Адаптивная лучевая терапия

Зачем нужна адаптация плана лечения?

В ходе длительного курса лучевой терапии анатомия пациента не остается неизменной. Меняются размеры самой опухоли, а также топография расположенных рядом структур. Особенно это выражено в органах малого таза.

При стандартном подходе врачам приходится закладывать большие отступы от клинического объема мишени (Clinical Target Volume, CTV), формируя широкий планируемый объем мишени (Planning Target Volume, PTV). Отступы могут достигать 20 мм. Это гарантирует, что опухоль получит нужную дозу даже при смещении, но неизбежно приводит к облучению большого массива здоровых тканей.

Яркий пример — органы с высокой вариабельностью, такие как мочевой пузырь и шейка матки. Объем мочевого пузыря способен меняться изо дня в день, несмотря на строгие протоколы подготовки и питьевые режимы. А при лечении рака шейки матки степень наполнения мочевого пузыря и прямой кишки может смещать матку на 3–4 см, втягивая в зону облучения петли тонкой кишки. Адаптивная терапия решает эту проблему путем ежедневного визуального контроля (image guidance).

Основные стратегии адаптивной терапии

Для того чтобы подстроить облучение под текущую анатомию, используется конусно-лучевая КТ (Cone Beam CT, CBCT). Она позволяет визуализировать мягкие ткани непосредственно перед фракцией. Выделяют два основных алгоритма работы:

1. «План дня» (Plan of the day). На этапе разметки врачи создают целую библиотеку планов для разных состояний органа. Например, при раке шейки матки делают три сканирования: с пустым, наполовину заполненным и полным мочевым пузырем, прописывая индивидуальные объемы для каждого случая. Непосредственно перед сеансом выполняется снимок, и система выбирает из библиотеки план, который лучше всего соответствует текущей картине.
2. Композитный объем (Composite volume). Эта стратегия подразумевает сбор ежедневных данных конусно-лучевой КТ в течение первой недели лечения. На их основе высчитывается среднее значение клинического объема мишени. К этому усредненному значению добавляется небольшой отступ (обычно до 10 мм). Полученный объем используется для всех оставшихся сеансов, что существенно снижает лучевую нагрузку на органы риска.

Отслеживание мишени и синхронизация по дыханию

Органы грудной клетки и брюшной полости постоянно находятся в движении из-за дыхания. Чтобы точно подвести дозу к периферическим опухолям легких и другим подвижным мишеням, применяют специализированные методы контроля. Сюда относятся техники с задержкой дыхания, механическое шинирование диафрагмы и синхронизация по дыханию (respiratory gating). При синхронизации аппарат автоматически отключает луч, если смещение грудной клетки или опухоли превышает допустимый порог.

Для сложных мишеней в стереотаксической лучевой терапии тела (SBRT) применяют системы трекинга в реальном времени. Роботизированные установки, такие как CyberKnife, используют двойной контроль:

• Рентгеновский: встроенные рентгеновские трубки периодически снимают положение реперных маркеров (fiducial markers), имплантированных в саму опухоль.
• Оптический: специальные камеры непрерывно отслеживают движение поверхности кожи пациента при дыхании.

Программа объединяет эти данные, вычисляя функцию отображения (mapping function). Благодаря этому роботизированная рука динамически корректирует направление луча, в буквальном смысле преследуя опухоль.

Интеграция МРТ и биологической информации

Новейшим этапом развития контроля стала технология MRI-IGRT. Она объединяет в одном комплексе линейный ускоритель (linear accelerator) и магнитно-резонансный томограф. Главное преимущество — высочайшее качество визуализации мягких тканей малого таза, которое недоступно при обычной КТ.

Интеграция сопряжена со сложностями:

• Инженерный аспект: магнитное поле мешает электронике ускорителя, поэтому его выносят за пределы изолирующей клетки Фарадея.
• Физический аспект: магнитное поле не влияет на фотоны, но отклоняет вторичные электроны. Из-за силы Лоренца на границах тканей и воздуха доза может возрастать на 30%. Для компенсации этого эффекта применяют методики с модулированной интенсивностью (IMRT).

Помимо анатомии, современные системы позволяют учитывать биологическую конформность. Известно, что участки микроокружения опухоли с недостатком кислорода (гипоксия) обладают выраженной радиорезистентностью. Интегрируя данные функциональной визуализации (например, ПЭТ с 18F-мизонидазолом или BOLD-MRI), врачи могут прицельно увеличивать дозу в устойчивых участках и снижать ее в здоровых тканях.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Математическое моделирование биологической конформности
• Физические основы эффекта возврата электронов (силы Лоренца) при МР-контроле
• Программные алгоритмы вычисления композитного объема по снимкам конусно-лучевой КТ
• Особенности применения BOLD-MRI для выявления гипоксии опухоли
• Техника работы систем оптического отслеживания поверхности тела в SBRT

Другие темы раздела «Лучевая диагностика в онкологии»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.