외선 카메라 유닛 (콘 빔 컴퓨터 단층 촬영 대상 현지화 할 수있는)을 통합 intrafraction 모션 타겟팅. 또한 텅스텐 합금 60 잎 (0.25 cm 물리적 폭 11cm 물리적 높이)에 의해 형상의 방사선 빔을 갖는 고유 ± 4cm 짐벌 팬 및 틸트 방사선 가속기를 갖는다. 그것은 최대 15 X 15cm 필드 크기에 전체에 걸쳐 센터 – 여행 다중 잎 콜리메이터를 사용합니다. 이것은 로봇 구동 ± 60 ° 회동 O 링을 포함 공면 비 동일 평면 빔 가속기 설정 각도 및 자유 독특한 처리도 허용 185 ° 회전 갠트리 ±. 마지막으로,이 서브 밀리미터 정확도 (등각에서 0.4 ㎜) (13)이있다. 반면에, 다른 SBRT 방사선 치료 플랫폼 중 하나 산업 로봇 팔 (1)에 임상 방사선 가속기를 탑재4 또는 헬리컬 각 슬라이스 갠트리 (15), 또는 영상 유도 강도 변조 방사선 요법 또는 동적 아크 배신 소프트웨어 (16)에 연결된 통상적 인 컴퓨터 내. 각 플랫폼은 호흡 운동, 심장 박동, 소화 또는 인한 움직임을 추적하기 위해 시스템 구성 요소의 다양한 결합한다. 폐 방사선 수술은 양상 방사선 종양학 (19, 20)에 새로운 치료 옵션을 렌더링, 임상 성공 17, 18 있었다. 이 방법에 대한 기사는 치료를 의도 동적 폐 종양 추적을 설명 하나의 새로운 방사선 치료 프로토콜을 제공합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
유망 초기 정위 방사선 수술의 임상 경험은 폐암 (25), (26)의 치료를위한 절제 방사선의 임상 시험 조사를 주도했다. 경험 27,28 폐에 전이되는 종양은 다양한 종류의 절제에 대해 방사선을 사용하는 연구자를 이끌었다. 새로운 SBRT 플랫폼은 이동 종양의 치료에 특히 적응 방사선 전달 시스템을 소개한다.
새로운 SBRT 플랫폼 피봇 O 링 갠트리 내에 장착 선형 가속기에 의해 발생되어 보이지 않는 X 선 치료를 제공한다. 짐벌기구 타임 동적 종양 움직임 추적을 제공하는 선형 가속기의 이동 및 경사 이동을 가능하게한다. 이중 교차 평면 kV의 엑스레이는 6 자유도 환자의 위치를 확인하기 전 및 처리 중에 획득된다. 동시에 최소화하면서 자유 동일 평면 및 비 – 동일 평면 고유 도의 암 표적에 높은 방사선 도즈의 전달을 향상중요한 내장 기관에 방사선 량. 이 치료는 정상 세포 저하 방사선 관련 독성에 치명적인 손상없이 암 세포의 목표를 살균 것으로 예상된다. 새로운 SBRT 플랫폼의 미래 연구는 대상 제어 및 부작용의 삭감에 어떤 이득을 문서화합니다.
새로운 SBRT 플랫폼 쇼와 초기 경험 10을 약속드립니다. 종양이 탐험을 계속 폐의 동적 추적의 뉘앙스; 그러나 일부 일반화 명백하다. 모션 미만 칠mm을 보여주는 폐 종양은 가장 복합 ITV 플러스 5mm 확장 방법에 의해 처리 될 수있다. 7mm 이상 수직 번역, 치료에 최선을 다 할 수있다 GTVp 플러스 5mm 확장을 사용하여 동적 추적 방식을 보여주는 폐 종양. 이러한 제한을 정의하는 추가의 연구가 필요하다. 또한, 3D CT 영상 데이터 세트에 중첩 18 F-FDG PET 영상은 일반적으로 복합 ITV의 볼륨을 증가시킨다. 이 방법은 볼륨 EXPAN 가정시온 인해 18 F-FDG 신호 도말 검사, PET 스캐너의 3-5 분의 빈 시간 동안 발생. 40 % 18 F-FDG 임상 타겟 볼륨이 연구되었다하고 프로그램 (1)의 하나에 사용 된 임계 된. 여부를 18 F-FDG PET 영상의 특징을 더 많은 연구가 충분히 종양 이력이 필요 복제합니다. 마지막으로, 하나의 폐에서 최대 3 병변 한번에 처리를 위해 고려 될 수있다. 그렇지 않으면, 순차적 접근이 이루어집니다.
새로운 SBRT 플랫폼의 동적 추적은 미래에 40 밀리 초까지 폐 종양의 움직임을 예측하는 폐 종양 움직임의 상관 관계 모델을 사용합니다. 위치 및 적외선 몸과 호흡 마커의 속도는 모델에 포함되어 있습니다. 취득한 kV의 엑스레이의 70 %의 마커 검출 속도는 동적 추적을위한 필수이다. 기준점은 세 가지 차원 (즉, X, Y, Z)에서 추적됩니다. kV의 X 선 장치에 의해 생성 된 이미지는 자동으로 등록하고 실시간으로 비교된다. O동적으로 추적 bserved 지연 팬 및 틸트 짐벌 하드웨어, 소프트웨어 처리 및 kV의 X 선 장치의 위치 제어 성능의 한계에 기인한다. 연구 조사관이 추적 대기 시간을 향상에 종사하고 있습니다.
새로운 SBRT 플랫폼에서 동적 추적을 사용하여 방사선 배달 동안, 기준 마커 드리프트를 감시하는 것이 중요합니다. 운영자 치료 일시 정지 또는 자동 빔 보류에 어떤 방향 결과에 미리 정의 된 3mm 허용 오차 이상으로 기준 마커 드리프트 동향. 치료 일시 정지가 발생하면, 그것은 운영자가 다시 이전의 상관 관계 모델에 조용한 향후 몇 환자의 호흡을 통해 호흡 운동 후 치료 재개의 재개를 허용하는 것이 좋습니다. 일시 정지에 실패, 환자 재배치, 적외선 호흡 마커 모션 감지, kV의 마커 검출, 경우 상관 관계 모델링은 치료를 다시 시작하기 위해 수행되는 재 구축. 우리의 경험에 의하면, 호흡 상관 관계 모델은 U에 대한 정확치료 탁상에 휴식하는 동안 7 분에 P는 종종 환자 긴장 또는 이완에 의해 제한.
대답없는 질문은 남아있다. 절제 방사선 량 이후에 발생하는 정상 세포와 암세포의 radiobiological 결과 및 세포 죽음의 모드는 무엇입니까? 왜 화학 요법을 방사선 치료 증감과 고정밀 절제 방사선을 병합 너무 어려웠다? 이 가슴에 절제 방사선을 전달하는 다른 양상을 조사하는 것이 필수적이지만, 그것은 절제 방사선 흉부 수술과 같은 동등한 치료 효과를 제공 할 수 있는지 여부에 관해서는 확실하지 않다. 실제로, 종래의 흉부 수술 요법이 이미 적용되면 폐 종양 근절을 달성하기 위해 일반적으로 사용되는 기술 및 검증이다. 여기에, 새로운 SBRT 플랫폼은 여성과 폐 종양이 움직임을 보여주는 남성 치료의 혁신적인 비 침습적 방법을 제공합니다.
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 SUMMA 암 연구소에 의해 지원되었다.
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 |
参考文献
- 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).
