Man mano che le tecniche di radioterapia diventano sempre più complesse e l'uso dell'ipofrazionamento continua a crescere, l'accuratezza dell'erogazione delle radiazioni è più importante che mai. La fornitura di trattamenti di alta qualità si basa sulla capacità di monitorare e adattarsi a qualsiasi cambiamento nella posizione del paziente durante l'irradiazione. Una tecnica emergente che offre questa capacità è l'imaging Cherenkov, che consente la verifica del trattamento in tempo reale sul paziente, senza ulteriore esposizione alle radiazioni.
La luce Cherenkov viene prodotta quando una particella carica viaggia a una velocità superiore a quella della luce attraverso un mezzo specifico. Durante la radioterapia, la luce Cherenkov viene emessa quando fasci di fotoni o di elettroni attraversano il tessuto. Questa luce rivela la forma e l'estensione del campo di trattamento sulla superficie del paziente, con un'intensità proporzionale alla dose erogata.
I primi studi clinici condotti dai ricercatori di Salute Darmouth ed Ingegneria Dartmouth ha indicato che l'imaging Cherenkov durante la radioterapia può identificare i disallineamenti del paziente e rilevare le radiazioni vaganti, migliorando l'erogazione del trattamento per i singoli pazienti. A seguito di questa esperienza iniziale, il team ha ora implementato il primo sistema di imaging Cherenkov per l'uso clinico di routine in un ospedale di comunità.
Riportando le loro scoperte in Innovazioni tecniche e supporto al paziente in radioterapia oncologica, i ricercatori descrivono il loro primo anno di utilizzo dell'imaging Cherenkov per visualizzare i pazienti sottoposti a radioterapia di routine.
Esperienza clinica
Il gruppo a Centro medico del Cheshire installato il BeamSite sistema di imaging Cherenkov nel settembre 2020, calibrando il sistema, ottimizzando le condizioni di illuminazione della stanza e i protocolli di configurazione ed eseguendo test end-to-end prima di iniziare l'uso clinico nel marzo 2021.
Nei successivi 12 mesi, hanno utilizzato il sistema per monitorare oltre 1700 trattamenti contro il cancro, tra cui sia la radioterapia a respiro libero che quella con inspirazione profonda (DIBH) e circa 50 trattamenti con fasci di elettroni. Durante ogni irradiazione, i terapisti hanno rivisto le immagini della posizione del corpo del paziente e le immagini di Cherenkov in tempo reale. Dopo il trattamento, i fisici hanno analizzato le immagini registrate.
Durante quest'anno, il team ha rilevato diverse anomalie durante i trattamenti, modificando le procedure di trattamento per garantire la sicurezza del paziente e migliorare la precisione della consegna. In alcuni casi, ad esempio, le immagini di Cherenkov hanno rilevato una dose a parti del corpo dove non era prevista. I ricercatori riportano due casi esemplificativi in cui è stata riscontrata una dose non pianificata in pazienti che ricevevano un trattamento boost al seno sinistro. In un caso, è stata osservata la dose di uscita da un campo di trattamento nella mammella destra; nell'altro, la dose è stata erogata al mento a causa di una rotazione della testa. In risposta a tali anomalie, i terapisti possono modificare le frazioni del trattamento o addirittura interrompere l'erogazione del trattamento
Il sistema di imaging Cherenkov ha anche rilevato imprecisioni di configurazione o movimenti imprevisti del paziente. Il team descrive un esempio di trattamento conforme 3D alla colonna vertebrale. Usando il contorno dell'intensità dell'immagine Cherenkov dalla prima frazione come riferimento, i terapisti hanno osservato il movimento intrafrazionale e hanno interrotto il trattamento. Altrove, un paziente sottoposto a radioterapia DIBH al seno sinistro ha mostrato una grande variabilità nella posizione del braccio tra ogni frazione.
Il team descrive anche un uso più insolito di questa nuova tecnologia, nel trattamento di un tumore situato sopra il cuore in cui l'elettrone DIBH è stato utilizzato per ridurre la dose cardiaca. Poiché i linac non sono attualmente in grado di fornire l'erogazione di elettroni controllati, il team ha utilizzato la guida dell'immagine Cherenkov per controllare manualmente l'erogazione di DIBH, nonché per verificare l'accuratezza dell'erogazione del trattamento in tempo reale.
La visualizzazione del raggio di trattamento migliora l'erogazione della radioterapia
I ricercatori concludono che l'imaging Cherenkov si è rivelato un prezioso strumento clinico per migliorare la sicurezza e l'accuratezza della somministrazione del trattamento. Sottolineano che dopo solo un'ora di formazione operativa pratica, i terapisti potrebbero utilizzare il sistema, monitorare i pazienti e rivedere le immagini di Cherenkov in tempo reale. Ciò ha consentito loro di mettere in pausa, regolare o addirittura interrompere l'erogazione del trattamento secondo necessità.
Per sfruttare appieno questa tecnologia, il team suggerisce diversi sviluppi software. Questi includono il sistema che si interfaccia con il sistema di registrazione e verifica, nonché la generazione automatica dei contorni della posizione del corpo, dei marcatori e dei contorni cumulativi dell'intensità dell'immagine Cherenkov. La combinazione con la guida all'impostazione dell'immagine di superficie potrebbe anche fornire un potente strumento per trattamenti futuri.
