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 z
ródła lub układu z
ródeł 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. y
ródła promieniowania stosowane w teleradioterapii i ich ogólna
charakterystyka
aparaty Aparaty kobaltowe Liniowe
60
rentgenowskie Co 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
z
ródło -> 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 CAA
KOWITEJ OBJ
TOŚCI 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 - wagowanie dawki (podstawowa modyfikacja)
napromieniania
- zmiana ilości wiązek (konieczność ponownej
symulacji)
 zastosowanie osłon  zmniejszenie dawki w narządach bądz
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
ołów niskotopliwy stop Wood'a (Pb 50%, Sn 25%,
niskotopliwy stop Wood'a Cd 20%, Cu + Sb + Fe + As + Bi 5%)
 Zastosowanie kolimatorów
Niesymetryczne szczęki kolimatorów Kolimator wielolistkowy
- niesymetryczne pola napromieniania, część szczęka zbudowana z szeregiem ruchomych
pola zostaje osłonięta 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 Dynamiczne
 modyfikatory w kształcie klina zbudowane z - wykorzystują możliwość przesuwania jednej
materiału o dużej gęstości (stal mosiądz, stop ze szczęk kolimatora w trakcie napromieniania
ołowiu), które przez odpowiednie osłabienie
promieniowania modyfikują rozkład dawki w
ośrodku napromienianym (kąty 15,30,45,60
stopni)
 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
�ą Q
X =
�ą mp
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 płaszczyz
nie
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