Page 16 - IFM_201305_vA 150 dpi

vol. 2 5/2013 Inżynier i Fizyk Medyczny 244
radioterapia \ radiotherapy artykuł naukowy \ scientific paper
Wprowadzenie
Radioterapia jest metodą leczenia przede wszystkim chorób
nowotworowych za pomocą promieniowania jonizującego. Roz-
kłady dawek promieniowania w ciele pacjenta wyliczane są na
podstawie badań obrazowych, realizowanych przy pomocy urzą-
dzeń diagnostycznych oraz analizowanych dzięki wykorzystaniu
specjalistycznego oprogramowania. Wyniki obliczeń rozkładów
dawek należy weryfikować bezpośrednio w czasie zabiegu napro-
mieniania lub za pomocą fantomów. Zaleca się przeprowadzanie
pomiarów in vivo w czasie seansu terapeutycznego z pacjentem.
Wykorzystuje sięw tymcelu dawkomierze półprzewodnikowe lub
termoluminescencyjne. Metodologia weryfikacji in vivo polega na
wyznaczeniu punktu w komputerowym systemie planowania le-
czenia, w którym dokonuje się pomiaru dawki na ciele pacjenta.
Ten sposób weryfikacji, polegający na porównaniu dawki obliczo-
nej i zmierzonej, wykonuje się rutynowo dla technik statycznych,
w których rozkład dawki w napromienianym obszarze wykazuje
dużą jednorodność. Kształt wiązki promieniowania formowany
jest przez kolimator umieszczony w głowicy aparatu terapeutycz-
nego. Obecnie w zdecydowanej większości są to liniowe akcele-
ratory elektronów, które generują promieniowanie fotonowe
i elektronowe. W technikach statycznych kształt wiązki promie-
niowania nie zmienia się w czasie ekspozycji promieniowania.
Zastosowanie kolimatorów wielolistkowych umożliwiło gene-
rowanie pola napromieniania o dowolnym kształcie, dopasowa-
nymdo formy guza nowotworowego – techniki konformalnej CRT
(Conformal RadioTherapy ). Stałą dawkę zmierzoną przez detektor
promieniowania porównuje się z dawką obliczoną. Rozwój tech-
nik informatycznych umożliwia sterowanie listami kolimatora –
kształt wiązki napromieniania zmienia sięw sposób ciągływczasie
ekspozycji. Jest to technika dynamiczna IMRT (Intensity Modulated
RadioTherapy ). W trakcie zabiegu napromieniania ramię akcelera-
tora jest nieruchome, a zmianę dawki w napromienianej objętości
uzyskuje się poprzez osłanianie jej listkami kolimatora. Od kilku
lat, oprócz ciągłej zmiany położenia listków w czasie ekspozycji,
ramię akceleratora porusza się zmienną prędkością oraz różną
mocą dawki. Jest to technika VMAT (Volumetric Moduleted Arc
Therapy). W przypadku technik IMRT i VMAT rozkład dawki w na-
promienianej objętości jest bardzo zróżnicowany – pojawiają się
obszary o dużym gradiencie dawki. W tym przypadku tradycyjne
techniki weryfikacji rozkładu dawki (dozymetria in vivo) nie mogą
być zastosowane, ponieważ detektor promieniowania może znaj-
dować się pod osłoną, lub być częściowo osłonięty, co skutkuje
dużą niepewnością pomiarową. Jeśli chodzi o techniki statyczne,
dawkę oblicza się, stosując funkcję spadku dawki z głębokością
i w poprzek wiązki oraz kilka współczynników związanych z wy-
miarem pola i odległością pacjenta od źródła promieniowania [1].
Obliczanie rozkładu dawki w technikach dynamicznych wymaga
zastosowania jeszcze bardziej skomplikowanych algorytmów.
W radioterapii raz podanej dawki promieniowania nie można
wżaden sposób „wycofać” z ciała pacjenta. Nie istnieją farmaceu-
tyki, które „zneutralizowałyby” podaną dawkę promieniowania.
Dlatego też sprawdzenie wartości zaplanowanej dawki jest nie-
zwykle istotne.
Pomiar dawki przed
rozpoczęciem leczenia
Klasyczna dozymetria in vivo w technikach dynamicznych jest
mało użyteczna ze względu na dużą niepewność pomiarową.
Pozostają zatem metody pomiaru dawki wykonywane przed
rozpoczęciem terapii z zastosowaniem fantomu. W tym celu
większość komercyjnych programów komputerowych oraz
systemów planowania leczenia wyposażona jest w opcje
umożliwiające transfer parametrów geometrycznych wiązek
promieniowania pacjenta do fantomu pomiarowego i matryc
detektorów zintegrowanych z aparatem terapeutycznym. Dla
warunków geometrii wiązek napromienia chorego można zatem
wyliczyć rozkład dawki w fantomie pomiarowym, który mierzy
się i porównuje z obliczonym. Aby obiektywnie ocenić różnicę
pomiędzy rozkładem dawek obliczonych i zmierzonych oraz jej
przesunięcie, wprowadzono pojęcie współczynnika gamma [2].
Jeżeli współczynnik ten jest mniejszy od jedności, to wartości
zmierzone (dawka i jej położenie) są akceptowalne, tzn. znajdują
się wewnątrz elipsoidy o promieniach Δd (akceptowana różnica:
2% lub 3%) i Δr (akceptowalna różnica: 2 mm lub 3 mm).
Pomiarów rozkładów dawek można dokonywać za pomocą
różnych dawkomierzy: półprzewodnikowych, termoluminescen-
cyjnych, komorą jonizacyjną itd. [3]. Pomiar może być wykony-
wany tylko w jednym punkcie bądź – przy zastosowaniu matrycy
detektorów – w kilkudziesięciu (kilkuset) punktach, wyznaczając
w ten sposób rozkład dawki [4]. Punktowy pomiar dawki w tech-
nikach dynamicznych nie ma uzasadnienia ze względu na duży
gradient dawki w obszarze napromienianym. Przesunięcie punk-
tu pomiarowego o rząd milimetra może spowodować znaczny
błąd pomiaru. Stosując matrycę detektorów, wykonuje się po-
miar w kilkudziesięciu punktach. Wyniki pomiarów są następ-
nie interpolowane, co zmniejsza znacznie niepewność pomiaru
związaną z błędem położenia detektora.
Pomiary rozkładów dawek mogą być wykonywane za pomocą
matryc detektorów, które są zintegrowane z aparatem terapeu-
tycznym [5, 6]. Zastosowanie tego typu urządzeń (zintegrowa-
nych z akceleratorem biomedycznym) jest bardzo wygodne, po-
nieważ są one zazwyczaj integralną częścią linii terapeutycznej
stosowanej w radioterapii. Poprzez linię terapeutyczną w radio-
terapii należy rozumieć zintegrowane za pomocą wspólnej bazy
danych komputerowe systemy planowania leczenia, symulatory
rentgenowskie, aparaty terapeutyczne, weryfikację graficzną
prowadzonej terapii oraz zarządzanie ruchem chorych. Istnie-
je możliwość transferu danych z systemu planowania leczenia
do bazy danych aparatów terapeutycznych oraz wykorzysta-
nie oprogramowania dedykowanego do pomiarów dozyme-
trycznych. Stwarza to jednak niebezpieczeństwo, że błędy
w oprogramowaniu np. systemu planowania leczenia mogą być
implementowane w oprogramowanie dozymetryczne, które