À medida que as técnicas de radioterapia se tornam cada vez mais complexas e o uso do hipofracionamento continua a crescer, a precisão da administração da radiação é mais importante do que nunca. A entrega de tratamentos de alta qualidade depende da capacidade de monitorar e adaptar-se a quaisquer mudanças na posição do paciente durante a irradiação. Uma técnica emergente que oferece essa capacidade é a imagem de Cherenkov, que permite a verificação do tratamento no paciente em tempo real, sem exposição adicional à radiação.
A luz Cherenkov é produzida quando uma partícula carregada viaja a uma velocidade superior à da luz através de um meio específico. Durante a radioterapia, a luz Cherenkov é emitida quando feixes de fótons ou elétrons viajam através do tecido. Esta luz revela a forma e a extensão do campo de tratamento na superfície do paciente, com uma intensidade proporcional à dose administrada.
Os primeiros ensaios clínicos realizados por pesquisadores da Saúde em Dartmouth e Dartmouth Engenharia indicou que a imagem de Cherenkov durante a radioterapia pode identificar desalinhamentos do paciente e detectar radiação parasita, melhorando a prestação de tratamento para pacientes individuais. Na sequência desta experiência inicial, a equipa implementou agora o primeiro sistema de imagem Cherenkov para uso clínico de rotina num hospital comunitário.
Relatando suas descobertas em Inovações técnicas e suporte ao paciente em oncologia de radiação, os pesquisadores descrevem seu primeiro ano de uso de imagens de Cherenkov para obter imagens de pacientes submetidos à radioterapia de rotina.
Experiência clínica
O grupo em Centro Médico Cheshire instalou o BeamSite Sistema de imagem Cherenkov em setembro de 2020, calibrando o sistema, otimizando as condições de iluminação da sala e protocolos de configuração e realizando testes completos antes de iniciar o uso clínico em março de 2021.
Nos 12 meses seguintes, eles usaram o sistema para monitorar mais de 1700 tratamentos de câncer, incluindo radioterapia com respiração livre e inspiração profunda (DIBH) e cerca de 50 tratamentos com feixes de elétrons. Durante cada irradiação, os terapeutas revisaram as imagens da posição corporal do paciente e as imagens de Cherenkov em tempo real. Após o tratamento, os físicos analisaram as imagens gravadas.
Durante este ano, a equipe detectou diversas anomalias durante os tratamentos, modificando os procedimentos de tratamento para garantir a segurança do paciente e melhorar a precisão da entrega. Em alguns casos, por exemplo, as imagens de Cherenkov detectaram doses em partes do corpo onde não eram esperadas. Os pesquisadores relatam dois casos de exemplo em que foram encontradas doses não planejadas em pacientes que receberam tratamento de reforço na mama esquerda. Num caso, foi observada dose de saída de um campo de tratamento na mama direita; no outro, a dose foi aplicada no queixo devido à rotação da cabeça. Em resposta a tais anomalias, os terapeutas podem alterar as frações do tratamento ou até mesmo interromper a administração do tratamento.
O sistema de imagem Cherenkov também detectou imprecisões na configuração ou movimentos inesperados do paciente. A equipe descreve um exemplo de tratamento conformado em 3D para a coluna vertebral. Usando o contorno da intensidade da imagem de Cherenkov da primeira fração como referência, os terapeutas observaram o movimento intrafracional e pausaram o tratamento. Em outro lugar, um paciente recebendo radioterapia DIBH na mama esquerda exibiu grande variabilidade na posição do braço entre cada fração.
A equipe também descreve um uso mais incomum desta nova tecnologia, no tratamento de um tumor localizado acima do coração, onde o elétron DIBH foi usado para reduzir a dose cardíaca. Como os linacs atualmente não podem fornecer entrega de elétrons controlada, a equipe empregou orientação de imagem de Cherenkov para controlar manualmente a entrega de DIBH, bem como para verificar a precisão da entrega do tratamento em tempo real.
A visualização do feixe de tratamento melhora a aplicação da radioterapia
Os pesquisadores concluem que a imagem de Cherenkov provou ser uma ferramenta clínica valiosa para melhorar a segurança e a precisão do tratamento. Eles ressaltam que após apenas uma hora de treinamento operacional prático, os terapeutas puderam operar o sistema, monitorar pacientes e revisar as imagens de Cherenkov em tempo real. Isto permitiu-lhes pausar, ajustar ou até mesmo abortar a administração do tratamento, conforme necessário.
Para explorar totalmente esta tecnologia, a equipe sugere vários desenvolvimentos de software. Isso inclui a interface do sistema com o sistema de registro e verificação, bem como a geração automática de contornos de posição corporal, marcadores e contornos cumulativos de intensidade de imagem Cherenkov. A combinação com orientação de configuração de imagem de superfície também pode fornecer uma ferramenta poderosa para tratamentos futuros.
