Ponieważ techniki radioterapii stają się coraz bardziej złożone, a zastosowanie hipofrakcjonowania stale rośnie, dokładność dostarczania promieniowania jest ważniejsza niż kiedykolwiek. Zapewnienie wysokiej jakości leczenia zależy od możliwości monitorowania i dostosowywania się do wszelkich zmian pozycji pacjenta podczas napromieniania. Jedną z pojawiających się technik oferujących taką możliwość jest obrazowanie Czerenkowa, które umożliwia weryfikację leczenia pacjenta w czasie rzeczywistym, bez dodatkowej ekspozycji na promieniowanie.
Światło Czerenkowa powstaje, gdy naładowana cząstka porusza się z prędkością przekraczającą prędkość światła przez określony ośrodek. Podczas radioterapii światło Czerenkowa jest emitowane, gdy wiązki fotonów lub elektronów przechodzą przez tkankę. To światło ujawnia kształt i zasięg pola zabiegowego na powierzchni pacjenta, z intensywnością proporcjonalną do dostarczonej dawki.
Wczesne badania kliniczne przeprowadzone przez naukowców z Zdrowie w Dartmouth i Inżynieria Dartmouth wskazali, że obrazowanie Czerenkowa podczas radioterapii może identyfikować niewspółosiowość pacjenta i wykrywać rozproszone promieniowanie, poprawiając dostarczanie leczenia dla poszczególnych pacjentów. Bazując na tych początkowych doświadczeniach, zespół wdrożył teraz pierwszy system obrazowania Czerenkowa do rutynowego użytku klinicznego w szpitalu lokalnym.
Zgłaszanie swoich ustaleń w Innowacje techniczne i wsparcie pacjentów w radioterapii onkologicznej, naukowcy opisują swój pierwszy rok stosowania obrazowania Czerenkowa do obrazowania pacjentów poddawanych rutynowej radioterapii.
Doświadczenie kliniczne
Grupa w Centrum Medyczne w Cheshire zainstalowałem Witryna wiązki systemu obrazowania Czerenkowa we wrześniu 2020 r., kalibrację systemu, optymalizację warunków oświetlenia w pomieszczeniu i protokołów konfiguracji oraz przeprowadzenie kompleksowych testów przed rozpoczęciem użytku klinicznego w marcu 2021 r.
W ciągu następnych 12 miesięcy wykorzystali system do monitorowania ponad 1700 terapii przeciwnowotworowych, w tym radioterapii przy swobodnym oddychaniu i głębokiego wdechu ze wstrzymanym oddechem (DIBH) oraz około 50 terapii wiązkami elektronów. Podczas każdego naświetlania terapeuci przeglądali w czasie rzeczywistym obrazy ułożenia ciała pacjenta i obrazy Czerenkowa. Po zabiegu fizycy przeanalizowali zarejestrowane obrazy.
W ciągu tego roku zespół wykrył kilka nieprawidłowości podczas leczenia, modyfikując procedury leczenia, aby zapewnić bezpieczeństwo pacjentom i poprawić dokładność dostarczania. W niektórych przypadkach, na przykład, obrazy Czerenkowa wykryły dawkę na części ciała, w których się tego nie spodziewano. Naukowcy zgłaszają dwa przykładowe przypadki, w których wykryto nieplanowaną dawkę u pacjentek otrzymujących dawkę przypominającą na lewą pierś. W jednym przypadku zaobserwowano dawkę wyjściową z pola zabiegowego w prawej piersi; w drugim dawka została dostarczona do podbródka w wyniku obrotu głowy. W odpowiedzi na takie anomalie terapeuci mogą zmieniać frakcje leczenia, a nawet wstrzymać leczenie
System obrazowania Czerenkowa wykrył również niedokładności ustawień lub nieoczekiwany ruch pacjenta. Zespół opisuje przykładowe leczenie konformalne 3D kręgosłupa. Wykorzystując zarys intensywności obrazu Czerenkowa z pierwszej frakcji jako punkt odniesienia, terapeuci obserwowali ruch wewnątrzfrakcyjny i przerywali leczenie. Gdzie indziej pacjent otrzymujący radioterapię DIBH na lewą pierś wykazywał dużą zmienność pozycji ramienia między każdą frakcją.
Zespół opisuje również bardziej nietypowe zastosowanie tej nowej technologii w leczeniu guza zlokalizowanego nad sercem, w którym zastosowano elektron DIBH w celu zmniejszenia dawki serca. Ponieważ akceleratory liniowe nie mogą obecnie zapewnić bramkowanego dostarczania elektronów, zespół wykorzystał wskazówki obrazowe Cherenkowa do ręcznego bramkowania dostarczania DIBH, a także do weryfikacji dokładności dostarczania leczenia w czasie rzeczywistym.
Wizualizacja wiązki zabiegowej poprawia dostarczanie radioterapii
Naukowcy doszli do wniosku, że obrazowanie Czerenkowa okazało się cennym narzędziem klinicznym do poprawy bezpieczeństwa i dokładności leczenia. Zwracają uwagę, że po zaledwie godzinie praktycznego szkolenia operacyjnego terapeuci mogli obsługiwać system, monitorować pacjentów i przeglądać obrazy Czerenkowa w czasie rzeczywistym. Umożliwiło im to wstrzymanie, dostosowanie lub nawet przerwanie leczenia zgodnie z wymaganiami.
Aby w pełni wykorzystać tę technologię, zespół proponuje kilka zmian w oprogramowaniu. Należą do nich interfejs systemu z systemem rejestracji i weryfikacji, a także automatyczne generowanie obrysów pozycji ciała, znaczników oraz skumulowanych obrysów natężenia obrazu Czerenkowa. Połączenie ze wskazówkami dotyczącymi konfiguracji obrazu powierzchni może również zapewnić potężne narzędzie do przyszłych zabiegów.
