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.
Ärzte, die eine stereotaktische Strahlentherapie Körper ablative (SBRT) für die Behandlung von Krebs extrakraniellen Ziele müssen über die erheblichen Risiken für die normale Gewebeverletzung und den Gefahren der körperlichen Tumor verpassen. A first-of-its-kind-Plattform erzielt SBRT hochpräzise ablativen Bestrahlung durch eine Kombination von vielseitigen Echtzeit-Imaging-Lösungen und anspruchsvolle Tumor-Tracking-Funktionen. Es nutzt Dual-Diagnose-kV Röntgengeräte für stereoskopische Open-Loop-Feedback von Krebs Ziel intrafraction Bewegung als Folge der Atembewegungen und Herzschlag auftreten. Bild-geführte Rück treibt einen kardanisch aufgehängten Strahlung Beschleuniger (maximal 15 x 15 cm Feldgröße), die Echtzeit-± 4 cm Schwenk- und Neigebewegungen. Robot-driven ± 60 ° Drehpunkte ein ± 185 ° Dreh Gantry integriert ermöglichen koplanar und nicht koplanare Beschleuniger Strahlaufbau Winkel letztlich ermöglicht einzigartige Behandlung Freiheitsgraden. State-of-the-art-Software unterstützt Echtzeit sechs dimensional Positionierung, wodurch die Bestrahlung von Krebs Ziele mit Sub-Millimeter-Genauigkeit (0,4 mm bei Isozentrum). Die Nutzung dieser Funktionen ermöglicht behandelnden Ärzte zu Strahlendosis für Krebstumorziele zu lenken bei gleichzeitiger Reduzierung Strahlendosis auf normalen Geweben. Durch Zugabe von Atmung korreliert Computertomographie (CT) und 2- [18 F] Fluor-2-deoxy-ᴅ-glucose (18 F-FDG), Positronenemissionstomographie (PET) Bilder in das Planungssystem für eine verbesserte Tumorziel Konturierung, die Wahrscheinlichkeit physischer Tumor vermissen wird wesentlich weniger 1. In diesem Artikel beschreiben wir neue Strahlung Pläne für die Behandlung von Lungentumoren bewegen.
Lungenkrebs-Konto für die größte Zahl der Krebs-Todesfälle bei Frauen und Männern weltweit 2. Bis zu 63% der persistierenden oder rezidivierenden Lungenkarzinome umfassen Lungengewebe, die bereits durch eine Chemotherapie besteuert wird oder vorher bestrahlt. 3,4. Weitere Bestrahlung an den Standorten der anhaltende oder wiederkehrenden Lungentumoren kann unerträglich Lungen Morbidität 5,6 führen, insbesondere wenn konventionelle Operation, Chemotherapie und Strahlentherapie bereits versucht worden. So haben Frauen und Männer in solchen klinischen Gegebenheiten bei den neuen Krebstherapie Strategien ähnlich Behandlungen vor dem in dieser Zeitschrift 7 vorgestellt benötigen. Stereotaktische Strahlentherapie Körper ablative (SBRT) kann diese Therapiebedarf durch Sterilisieren Lungentumoren durch zielgenaue, hochdosierte Strahlung 8,9 erfüllen.
Es ist ein Roman SBRT Plattform, die diese therapeutische Aufgabe 10-12. Er trennt sich von anderen SBRT PlattformenIntegration von Dual-Diagnose ExacTrac kV Röntgengeräte (in der Lage, Kegelstrahl-Computertomographie Ziellokalisierung) und einer Infrarot-Kamera-Einheit (in der Lage, Körperoberfläche Markenverfolgung als Surrogat für die interne Bewegung) zu ermöglichen, dass sowohl stereoskopische Open-Loop-Feedback von Krebs Ziel intrafraction Bewegung. Es hat auch eine einzigartige ± 4 cm gimbaled Schwenk- und Neigestrahlenbeschleuniger, die ihre Strahlenbündel um 60 Wolfram-Legierung Blätter (0,25 cm physikalische Breite, 11 cm Bauhöhe) geformt hat. Es verwendet eine vollständige Überzentrum-travel Konturenkollimator für maximal 15 x 15 cm Feldgröße. Es enthält einen Roboter-driven ± 60 ° Schwenk O-Ring und ± 185 ° Drehportal Berücksichtigung koplanar und nicht koplanare Beschleuniger Strahlaufbau Winkel und einzigartige Behandlung Freiheitsgraden. Schließlich hat es Submillimeter Genauigkeit (0,4 mm im Isozentrum) 13. Im Gegensatz zu montieren anderen SBRT Strahlentherapie Plattformen eine klinische Strahlenbeschleuniger entweder zu einem Industrieroboterarmes 14, oder zu einer spiralförmigen Scheibe-zu-Scheibe Gantry 15, oder in einer herkömmlichen Maschine um bildgeführte intensitätsmodulierte Strahlentherapie oder dynamische Lichtbogen-Lieferungssoftware 16 verbunden. Jede Plattform greift eine Vielzahl von Maschinenkomponenten, um die Bewegung von Atmungsbewegung, Herzschlag, oder der Verdauung entstehende verfolgen. Lungenradiochirurgie hat den klinischen Erfolg 17,18 hatte, wodurch das eine neuartige Behandlungsoption in der Radioonkologie 19,20 Modalität. Diese wie-Artikel enthält eine neue Strahlentherapie-Protokoll, das dynamische Lungentumor-Tracking beschreibt für die therapeutische Behandlung Absicht.
Viel versprechende frühen stereotaktische Radiochirurgie klinischen Erfahrungen haben klinische Studie Untersuchung der ablative Strahlung für die Behandlung von Lungenkrebs 25,26 angetrieben. Erfahrung hat Forscher führten zu ablative Strahlung gegenüber einer Vielzahl von Tumorarten metastasierenden zur Lunge 27,28 zu verwenden. Die neue SBRT Plattform bietet eine Strahlungsabgabesystem besonders abgestimmt auf die Behandlung von bewegten Tumoren.
Die neue SBRT Plattform bietet eine unsichtbare Röntgenbehandlung, die von einem Linearbeschleuniger in einem Schwenk O-Ring Gantry montiert erzeugt. A Kardanmechanismus können Schwenk- und Neigebewegung der Linearbeschleuniger und bietet in-time dynamische Tumor Motion-Tracking. Doppelquerebene kV Röntgenstrahlen werden vor und während der Behandlung erhalten werden, um 6 Grad Freiheitspatientenpositionierung zu verifizieren. Coplanar und nicht koplanare einzigartigen Freiheitsgrade zu verbessern Lieferung von qualitativ Strahlendosis für Krebsziele bei gleichzeitiger MinimierungStrahlendosis zu kritischen inneren Organe. Es wird erwartet, dass die Behandlung sterilisiert Krebszelle Ziele ohne irreparable Schäden an gesunden Zellen senkende strahlungsbedingte Toxizität. Zukunftsstudie des neuen SBRT Plattform werden alle Gewinne in der Zielsteuerung und einer Verringerung der Nebenwirkungen zu dokumentieren.
Erste Erfahrungen mit den neuen SBRT Plattform zeigt Versprechen 10. Nuancen der dynamischen Verfolgung von Lungentumoren weiter erforscht werden; jedoch sind einige Verallgemeinerungen ersichtlich. Lungentumoren zeigen Bewegung weniger als sieben Millimeter kann am besten durch ein Verbund ITV plus 5 mm Ausdehnung Ansatz behandelt werden. Für Lungentumoren, die 7 mm oder mehr vertikale Verschiebung, eine dynamische Tracking-Ansatz mit einem GTVp plus 5 mm Expansion am besten für die Behandlung sein. Weitere Forschung der Festlegung dieser Grenzwerte erforderlich. Auch 18 F-FDG-PET-Bilder auf 3D-CT-Bilddatensätze übereinander in der Regel erhöhen Verbund ITV Bände. Dieser Ansatz geht davon Volumen expansion durch 18 F-FDG-Signal-Abstrich während 3-5 min bin Zeit des PET-Scanners auftreten. Eine 40% Schwellenwert 18 F-FDG klinische Zielvolumen wurde untersucht und hat sich in eines unserer Programme 1 verwendet. Weitere Forschung charakterisieren, ob 18 F-FDG-PET-Bilder ausreichend repliziert Tumor Hysterese erforderlich. Schließlich kann bis zu 3-Läsionen in einem einzigen Lunge zur Behandlung auf einmal betrachtet werden. Andernfalls wird eine sequentielle Ansatz getan.
Dynamische Verfolgung auf dem neuen SBRT Plattform verwendet einen Lungentumor Bewegungskorrelationsmodell, um Lungentumor-Bewegung bis zu 40 ms in die Zukunft vorherzusagen. Position und Geschwindigkeit des Infrarot Körper und Atem Marker in das Modell aufgenommen. Ein Markierungserkennungsrate von 70% in erworbenen kV Röntgenstrahlen ist eine Voraussetzung für die dynamische Nachführung. Fiducials in drei Dimensionen (dh, x, y, z) verfolgt. Bilder von den kV Röntgengeräte erzeugt werden automatisch registriert und im Vergleich in Echtzeit. Observed Latenz in dynamischen Tracking ist wegen der Beschränkungen in Schwenk- und Neige kardanisch Hardware, Software Verarbeitung und Positionssteuerung Leistung der kV Röntgengeräte. Forschung Ermittler sind bei der Verbesserung der Verfolgungslatenzzeit beschäftigt.
Während Strahlung Lieferung mit dynamischen Tracking auf dem neuen SBRT Plattform, ist es wichtig, für die Bezugsmarken Drift zu beobachten. Trends in Referenz-Markers Drift über vordefinierte 3 mm Toleranzen in jede Richtung führt zu Operator-initiierte Behandlung Pause oder im Automatikstrahl halten. Wenn eine Behandlung Pause auftritt, wird empfohlen, dass die Betreiber ermöglichen die Wiederaufnahme der ruhigen Atembewegung in den nächsten Patienten Atemzüge und dann die Wiederaufnahme der Behandlung vor der Korrelationsmodell aufzubauen. Wenn Pausen nicht erfolgreich sind, Umlagerung des Patienten, Infrarot Atem Marker Bewegungserkennung, kV Marker-Erkennung, Korrelation Modellierung Umbau fertig sind, die Behandlung fortzusetzen. Nach unserer Erfahrung sind Atemkorrelationsmodelle genau für up bis 7 min, die oft von Patienten Spannung oder Entspannung begrenzt, während sich auf der Behandlungstischplatte.
Unbeantwortete Fragen bleiben. Was sind die Folgen radiobiologische und Art der Zelltod in normalen Zellen und Krebszellen nach ablative Strahlendosis auftreten? Warum hat es so schwierig, hochgenaue ablative Strahlung mit radiosensibilisierende Chemotherapien zusammenführen? Zwar ist es wichtig, andere Modalitäten der Bereitstellung ablative Strahlung in der Brust zu untersuchen, bleibt unklar, ob ablative Strahlung vergleichbarer therapeutischer Wirkung, wie der Thoraxchirurgie bereitzustellen. In der Tat ist der Thoraxchirurgie die am häufigsten gebrauchten und validierte Methode zur Tumorbekämpfung in der Lunge zu erreichen, wenn konventionelle Therapien wurden bereits angewandt. Hier bietet die neue Plattform SBRT eine innovative nicht-invasive Therapiemittel für Frauen und Männer mit Lungentumoren, die Bewegung.
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde von der Summa Cancer Institute unterstützt.
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 |