Поскольку опухоли растут в сложных формах и местах, поле лучевой терапии должно включать всю опухолевую ткань и зоны лимфатического дренажа, а также определенный диапазон периферийных полей, также известных как поля безопасности. Большинство полей имеют неправильную форму для того, чтобы достичь согласованного объема облучения с целевым объемом, избегая при этом ненужного облучения нормальных тканей, и в прошлой клинической радиотерапевтической практике неправильные поля обычно реализовывались с использованием техники блокады свинца с низкой растворимой точкой.
В 1940-х годах была применена самая примитивная конформная радиотерапия с использованием полуавтоматической примитивной техники многолистной решетки (MLC) или низкодисперсного точечного свинцового блока, ориентируясь на двухмерный план радиотерапии, и эта техника используется в клинике уже полвека. Благодаря достижениям в области компьютерных технологий физики-радиологи заменили свинцовые перегородки ручной работы более совершенными многолепестковыми решетками для целей формирования излучения, используя компьютерное управление формирующими свойствами многолепестковых решеток, которое может быть полностью автоматизировано путем изменения ориентации лопастей при вращении рамы ускорителя в зависимости от формы объема мишени при различных ракурсах.
Вывод конформной радиотерапии на новый уровень. В последние годы компьютерная обработка диагностических изображений позволила создать трехмерную реконструкцию целевых зон радиотерапии и прилегающих жизненно важных тканей и органов в организме человека, что дает возможность использовать в клинической практике трехмерную конформную радиотерапию под руководством трехмерного планирования радиотерапии. В настоящее время он используется во все большем числе больниц и онкологических центров по всему миру для клинической практики радиационной онкологии и постепенно входит в рутинную практику.
По сравнению с радиотерапией опухолей головы и шеи, методы позиционирования, необходимые для проведения 3D конформной радиотерапии опухолей туловища, являются более сложными, поскольку физиологические движения грудной клетки и живота влияют на 3D реконструкцию изображений и точность планирования радиотерапии.
Поэтому требования к методам трехмерной конформной радиотерапии опухолей ствола относительно высоки. В отчете ICRU 50 содержится подробное описание стандартизации объема опухоли, клинического целевого объема, планируемого целевого объема и назначения лечения. В широком смысле, радиотерапия, основанная на трехмерной реконструкции изображения и направляемая трехмерным планированием лечения, при котором объем дозы излучения соответствует форме целевого объема, должна называться трехмерной конформной радиотерапией. Однако 3D-конформная радиотерапия опухолей головы с использованием системы стереотаксической радиохирургии [SRS] отличается от 3D-конформной радиотерапии опухолей туловища в плане оборудования и аппаратуры, а также существуют некоторые различия в операционных техниках, поэтому во многих сообщениях в литературе 3D-конформная радиотерапия опухолей головы с использованием системы SRS обычно называется стереотаксической радиотерапией. Фактически, SRS, FSRT, SRT, 3D-CRT и стереотаксическая брахитерапия должны подпадать под категорию стереотаксической радиотерапии.
Реализация 3D-конформной радиотерапии поддерживается следующими четырьмя основными технологиями.
[1] система многолепестковых решеток MLC, которая бывает разных типов, включая ручную, полуавтоматическую и полностью автоматическую. Система MLC используется для замены свинцовых блоков; упрощения формирования нерегулярных полей облучения, что позволяет увеличить количество полей для улучшения экранирования нормальных структур органа; применения статического поля облучения многолепестковой решетки и одного угла рамки, который может быть использован для регулировки плоскостности пучка; лопасти могут перемещаться во время вращения рамки для динамической подстройки к нерегулярным формам опухоли.
[2] система планирования трехмерной радиотерапии, главной особенностью которой является отображение лечения на основе трехмерной реконструкции изображений КТ. Функция Beameyeview (BEV), например, показывает, насколько хорошо форма поля облучения соответствует форме опухоли под любым углом падения и насколько хорошо оно экранирует ключевые соседние структуры, что является ключевой функцией для достижения «конформного облучения». Функция Room-view (RV), которая отображает лечение в любой ориентации в пределах лечебной комнаты, компенсирует отсутствие отображения вида луча в BEV, в частности, позволяя отображать несколько лучей одновременно при установке центральной глубины облучения, что дает возможность соответствующей геометрической настройки техники лечения. Функция отображения гистограммы «доза-объем» [DVH] показывает рациональность плана лечения, кривую изодозы, включая состояние объема лечения, и оценку общей программы.
Радиотерапевтические аппараты с компьютерным управлением [3], линейные ускорители нового поколения, некоторые аппараты для лечения с высоким блоком кобальта 60 и аппараты для лечения после установки управляются компьютером.
[4] Системы фиксации и верификации позиционирования, в основном рамы фиксации тела для повышения точности повторяющегося позиционирования, рамы фиксации головы и шеи, термосорбируемые маски, вакуумные прокладки и устройства для ограничения висцерального движения; подтверждающие изображения облученного поля и некоторое оборудование для верификации. Хотя клиническое применение методов 3D конформной радиотерапии позволяет получить равномерное распределение высоких доз радиации в целевой области при минимальном облучении нормальных тканей; теоретически это может значительно улучшить показатели местного контроля опухолей, в клинической практике возникает важная проблема: как определить объем лечения? Распознавание и определение границ объема лечения в значительной степени зависит от технологии визуализации и уровня чтения изображений оператором, поэтому при 3D конформной радиотерапии точность определения объема лечения тесно связана с распознаванием протяженности опухоли. Очевидно, что современные методы диагностической визуализации играют решающую роль в проведении трехмерной конформной радиотерапии.
Интенсивно-модулированная радиотерапия (IMRT) — это аббревиатура трехмерной конформной радиотерапии.
Преимущества перед обычной радиотерапией следующие.
[1] Использование точной фиксации тела и стереотаксических методов позиционирования.
Он улучшает точность позиционирования, точность позиционирования и точность облучения при радиотерапии.
[2] Использование точного планирования лечения.
Обратный расчет, при котором врач сначала определяет максимально оптимизированный результат планирования, включая дозу облучения целевой области и допустимую дозу для чувствительных тканей вокруг целевой области, а затем компьютер выдает метод и параметры для достижения этого результата, что позволяет автоматически оптимизировать план лечения.
IMRT отвечает стремлению радиотерапевта к «четырем лучшим»: максимальная доза на целевую область, максимальная доза на окружающие ткани и максимальная доза на целевую область. IMRT может удовлетворить «четыре самых важных» желания радиотерапевтов: самая высокая доза на целевую область, самая низкая доза на окружающие нормальные ткани, самое точное позиционирование и облучение целевой области, и самое равномерное распределение дозы в целевой области. Клиническим результатом является значительное увеличение частоты локального контроля опухолей и снижение лучевого повреждения нормальных тканей.
Основные варианты реализации IMRT включают.
[1] двумерные физические компенсаторы для модуляции интенсивности, и
[2] многолучевой коллиматор статическая модуляция интенсивности, [3] многолучевой коллиматор статическая модуляция интенсивности, [4] многолучевой коллиматор статическая модуляция интенсивности
[3] Динамическая модуляция интенсивности в многолучевом коллиматоре, [4] Томографическая модуляция интенсивности
[4] томографическая интенсификация радиотерапии, [5] электромагнитное сканирование
[5] электромагнитная сканирующая радиотерапия с модуляцией интенсивности и т.д. В настоящее время наиболее распространенным клиническим применением является метод модуляции интенсивности электрической многолистной решетки. Зелефски и др. использовали IMRT и 3D-CRT для лечения пациентов с раком простаты, и распределение дозы в целевой области было значительно лучше, чем при 3D-CRT при той же предписанной дозе [81 Гр]. Частота лучевых повреждений также была значительно ниже в группе IMRT, чем в группе 3D-CRT. Использование IMRT в лечении опухолей головы и шеи не только обеспечивает лучшую защиту критически важных органов, таких как околоушная железа и ствол мозга, но и может еще больше повысить эффективность при использовании техники дополнительной дозы в малом поле [SIB]. Использование технологии IMRT для радиотерапии после консервативной радиотерапии рака молочной железы может улучшить распределение дозы в целевой области и обеспечить лучшую защиту легких и сердца. Несколько отделений в Китае использовали технологию IMRT для радиотерапии рака носоглотки, молочной железы, пищевода и легких, получив положительные предварительные результаты. Несомненно, IMRT станет основным методом лучевой терапии в будущем.