20.01.2011

Wykład 12: Fizyka medyczna

RADIOTERAPIA

Radioterapia – podstawowa metoda leczenia nowotworów. Napromieniowanie pacjenta (od

zewnątrz lub wewnątrz) promieniowaniem X lub gamma, elektronami lub cięższymi cząstkami o
wysokich energiach

Cele:

–

leczenie radyklane – eliminacja nowotworu

–

leczenie paliatywne – łagodzenie przebiegu

1. Metody radioterapii

–

Teleradioterapia – napromieniowanie wiązkami zewnętrznymi

–

Brachyterapia – Napromieniowanie za pomocą źródła lub układu źródeł wprowadzanych
do wnętrza chorego w sąsiedztwie guza

–

Terapia radioizotopowa – podawanie radioizotopu np.; jodek sodu (nadczynność
tarczycy, rak tarczycy), fosforan sodu (czerwienica prawdziwa), koloid chlorek strontu

(przerzuty raka do kości)

2. Źródła promieniowania stosowane w teleradioterapii i ich ogólna

charakterystyka

aparaty
rentgenowskie

Aparaty kobaltowe

60

Co

Liniowe
przyspieszacze

elektronów

Energia

50-350 KV

1,2MV

4,35 MV

Typ promieniowania

X (fotony)

Gamma (fotony)

Fotony i elektrony

Dawka max.

skóra

0,5 cm pod skórą

Guzy w głębi

Zastosowanie

Guzy powierzchniowe

Guzy w głębi

Guzy w głębi

3. Budowa akceleratora, kształtowanie wiązki

a) akcelerator – zbudowanie silnego pola elektrycznego, które przyspieszy cząstki

naładowane

źródło -> elementy przyspieszające (akcelerator) -> element odchylający -> wiązka

falowód -> przepust obrotowy -> układ iniekcji -> działo elektronowe -> rura akceleratora ->

magnes zakrzywiający

b) kształtowanie wiązki
po zakrzywieniu wiązki przez magnes przechodzi ona przez

okno -> tarczę konwersji -> kolimator pierwotny -> filtr wygładzający/folię kształtującą wiązkę
-> komorę jonizacyjną monitora wiązki -> filtr klinowy -> kolimator szczękowy

4. Kolimatory (standardowy, MLC)

Kolimacja wiązki promieniowania jądrowego polega na
stosowaniu przesłon mających na celu wydzielenie wiązki

promieniowania o określonym kierunku. Promieniowanie o
kierunku innym od wybranego, jest pochłaniane w

kolimatorze.

1) 2)

1) standardowy kolimator
2) kolimator MLC (wielolistkowy) - umożliwia praktycznie dowolne formowanie kształtu

wiązki. Duża ilość małych 'listków' zastępuje dwa duże bloki kolimatora standardowego.
Pole może być dostosowywane automatycznie.

5. Podstawowe parametry wiązki (pole, izocentrum)

–

pole wiązki/napromieniowania – obszar, który może zostać napromieniowany przez
wiązkę skolimowaną w odpowiedni sposób (ustawienia i rodzaj kolimatora determinują

pole napromieniowania)

–

izocentrum – miejsce w przestrzeni, przez które przechodzi centralny promień wiązki

promieniowania.

6. Procedury radioterapii (w szczególności zaś: definicje objętości guza,

symulator, konturowanie)

a) rozpoznanie – wykrycie i ocena stopnia zaawansowania nowotworu

b) decyzja terapeutyczna – o podjęciu leczenia radykalnego/paliatywnego
c) lokalizacja objętości tarczowej – określenie CAŁKOWITEJ OBJĘTOŚCI GUZA (GTV) i klinicznej

objętości tarczowej (CTV)

GTV – zakres narośli guza pierwotnego i ewentualnych przerzutów (analiza przekrojów
tomograficznych pacjenta)

CTV – całkowita objętość guza powiększona o przyległą objętość w której występują
mikrorozsiewy w fazie niewykrywalnej klinicznie

PTV – obszar CTV zmarginesami uwzględniającymi ruchomość napromieniowanego obszaru
oraz potencjalny błąd ułożenia chorego w trakcie napromieniowania

d) planowanie leczenia – wybór techniki, obliczenie dawek

Konturowanie

–

metoda linearna – obrysowywanie wybranych struktur na każdym ze skanów
ręczna: na każdym skanie

automatyczna – na wszystkich skanach

–

metoda selekcji podobnych pixeli – określa się zakres wartości zaczernienia w

jednotkach Hounsfielda (jH), algorytm wybiera pixele spełniające warunek

e) symulacja – użycie symulatora w celu potwierdzenia topometrii pacjenta i właściwego
doboru osłon

–

zlokalizowanie i określenie rozmiarów obszaru napromieniowania oraz narządów
krytycznych

–

okreslenie wstępnej geometrii promieniowania (ilość, wielkość, kształt i pozycja pól)

–

wykonanie tatuażu na skórze pacjenta dla każdego z pól

–

wykonanie zdjęć rtg w celu porównania z rekonstrukcjami wykonanymi na TPS oraz
zdjęciami wykonanymi na aparacie

Symulator:

–

aparat RTG

–

detektor obrazu (kaseta z filmem, wzmacniacz obrazu /fluoroskopia/ matryca /flat-

panel/)

–

układ geometryczny jak w aparacie radioterapeutycznym

–

obrazy z punktu widzenia wiązki terapeutycznej

–

sprawdzenie poprawnosci ułożenia pacjenta i narządów względem zaplanowanych
wiązek

f) wykonanie elementów pomocniczych – zapewnienie powtarzalności

g) napromienianie

dawka terapeutyczna – 60 Gy = w 30 frakcjach po ok 2 Gy każda, podawanych codziennie

h) ocena pacjenta podczas leczenia
i) badanie kontrolne pacjenta

7. Metody modyfikacji rozkładu dawki

Zły rozkład dawek uzyskany dla układu wiązek terapeutycznych (ustalonych na symulatorze)
- Zmiana orientacji przestrzennej wiązek
napromieniania

- zmiana ilości wiązek (konieczność ponownej
symulacji)

- wagowanie dawki (podstawowa modyfikacja)

–

zastosowanie osłon – zmniejszenie dawki w narządach bądź strukturach krytycznych

blisko obszaru napromieniania
ze względu na sposób wykorzystania:

- indywidualne
- standardowe

ze względu na kształt
- rozbieżne

- prostopadłościenne

Dla promieniowania elektronowego

Dla promieniowania fotonowego

Parafina
ołów

niskotopliwy stop Wood'a

Ołów
niskotopliwy stop Wood'a (Pb 50%, Sn 25%,

Cd 20%, Cu + Sb + Fe + As + Bi 5%)

–

Zastosowanie kolimatorów

Niesymetryczne szczęki kolimatorów
- niesymetryczne pola napromieniania, część

pola zostaje osłonięta

Kolimator wielolistkowy
szczęka zbudowana z szeregiem ruchomych

pasków, na których podstawie określa się
kształt pola

–

wykorzystanie filtrów klinowych – gdy chcemy uformować rozkład dawek tak, aby

pewne obszary otrzymały mniejszą dawkę (dla Co i X)

Automatyczne
– modyfikatory w kształcie klina zbudowane z

materiału o dużej gęstości (stal mosiądz, stop
ołowiu), które przez odpowiednie osłabienie

promieniowania modyfikują rozkład dawki w
ośrodku napromienianym (kąty 15,30,45,60

stopni)

Dynamiczne
- wykorzystują możliwość przesuwania jednej

ze szczęk kolimatora w trakcie napromieniania

–

Zastosowanie bolusa – materiału o parametrach podobnych do tkanek miękkich,
umieszczany bezpośrednio nad obszarem napromienianym (pochłania i rozprasza

promieniowanie i niweluje wpływ ukośnego wejścia wiązki na napromieniany obszar)

8. Dozymetria kalibracyjna

– wyznaczenie bezwzględnej wartości dawki pochłoniętej w wodzie w określonym

punkcie odniesienia.
- pomiary wykonywane za pomocą komór jonizacyjnych napromienianych w powietrzu

albo wewnątrz fantomu wodnego lub stałego, mierząc elektrometrem ładunek zebrany
na elektrodach komory

- pomiar ekspozycji lub dawki ekspozycyjnej

X =



Q



m

p

Q – ładunek wytworzony

m – masa powietrza w war. normalnych

9. Dozymetria względna

- dostarczenie danych do komputerowego systemu planowania leczenia
- Znajomość rozkładu dawki wewnątrz ciała pacjenta

10.Przykładowe rozkłady izodoz

izodoza – przestrzenny rozkład (mocy) dawki w obszarze napromienianym badaną wiązką
terapeutyczną, podawany w postaci powierzchni łączących punkty o wybranej wartości mocy

dawki lub ich przekrojów w wybranej płaszczyźnie

1) 2) 3)

1) RTG: WP 1,5 mm Cu
2) gamma Co-60

3) RTG liniowy przyspiesz. el. 23 MeV

11. Procentowa dawka na głębokości - iloraz mocy dawki w osi wiązki na dowolnej

głębokości w fantomie i mocy dawki w osi wiązki na głębokości maksymalnej mocy
dawki

12.System EPID – obrazowanie portalowe – kontrola odtwarzalności napromieniania

Symulacja wirtualna – zastępuje konwencjonalny proces symulacji. Wykorzystanie 3D obrazów

tomograficznych z oznaczonym konturem ciała pacjenta, pozwala na określenie odpowiedniej
l.wiązek promieniowania, kąta nachylenia, kształtu wiązki, oznakowania pkt referencyjnych

Tomoterapia – napromienianie kolejnych warstw przekrojów pacjenta

–

ciągłe napromienianie zamiast ograniczonej l. Wiązek

–

dokładne określenie wielkości, kształtu i intensywności wiązki

–

integracja obrazowania z leczeniem