Климанов Радиобиологическое и дозиметрическое планиров. Ч.1 2011

кают кожу пациента, могут быть прикреплены постоянные маркеры. Хотя в большинстве случаев из-за удобства начало системы координат пациента помещается в центр объема мишени (рис. 4.38,Б) и ось yp направляется вдоль тела параллельно оси изоцентра, такое расположение не является обязательным во всех случаях

Рис. 4.38. Позиционирование пациентов: А – Поперечное сечение пациента, иллюстрирующее применение двух изоцентрических пучков для охвата мишени. Кожные координатные метки используются для укладки пациента так, чтобы мишень оказалась в изоцентре на глубине d, при этом имеет место соотношение TSD

= TAD – d; Б – Параметры укладки и система координат пациента, показанные с

сагиттальной точки зрения; В – Системы координат кабинета облучения, пациента и пучка [18]

311

.

Процедура укладки пациента в виде жесткого твердого тела состоит из определения подходящей координатной системы пациента на столе симулятора, тщательного создания поверхностных координатных меток и последующей трансляции и ротации пациента на стол облучательной машины так, чтобы достичь согласованности между системами координат пациента и кабинета облучения. Согласованность достигается, когда ортогональные лазерные лучи точно упадут на три поверхностных координатных метки.

При реализации более сложного изоцентрического облучения полезно ввести три координатные системы: пациента, кабинета облучения и пучка (рис. 4.38,В). Система пациента описана выше. Во время симуляции и КТ визуализации пациент должен находиться на столе в удобной комфортной и легко воспроизводимой позиции, которая позднее станет позицией облучения. Типичные варианты: лежа на спине; лежа на животе.

Начало координат системы кабинета облучения часто помещают в изоцентр медицинского ускорителя. Плоскость изоцентра определяется перемещением центральной оси пучка при вращении гантри ускорителя. Ось yR направляется перпендикулярно к этой плоскости к суппорту гантри, ось zR направляется вертикально вверх.

Начало координат системы пучка располагается также в изоцентре. Ось zB определяется центральным лучом пучка излучения и направлена к коллиматору, и ось yB совпадает с осью yR (см. рис. 4.38,В). Процесс позиционирования пациента при изоцентрическом плане облучения согласно работе [22] включает следующие шаги:

1.Пациент размещается на столе с (или без) различными иммобилизационными устройствами в позиции, соответствующей позиции облучения.

2.Надлежащим сдвигом пациента на столе и установкой соответствующей высоты приводят систему координат пациента к согласованию с координатной системой кабинета, что точно верифицируется по наложению ортогональных лазерных лучей кабинета с кожными координатными метками.

3.При направленном строго вниз гантри, используя ODI, проводится проверка соответствия величины TSD уравнению TSD = =TAD – d, где d – глубина изоцентра.

312

4. Осуществляется план облучения для каждого поля с помощью соответствующего поворотом гантри и коллиматора, и выбора размера поля и модификатора пучка. При этом система координат пучка трансформируется по отношению к системе координат кабинета и, следовательно, учитывая первоначальную процедуру укладки, по отношению к системе координат пациента. Перед облучением для каждого поля проводится вторичная проверка TSD.

5. Более сложный план (некопланарный, неоксиальный, с несколькими изоцентрами) может потребовать дальнейшую трансформацию системы координат пациента по отношению к системам координат кабинета и пучка. Это достигается подходящим перемещением и/или ротацией стола облучения.

Хотя метод трехточечной триангуляции вполне приемлем для предотвращения ориентационных неопределенностей в случае жесткой модели пациента, но для реального пациента, состоящего из мышц, жира, костей и т.д., это утверждение может оказаться некорректным. При абсолютно совершенной укладке поля облучения должны бы точно соответствовать спланированному расположению полей относительно объема мишени и окружающих тканей и органов. Однако такая ситуация возможна только при условии, что взаимоотношение между анатомическими структурами и кожными метками останутся неизменными со временем как при визуализации и симулировании, так и на столе облучения. Строго говоря, такое условие выполняется не для всех пациентов.

Существует много факторов, которые способствуют нарушению этого условия. Так, например, у пациента, лежащего на жестком плоском столе могут сдвигаться позиции рук и ног, деформироваться под действием силы тяжести мягкие ткани и жир, напрягаться и расслабляться мышцы и т.д. Некоторые меры позволяют уменьшить погрешности укладки, связанные с пластичностью и гибкостью пациентов. В работе [22] предлагаются следующие приемы:

определять комфортную и расслабленную позицию пациента;

использовать новейшие системы лазерного визирования вместо устаревших;

313

расширять поверхностное маркирование настолько далеко

вверх и вниз относительно центральной плоскости облучения, насколько это практично;

ссылаться, по-возможности, к внешним анатомическим ориентирам, например, к выступающим частям костей;

использовать иммобилизационные устройства. Иммобилизация пациента является чаще всего весьма жела-

тельной, но иногда можно обойтись и без нее. Это зависит от позиции пациента и требований к точности отпускаемой дозы. Иммобилизационные устройства выполняют две фундаментальные функции:

обеспечивают иммобилизацию (неподвижность) пациента во время облучения;

предоставляют надежное средство для воспроизведения при облучении симуляционной позиции пациента и воспроизведения позиции пациента от сеанса к сеансу в процессе луче-

вого лечения.

Кроме того, применение иммобилизационных устройств дополнительно предоставляет следующие преимущества:

сокращение времени и облегчение укладки;

уменьшение боязни и беспокойства пациентов;

от пациента не требуются активные действия и кооперация;

трансформирование пациента в более жесткое тело.

Всовременной ЛТ применяется большой набор средств иммобилизации. Простейшие иммобилизационные устройства – это специальные ремни, эластичная тесьма, специальные ленты (рис. 4.39). В последнее время широкое распространение получили полиуретановое пенное литье, вакуумные мешки, различные виды поддержек и фиксирующих устройств (рис. 4.40), термопластики

(4.41). Хороший обзор иммобилизационных устройств сделан в работе [42].

314

Рис. 4.39. Иммобилизационные ремни с застежками типа «Велкро»

Рис. 4.40. Иммобилизационное устройство в виде поддержек

315

Рис. 4.41. Иммобилизационные устройства из твердых термопластических материалов

Контрольные вопросы к главе 4

1.Какие данные о пациенте требуются при проведении дозиметрического планирования?

2.Что необходимо учитывать при определении контура тела пациента?

3.В чем преимущества диагностики с помощью КТ перед традиционной рентгеновской диагностикой?

4.Как определяются числа Хаунсфильда?

5.Почему желательно предварительное симулирование облучения на специальных устройствах?

6.Что такое виртуальная симуляция?

7.В чем особенность ―Beam’s eye view ‖ ?

8.С какой целью используются контрольные снимки (пленочные порты) во время облучения?

316

9.Охарактеризуйте основные методы расчета поправок на нерегулярность контуров.

10.Какие методы считаются более точными при определении поправок на нерегулярность контуров?

11.В чем проявляется влияние негомогенностей?

12.Укажите области, где при наличии негомогенностей сильнее проявляется изменение потоков фотонов и где изменение потоков вторичных электронов.

13.Для каких спектров пучков влияние негомогенностей на величину дозы оказывается более значимым?

14.Охарактеризуйте достоинства и недостатки основных методов расчета поправок на негомогенности.

15.Что не учитывается при расчете поправки на негомогенности методом TAR?

16.В чем принципиальное отличие метода ETAR от других ме-

тодов?

17.Какие эффекты учитываются при расчете поправки на негомогенности методом DSAR?

18.Как изменяется доза внутри негомогенности по сравнению с дозой в однородной тканеэквивалентной среде?

19.Как влияет спектр пучка на изменение дозы внутри негомогенности?

20.В чем особенность дозового распределения вблизи границы раздела кость-ткань?

21.Как можно определить дозу в небольшом объеме ткани, находящегося внутри кости?

22.На какое расстояние вверх по пучку простирается влияние негомогенности на дозовое распределение?

23.В чем проявляется влияние воздушных полостей на изменение дозового распределения по сравнению с дозовым распределением в однородной тканеэквивалентной среде?

24.Что необходимо учитывать при расчете компенсаторов?

25.Что может являться причиной «перекомпенсации»?

26.Как проводится расчет толщины компенсатора?

27.Для чего используются иммобилизационные (фиксирующие) устройства?

28.Назовите наиболее важные рекомендации для правильного позиционирования пациентов.

317

29. Как рекомендуется направлять координатные оси при позиционировании пациентов?

Список литературы

1.Black W.C. Welch H.G. Advanced in diagnostic imaging and overestimations of disease prevalence and the benefits of therapy // N. Engl. J. Med. V. 328. 1993. P. 1237 – 1243.

2.Claus F., Hricak H. Imaging in radiation therapy. Recent ad-

vances and their role in radiotherapy // In: Technical Basis of Radiation Therapy / 4th revised edition. Eds.: S.H. Levitt, J.A. Purdy, C.A. Perez

et al. Springer-Verlag Berlin heidelberg. P. 57 – 68. 2006.

3.International Union against Cancer. TNM classification of malignant tumors / UICC commission on clinical oncology. 1968. Geneva.

4.American Joint Commission for Cancer Staging and End Results Reporting // Manual for staging of cancer. 4th ed. 1993. AJC.

5.Emami B. Patient data acquisition // In: Treatment Planning in Radiation Oncology. Second edition / Ed.: F.M. Khan. Lappincott Williams & Wilkins. P. 27 – 30. 2007.

6.Sontag M.R., Battista J.J., Bronskill M.J., Cunningham J.R. Implication of computed tomography for inhomogeneity corrections in photon beam dose calculations // Radiology V. 124, 1977. P.143.

7.Neal A. Narget definition // In: Handbook of radiotherapy physics. Theory and practice / Edited by F. Mayles, A. Nahum, J.-K. Rosenwald. Taylor & Francis. New York, London. P. 637 – 655. 2007.

8.Khan F. M. The Physics of Radiation Therapy. Second edition / a Waverly company. 1994.

9.Batho H. F. Lung corrections in cobalt 60 beam therapy // J. Can. Assn. Radiol. V. 15, 1964. P.79.

10.Sontag M. R., Cunningham J. R. Corrections to absorbed dose calculations for tissue inhomogeneities // Med. Phys. V. 4. 1977. P.431.

11.Lulu B.A., Bjangard B.E. Batho’s correction factor combined with scatter summation // Med. Phys. V. 9. 1982. P. 372 – 377.

12.Petti P. L., Siddon R. L., Bjarngard B. A multiplicative correction factor for tissue heterogeneities // Phys. Med. Biol. V. 31. 1986. P.1119-1128.

318

13. Ahnesjo A., Saxner M., Trepp A. A pencil beam model for photon dose calculation // Med. Phys. V.19, 1992. P..263-273.

14.Sontag M. R., Canningham J. R. The equivalent tissue-air ratio method for making absorbed dose calculations in a heterogeneous medium // Radiology V. 129, 1978. P. 787.

15.Cunningham J. R. Scatter-air-ratios // Phys. Med. Biol. V. 7. 1972. P. 45-51.

16.Das I. J., Khan F. M. Backscatter dose peterbation at high atomic number interfaces in photon beams // Med. Phys. V. 16. 1989 P. 367.

17.Петров Д.Э. Метод расчета поглощенной дозы в условиях

нарушения электронного равновесия при гамма-облучении / Диссертация к.ф-м.н., М.: МИФИ, 2003.

18. Горлачев Г.Э. Исследование дозных полей вблизи границы

раздела гетерогенностей при лучевой терапии // Диссертация к.ф- м.н., М.: МИФИ, 1999.

19. Метод расчета поглощенной дозы для дистанционной фотонной терапии вблизи границы раздела сред с учетом переноса вторичных электронов / Д.Э. Петров, В.А.Климанов, М.В. Тарутин и

др. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. Т. 47

(4). 2007.

20. Горлачев Г.Э. Дозные распределения в лучевой терапии в ус-

ловиях отсутствия электронного равновесия // Медицинская физи-

ка. Т.4. 1998. С. 31 – 37.

21.Balter J.M. Patient and organ movement // In: Treatment Planning in Radiation Oncology. Second edition / Ed.: F.M. Khan. Lappincott Williams & Wilkins. P. 31 – 37. 2007.

22.Reinstein L.E., Podgorsak B.M. Patient positioning and mobilization // In: Treatment Planning in Radiation Oncology. Second edition / Ed.: F.M. Khan. Lappincott Williams & Wilkins. P. 38 – 62. 2007.

23.Hong et al. The impact of daily setup variations on head/neck in- tensity-modulated radiation therapy // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 61 (3). 2005. P. 779 – 788.

24.Michalski J.M. et al. Prospective clinical evaluation of an electronical portal imaging device // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 34

(4). 1996. P. 943 – 951.

25.Meijer et al. Three-dimensional analysis of delineation errors, setup errors, and organ motion during radiotherapy of bladder cancer // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 55 (5). 2003. P. 1277 – 1287.

319

26.Marsh et al. Design and analysis of an immobilization and repositioning system for treatment of neck malignancies // Med. Dosim. V. 22 (4). 1997. P. 293 – 297.

27.Pisani L. et al. Setup error in radiotherapy: on-line correction using electronic kilovoltage and megavoltage radiographs // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 47 (3). 2000. P. 825 – 839.

28.Weber D.C. et al. Patient positioning in prostate radiotherapy: is prone better than supine? // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 47 (2). 2000. P. 365– 371.

29.Electronic portal imaging with on-line correction of setup error in thoracic irradiation: clinical evaluation / Van de Steene, Van de Heuvel,

F.A. Bel // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 40 (4). 1998. P. 967 – 976.

30.Bel A., van Herk M., Lebesque J.V. Target margin for random geometrical treatment uncertainties in conformal radiotherapy // Med. Phys. V. 23 (9). 1996. P. 1537 – 1545.

31.Remeijer P. et al. Margin for translational and rotational uncertainties: a probalbility-based approach // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 53 (2). 2002. P. 464 – 474.

32.van Herk M., Remeijer P., Lebesque J.V. Inclusion of geometric uncertainties in treatment plan evaluation // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 52 (5). 2002. P. 1407 – 1422.

33.Balter J.M. et al. Evaluating the influence of setup uncertainties on treatment planning for focal liver tumors // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 63 (2). 2002. P. 610 – 614.

34.de Boer H.C. et al. Electronic portal image assisted reduction of systematic set-up errors in head and neck irradiation // Radiother. Oncol. V. 61 (3). 2001. P. 299 – 308.

35.de Boer H.C., Heijmen B.J. A protocol for reduction of systematic patient setup errors with portal imaging workload // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 50 (5). 2001. P. 1350 – 1365.

36.van Lin E.N. et al. Effectiveness of couch height-based patient set-up and off-line correction protocol in prostate cancer radiotherapy // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 50 (2). 2001. P. 569 – 577.

37.Yan D. Et al. Adaptive radiation therapy // Phys. Med. Biol. V.42

(1). 1997. P. 123 – 132.

38.Langen K.M., Jones D.T. Organ motion and its management // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. V. 50 (1). 2001. P. 265 – 278.

320