Καθώς οι τεχνικές ακτινοθεραπείας γίνονται όλο και πιο περίπλοκες και η χρήση της υποκλασμάτωσης συνεχίζει να αυξάνεται, η ακρίβεια της παροχής ακτινοβολίας είναι πιο σημαντική από ποτέ. Η παροχή θεραπειών υψηλής ποιότητας βασίζεται στην ικανότητα παρακολούθησης και προσαρμογής σε τυχόν αλλαγές στη θέση του ασθενούς κατά τη διάρκεια της ακτινοβόλησης. Μια αναδυόμενη τεχνική που προσφέρει αυτή την ικανότητα είναι η απεικόνιση του Cherenkov, η οποία επιτρέπει την επαλήθευση θεραπείας σε πραγματικό χρόνο, στο νοσοκομείο, χωρίς πρόσθετη έκθεση στην ακτινοβολία.
Το φως Cherenkov παράγεται όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο ταξιδεύει με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτή του φωτός μέσα από ένα συγκεκριμένο μέσο. Κατά τη διάρκεια της ακτινοθεραπείας, το φως Cherenkov εκπέμπεται όταν δέσμες φωτονίων ή ηλεκτρονίων διασχίζουν τον ιστό. Αυτό το φως αποκαλύπτει το σχήμα και την έκταση του πεδίου θεραπείας στην επιφάνεια του ασθενούς, με ένταση που είναι ανάλογη προς την παραδοθείσα δόση.
Πρώιμες κλινικές δοκιμές από ερευνητές στο Dartmouth Health και Μηχανική Dartmouth έδειξε ότι η απεικόνιση Cherenkov κατά τη διάρκεια της ακτινοθεραπείας μπορεί να εντοπίσει τις κακές ευθυγραμμίσεις των ασθενών και να εντοπίσει την αδέσποτη ακτινοβολία, βελτιώνοντας την παροχή θεραπείας για μεμονωμένους ασθενείς. Σε συνέχεια αυτής της αρχικής εμπειρίας, η ομάδα έχει πλέον εφαρμόσει το πρώτο σύστημα απεικόνισης Cherenkov για κλινική χρήση ρουτίνας σε ένα νοσοκομείο με έδρα την κοινότητα.
Αναφέρουν τα ευρήματά τους σε Τεχνικές Καινοτομίες & Υποστήριξη Ασθενών στην Ακτινολογική Ογκολογία, οι ερευνητές περιγράφουν τον πρώτο χρόνο χρήσης της απεικόνισης Cherenkov για την απεικόνιση ασθενών που υποβάλλονται σε ακτινοθεραπεία ρουτίνας.
Κλινική εμπειρία
Η ομάδα στο Ιατρικό Κέντρο Cheshire εγκατέστησε το BeamSite Το σύστημα απεικόνισης του Cherenkov τον Σεπτέμβριο του 2020, βαθμονομώντας το σύστημα, βελτιστοποιώντας τις συνθήκες φωτισμού δωματίων και τα πρωτόκολλα εγκατάστασης και τη διεξαγωγή δοκιμών από άκρο σε άκρο πριν ξεκινήσει την κλινική χρήση τον Μάρτιο του 2021.
Τους επόμενους 12 μήνες, χρησιμοποίησαν το σύστημα για να παρακολουθήσουν περισσότερες από 1700 θεραπείες καρκίνου, συμπεριλαμβανομένης της ακτινοθεραπείας τόσο με ελεύθερης αναπνοής όσο και ακτινοθεραπείας με κράτημα βαθιάς έμπνευσης (DIBH) και περίπου 50 θεραπείες με δέσμες ηλεκτρονίων. Κατά τη διάρκεια κάθε ακτινοβόλησης, οι θεραπευτές εξέταζαν τις εικόνες της θέσης του σώματος του ασθενούς και τις εικόνες του Cherenkov σε πραγματικό χρόνο. Μετά τη θεραπεία, οι φυσικοί ανέλυσαν τις καταγεγραμμένες εικόνες.
Κατά τη διάρκεια αυτού του έτους, η ομάδα εντόπισε αρκετές ανωμαλίες κατά τη διάρκεια των θεραπειών, τροποποιώντας τις διαδικασίες θεραπείας για να διασφαλίσει την ασφάλεια των ασθενών και να βελτιώσει την ακρίβεια παράδοσης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, για παράδειγμα, οι εικόνες Cherenkov ανίχνευσαν δόση σε μέρη του σώματος όπου δεν αναμενόταν. Οι ερευνητές αναφέρουν δύο παραδείγματα περιπτώσεων όπου βρέθηκε μη προγραμματισμένη δόση σε ασθενείς που έλαβαν θεραπεία ενίσχυσης στον αριστερό μαστό. Σε μία περίπτωση, η δόση εξόδου από ένα πεδίο θεραπείας παρατηρήθηκε στο δεξιό μαστό. Στην άλλη, η δόση χορηγήθηκε στο πηγούνι λόγω περιστροφής της κεφαλής. Σε απάντηση σε τέτοιες ανωμαλίες, οι θεραπευτές μπορούν να αλλάξουν τα κλάσματα θεραπείας ή ακόμα και να σταματήσουν τη χορήγηση θεραπείας
Το σύστημα απεικόνισης Cherenkov εντόπισε επίσης ανακρίβειες στη ρύθμιση ή απροσδόκητη κίνηση του ασθενούς. Η ομάδα περιγράφει ένα παράδειγμα τρισδιάστατης σύμμορφης θεραπείας στη σπονδυλική στήλη. Χρησιμοποιώντας το περίγραμμα της έντασης της εικόνας Cherenkov από το πρώτο κλάσμα ως αναφορά, οι θεραπευτές παρατήρησαν την ενδοκλασματική κίνηση και διέκοψαν τη θεραπεία. Αλλού, ένας ασθενής που λάμβανε ακτινοθεραπεία DIBH στον αριστερό μαστό εμφάνισε μεγάλη μεταβλητότητα στη θέση του βραχίονα μεταξύ κάθε κλάσματος.
Η ομάδα περιγράφει επίσης μια πιο ασυνήθιστη χρήση αυτής της νέας τεχνολογίας, σε μια θεραπεία ενός όγκου που βρίσκεται πάνω από την καρδιά, όπου το ηλεκτρόνιο DIBH χρησιμοποιήθηκε για τη μείωση της δόσης της καρδιάς. Καθώς τα linac δεν μπορούν επί του παρόντος να παρέχουν κλειστή παροχή ηλεκτρονίων, η ομάδα χρησιμοποίησε την καθοδήγηση εικόνας Cherenkov για να περιορίσει χειροκίνητα την παράδοση DIBH, καθώς και για να επαληθεύσει την ακρίβεια χορήγησης θεραπείας σε πραγματικό χρόνο.
Η οπτικοποίηση της δέσμης θεραπείας βελτιώνει την παροχή ακτινοθεραπείας
Οι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η απεικόνιση Cherenkov αποδείχθηκε πολύτιμο κλινικό εργαλείο για τη βελτίωση της ασφάλειας και της ακρίβειας της χορήγησης θεραπείας. Επισημαίνουν ότι μετά από μόλις μία ώρα πρακτικής λειτουργικής εκπαίδευσης, οι θεραπευτές μπορούσαν να χειριστούν το σύστημα, να παρακολουθούν τους ασθενείς και να ελέγχουν τις εικόνες του Cherenkov σε πραγματικό χρόνο. Αυτό τους επέτρεψε να διακόψουν, να προσαρμόσουν ή ακόμα και να ματαιώσουν την παροχή θεραπείας όπως απαιτείται.
Για την πλήρη εκμετάλλευση αυτής της τεχνολογίας, η ομάδα προτείνει διάφορες εξελίξεις λογισμικού. Αυτά περιλαμβάνουν τη διασύνδεση του συστήματος με το σύστημα εγγραφής και επαλήθευσης, καθώς και αυτόματη δημιουργία περιγραμμάτων θέσης σώματος, δεικτών και αθροιστικών περιγραμμάτων έντασης εικόνας Cherenkov. Ο συνδυασμός με την καθοδήγηση ρύθμισης εικόνας επιφάνειας θα μπορούσε επίσης να προσφέρει ένα ισχυρό εργαλείο για μελλοντικές θεραπείες.
