Radioterapia. Podstawy.

PRZYGOTOWANO W KATEDRZE ONKOLOGII AKADEMII MEDYCZNEJ, WROCŁAW 2008 r.

WYKONANO W RAMACH NARODOWEGO GRANTU: „MODYFIKACJA I WDROŻENIE PROGRAMU NAUCZANIA ONKOLOGII W POLSKICH UCZELNIACH MEDYCZNYCH”

RADIOTERAPIA

Radioterapia to metoda miejscowego leczenia

nowotworów złośliwych wykorzystująca energię

promieniowania jonizującego. Jonizacja

w komórkach żywych powoduje różnorodne

zjawiska fizykochemiczne, które prowadzą do

określonych efektów biologicznych (m. in.

upośledzenia podziałów komórkowych

i procesów metabolicznych, śmierć komórki).

METODY LECZENIA

ONKOLOGICZNEGO

•

chirurgia onkologiczna,

•

radioterapia,

•

chemioterapia,

•

hormonoterapia,

•

immunoterapia,

•

terapie celowane.

UDZIAŁ RADIOTERAPII

W LECZENIU

ONKOLOGICZNYM

•

chorzy wymagający zastosowania

radioterapii - 60%,

•

chorzy wyleczeni z zastosowaniem samodzielnego

leczenia chirurgicznego - 22%,

•

chorzy wyleczeni z zastosowaniem samodzielnej

radioterapii - 18%,

•

chorzy wyleczeni z zastosowaniem samodzielnej

chemioterapii - 5%.

UDZIAŁ RADIOTERAPII

W PROGRAMACH

LECZENIA SKOJARZONEGO

•

zmiana sekwencji zastosowania radioterapii

-neoadjuwant - kontynuacja leczenia w formie

radykalnej (np.: miejscowo zaawansowany rak piersi,

rak szyjki macicy, rak odbytnicy),

•

eliminacja drastycznych i skomplikowanych zabiegów

operacyjnych,

•

schematy leczenia skojarzonego z chemioterapią

-jednoczasowa

(np. zaawansowany rak krtani

z zachowaniem narządu) lub naprzemienna (np. rak

odbytnicy z zachowaniem narządu i wycięciem guza,

tzw. radiochemioterapia przed i pooperacyjna).

MECHANIZM DZIAŁANIA

PROMIENIOWANIA

JONIZUJĄCEGO

•

bezpośredni (tzw. efekt tarczy):

odpowiedzialny za 25% uszkodzeń komórkowych,

polega na uszkodzeniu najbardziej wrażliwych

struktur komórkowych (np. DNA) przez wolny

elektron powstały wskutek absorpcji fotonu lub

promieniowania cząsteczkowego.

•

pośredni:

odpowiedzialny za 75% uszkodzeń

komórkowych,

powodujący radiolizę wody

(uszkodzenie struktur komórkowych

przez wolne rodniki wodorotlenowe).

MECHANIZM DZIAŁANIA

PROMIENIOWANIA

SKUTECZNOŚĆ LECZENIA

ENERGIĄ JONIZUJĄCĄ

określa podstawową

wrażliwość komórek

na napromienianie,

odnosi się do

komórek

prawidłowych

i nowotworowych;

• jednorodności populacji komórek,

• zdolności do naprawy uszkodzeń popromiennych,

• fazy cyklu komórkowego,

• stopnia utlenowania komórki,

Bergonie i Tribondeau, 1906 r.

WRAŻLIWOŚĆ KOMÓREK NA DZIAŁANIE

PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO JEST

WPROST PROPORCJONALNA DO ICH

AKTYWNOŚCI PODZIAŁOWEJ

I ODWROTNIE PROPORCJONALNA DO

STOPNIA ICH ZRÓŻNICOWANIA

•

nowotwory o różnej histogenezie cechują się

promieniowrażliwością

zbliżoną

do tkanek,

z których się wywodzą,

•

młode, niezróżnicowane i często dzielące się

komórki są najbardziej promieniowrażliwe,

•

powyższe prawo dotyczy komórek prawidłowych

i nowotworowych.

PROMIENIOWRAŻLIWOŚĆ

NOWOTWORÓW

NAJWYŻSZA

ŚREDNIA

NAJNIŻSZA

•

białaczki

•

chłoniaki złośliwe

•

nasieniaki

•

neuroblastoma

•

rak skóry

•

rak szyjki macicy

•

rak trzonu macicy

•

rak krtani

•

rak prostaty

•

rak tarczycy

•

mięsaki

•

czerniak złośliwy

DAWKI TERAPEUTYCZNE

45 – 70 Gy

25 – 45 Gy

> 70 Gy

PROMIENIOULECZALNOŚĆ guz określany jako promieniowrażliwy

nie zawsze jest promieniouleczalny z powodu ograniczeń w podaniu odpowiednio wysokiej dawki, podyktowanych tolerancją tkanek otaczających; Promieniouleczalność komórki zależy od: • promieniowrażliwości nowotworu, • wielkości nowotworu,

• obecności narządów krytycznych w sąsiedztwie nowotworu,

• współistniejących schorzeń,

• stosowanych jednoczasowo systemowych metod leczenia przeciwnowotworowego,

• wiąże się z pojęciem wskaźnika terapeutycznego.

SKUTECZNOŚĆ LECZENIA

ENERGIĄ JONIZUJĄCĄ

INDEKS TERAPEUTYCZNY =

DAWKA TOLERANCYJNA

NAPROMIENIANYCH TKANEK PRAWIDŁOWYCH ŚREDNIA DAWKA LETALNA DLA KOMÓREK

NOWOTWOROWYCH GUZA

X

Y

RADIOBIOLOGIA

krzywa przeżycia komórek pod wpływem działania promieniowania

jonizującego (zależność pomiędzy pochłoniętą jednorazową dawką

promieniowania a odsetkiem komórek przeżywających)

2 4 6 8 10 12 [Gy] 0,001 0 KOMÓRKI PRZE Ż YWAJ Ą CE DAWKA 0,1 0,01 1

RADIOBIOLOGIA

Podstawowe mechanizmy biologicznych skutków oddziaływania

promieniowania jonizującego (Whiters, 1968 r., formuła 4R):

• NAPRAWA (repair) - naprawa uszkodzeń DNA powstałych w wyniku

działania promieniowania jonizującego następuje w ciągu kilku godzin od ekspozycji;

• REPOPULACJA (repopulation) - w trakcie 5 - 7 tygodni stosowania

radioterapii komórki, które przeżyły promieniowanie proliferują i relatywnie rośnie liczba komórek, które powinny być zniszczone; jeśli komórki cechują się względnie długim czasem podwojenia w stosunku do czasu trwania radioterapii, to w okresie leczenia nie następuje znacząca repopulacja guza;

• REDYSTRYBUCJA (redistribution) - komórki wykazują różną wrażliwość na promieniowanie, zależną od fazy cyklu podziałowego; większość komórek wykazuje największą wrażliwość w fazie G₂ i M, a największą oporność w fazie S i G₁;

• REOKSYGENACJA (reoxygenation) - tlen modyfikuje działanie

promieniowania - niedotlenienie tkanek zmniejsza skuteczność napromieniania; tlen hamuje naprawę popromiennych uszkodzeń DNA;

Rodzaj

promieniowania

Energia

promieniowania

Lokalizacja źródła

konwencjonalna lub megawoltowa

teleradioterapia lub brachyterapia

Cel terapeutyczny

Frakcjonowanie

radykalny lub paliatywny

RODZAJE PROMIENIOWANIA

RODZAJE PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO

ELEKTROMAGNETYCZNE

CZĄSTECZKOWE

FIZYCZNE ASPEKTY

PROMIENIOWANIA

RODZAJE PROMIENIOWANIA

WYKORZYSTYWANE

W RADIOTERAPII

ZJAWISKA FIZYCZNE

WYKORZYSTYWANE

W RADIOTERAPII

•

współoddziaływanie

promieniowania X i γ

z materią

•

rozpad

promieniotwórczy

pierwiastków

•

fotonowe

•

cząsteczkowe

WSPÓŁODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA

X i γ Z ATOMEM

e

ν

e

hν

e

-hν

e

-hν

ROZPAD PROMIENIOTWÓRCZY

PIERWIASTKÓW

rozpad α:

rozpad β

+

:

rozpad β

-

:

A

X

A - 4

Y +

4

α

Z

Z - 2

2

A

X

A

Y +

0

β

Z

Z - 1

+1

A

X

A

Y +

0

β

Z

Z + 1

-1

RODZAJE

PROMIENIOWANIA

Promieniowanie elektromagnetyczne

(fotonowe):

promieniowanie gamma emitowane przez

naturalne pierwiastki promieniotwórcze lub

sztuczne izotopy oraz promieniowanie

X wytwarzane w akceleratorach liniowych lub

lampach rentgenowskich;

Promieniowanie cząsteczkowe

(korpuskularne):

najczęściej elektrony, neutrony czy protony

wytwarzane w adekwatnych generatorach;

ENERGIA PROMIENIOWANIA

Radioterapia konwencjonalna (ortowoltowa):

•

aparaty rentgenowskie - 100 - 400 keV

(niskoenergetyczna wiązka fotonowa),

Radioterapia megawoltowa:

•

bomba kobaltowa - promieniowanie γ 1,25 MeV,

•

przyspieszacze liniowe

-promieniowanie X 4 - 25 MeV,

elektrony 4 - 21 MeV,

Brachyterapia:

•

Cs - 0,662 MeV,

•

Ir - 0,350 MeV.

ZALETY PROMIENIOWANIA MEGAWOLTOWEGO:

•

większa przenikliwość

(możliwość

uzyskania

wysokiej dawki w zmianach położonych głęboko),

•

mniejsza zdolność

do pochłaniania przez

tkankę

kostną

(pozwala na napromienianie

guzów wewnątrz struktur kostnych),

•

lepsza tolerancja leczenia (mniej działań

niepożądanych),

•

mniejsze nasilenie odczynów popromiennych skóry,

•

mniejsze nasilenie odczynów popromiennych

w sąsiedztwie okolicy napromienianej zmiany,

5

•

wiązka elektronowa emitowana przez akcelerator ma

mniejszy zasięg w napromienianych tkankach

i zastosowanie w leczeniu zmian powierzchownych.

RÓŻNICE W ROZKŁADZIE DAWKI

DLA FOTONÓW O RÓŻNEJ ENERGII

promieniowanie γ 60_{Co 1,25 MeV} 2 4 6 8 10 12 14 [cm] 100 80 60 40 20 0 [%] promieniowanie X 6 MeV promieniowanie X 100 keV

głębokość penetracji w zależności od rodzaju promieniowania

da wk a g łę boko ściowa

RÓŻNICE W ROZKŁADZIE DAWKI

DLA FOTONÓW I ELEKTRONÓW

promieniowanie e- 9 MeV 2 4 6 8 10 12 14 [cm] 100 80 60 40 20 0 [%] promieniowanie X 6 MeV da wk a g łę boko ściowa

ROZKŁAD IZODOZ POJEDYNCZEJ WIĄZKI

PROMIENIOWANIA O RÓŻNEJ ENERGII

4 2 0 2 4 (cm) 5 cm 25 cm 15 cm promieniowanie X 225 keV bomba γ 60_Co

1,25 MeV akcelerator23 MeV

90 30 50 10 100 5 95 80 60 40 20 10 80 60 20 10 80 60 40 4 2 0 2 4 (cm) 4 2 0 2 4 (cm)

RADIOTERAPIA

BRACHYTERAPIA

TELETERAPIA

TELERADIOTERAPIA

źródło

promieniowania

guz

nowotworowy

napromienianie z zewnątrz wiązką skierowaną ze

źródła znajdującego się w pewnej odległości od ciała

pacjenta (akceleratory liniowe, bomby kobaltowe,

aparaty rentgenowskie); wiązka fotonowa i elektronowa;

BRACHYTERAPIA

źródło

promieniowania

guz

nowotworowy

napromienianie ze źródła znajdującego się w kontakcie

bezpośrednim z pacjentem (źródło w styczności, w jamie

CELE TERAPEUTYCZNE

Radioterapia radykalna:

zakłada trwałe wyleczenie.

Radioterapia paliatywna:

zakłada zahamowanie procesu

nowotworowego, zmniejszenie

dolegliwości i przedłużenie

życia, nie wpływa na przebieg

procesu nowotworowego.

FRAKCJONOWANIE

•

Frakcjonowanie konwencjonalne:

napromienianie jedną dawką frakcyjną 1,8 - 2,5 Gy

dziennie, 5 razy w tygodniu.

•

Hiperfrakcjonowanie:

napromienianie 2 - 3 razy dziennie dawką frakcyjną

mniejszą niż 2 Gy bez zmiany całkowitego czasu

leczenia.

•

Frakcjonowanie przyspieszone:

skrócenie całkowitego czasu leczenia bez zmiany

dawki frakcyjnej.

•

Hipofrakcjonowanie:

FRAKCJONOWANIE

JEDNOSTKA DAWKI POCHŁONIĘTEJ

1 J

1 Gy =

1 kg

całkowita dawka promieniowania podzielona jest na części (frakcje), w teleradioterapii (radykalnej, przeciętnie - 1,8 do 2,5 Gy na frakcję; odpowiednio wysoka dawka sumaryczna, paliatywnej - 4 do 8 Gy na frakcję; odpowiednio niska dawka sumaryczna) i brachyterapii (przeciętnie - 5 do 10 Gy na frakcję z różnie wysoką dawką sumaryczną w zależności od sytuacji klinicznej);

TECHNIKI NAPROMIENIANIA

W radioterapii, w zależności od sposobu

definiowania odległości promieniowania

od powierzchni, tj. od skóry chorego

lub zewnętrznego obrysu chorego

wyróżnia się dwie techniki:

•

SSD (Source Skin Distance),

TECHNIKI NAPROMIENIANIA

W zależności od technicznego sposobu

realizacji napromieniania można wyróżnić

techniki:

•

klasyczne,

•

konformalne,

•

obrotowe,

•

stereotaktyczne,

Zastosowanie znajdują

różne odległości dla

różnych wiązek danego

rodzaju promieniowania

(np. 100 cm dla wiązki

fotonowej lub 110 cm

dla wiązki elektronowej).

Technika ta wymaga

zmiany położenia chorego

względem źródła

promieniowania dla każdej

wiązki.

W technice SSD zostaje określona odległość źródła promieniowania

od punktu zdefiniowanego na skórze chorego (obrysu

zewnętrznego). Wymiary pola określone są na skórze chorego.

SSD

IgnP

TECHNIKI NAPROMIENIANIA

W technice SAD zostaje określona odległość źródła promieniowania

od izocentrum aparatu terapeutycznego. Izocentrum jest punktem

symetrii ramienia aparatu terapeutycznego – w takiej samej

odległości od źródła promieniowania dla każdego kąta jego ramienia.

W praktyce klinicznej punkt

ten znajduje się zwykle

wewnątrz chorego lub

obrysu zewnętrznego w

czasie planowania rozkładu

dawki. Wymiary pola

napromieniania określone

są w izocentrum. Przy

zastosowaniu kilku wiązek

położenie chorego nie

zmienia się. Odległość od

źródła promieniowania do

powierzchni skóry jest inna

dla każdej wiązki.

SAD

TECHNIKI NAPROMIENIANIA

TECHNIKI KLASYCZNE (dawna radioterapia): kształt napromienianego

pola odpowiada prostym figurom geometrycznym – np. kwadratowi lub prostokątowi i nie jest dostosowany do obszaru guza nowotworowego.

Większy obszar napromieniania dla jednorodnego obszaru dawki (generowanie niepożądanej dawki w

tkankach zdrowych); ochrona narządów krytycznych osłonami

standardowymi lub indywidualnymi ze

stopu Wood’a o charakterze prostych

figur geometrycznych = pozyskiwanie odpowiedniego kształtu pola (osłony nie uwzględniają efektów związanych z rozbieżnością wiązki - w praktyce dają duże niedokładności związane z ich ułożeniem).

+

IgnP

Najczęściej stosuje się technikę SSD ze względu na prostotę obliczania czasu napromieniania. Realizacja techniki wydłuża czas pracy z chorym na aparacie.

7

7

7

7

1,5

1,5

2

2

tradycyjne

zdjęcie

symulacyjne

do

planowania

radioterapii

miednicy

mniejszej,

projekcja AP,

osłony

narożne

OSŁONA

INDYWIDUALNA

(stop Wood’a)

osłony standardowe – regularne kształty geometryczne, brak uwzględnienia

efektu rozbieżności wiązki promieniowania, osłony indywidualne – kształt ustalony wykonane na podstawie zdjęć rentgenowskich, uwzględnienie rozbieżności wiązki;

OSŁONY

STANDARDOWE

(stop Wood’a)

stop Bi (bizmutu), Cd (kadmu), Pb (ołowiu), Sn (cyny), współczynnik

absporpcji zbliżony do ołowiu, temperatura topnienia oraz plastyczność niższa – możliwość wielokrotnego przerabiania w warunkach modelarni zakładu radioterapii (temperatura topnienia 66 – 72 ºC);

MASKA

ORFITOWA

systemy unieruchamiające – zapewnienie stabilności ułożenia i odtwarzalności

warunków napromieniania podczas każdej ekspozycji; ustalanie współrzędnych pól do napromieniania, wykonanie rysunku pól;

TECHNIKI NAPROMIENIANIA

TECHNIKA KONFORMALNA (współczesna radioterapia): kształt

napromienianego pola jest precyzyjnie dostosowany do kształtu guza nowotworowego w płaszczyźnie prostopadłej do osi wiązki. Osłona struktur krytycznych odbywa się przy udziale kolimatora wielolistkowego MLC.

+

IgnP

Możliwa trójwymiarowa wizualizacja rozkładu dawki (konformalizacja rozkładu dawki = dopasowanie terapeutycznej izodozy do obszaru napromienianego), kształty pól dostosowane do formy przestrzennej guza, obliczenia wykonywane przez algorytmy trójwymiarowe w oparciu o badania obrazowe wykonane w trakcie planowania; wyniki planowania mają charakter przestrzenny;

Kontrolowane (weryfikowane w trakcie planowania) zastosowanie statycznych modyfikatorów rozkładu dawki: klinów, kompensatorów, osłon indywidualnych, statycznych MLC.

KOLIMATOR

WIELOLISTKOWY

(ang. Multi

Leaf Collimator,

MLC)

Varian Medical Systems

układ mogących poruszać się niezależnie listków wolframowych (najczęściej); liczba (np. 80 lub 120) i szerokość zależna od aparatu terapeutycznego (od 3 mm do 20 mm), mniejszy wymiar bliżej środka wiązki; listki zewnętrzne (skrajne) nieruchome; możliwość kształtowania wiązki;

obraz

trójwymiarowego,

komputerowego

planowania leczenia

(3D),

układ pól

miednicowych,

rekonstrukcja

komputerowa

TECHNIKI NAPROMIENIANIA

TECHNIKA OBROTOWA (współczesna radioterapia): w trakcie

napromieniania chorego źródło promieniowania wykonuje ruch (po okręgu, wokół chorego).

Rodzaj techniki SAD ze stałą odległością źródła promieniowania względem punktu referencyjnego (definiującego dawkę); duża dawka uzyskiwana w określonej napromienianej objętości, z dużym marginesem jej niejednorodności; możliwa do

realizacji tylko przy użyciu kolimatora wielolistkowego mającego możliwość zmiany kształtu wiązki promieniowania w sposób dynamiczny;

IgnP

+

Dynamicznie zmienny kształt pola napromienianego w czasie seansu terapeutycznego pozwala na podanie dawki odpowiednio wysokiej w obrębie guza nowotworowego i jednoczesne oszczędzenie tkanek zdrowych.

TECHNIKI NAPROMIENIANIA

TECHNIKA DYNAMICZNA (ang. Intensity Modulated Radiotherapy, IMRT) – dynamiczna zmiana kształtu pola napromienianego podczas

pojedynczego seansu terapeutycznego.

IgnP

+

Rodzaj techniki konformalnej; wiele wiązek; wiązka modyfikowana za pomocą

kolimatora wielolistkowego; dynamiczna zmiana kształtu

pola = ruchy jego listków; kształt pola napromienianego, forma przestrzenna obliczonej dawki dopasowane do formy przestrzennej guza oraz do kształtu struktur w jego sąsiedztwie; zmiana dawki w wybranych obszarach realizowana poprzez zmianę

szybkości poruszających się listków;

TECHNIKI NAPROMIENIANIA

TECHNIKA NAPROMIENIANIA CAŁEGO CIAŁA (ang. Total Body

Irradiation, TBI): zastosowanie promieniowania fotonowego i/lub elektronowego stanowiące procedurę przygotowującą do przyjęcia przeszczepu szpiku, poprzez zniszczenie jego komórek u pacjentów ze złośliwymi schorzeniami hematologicznymi (białaczki, chłoniaki).

Chory umieszczony w odpowiedniej odległości od źródła

promieniowania (SSD: 1,25 m i 4 m), układany w zadanej

pozycji (np. na jednym boku z ustaleniem położenia kończyn, głowy) z umieszczonymi detektorami w celu weryfikacji dawki oraz osłonami indywidualnymi w celu ochrony

narządów krytycznych. Plan

leczenia oparty na podstawie danych obrazowych z tomografii komputerowej; specjalny schemat frakcjonowania !;

+

TBI

(Total Body

Irradiation),

planowanie

konformalne,

rozkłady

dawek,

przekroje:

czołowy

i strzałkowy

dzięki uprzejmości dr M. Janiszewskiej

TECHNIKI NAPROMIENIANIA

TECHNIKA STEREOTAKTYCZNA (stereotaksja, radiochirurgia)

Duża liczba wiązek promieniowania w różnych płaszczyznach; bardzo małe wymiary pól (największy wymiar do kilku cm, duża dawka frakcyjna - kilka do kilkunastu Gy); aplikacje jednorazowe (dawka całkowita = dawka frakcyjna); napromienianie niewielkich guzów nowotworowych w trudno-dostępnych lokalizacjach; specjalne

sposoby stabilizacji (rama stereotaktyczna); radioterapia guzów mózgu i technika BOOST-u;

IgnP

+

Techniki stereotaktyczne nazywane są radiochirurgią, mogą opierać się o intensywną modulację wiązki (dynamiczna zmiana kształtu pola podczas napromieniania); cechuje je jednorodny rozkład dawki oraz gwałtowny spadek dawki poza obszarem leczonym;

planowanie

konformalne,

trójwymiarowy

topogram

obszaru

do

radioterapii

z rekonstrukcją

rozkładu dawki

(funkcja: dose

wash);

rak piersi, BCT

planowanie

konformalne,

przekrój

poprzeczny,

obszar

do radioterapii

(PTV)

z rekonstrukcją

rozkładu dawki

(rozkład

izodozowy);

rak piersi, BCT

NOWOCZESNE METODY

NAPROMIENIANIA

•

IMRT,

•

IGRT,

•

ADRT,

•

radioterapia 4D,

•

radiochirurgia - cyberknife,

•

brachyterapia z obrazowaniem 3D.

IMRT (Intensity Modulated

Radiotherapy) - modulacja

intensywności wiązki

•

zmiana

natężenia promieniowania

w różnych częściach pola podczas jednego

seansu terapeutycznego,

•

kształtowanie dawek w obrębie obszaru

guza i miejscach przerzutowania oraz

w obrębie struktur prawidłowych,

•

zmiana kształtu pola napromienianego

w trakcie seansu terapeutycznego,

•

realizacja techniki: „step and shoot” lub

„sliding windows”.

IMRT

(Intensity

Modulated

Radiotherapy),

modulacja

intensywności

wiązki, układ

wielowiązkowy

IMRT

(Intensity

Modulated

Radiotherapy),

modulacja

intensywności

wiązki,

pole wlotowe,

PTV, MLC

IMRT

(Intensity

Modulated

Radiotherapy),

modulacja

intensywności

wiązki,

optymalizacja,

fluencja

IGRT (Image Guided

Radiotherapy) – terapia

kierowana obrazem

•

weryfikacja ułożenia pacjenta na

stole terapeutycznym

akceleratora oraz

automatyczna modyfikacja bezpośrednio

przed rozpoczęciem seansu terapeutycznego

lub w trakcie jego trwania,

•

ocena ruchomości wewnętrznej obszaru

napromieniania oraz narządów krytycznych,

•

możliwość śledzenia ruchu mimowolnego

(przemieszczania się) napromienianej

struktury, określenie granic jej wychylenia.

ADRT (Adaptive Radiotherapy)

– terapia dostosowawcza

•

przeplanowywanie targetu

w trakcie

rozpoczętego procesu leczenia, dostosowanie

go do warunków ustalonych na podstawie

kontroli obrazowej,

•

modulacja codziennej dawki,

•

„uśrednianie”

targetu, dalsza

kontynuacja

napromieniania adekwatnie do poprawionego

obszaru,

•

radioterapia zredukowanego o ruchomość

wewnętrzną

obszaru napromieniania

(synchronizacja cykli fizjologicznych

determinujących ruchomość

wewnętrzną

obszaru i elementów aparatu sterujących

układem ograniczającym promieniowanie).

RT4D (Four Dimensional

Radiotherapy) – czwarty

wymiar radioterapii

•

obrazowanie w czasie rzeczywistym,

•

czas napromieniania ma

wpływ na położenie

i kształt napromienianej objętości,

•

synchronizacja napromieniania ze szczególnie dużymi

ruchami wewnątrzfrakcyjnymi targetu (duże ruchy

fizjologiczne narządów),

•

bramkowanie (ang. respiratory gating); włączanie

i wyłączanie wiązki w wybranych fazach oddechowych,

•

podążanie za celem (ang. dynamic target tracking);

obserwowanie markerów targetu

w trakcie

napromieniania

za sprawą

specjalnych systemów

fluorescencyjnych instalowanych w bunkrze aparatu

i dalej na bieżąco dopasowywanie wiązki do targetu

poprzez np. ruch głowicy aparatu, kolimatora, itd.;

IORT (Intraoperative

Radiotherapy) – radioterapia

śródoperacyjna

•

promieniowanie elektromagnetyczne (fotony) lub

cząsteczkowe (elektrony), niska energia

promieniowania (np. 50 kV), specjalne aplikatory,

warunki aseptyki,

•

radioterapia realizowana na sali operacyjnej

w różnych sekwencjach czasowych w stosunku do

zabiegu.

KONTROLA I OCENA

PRAWIDŁOWOŚCI LECZENIA

ZDJĘCIA PORTALOWE WYKONYWANE NA APARACIE TERAPEUTYCZNYM, OBRAZOWANIE PŁASKIE, ZE STRUKTURAMI KOSTNYMI, POWIETRZE

Varian Medical Systems

KONTROLA I OCENA

PRAWIDŁOWOŚCI LECZENIA

OBRAZOWANIE OBJĘTOŚCIOWE, FALA DOPPLEROWSKA LUB X, WIĄZKA O RÓŻNYM WOLTAŻU, JEZDNY TOMOGRAF (CT ON RAILS); TOMOTERAPIA (MV CT, URZĄDZENIE OBRAZUJĄCE I AKCELERATOR LINIOWY); TOMOGRAFIA KOMPUTEROWA Z UŻYCIEM WIĄZKI STOŻKOWEJ (CONE BEAM CT = CB CT), SYSTEMY Z OBRAZOWANIEM ZA POMOCĄ WIĄZKI KILOWOLTOWEJ: OBI (ON BOARD IMAGER) I XVI (X-RAY VOLUME IMAGER); INTEGRACJA Z AKCELERATOREM;

ZAPLANOWANY OBSZAR NAPROMIENIANIA

planning target volume (PTV)

OBSZAR GUZA

gross tumour volume (GTV)

KLINICZNY OBSZAR NAPROMIENIANIA

clinical target volume (CTV)

OBSZAR LECZONY

treated volume (TV)

OBSZAR NAPROMIENIANY

irradiated volume (IV)

SCHEMAT OBSZARÓW

NAPROMIENIANIA

KOMPUTEROWY SYSTEM ZARZĄDZANIA RADIOTERAPIĄ SYSTEM DOZYMETRII PRZYSPIESZACZ LINIOWY SYMULATOR SYSTEM PLANOWANIA LECZENIA APARAT CT WSPOMAGAJĄCY PLANOWANIE LECZENIA MODELARNIA PRZYSPIESZACZ LINIOWY

ŹRÓDŁA STOSOWANE

W TELERADIOTERAPII

zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

PROMIENIOWANIE fotonowe, elektromagnetyczne

TERAPIA ORTOWOLTOWA

ŹRÓDŁA STOSOWANE

W TELERADIOTERAPII

PRZYSPIESZACZ LINIOWY CLINAC,

energia fotonowa 4 - 25 MeV, elektronowa 4 - 21 MeV PROMIENIOWANIE fotonowe, elektromagnetyczne, cząstkowe elektronowe

TERAPIA MEGAWOLTOWA

SYMULATOR

zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

PLANOWANIE

LECZENIA

(OBSZAR MIEDNICY

MNIEJSZEJ)

PROCES PRZYGOTOWANIA

RADIOTERAPII

•

badania obrazowe dla określenia stopnia zaawansowania,

•

przygotowanie unieruchomienia,

•

badania obrazowe dla planowania leczenia,

•

przygotowanie planu leczenia i jego weryfikacja,

•

realizacja terapii na aparacie terapeutycznym,

OBSZAR PODDAWANY

NAPROMIENIANIU

OBSZAR PODDAWANY

SYMULACJI

OBSZAR WYZNACZONY NA

SYMULATORZE

OSŁONY NAROŻNE

TATUAŻ

OBRAZOWANIE DLA

PLANOWANIA LECZENIA

WYZNACZANIE OBSZARU PTV

trójwymiarowe,

komputerowe

planowanie

leczenia,

kształt pola

wlotowego

dostosowany do

kształtu guza

nowotworowego,

topogram

lokalizacyjny

trójwymiarowe,

komputerowe

planowanie

leczenia,

kształt pola

wlotowego

dostosowany do

kształtu guza

nowotworowego,

wymiar pola,

PTV

trójwymiarowe,

komputerowe

planowanie

leczenia,

kształt pola

wlotowego

dostosowany do

kształtu guza

nowotworowego,

wymiar pola,

PTV, MLC

komputerowa

rekonstrukcja

obszaru do

napromieniania,

PTV i CTV dla

obszaru w

miednicy

mniejszej,

narządy

krytyczne

BRACHYTERAPIA

BRACHYTERAPIA

•

wysoka dawka podana w leczonym obszarze,

•

dawka jednorodna w leczonym obszarze,

•

maksymalna ochrona tkanek zdrowych,

•

promieniowanie gamma,

•

leczenie z zachowaniem funkcji narządów.

MOC DAWKI

TECHNIKA APLIKACJI

•

ultra LDR - 0,01 - 0,3 Gy/h

•

LDR - 0,4 - 2 Gy/h

•

PDR - 0,5 - 1 Gy/h

•

MDR - 2 - 12 Gy/h

•

HDR - > 12 Gy/h

•

śródtkankowa

•

kontaktowa

•

śródjamowa

after-loading - opóźnione ładowanie źródeł promieniotwórczych

(moc dawki)

Sposób aplikacji

Czas pozostawania w

obszarze aplikacji

klasyczna (ręczna) lub remote afterloading

stała (implanty stałe) lub czasowa

Cel terapeutyczny

Sposób umieszczania

izotopu

radykalny lub paliatywny

śródtkankowy, śródjamowy, intraluminalny endowaskularny, powierzchowny

BRACHYTERAPIA

LDR: 0,4 - 2 Gy/h, Cez (niska moc dawki)

•

sprawdzona skuteczność na dużych grupach chorych,

•

większe prawdopodobieństwo procesów naprawczych

uszkodzeń komórek zdrowych w trakcie napromieniania,

•

niewielki odsetek popromiennych odczynów ostrych i późnych,

•

wysoki współczynnik terapeutyczny (ograniczony zdolnością

do repopulacji),

•

krótszy czas leczenia całkowitego (vs teleradioterapia),

•

długi czas aplikacji pojedynczej aplikacji,

•

mała dokładność w określaniu rzeczywistego rozkładu dawki,

•

niewielki komfort leczenia dla chorego,

BRACHYTERAPIA

PDR: 0,5 - 1 Gy/h, Iryd

•

próba zastąpienia ciągłego napromieniania izotopami o niskiej

aktywności napromienianiem impulsami z zaplanowaną

przerwą przy zastosowaniu izotopów o wyższej aktywności,

•

wielkość dawki regulowana długością trwania impulsu lub

zwiększeniem ich liczby,

•

lepsza optymalizacja rozkładu dawki,

•

niewielki odsetek popromiennych odczynów ostrych i późnych,

•

możliwość indywidualnego doboru dawek, czasu leczenia,

długości impulsu, przerw pomiędzy nimi,

•

krótszy czas leczenia całkowitego (vs teleradioterapia),

•

duży komfort leczenia dla chorego (przerwy),

BRACHYTERAPIA

HDR: > 12 Gy/h, Iryd (wysoka moc dawki)

•

sprawdzona skuteczność na dużych grupach chorych,

•

wysoka odtwarzalność objętości napromienianej,

•

dobra ochrona narządów krytycznych,

•

wysoki odsetek unieszkodliwionych komórek (logarytmiczna

zależność od mocy dawki),

•

wzrost ryzyka popromiennych odczynów ostrych i późnych,

•

wysoki współczynnik terapeutyczny (niska dawka w narządach

krytycznych)

•

krótszy czas leczenia całkowitego (vs teleradioterapia),

•

krótki czas aplikacji,

•

wysoki komfort leczenia dla chorego,

•

niewielkie narażenie personelu na działanie promieniowania,

BRACHYTERAPIA

IZOTOPY

IZOTOP T

½

ENERGIA

PROMIENIOWANIE GAMMA (keV)

137

Cs

_{30,2 lat}

₆₆₂

Ir

_{74 dni 380}

I

_{59,4 dni}

₂₈

Au

_{64,7 godzin}

₄₁₆

PROMIENIOWANIE BETA (MeV)

90

Sr

_{28,2 lat}

_0,54

Ru

_{372 dni}

_3,55

BRACHYTERAPIA - ŹRÓDŁA

zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

aparat LDR,

źródło

promieniotwórcze

Cs (Cez)

BRACHYTERAPIA - ŹRÓDŁA

zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

-aparat HDR,

źródło

promieniotwórcze

BRACHYTERAPIA

ZDJĘCIA LOKALIZACYJNE

zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

TRÓJWYMIAROWY ROZKŁAD

DAWKI (3DBT)

•

uwidocznienie guza nowotworowego i uzyskanie jego obrazu

trójwymiarowego (3D) przy wykorzystaniu obrazowania

w oparciu o tomografię komputerową, tomografię

rezonansu magnetycznego, pozytonową emisyjną tomografię,

ultrasonografię,

•

obrazowanie w czasie rzeczywistym (4D),

•

wykorzystanie komputerowych systemów planowania,

•

wykorzystanie uzyskanych obrazów w procesach

rekonstrukcji, aplikacji źródeł, ustalenia planu leczenia oraz

kontroli rozkładu dawki podczas ekspozycji.

TRÓJWYMIAROWY ROZKŁAD

DAWKI (3DBT)

Brachyterapia oparta na obrazowaniu wymaga zdefiniowania

i wyznaczenia określonych objętości w celu uzyskania

konformalności napromieniania wyznaczonego obszaru:

•

GTV: (pierwotny – guz, GTV węzłowy) definiowany jako

badany klinicznie i/lub wyznaczony metodami obrazowania,

•

CTV: subkliniczny rozrost guza (GTV powiększony

o odpowiedni bezpieczny margines),

•

PTV: pojęcie geometryczne, przy prawidłowej aplikacji

PUNKTY REFERENCYJNE

(ginekologia)

2 cm

2 cm

A B

HR

guz widoczny makroskopowo

obszar d o napromieniania

LR

LR

IR

_IR

GUZ

(narząd)

HR (high risk): CTV wysokiego ryzyka

IR (intermediate risk): CTV średniego ryzyka

LR (low risk): CTV niskiego ryzyka

NOWE OBSZARY REFERENCYJNE

Brachyterapia HDR, red. Makarewicz zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

Brachyterapia HDR, red. Makarewicz

ODCZYNY POPROMIENNE

Odczyn popromienny to reakcja tkanek zdrowych na

promieniowanie.

Manifestacja odczynu popromiennego zależy od rodzaju

tkanki oraz schematu i dawki napromieniania.

Promieniowanie uszkadza zawsze DNA, więc komórki giną

w trakcie podziału – dlatego szybkość ujawniania się

i nasilenie uszkodzenia w tkance zależy m. in. od

aktywności proliferacyjnej komórki. W tkankach o krótkim

cyklu podziałowym odczyn ujawnia się

wcześnie,

w wolnym przebiegu cyklu – późno.

Komórki bezpośrednio odpowiedzialne za powstanie

odczynu popromiennego to komórki tarczowe.

Odpowiedź tkanek zdrowych na napromienianie opisywana

jest jako wczesny i późny odczyn popromienny.

ODCZYNY POPROMIENNE

•

Ostry odczyn popromienny

(w trakcie radioterapii lub do 90 dni

po jej zakończeniu):

9

ustępuje zwykle samoistnie lub po

prostym leczeniu farmakologicznym,

9

ma przebieg stopniowy i wzrastający,

9

z reguły nie stanowi zagrożenia dla życia,

ale rozległe uszkodzenia mogą

powodować powolne gojenie,

9

na częstość i nasilenie ww. odczynu

ma wpływ akumulowana dawka

tygodniowa,

9

krótki całkowity czas leczenia prowadzi

ODCZYNY POPROMIENNE

•

Późny odczyn popromienny

(powyżej 90 dnia radioterapii,

najczęściej po ½ - 5 latach po jej

zakończeniu):

9

pojawia się nagle,

9

z reguły jest trwały (objawy),

9

może stanowić zagrożenie dla życia,

9

większe uszkodzenia prowadzą

do

szybszego ujawnienia się odczynu,

9

całkowity czas leczenia nie ma wpływu

ODCZYNY POPROMIENNE

ODCZYNY POPROMIENNE

epilacja,

zaciemnienie skóry,

złuszczanie naskórka

zwłóknienie tkanki podskórnej,

zbliznowacenie skóry

ODCZYNY POPROMIENNE

Dawka tolerancji to najwyższa dawka

promieniowania, której podanie jest

związane z akceptowalnym ryzykiem

poważnych powikłań popromiennych. Jest

to dawka powodująca dopuszczalny 5%

poziom uszkodzenia tkanek zdrowych

w czasie 5 lat od napromieniania

(TD 5/5). Wyjątek stanowi martwica rdzenia

kręgowego, której częstość nie powinna

przekraczać 1%. Dawki tolerancji zostały

ustalone empirycznie na podstawie

wieloletnich doświadczeń

i mają

zastosowanie w konwencjonalnym

frakcjonowaniu dawki.

ODCZYNY POPROMIENNE

organ

pień mózgu 60 53 50 - - 65 martwica

płuco 45 30 17,5 65 40 24,5 pneumonitis

serce 60 45 40 70 55 50 pericarditis

przełyk 60 58 55 72 70 68 _perforacjazwężenie,

ODCZYNY POPROMIENNE

Ocena wyników leczenia powinna zawierać

zarówno określenie stopnia remisji nowotworu,

jak i opis wczesnych i późnych zmian

popromiennych. W tym celu konieczne jest

przyjęcie systemu klasyfikacji odczynów

popromiennych. Dobry system powinien

uwzględniać wszystkie możliwe skutki uboczne

radioterapii, zapewniać

powtarzalność

(możliwość jednakowej oceny nasilenia objawów

przez różnych obserwatorów i przez tego samego

obserwatora w różnym czasie, oraz

charakteryzować się czułością (wykrywać różnice

w różnych metodach radioterapii).

Do tej pory nie przyjęto jednak jednolitego,

obowiązującego wszystkich systemu oceny

odczynów popromiennych.

ODCZYNY POPROMIENNE

•

Systemy klasyfikacji odczynów

popromiennych:

9

RTOG/EORTC (Radiation Therapy Oncology

Group/European Organization for Research and

Treatment of Cancer),

9

LENT SOMA (late effects of normal tissue;

subjective, objective, management, analytic),

9

skala Common Toxicity Criteria,

9

skala Dische’a,

9

Franco - Italian Glossary,

9

STU (severity-time-units) - system jednostek

ODCZYNY POPROMIENNE

•

Najczęściej obecnie stosowany

system (skala) klasyfikacji odczynów

popromiennych to:

9

RTOG/EORTC

(Radiation Therapy

Oncology Group/European Organization

for Research and Treatment of Cancer),

ocenia wczesne i późne odczyny

popromienne; dla poszczególnych tkanek

i narządów opracowana jest skala

nasilenia objawów od G0 – brak odczynu,

poprzez G1 – G4 – różne nasilenia

odczynu, do G5 –

zgon

ODCZYNY POPROMIENNE

•

Przykłady odczynów popromiennych:

obszar – miednica mniejsza, narządy

krytyczne – jelito cienkie, jelito

grube,pęcherz moczowy, końcowe

odcinki moczowodów,

objawy ze strony układu moczowego:

9

częstomocz,

9

parcie na mocz,

9

nietrzymanie moczu,

9

krwawienia o różnym nasileniu,

9

przetoki pęcherzowo-pochwowe,

9

zwężenia moczowodów.

ODCZYNY POPROMIENNE

•

Przykłady odczynów popromiennych:

obszar – miednica mniejsza, narządy

krytyczne – jelito cienkie, jelito

grube,pęcherz moczowy, końcowe

odcinki moczowodów,

objawy odczynu popromiennego ze

strony przewodu pokarmowego:

9

biegunki,

9

parcie na stolec,

9

ból przy oddawaniu stolca,

9

krwawienia z odbytnicy o różnym

nasileniu,

9

przetoki pęcherzowo-odbytnicze,

9

niedrożność i perforacja jelit.

•

zniesienie lub złagodzenie bólu,

•

zahamowanie krwawień,

•

gojenie owrzodzeń nacieków egzofitycznych,

•

zmniejszenie objawów ucisku rdzenia kręgowego,

•

odbarczenie w zespole żyły czczej górnej,

•

zmniejszenie dolegliwości w przypadkach przerzutów

(neurologicznych - do mózgu, oddechowych - do płuc),

•

zapobieganie złamaniom patologicznym w przerzutach

do kości.

RADIOTERAPIA PALIATYWNA

•

szybki, korzystny efekt

u większości pacjentów z

zaawansowanym nowotworem,

•

podwyższenie jakości życia !

•

ok. 50% zgłaszających się chorych wymaga

leczenia paliatywnego,

RADIOTERAPIA PALIATYWNA

tradycyjne

zdjęcie

symulacyjne

do

planowania

radioterapii

paliatywnej,

patologiczne

złamanie

kręgu Th11,

• „Podręcznik dla studentów i lekarzy”, red. R. Kordek,

• „Podstawy planowania leczenia w radioterapii”, K. Ślosarek,

• „Ginekologia onkologiczna”, red. J. Markowska, R. Mądry,

• „Brachyterapia HDR”, red. R. Makarewicz,

• „Brachyterapia – wykłady”, J. Skowronek,

• „Onkologia Ginekologiczna”, red. J. Markowska,

• kursy radioterapii onkologicznej CMKP,

• materiały promocyjne Varian Medical Systems, Nucletron

• materiały własne autora.

W prezentacji wykorzystano informacje pochodzące z poniżej wymienionych źródeł: