CC BY
78
Раздел - лекции
Контактная лучевая терапия на аппарате АГАТ-ВТ с использованием отечественных систем визуализации и планирования (лекция)
В А.Титова1, Д. А. Коконцев2, А.В. Ивашин3, А.Б. Хромов4 1 д.м.н., профессор, ФГБУ «Российский научный центр рентгенорадиологии» Минздрава России, 117 997 Москва, ул. Профсоюзная, д. 86.
к.м.н., ФГБУ «Российский научный центр рентгенорадиологии» Минздрава России, 117 997 Москва, ул. Профсоюзная, д. 86.
к.м.н. ФГБУ «Российский научный центр рентгенорадиологии» Минздрава России, 117 997 Москва, ул. Профсоюзная, д. 86.
4 коммерческий директор ООО «ПО ВИДАР», 105064, Москва, Басманный тупик, д. 10/12.
Аннотация
В работе представлена система сопровождения контактной лучевой терапии на аппарате АГАТ-ВТ на базе импортозамещающих технологий визуализации эндостатов и органов риска, принципов дозиметрического планирования и реализации контактной лучевой терапии на аппарате АГАТ-ВТ в качестве стационар-замещающих технологий послеоперационного облучения. Предлагаемая технология КТ-топометрии, визуализации областей операционного риска, планирования и реализации обучения в режиме фракционирования 5Гр, безопасна, не приводит к ранним лучевым осложнениям, легко воспроизводима на потоке.
Contact radiation therapy on medical apparatus AGAT-VT with the use of local planning
and visualization systems V.A.Titova - Doctor of Medical Science, professor, Federal state budgetary institution "Russian Scientific Center of Roentgenoradiology" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation (RSCRR).
Address: 86 Profsoyuznaya str., Moscow, Russia, 117997.
D.A. Kokontsev - Candidate of Medical Science, Federal state budgetary institution "Russian Scientific Center of Roentgenoradiology" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation (RSCRR).
Address: 86 Profsoyuznaya str., Moscow, Russia, 117997.
A.V. Ivashin - Candidate of Medical Science, Federal state budgetary institution "Russian Scientific Center of Roentgenoradiology" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation (RSCRR).
Address: 86 Profsoyuznaya str., Moscow, Russia, 117997.
A.B. Hromov - business director of the LLC «PO VIDAR», 10/12, Basmannyj tupik. 105064, Moscow.
Abstract
The paper is presented a management system of contact radiation therapy on medical apparatus AGAT-VT based on import-substituting technologies of endostat visualization and risk organs, principles of dosimetry planning and implementation of contact radiation therapy on medical apparatus AGAT-VT as in-patient facility replacing technologies of postoperative irradiation. The presented Computed tomography topometry technology, visualization of operational risk areas, planning and implementation of training in the fractionation mode 5g - is safe, does not lead to an early radiation complications and easily reproducible on stream.
Введение
Аппаратурно-технологическое совершенствование контактной лучевой терапии (КЛТ), проведенное в России, характеризуется широким появлением на отечественном рынке импортных аппаратов. Однако целесообразность развития ряда отечественных аппаратных сегментов КЛТ очевидна. Это связано с территориальными и социальными особенностями, постоянным ростом валютных затрат на приобретение и замену аппаратов для ЛТ, источников излучения, расходных материалов и ремонтных работ, что становится
обременительным для практического здравоохранения (Титова, 2014; Титова, 2015). Модернизация средств КЛТ в России существенно расширила терапевтические возможности метода в онкологии, обеспечив надежность, высокую эффективность и повышение точности реализации медицинских программ. Заметный вклад в КЛТ был внесен благодаря 3D планированию и поиску решений индивидуализации лечения по параметрам формы и размеров собственно объема облучения (target volume) и снижения поглощенных доз в органах риска для профилактики лучевых осложнений. Использование средств автоматизированной КЛТ и практически полное решение проблемы радиационной безопасности при ее проведении определило поступательное движение метода и позволило вновь обратиться к эффективности сочетанной ЛТ, которая демонстрирует свои преимущества в сравнении с дистанционной (Д) ЛТ, как монометода, для решения задач органосохраняющего лечения злокачественных опухолей орофарингеальной области, женской и мужской репродуктивной системы и др. Так, по данным М.В.Черных констатировано, что применение КЛТ в комбинированном лечении рака анального канала после этапа дистанционного облучения является более эффективным, чем использование самостоятельной ДЛТ, так как в группе с КЛТ полная регрессия была достигнута у 92,8% пациентов, по сравнению с 66,7% среди пациентов только после ДЛТ (Черных, 2013). Это в определенной мере обусловлено тем, что при реализации конформной ДЛТ величина поглощенной дозы радиации в различных точках облучаемого объема PTV (планируемый объем облучения - planning target volume) варьирует от 95% до 105% (Ткачев, 2011). Для КЛТ градиент дозы в несколько раз выше, что с учетом высокой мощности дозы создает выгодные условия для интенсивного радиобиологического воздействия на опухоли с умеренной радиочувствительностью (Чехонадский, 2004; Rijnders, 2014).
Сегодня КЛТ должна сохранять свои позиции в лечении опухолей различной локализации, а методы и средства реализации КЛТ - совершенствоваться (Титова, 2012; Смирнов, 2015). Важным этапом эффективного применения КЛТ на импортных
аппаратах является дозиметрическое 3D планирование с использованием современных компьютерных систем. Ввод положения источников осуществляется с КТ/МРТ -изображений с эндо - интрастатами и имммитаторами источников. Выбор программы облучения проводится индивидуально для каждого больного в зависимости от особенностей распространения опухолевого процесса. Для расчета терапевтического дозного поля вручную осуществляется нанесение контура клинического объема мишени (опухоли) - CTV, на серию КТ-МРТ - томограмм с последующей трехмерной визуализацией анатомического региона, реконструированного положения эндостатов и изодозного распределения (Кравец, 2010).
Реализация технологий планирования on line — один из факторов приближения к персонифицированному облучению пациента и гарантированному учету приоритетов защиты органов риска, что связано с особенностями КЛТ (снижение мощности дозы по квадрату расстояния и некоторыми различиями в распределении контактной дозы в зависимости от типа излучателя - Co, 192Ir) (Титова, 2014).
Особая роль в индивидуализации отечественной КЛТ сегодня также отводится современным методам КТ/МРТ - визуализации опухоли и интрастатов, на основе которых строятся технологии клинико-дозиметрического планирования, состоящие из этапов субъективного «оконтуривания мишени» и последующего выбора параметров терапевтического изодозного распределения. Инновационным в КЛТ является переход от обеспечения соответствия объема мишени объему терапевтического дозного распределения по значению разовой очаговой дозы (РОД) к преимущественной ориентации врача на характеристику гистограмм «доза-объем» (ГДО), как основного критерия оценки адекватного охвата РОД мишени и реального распределения поглощенных доз в органах риска (Кравец, 2010; Титова, 2015).
Методы медицинской визуализации УЗИ, МРТ, МСКТ: 1 — выполняют функцию уточнения количественных параметров опухолевого очага; 2— обеспечивают технологии клинико-дозиметрического планирования КЛТ на основе 3D «оконтуривания мишени и
органов риска»; 3 — влияют на выбор параметров терапевтического изодозного распределения и условия минимизации поглощенных доз в органах риска.
Ранее функции визуализации эндостатов и органов риска в отечественной КЛТ ограничивались проведением рентгенографии в двух проекциях (Рис.1 а, б).
Рис.1. (а) Общий вид аппарата АГАТ-ВТ с С-дугой и (б) рентгенограмма таза во фронтальной плоскости с введенным эндостатом и контрастированной толстой кишкой
В настоящее время получение двухмерных рентгенограмм для объемного планирования КЛТ с помощью С-дуги, установленной в процедурном кабинете аппарата АГАТ-ВТ, следует считать недостаточным (Титова, 2015). Описание метода
В ФГБУ «РНЦРР» Минздрава России, наряду с модернизацией отечественного сегмента брахитерапевтического комплекса АГАТ-ВТ, явившегося результатом эволюционного развития отечественных медицинских технологий и аппаратостроения для КЛТ (от аппаратов серии АГАТ-В, АНЕТ, АГАТ - ВУ, АГАТ-ВП до аппарата АГАТ-ВТ) (Смирнов, 2015; Титова, 2015), для практического здравоохранения была разработана стационар-замещающая технология рациональной маршрутизации пациентов при проведении КЛТ на отечественном комплексе АГАТ-ВТ на модели послеоперационного курса КЛТ рака шейки и тела матки. Лечебно-диагностический маршрут состоит из нескольких последовательно реализуемых этапов.
На первом этапе больным проводится компьютерная томография области малого таза с пероральным контрастированием органов желудочно-кишечного тракта в условиях
введения жестко фиксированных между собой звеньев эндостатов из комплекта аппарата АГАТ-ВТ (Рис.2). КТ/МРТ - топометрия является важным этапом индивидуального планирования КЛТ.
Рис.2. Положение больной на спине при КТ-топометрии для визуализации неактивных эндо - интрастатов
На втором этапе многоплоскостные сечения таза с интервалом 3 мм используются для 3Б визуализации эндостатов, оценки правильности их положения относительно срединной оси таза и количественного определения взаимоотношений эндостатов с органами риска (тонкая и толстая кишка, мочевой пузырь) (Рис.3 а-в). С этой целью используется отечественная система ВИДАР (Хромов, 2015).
а б в
Рис. 3. Серия компьютерных томограмм малого таза с введенным кольпостатом на уровне (а) верхней трети влагалища, (б) средней трети и (в) нижней трети влагалища с визуализацией мочевого пузыря и прямой кишки
Рабочая станция ВИДАР установлена в пультовой аппарата АГАТ-ВТ и обеспечивает ввод и сохранение в архиве текстовой, визуальной и звуковой информации
о пациенте с дисков. При входе в систему вводится личный код врача и пароль. Врач регистрирует пациента в электронном журнале исследований. Программа при этом определяет, есть ли сведения о пациенте в архиве. Если такие сведения обнаружены, врачу будут доступны ранее полученные данные о пациенте. После исследования на диагностическом оборудовании информация о пациенте автоматически становится доступна для просмотра.
С помощью функции «экспорт-импорт» возможно преобразование снимков в различные форматы — DICOM и BMP с последующим их использованием в обычных документах с печатью на принтерах термографической печати по стандарту DICOM 3.0. Рабочие станции с программным обеспечением "Видар-ИнфоРад2.0" объединены в общую компьютерную сеть, и врач на своем рабочем месте может анализировать данные различных диагностических методов. Материалы исследования - снимки, бланки, а также звуковые комментарии к исследованию - сохраняются в долговременном электронном архиве (Хромов, 2015).
Оптимизационные решения при формировании терапевтических изодозных распределений для клинической реализации КЛТ предусматривают наличие одной или нескольких траекторий различной формы и протяженности для автоматического перемещения малогабаритного источника 60Со (активная длина 3 мм) в условиях жесткой фиксации звеньев эндостатов и интрастатов, их взаимное положение относительно органов риска устанавливается в трехмерном пространстве (Рис.4 а,б) .
1/82
if у
а б
Рис. 4. (а) Объемная визуализация метракольпостата в окружении костного кольца таза и (б) контрастированной толстой кишки
На третьем этапе по полученным с КТ изображениям осуществляется «оконтуривание» зон медицинского интереса на каждом 3 мм срезе. Анатомическая область подведения разовой очаговой дозы, РОД к мишени облучения выделяется на серии срезов (Рис.5 а, б).
Рис.5. (а) Этап оконтуривания мишени и органов риска по КТ-срезам с помощью планшета и электронного пера; (б) компьютерная томограмма на уровне влагалищного рубца с метракольпостатом - оконтурена мишень, область мочевого пузыря и прямой кишки
На четвертом этапе создается предварительный план лечения и из виртуальной библиотеки аппликаторов осуществляется выбор одного или группы эндостатов, соответствующих клиническим задачам КЛТ для конкретной больной в соответствии с его клинико-морфологическим диагнозом (рак шейки матки, рак эндометрия) (Рис.6).
т
| Кольпостзг л.
Метракольпостап"
Метрастат_45
Метрастагг_90
Проктостап"
Стомастат
Цистостзг _
Эзофагостап" т
Рис.6. Панель выбора эндостатических устройств
Инструменты управления имеют шесть степеней свободы для каждого аппликатора, одиночного или составного. Это предоставляет возможность максимально точно провести реконструкцию аппликаторов в пространстве относительно пациента. В диалоговом режиме осуществляется выбор условий облучения для последующей реализации в клинике (Рис 7).
Рис. 7. Панель для прямого диалога физика с многопараметровой дозиметрической системой
Возможность анализа объемных характеристик мишени и органов риска - мочевого пузыря и прямой кишки позволяет на этапе предпланирования определить величину разовой и суммарной поглощенной дозы, построить объемную форму реальной мишени и органов риска (рис. 8 а-г).
Рис.8 (а-г). Базовая компьютерная томограмма с оконтуренными органами риска и мишенью и вид их интегрированного послойного объемного изображения
На пятом этапе указываются активные позиции источника, в соответствии с предварительным планом лечения, например все позиции, находящиеся в планируемом объеме облучения или с определенным шагом (для источника 60Со предпочтителен шаг перемещения 1.0 см). Им присваивается равное, ненулевое время экспозиции (Рис. 9).
Рис. 9. Таблица позиционирования источника по траектории его перемещения с указанием шага перемещения
На шестом этапе указываются точки и условия нормировки дозового распределения. Производится расчет времени облучения источником в «активных позициях» с графическим выводом полученных результатов в виде изодозных линий, апплицированных на контуры мишени и органов риска. Таким образом, врач может визуально оценить «покрытие» той или иной дозой мишени и интересующих его участков органов риска. Данные сохраняются в архиве системы ВИДАР и предоставляются на бумажном носителе для введения в историю болезни (Рис. 10 а-в).
Рис.10. Суммарные изодозные распределения от перемещаемого источника 60Со в метракольпостате в (а) трансверсальной; (б) во фронтальной и (в) сагиттальной плоскостях с проекциями эндостатов и органов риска - мочевого пузыря (зеленый цвет) и прямой кишки (серый цвет)
На седьмом этапе план лечения подвергается детальному анализу по гистограммам «доза-объем», представленным в виде графика и интерактивной таблицы. При необходимости проводится дополнительная оптимизация плана для снижения нагрузки на критические участки органов риска (объем 2 см) при сохранении контроля за распределением дозы в мишени (Купёеге, 2014) (Рис. 11).
Рис. 11. Диалоговое окно для определения доз в критическом объеме прямой кишки или
о
мочевого пузыря (Б 2 ст ).
На восьмом этапе сохраняется отвечающий медицинским требованиям план лечения, формируется управляющий файл, содержащий инструкции для брахитерапевтического аппарата, печатается протокол лечения с предоставлением дозового покрытия мишени в любых трех плоскостях, времени облучения в каждой позиции и суммарного времени лечения за фракцию (Рис.12).
Рис. 12. Процедурный лист для сеанса послеоперационнной КЛТ с использованием метракольпостата с геометрией перемещения источника 60Со-1.0-1/1-1.0. Результаты применения методики
Разработанная в ФГБУ «РНЦРР» Минздрава России методика обеспечения КЛТ на аппарате АГАТ-ВТ практически полностью основана на импортозамещающих технологиях (Титова, 2015). Общая продолжительность трудозатрат на одну больную (КТ-топометрия, анализ томограмм, дозиметрическое планирование и процедура лечения) составляет 30 -40 мин. КЛТ на аппарате АГАТ-ВТ проводится в режиме ежедневного фракционирования РОД 5 Гр (target volume).
Лечение по разработанной технологии получили 100 больных раком шейки и тела матки I-III стадии в рамках послеоперационной конформной ЛТ, из них КЛТ в самостоятельном варианте проводилась только пациенткам раком эндометрия с инвазией стенки матки менее ^ толщины (5-7мм) или раком шейки матки in situ без других
факторов неблагоприятного прогноза при отказе от хирургического лечения по соматическому состоянию.
Суммарные очаговые дозы (СОД) на область влагалищного рубца и стенок влагалища в средней и нижней трети составили для варианта сочетанной лучевой терапии (СЛТ) - 20 Гр и 10 Гр; для варианта самостоятельной КЛТ - 40 Гр и 15-30 Гр. КЛТ проводилась на фоне профилактики местных осложнений аппликациями мази с метилурацилом или геля с деринатом, свечами с метилурацилом и облепиховым маслом. Признаков прогрессирования в течение 1 года наблюдения после КЛТ со стороны зон медицинского интереса не было отмечено ни в одном случае. Лучевые эпителииты влагалища I -й степени по БСОО имели место у всех больных, получивших на купол влагалища СОД 40 Гр, и у всех больных, подвергавшихся СЛТ. Явлений лучевого ректита после КЛТ не наблюдали ни у одной больной, лучевой цистит 1-й степени развился у 2 больных, ранее имевших гинекологические или урогинекологические пластические вмешательства. Выводы
1. Сформирован отечественный сегмент клинико-дозиметрического обеспечения КЛТ на аппарате АГАТ-ВТ в рамках импортозамещающих технологий.
2. Послеоперационная КЛТ на аппарате АГАТ-ВТ в режиме ежедневного фракционирования РОД 5 Гр применима в практическом здравоохранении в рамках стационар-замещающих технологий.
3. Система дозиметрического планирования, прилагаемая к аппарату, архаична, многоступенчата и требует безусловной модернизации, однако гарантирует безопасную клиническую реализацию в рамках стандартизованных (по прилагаемому к аппарату АГАТ-ВТ атласу изодозных распределений) программ и индивидуально рассчитанных планов с учетом реального объема мишени, положения и объема органов риска с построением необходимых гистограмм «доза-объем».
4. Технические показатели аппарата АГАТ-ВТ обеспечивают стабильную работу с высокой степенью надежности. Список литературы
1. Кравец О.А. Лучевая терапия местно распространенного рака шейки матки (оптимизация лечения, факторы прогноза): Дисс.. ..докт.мед.наук. 14.01.13 / Российская академия медицинских наук Российский онкологический научный центр им. Н.Н.Блохина РАМН. Москва. 2010. С. 200-266.
2. Ткачев С.И., Прямикова Ю.И. Сравнительная эффективность конформной и конвенциальной лучевой терапии рака предстательной железы. Радиационная онкология и ядерная медицина. 2011. № 2. С. 40-44.
3. Смирнов В.П., Ядыкин А.А. Импортозамещающие технологии для лучевой терапии в деятельности Госкорпорации «Росатом» в области ядерной медицины и лучевой терапии. Конференция «Импортозамещающие технологии в лучевой терапии злокачественных опухолей». Москва. 2015. URL:
http://vestnik.mcrr.ru/vestnik/v15/papers/doclad_smimov_v15.htm
4. Титова В.А. Автоматизированная контактная лучевая терапия рака женской половой системы: достижения и перспективы. Онкология. Журнал им. П.А.Герцена. 2014. № 2. С. 88-89.
5. Титова В. А. «Отечественный брахитерапевтический комплекс для практического здравоохранения». Конференция «Импортозамещающие технологии в лучевой терапии злокачественных опухолей». Москва. 2015:
URL: http://vestnik.mcrr.ru/vestnik/v15/papers/doclad_titova_v15.htm
6. Титова В.А., Шевченко Л.Н., Крейнина Ю.М., Петровский В.Ю. Химио-радиорезистентность рака женской репродуктивной системы - способна ли локальная лазерная гипертермия (ЛИГ) способствовать ее преодолению. Вопросы онкологии. 2015. Т. 61. №. 4. С. 661-666.
7. Титова В.А., Столярова И.В., Крейнина Ю.М. Современные технологии комплексного лечения рака эндометрия. М-СПб Фолиант. 2012. 168 с.
8. Хромов А.Б. Программное обеспечение «Видар 3.0» в медицинских учреждениях страны. Материалы научно-практической конференции
«Импортозамещающие технологии в лучевой терапии злокачественных опухолей», Москва, 2015. URL: http://vestnik.mcrr.ru/vestnik/v15/papers/doclad_khromov_v15.htm
9. Черных М.В. Сочетанная лучевая терапия в составе комбинированного лечения плоскоклеточного рака анального канала. Дисс. канд. мед. наук. 14.01.12 / Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский онкологический научный центр имени Н.Н.Блохина. М. 2013. C. 135.
10. Чехонадский В.Н. Эффект мощности дозы при планировании внутриполостного облучения. В книге «Энциклопедия клинической онкологии» Чехонадский В.Н., Марьина Л.А., Титова В.А. М. ООО РЛС. 2004. C. 824-826.
11. Rijnders A. Impact of improvements in dosimetry on the therapeutic window. 2nd GEC-ESTRO Workshop. Brussels. 2014. P. 1-23.
