Stereotactic ablative body radiation therapy (SBRT) involves the precise delivery of high-dose radiation to cancer tumor targets. A novel SBRT platform offers a first-of-its-kind gimbaled radiation accelerator mounted within a pivoting O-ring gantry capable of dynamic image-guided tumor tracking. Here, we describe dynamic tumor tracking for lung targets.
Leger vurderer stereo ablativ kroppen strålebehandling (SBRT) for behandling av ekstrakraniale kreft målene må være klar over de betydelige risikoer for normal vevsskade og farene ved fysisk tumor miss. Som det første i sitt slag SBRT plattform oppnår høy presisjon ablativ strålebehandling gjennom en kombinasjon av allsidige sanntidsbildeløsninger og sofistikerte svulst sporingsmuligheter. Den bruker dual-diagnostiske kV røntgen enheter for stereoskopisk open-loop feedback av kreft målet intrafraction bevegelse som oppstår som følge av respiratoriske bevegelser og hjerterytme. Bildestyrt tilbakemeldinger driver en Gimbaled stråling akselerator (maks 15 x 15 cm feltstørrelse) i stand til sanntid ± 4 cm pan-and-tilt handling. Robot-drevet ± 60 ° svinger av en integrert ± 185 ° roterende gantry tillate samme plan og ikke-koplanar akselerator bjelke oppsett vinkler, til slutt tillater unike behandlingsfrihetsgrader. State-of-the-enrt programvare hjelpemidler sanntid seks dimensjonal posisjonering, slik bestråling av kreft mål med sub-millimeter nøyaktighet (0,4 mm på isomidtpunktet). Bruk av disse funksjonene gjør det mulig å behandle leger å styre stråledose til kreft tumormål samtidig redusere stråledosen til normalt vev. Ved tilsetning av respirasjon korrelert computertomografi (CT) og 2- [18F] fluoro-2-deoksy-ᴅ-glukose (18F-FDG) positronemisjonstomografi (PET) bilder i planleggingen system for forbedret tumor target kontur, er sannsynligheten fysisk tumor miss blir vesentlig mindre en. I denne artikkelen beskriver vi nye stråle planer for behandling av flytting lungesvulster.
Lungekrefttilfellene står for det største antallet kreftdødsfall hos kvinner og menn over hele verden to. Opp til 63% av vedvarende eller tilbakevendende lungekrefttilfellene bære lungevev som allerede er beskattet av kjemoterapi eller tidligere bestrålt. 3,4. Ytterligere bestråling på steder med vedvarende eller tilbakevendende lungesvulster, kan føre til uutholdelige lungelidelser 5,6, spesielt når konvensjonell kirurgi, kjemoterapi og strålebehandling allerede har vært forsøkt. Dermed har kvinner og menn i slike kliniske omstendigheter trenger av nye kreft terapistrategier som ligner på behandlinger som presenteres før i dette tidsskriftet 7. Stereotaktisk ablativ kroppen strålebehandling (SBRT) kan tilfredsstille dette terapeutisk behov ved sterilisering lungesvulster gjennom målrettet høy dose stråling 8,9.
Det er en ny SBRT plattform som kan denne terapeutiske oppgaven 10-12. Den skiller seg fra andre SBRT plattformer etterVed å integrere dual-diagnostiske Exactrac kV røntgenenheter (i stand til kjegle-formede computertomografi target lokalisering) og en infrarød kameraenheten (i stand til kroppsoverflatemarkør sporing som et surrogat for intern bevegelse) som både tillater stereoskopisk åpen-sløyfe feedback av cancer målrette intrafraction bevegelse. Den har også en unik ± 4 cm slingrebøyler pan-and-tilt stråling akselerator som har sin stråle formet av 60 tungsten legering blader (0,25 cm fysisk bredde, 11 cm fysisk høyde). Den bruker en full over-senter-travel multi-blad kollimatoren for maksimalt 15 x 15 cm feltstørrelse. Det har en robotstyrt ± 60 ° dreining O-ringen og ± 185 ° rotasjonsportalkraner som åpner for i samme plan og ikke-koplanare akselerator bjelke oppsett vinkler og unik behandling frihetsgrader. Endelig har det Submillimeter nøyaktighet (0,4 mm på isomidtpunktet) 13. I motsetning til dette andre SBRT strålebehandling plattformer montere en klinisk stråleakselerator enten til en industriell robotarm 14, eller til en spiralformet stykke-for-stykke portalkraner 15, eller i en vanlig maskin knyttet til bildestyrt intensitet modulert strålebehandling eller dynamisk bue leveringsprogramvare 16. Hver plattform engasjerer en rekke maskinkomponenter for å spore bevegelser som følge av pustebevegelse, hjerterytme, eller fordøyelsen. Lung radiosurgery har hatt klinisk suksess 17,18, gjengi modalitet en ny behandling alternativ i stråling 19,20. Denne hvordan-til artikkelen gir en ny strålebehandling protokoll som beskriver dynamisk lungetumoren sporing for terapeutisk behandling hensikt.
Lovende tidlige stereo Radiosurgery kliniske erfaringer har drevet klinisk studie undersøkelse av ablativ strålebehandling for behandling av lungekrefttilfellene 25,26. Erfaring har ført etterforskerne å bruke ablativ stråling mot en rekke krefttyper metastasizing til lungene 27,28. Den nye SBRT plattformen introduserer en stråling leveringssystem spesielt tilpasset behandling av flytting svulster.
Den nye SBRT plattform som gir en usynlig røntgenbehandling som er generert av en lineær akselerator montert i et dreibart O-ring gantry. En slingrebøylen mekanisme gjør at pan-and-tilt bevegelse av lineær akselerator, gir in-time dynamisk svulst motion tracking. Doble tverrplanet kV x-stråler er oppnådd før og under behandlingen for å bekrefte grad 6 frihets pasient posisjonering. Koplanare og ikke-koplanare unike frihetsgrader forbedre levering av høy stråledose til kreft mål samtidig minimerestråledose til kritiske viscerale organer. Det antas at behandling steriliserer kreftcelle mål uten uopprettelig skade på normale celler senkende strålingsrelatert toksisitet. Fremtidige studier av den nye SBRT plattformen vil dokumentere eventuelle gevinster i mål kontroll og eventuell reduksjon i bivirkninger.
Første erfaring med de nye SBRT plattform show lover 10. Nyanser av dynamisk sporing av lungesvulster fortsette å bli utforsket; men noen generaliseringer er tydelige. Lungesvulster som viser bevegelses mindre enn sju millimeter kan best behandles av en sammensatt ITV pluss 5 mm ekspansjons tilnærming. For lungesvulster viser 7 mm eller mer vertikal oversettelse, en dynamisk sporing tilnærming ved hjelp av en GTVp pluss 5 mm ekspansjons kan være best for behandling. Videre forskning definere disse grensene er nødvendig. Også 18 F-FDG PET-bilder lagret på 3D CT-bilde datasett vanligvis øke kompositt ITV volumer. Denne tilnærmingen foruts volum expansion grunn 18 F-FDG signal smøre oppstår under PET skanneren 3-5 min bin tid. En 40% terskel 18 F-FDG klinisk mål volum har blitt studert og har blitt benyttet i et av våre programmer 1. Videre forskning karakteriserer enten 18 F-FDG PET-bilder tilstrekkelig replikerer svulst hysterese er nødvendig. Endelig kan opptil 3 lesjoner i en enkelt lunge bli vurdert for behandling på en gang. Ellers blir en sekvensiell måte gjort.
Dynamisk sporing på den nye SBRT plattformen benytter en lunge svulst bevegelse korrelasjon modell for å forutsi lunge svulst bevegelse opp til 40 msek inn i fremtiden. Posisjon og hastighet av det infrarøde legemet og respiratoriske markører er inkludert i modellen. En markør oppklaringsprosenten på 70% i oppkjøpte kV røntgenbilder er en forutsetning for dynamisk sporing. Fiducials spores i tre dimensjoner (dvs. x, y, z). Bilder som genereres av kV røntgenenhetene blir automatisk registrert og sammenlignet sanntid. Observed ventetid i dynamisk sporing er på grunn av begrensninger i pan-and-tilt slingrebøyle maskinvare, programvare behandling, og posisjonskontroll ytelsen til kV røntgen enheter. Forsknings etterforskere er engasjert i å forbedre sporing latency.
Under stråling levering bruker dynamisk sporing på den nye SBRT plattformen, er det viktig å se etter fiducial markør drift. Trender i fiducial markør drift utover forhåndsdefinerte 3 mm toleranse i alle retninger resultater i operatørinitiert behandling pause eller i automatisk tak bjelke. Hvis en behandling pause oppstår, anbefales det at operatørene åpner for gjenopptakelse av rolig pust bevegelse i løpet av de neste flere pasient pust og deretter behandling gjenopptakelse før korrelasjon modell gjenoppbygge. Hvis pauser er mislykket, tålmodig reposisjonering, infrarød puste markør bevegelsesdeteksjon, kV markør deteksjon, korrelasjon modellering gjenoppbygge er gjort for å gjenoppta behandlingen. I vår erfaring, pustekorrelasjons modeller er nøyaktige for up til 7 minutter, ofte begrenset av pasienten spenning eller avslapping mens hviler på behandlingsbordplaten.
Ubesvarte spørsmål gjenstår. Hva er strålebiologisk konsekvenser og måte celledød i normale celler og kreftceller oppstår etter ablativ stråledose? Hvorfor har det vært så vanskelig å fusjonere med høy presisjon ablativ stråling med radiosensitizing chemotherapies? Mens det er viktig å undersøke andre modaliteter for å levere ablativ stråling i brystet, er det fortsatt uklart om hvorvidt ablativ stråling kan gi tilsvarende terapeutiske effekten som thoraxkirurgi. Faktisk er thorax kirurgi oftere brukt og validert teknikk for å oppnå tumor utrydding i lungene når konvensjonell terapi har allerede blitt brukt. Her gir den nye SBRT plattformen en nyskapende ikke-invasive hjelp av terapi for kvinner og menn med lungesvulster viser bevegelse.
The authors have nothing to disclose.
Denne forskningen ble støttet av Summa Cancer Institute.
Vero SBRT Linac System 1.0 | Brainlab, Inc. (Munich, Germany) | 46300 | High accuracy first-of-its-kind gimbaled irradiation head with tilt function and gantry rotation |
Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Tokyo, Japan) | |||
Visicoil fiducial marker | IBA Dosimetry America (Bartlett, TN, USA) | 67245 | 0.75 mm x 10 mm marker -or- 0.75 mm x 20 mm marker |
Gold fiducial marker | Civco Medical Solutions (Orange City, IA, USA) | MTNW887860 | Sterile placement needle (14GA ETW x 20cm) with one 1.6mm × 3mm marker |