Tomotherapy sebagai alat dalam gambar-dipandu terapi radiasi(IGRT): pengalaman klinis saat ini dan hasilABSTRAKRadioterapi modern ditandai dengan definisi target yang lebih baik melalui pencitraan medis disertai dengan Metode radiasi secara signifikan meningkatkan pengiriman, terutamai Intensity-Modulate

Radiation Therapy (IMRT). Namun, pengobatan hanya bisa seakurat posisi pasien untuk fraksi radioterapi sehari-hari mereka. Hal ini dalam konteks ini bahwa sejumlah modalitas pencitraan - mulai dari USG untuk on-board pencitraan kilovoltage dan computed tomography (CT) - telah menemukan cara mereka ke ruang perawatan di mana mereka memverifikasi pasien akurat posisi sebelum atau bahkan selama pengiriman radiasi. Helical tomotherapy (HT) menggabungkan pengiriman IMRT dengan inbuilt bimbingan gambar menggunakan pemindaian CT megavoltage. Makalah ini membahas pengalaman awal dari pusat yang berbeda dengan IGRT menggunakan HT diilustrasikan oleh sejumlah contoh klinis dari instalasi di London di Ontario, Kanada, salah satu situs pertama di dunia HT. Kami menemukan bahwa HT memungkinkan pengiriman distribusi radiasi yang sangat konformal dosis dikombinasikan dengan akuisisi citra yang memadai setiap hari. Sebuah fitur penting dari unit ini adalah integrasi, yang juga termasuk sistem pengolahan disesuaikan perencanaan terbalik dan jaminan kualitas modul untuk setiap pasien. © 2007Biomedical Imaging dan Intervensi Journal. All rights reserved.PENDAHULUAN Pengalaman klinis selalu penting Komponen dalam evaluasi dari setiap teknologi baru diterapi radiasi dan heliks tomotherapy (HT) tidak pengecualian. Pada tahap awal pelaksanaan,perhatian difokuskan pada perbandingan retrospektif [1-9] dari rencana perawatan dikembangkan untuk radiasi yang berbeda pengiriman pilihan untuk mencari skenario klinis di mana HT mampu menawarkan peningkatan yang signifikan karena perusahaan spesifik teknologi desain, seperti yang dibahas dalam sebelumnya review [10]. Perbandingan ini rencanamenyimpulkan bahwa memang HT dapat memberikan peningkatan yang normal jaringan sparing dan cakupan sasaran yang sangat konformal. Gambar-dipandu terapi radiasi (IGRT) tersedia di HT, berkat on-board megavoltage computed tomography (MVCT) diimplementasikan dalam tersedia secara komersial Hi-Model ART, memungkinkan verifikasi pengaturan harian pasien dan reposisi. Dalam laporan ini, yang pertama hasil pada penggunaannya di Studi phantom dan praktek klinis yang terakhir.KLINIS CONTOH PEDOMAN IMAGE DI TomoTherapy MVCT ditemukan menjadi alat pencitraan yang penting untuk pengiriman radiasi yang tepat karena memberikan jauh lebih detil anatomi daripada konvensional radiasi film pelabuhan terapi yang digunakan untuk setup pasien verifikasi. Ada semakin banyak publikasi membandingkan rencana pengobatan radioterapi yang berbeda teknik untuk pengiriman HT. Yang terakhir ini diperkirakan memiliki beberapa keuntungan, terutama menyangkut homogenitasdistribusi dosis dalam target [4,11-15]. Dalam mengikuti, kami ingin menggambarkan spesifikkarakteristik perawatan HT berencana menggunakan klinis contoh dari praktek kami di London, di Ontario, Kanada. Kanker paru-paru dipilih karena perawatan hasil yang cukup buruk dan ada indikasi bahwa eskalasi dosis dapat meningkatkan hasil klinis [16]. Di memesan untuk mencapai hal ini, dosis ke paru-paru normal harus berkurang. Ini adalah tantangan yang signifikan dalam dosis radiasi pengiriman. Kepala dan leher, dan prostat, dua lainnya contoh yang dipilih, adalah aplikasi yang paling umum untukIMRT. Radioterapi sering pengobatan primer modalitas dalam penyakit dan dalam kedua kasus, telahmenunjukkan bahwa toksisitas jaringan normal dapat dikurangi dengan menggunakan teknik radioterapi

canggih.Kanker paru-paruPerencanaan studi tentang penggunaan HT untuk mengobati kanker paru-paru lokal menunjukkan dosis yang lebih konformal distribusi untuk target dan hemat lebih baik dari yang normal struktur [2,17,18]. Ini akan menghasilkan klinis yang lebih baik Hasil untuk pengobatan radiasi jika setup pasien,Target bentuk, ukuran dan lokasi tetap sama seperti pada saat pasien ini dicitrakan untuk perencanaan. Jika kondisi tidak terpenuhi, dosis yang lebih konformal distribusi parsial mungkin kehilangan target dan memberikan dosis tinggi ke organ sensitif. Beberapa pencitraan teknik telah menunjukkan variasi yang signifikan dari volume tumor selama pengobatan radioterapi: elektronik Portal pencitraan menunjukkan penyusutan tumor 20% atau lebih dalam 40% dari pasien [19], ulangi kilovoltage CT studi untuk 40 pasien mengungkapkan tren waktu menuju penurunan volume tumor bruto (GTVs) selama difraksinasi stereotactic radioterapi [20], dan MVCT pada tomotherapy sistem diperbolehkan volumetrik harianEvaluasi [21]. Temuan ini menunjukkan bahwa periodik penyesuaian rencana perawatan selama kursus pengobatan diperlukan untuk memperhitungkan perubahan dalam bentuk dan lokasi dari target volume dan struktur yang sangat penting ketika teknik konformal seperti IMRT digunakan. Seorang pilot kelayakan percobaan 10 pasien dengan non-sel kecil paru-paru Kanker memberikan hasil pada target contouring pada tomotherapy MVCT dan konvensional CT gambar [22]. Perjanjian volumetrik antara CT konvensional dan MVCT sangat baik dalam 5 dari 7 pasien dengan lesi terletak terutama di parenkim paru-paru sementara itu suboptimal untuk penyakit mediastinum primer. Kupelian etal. [21] melaporkan penelitian mereka regresi tumor selama sinar eksternal radioterapi untuk 10 pasien dengan nonsmall- sel kanker paru-paru. Penelitian ini tumor pengurangan menggunakan on-board MVCT pada sistem tomotherapy memberikan penuhvolumetrik evaluasi, yang tidak mungkin dengan pengamatan yang dilakukan pada gambar portal yang diperoleh selama pengobatan [19]. MVCT scan dari target daerah dilakukan beberapa kali selama pengobatan. Frekuensi pemindaian ditentukan oleh dokter yang merawat sehingga total 274 scan MVCT diperoleh pada 10 pasien di kisaran 9-35 scan per pasien. Volume Tumor ditentukan dalam sistem perencanaan perlakuan, dan tidak oleh metode manual. Untuk semua 10 tumor, penurunan rata-ratavolume adalah 1,2% per hari dengan kisaran 0,6% menjadi 2,3% per hari. Tingkat terendah penyusutan diamati untuk lesi terkecil dengan volume awal 5,9 cm3. Tingkat tertinggi terjadi pada lesi terbesar dengan volume awal 737 cm3. Faktor-faktor lain seperti histologi, tingkat nekrosis dan dosis-per-fraksi dapat berperan dalam pengurangan ukuran tumor [23]. Langsung evaluasi regresi tumor menggunakan MVCT segera sebelum pengobatan menunjukkan potensi kebutuhan untuk rencana memperbarui selama perawatan [24]. Jika tumor penyusutan selama pengobatan radiasi secara klinis signifikan, rencana pengobatan ulang optimasi harus dipertimbangkan, sehingga dosis untuk target tetap sebagaiawalnya diresepkan dan ditingkatkan hemat dari sensitif struktur (seperti volume paru-paru normal) dapat dicapai [2]. Signifikansi klinis 'berencana memperbarui' (atau radioterapi adaptif) masih harus dibuktikan dan korelasi regresi tumor dengan klinis hasil harus dipelajari [25]. Retrospektif lain Studi regresi tumor selama pengobatan pada unit HT dari 25 pasien dengan kanker paru-paru menunjukkan respon parsial dalam 3 (12%), respon marjinal dalam 5 (20%) dan stabil penyakit pada 17 (68%) pasien [26]. Tumor regresi lebih dari 25% diamati pada 10 pasien (40%). Namun, penulis mempertanyakan signifikansi klinis ini pengurangan regresi dan lapangan selama radioterapi karena tidak ada cara untuk mendokumentasikan histologis penyakit clearance. Menurut pendapat kami, tindak lanjut untuk jangka waktu yang cukup lama setelah pengobatan mungkin menjadi cara untuk menjawab pertanyaan ini.Ada beberapa kasus perubahan anatomi dramatis diungkapkan oleh MVCT pencitraan mana re-perencanaan mutlak diperlukan. Gambar 1 menunjukkan salah satu seperti contoh pasien dengan non-sel kecil kanker paru-paru dirawat pada unit tomotherapy di pusat kami di tahun 2005. Gambar 1a menunjukkan satu potong aksial studi kVCT digunakan untuk pengobatan awal rencana # 1. Namun, bila pasien datang untuk perawatan 22 hari setelah studi ini, para MVCT ditunjukkan (lihat Gambar 1b)

bahwa tumor telah menelantarkan baik anterior dan superior mungkin sebagai akibat dariruntuhnya salah satu segmen paru-paru. KVCT lain Penelitian dilakukan (lihat Gambar 1c), yang dikonfirmasi temuan pada MVCT dan digunakan untuk membuat rencana # 2.

Figure 3 The values of vector shifts introduced daily based on matching of the PTV contour used for planning(red line on Fig. 2a) with the daily MVCT images.

Rencana ini disampaikan selama 18 fraksi dan harian MVCT gambar hanya menunjukkan sedikit pengurangan dari GTV sampai hari ketika atelektasis itu diselesaikan dan tumorpindah kembali seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1d. Kemudian lagi kVCT penelitian dilakukan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1e, melainkan digunakan untuk rencana # 3. Yang terakhir ini diterapkan untuk sisa pecahan dan gambar MVCT pada akhir hari pengobatan ditunjukkan pada Gambar 1f. Jelas, sepertiperubahan dramatis dalam tumor / anatomi jaringan normal dapat hanya bisa dideteksi oleh harian CT pencitraan dari pasien.Kepala & Leher Di antara lokasi tumor, kepala dan leher merupakan spesifik tantangan dan peluang untuk presisi tinggiradioterapi perencanaan dan pengiriman. Kedekatan – di sebagian besar kasus - antara GTV klinis nyata dan kritis organ beresiko dan fakta bahwa gerakan internal jaringan dan organ cenderung kurang dari suatu masalah dalam kepala dan leher daerah nikmat penggunaan presisi tinggi IMRT [27]. Hansen et al. telah menemukan bahwa mengulang CT pencitraan dan re-perencanaan selama IMRT untuk pasien dengan kanker kepala dan leher sangat penting karena volume klinis targetpenurunan pada tingkat rata rata 1,7% -1,8% per hari pengobatan dan hilangnya volume adalah sering asimetris [28]. Gambar 2 mengilustrasikan pentingnya koreksi pengaturan sehari-hari dalam kasusPasien yang ditunjukkan pada Gambar 3 dari kertas pendamping kami [10]. Sebuah dosis 60 Gy sampai 90% dari target perencanaan volume (PTV) yang diresepkan dengan prioritas hemat sumsum tulang belakang dan trakea. Pasien ini kehilangan berat badan selama pengobatan (dari 133 kg pada awal menjadi 124 kg pada akhir pengobatan), sehingga anatomi pasien berubah terutama di daerah perawatan. Vektor bergeser digunakan untuk penyelarasan pengaturan harian pasien untuk pasien ini sebagai fungsi waktu ditunjukkan pada Gambar 3.Gambar 2 kVCT gambar (kiri) sebelum pengobatan dan (kanan) setelah melahirkan dari 22 fraksi untuk pasien dengan penurunan berat badan yang signifikan.

Gambar 3 Nilai-nilai vektor pergeseran diperkenalkan harian berdasarkan pencocokan kontur PTV digunakan untuk perencanaan (Garis merah pada gambar. 2a) dengan gambar MVCT harianRe-pengobatan metastasis tulang belakang sangat sulit karena sumsum tulang belakang biasanya menerima radiobiological setara dosis 40 sampai 45 Gy yang diberikan dalam 2 Gy fraksi selama pertama pengobatan, sehingga risiko radiasi myelitis setelah kursus kedua tinggi[29]. Mahan et al. mengevaluasi kelayakan imageguided tomotherapy untuk re-pengobatan vertebral tulang [30]. Mereka melakukan pengukuran dosis gradien dan dosis maksimum kabel menggunakan silinder phantom, menguji kemampuan gambar MVCT pelokalan tulang belakang anatomi dan menggunakan pengalaman ini untuk pengobatan ulang 8 dari pasien dengan kompresi tali pusat dengan dosis rata-rata 28 Gy menggunakan HT. Kesalahan pencitraan total sistem adalah diukur dengan pencitraan ulangi dari kepala antropomorfik phantom. Pada awalnya, gambar kVCT diperoleh pada CT simulator dan ditransfer ke database untuk tomotherapy fusi citra. The phantom ditempatkan di benar relatif terhadap Pusat iso mesin posisi, sehingga setiap non-zero pengaturan pergeseran dihitung oleh bimbingan gambar Sistem merupakan kesalahan dalam proses pencitraan dan fusi.Gambar MVCT diperoleh pada rentang 15 cm superior-inferior dan berbagai pilihan otomatis gambar algoritma fusi digunakan. Jumlah sistem pencitraan kesalahan (1 σ) dari ± 0,6 mm, ± 0,5 mm, dan ± 0,6 mm yang diperoleh dengan "tulang", "Jaringan tulang dan Soft", dan "Fullimage"pilihan, masing-masing. Ketidakpastian dalam superior-inferior arah (± 0,6 mm) adalah dua kaliketidakpastian dalam arah anterior-posterior dan lateral(± 0,3 mm). Perlu dicatat bahwa kesalahan klinis total mungkin jauh lebih besar karena pasien yang sebenarnya bisa bergerak selama pengobatan dan / atau kolom vertebral dapat sejajar dalamrelatif terhadap rencana perawatan yang berbeda posisi. Di radioterapi 8 pasien dengan yang sebelumnya dirawat vertebral metastasis, Mahan et al. diperoleh MVCT gambar melalui PTV, autofused mereka dengan gambar kVCT perencanaan, pengungsi pasien sesuaike MVCT / kVCT pergeseran dihitung dan lagi melakukan studi MVCT untuk memverifikasi bahwa pergeseran itu diterapkan dengan benar dan untuk menilai gerak intrafraction sebelum pengiriman pengobatan. Kisaran total interfraction perpindahan sehubungan dengan posisipada tanda laser eksternal adalah sebagai besar sebagai 15 mm [30]. Itu standar deviasi adalah 4,0 mm, 4,1 mm, dan 4,3 mm anterior-posterior, lateral dan superior-inferiorarah, masing-masing. Dosis gradien dari 10% per mm ditemukan dicapai oleh HT dalam pengukuran phantom untuk geometri mewakili sumsum tulang belakang sebagai mm 10 diameter silinder 25 mm dan tebal 'tulang'. Yang sangat marjin 3 mm kecil digunakan untuk memperluas GTV untuk akurasi tinggi PTV dengan asumsi posisi dan tinggidosis gradien. Sebagai hasil dari pengobatan tersebut 6 dari 8 pasien mengalami bantuan lengkap dari pra-pengobatan mereka gejala, 2 memiliki bantuan parsial, dan 2 meninggal jauh penyakit selama rata-rata tindak lanjut dari 15,2 bulan [30].ProstataSebuah kelompok dari Milan melaporkan perkiraan merekasistematis dan acak set-up kesalahan dengan menggunakan on-line serta protokol pengaturan koreksi off-line. Mereka memilikimodel kesalahan sistematik rata-rata dan residual kesalahan untuk kasus pasca operasi kanker prostat (Jadwal hypofractionated 20 Gy dalam 2,9 Gy / fraksi) dan jumlah minimum yang diperlukan untuk sesi perawatan tepat memperkirakan sistematis set-up error [31]. Lainstudi efektivitas pendaftaran prostat harian pada tomotherapy Unit dilakukan oleh K. Langen et al. [32] menggunakan 120 keberpihakan dari 3 pasien dengan implan fiducial spidol. Mereka retrospektif dibandingkan pengguna pendaftaran (yaitu, visual pencocokan dari kVCT prostatgambar yang digunakan untuk perencanaan dan gambar MVCT saat ini) oleh berbagai teknik.

Penyesuaian referensi adalah dihitung berdasarkan pusat penanda fiducial 'massa. Jika tiga emas padat ditanamkan penanda terlihat jelas baik di kVCT dan MVCT digunakan, jumlah relatifkeberpihakan, yang berbeda lebih dari 3 mm dari referensi, adalah 3%, 6% dan 3% pada anterior-posterior, superior-inferior dan lateral arah, masing-masing. Jika spidol emas diabaikan dan pendaftaran dilakukan untuk prostat seperti yang terlihat pada MVCT dengan prostat sebagai dilihat pada perencanaan kVCT scan, nilai-nilai masing-masing untuk penyimpangan yang sama adalah 24%, 33% dan 3%. Tidak keberpihakan berbeda lebih dari 5 mm oleh anatomybased Teknik. Jika kontur organ dari rencana (yang gambar kVCT seperti itu tidak digunakan dalam kasus ini) yang digunakan untuk pendaftaran dengan gambar MVCT prostat, ada penyimpangan lebih dari kasus referensi olehlebih dari 3 mm: nilai-nilai masing-masing adalah 55%, 48% dan 21%. Anatomi berbasis pendaftaran mengungguli pendaftaran kontur berbasis baik dari segi perjanjian dengan keselarasan marker berbasis pusat-of-massa referensi dan antar-pengguna variabilitas. Kelenjar prostat dapat diidentifikasi dengan cukup kontras pada gambar MVCT seperti yang ditunjukkan untuk pasie dirawat di lembaga kami pada gambar yang diambil sebelum dan sesudah pendaftaran dengan studi kVCT diagnostik (Gambar 4).Pergeseran pendaftaran harian untuk pasien ini ditunjukkan dalam Gambar 5 untuk / anterior / posterir, lateral dan superior rendah arah. Sofa ('dukungan pasien perakitan ') pada diagnostik CT dan unit tomotherapy memiliki berbeda sifat mekanik, sehingga pasien lebih berat dengan pengaturan awal yang sama dilakukan pada tanda eksternal dalam lebih rendah posisinya di sofa yang lebih fleksibeltomotherapy. Ini terdeteksi, diperhitungkan dan dikoreksi oleh MVCT pencitraan. Song et al. dievaluasi gambar-bimbingan kemampuan MVCT dengan membandingkan volume prostat kontur diuraikan pada studi MVCT dan kVCT dari 5 pasien yang sama [33]. Tujuh pengamat melakukan contouring tersebut dua kali dengan selang waktu 2 bulan, yang memungkinkan evaluasi antar-dan variabilitas intraobserver. Itu volume didefinisikan pada kVCT yang lebih kecil dan lebih konsisten dibandingkan dengan hasil MVCT (54,1 ± 8.6rms cm3 dan, 59,9 ± 14.8rms cm3, masing-masing). Pada

Rata-rata, peningkatan target volume klinis variabilitas∆ σ=√ (σ2MVCT−σ

2kVCT ) , untuk kedua

interobserver dan intraobserver penelitian adalah 0,32 cm [33]. Hasil ini tidak mengherankan, karena pengamat cenderung segmen yang lebih besar volume pada gambar dengan rendah jaringan lunak-Sebaliknya [34,35]. Song et al. menyarankan bahwa teknik yang tidak memerlukan kontur untuk mampudeformasi-gambar pendaftaran, seperti intensitas-driven dosis-warpingteknik [36,37] mungkin lebih cocok untuk MVCT. Ketika pencitraan toraks atau perut seorang pasien,respirasi-induced artefak seperti kabur, penggandaan, goresan dan distorsi menurunkan kualitas gambar dan mempengaruhi kemampuan lokalisasi target [38]. Artefak ini tergantung pada rasio antara siklus pernapasan dan gantry kecepatan rotasi. Dalam CT konvensional atau modern CT scanner, setiap putaran scan dapat diselesaikan dalam 1 s atau kurang, di mana gerakan organ relatif kecil. Sepotong tunggal MVCT di HT direkonstruksi dari rotasi 180o dalam 5 s, yang akan memperkenalkan artefak gerak dari pernapasan. Namun, teknik pesaing lainnya menderita sama Masalahnya, misalnya, kerucut-beam CT scan biasanya memakan waktu 45 s untuk 1 menit untuk memperoleh data proyeksi dalam 360o

penuh memindai [39]. Beberapa penyelidikan dari artefak gerak dalam tomotherapy pencitraan dilakukan [40-42] dan dapat diharapkan bahwa perkembangan masa depan akan memungkinkan untuk lebih cepatakuisisi citra. Beberapa kelompok juga bekerja pada gated HT pengiriman [43,44]. Ini akan

menarik untuk melihat bagaimana pendekatan serupa bisa dimanfaatkan untuk meningkatkan MVCT akuisisi di masa depanKESIMPULANPengalaman klinis dengan HT berkembang pesat, dirangsang oleh hasil yang menggembirakan dari dosimetrik merencanakan studi dari metode ini dibandingkan dengan teknik tradisional. Awal hasil pelaksanaan IGRT dalam pengaturan tomotherapy menunjukkanbahwa on-board MVCT akuisisi citra sistem memungkinkan posisi pasien membaik. peningkatan pengaturan presisi memungkinkan penggunaan margin yang lebih kecil di sekitar target dan organ beresiko. Klinis pengalaman dalam berbagai lembaga telah membuktikan kegunaan MVCT pencitraan untuk koreksi setup pasien mengarah ke kemungkinan kontrol tumor yang lebih baik dan hemat yang lebih baik dari yang sehat jaringan. IGRT manfaat pasien individu dan juga, oleh menggabungkan informasi dari banyak pasien, memungkinkan radioterapi departemen untuk mengembangkan strategi rasional untuk desain marjin dan identifikasi potensi kelemahan dalam rantai pengobatan.UCAPAN TERIMA KASIHPenelitian ini dilakukan dengan dukungan dariOntario Institute for Cancer Research melalui pendanaandisediakan oleh pemerintah Ontario.