Физические основы планирования

1. Введение

Для повышения эффективности лучевой терапии проводится компьютерное планирование обучения, в том числе проводится анализ распределения дозы и биологического эффекта облучения здоровых органов и тканей, рассматриваются несколько планов облучения и т.д. Дозиметрическое планирование является важным элементом процесса лучевой терапии.

Выбор терапевтического облучения в качестве метода лечения, анализ расположения и формы облучаемого очага, критерии оптимизации распределения дозы в теле пациента, анализ результатов лечения и осложнений являются медицинскими и медико-биологическими проблемами и должны решаться врачом.

2. Планирование облучения

   1. Цели и задачи планирования

Цель облучения – уничтожение злокачественных клеток при максимальном щажении окружающих тканей, для этого необходимо создание на мишени максимально возможной дозы, на нормальных тканях – минимально возможной (или, в зависимости от условий облучения, толерантной) дозы, на органах риска – нулевой (возможно, толерантной) дозы. Т.е. необходимо конформное облучение мишени дозой, достаточной для разрушения опухолей (локальный контроль).

Задача планирования – создание пучков, отвечающих цели облучения.

2. Определения

Мишень бывает:

• макроскопическая GTV(gross tumor volume), т.е. диагностируемая (пальпируемая или видная на изображении) область патологии;

• клиническая CTV (clinical target volume), включающая макроскопическую мишень + микроскопические расширения (например, области метастазирования);

• планируемая PTV (planning target volume), включает CTV + все дополнительные расширения, например, неопределенность укладки, неопределенность из-за движения органов при дыхании, которые влияют на дозу, полученную клинической мишенью, и , таким образом, на результат лечения,

• облучаемая ITV (irradiated target volume), определяется по заданной изодозной поверхности поглощённой дозы.

Мишени задаются лечащим врачом. Дополнительные расширения обычно составляют 0.2 – 1 см.

Органы риска – области, высокочувствительные к облучению, нарушение работы которых не допускается (спинной мозг, печень и т.д.). Задаются лечащим врачом.

3. Пучки

Пучки бывают:

• фотонные,

• электронные,

• протонные,

• нейтронные,

• мезонные,

• ионные (лучше C,O).

Выбор пучка определяется локализацией мишени, доступностью пучка, состоянием пациента, стоимостью и т.д.

Облучение также может быть внутриполостным - брахитерапия (иглы, клипы и т.д.).

Для использования пучка, введённого в СП, нужно знать:

• энергию,

• расходимость,

• продольное распределение, следовательно, пробег в данной среде (обычно по 80% изодозе),

• поперечные распределения на разных глубинах.

В распределениях важны градиенты латеральный и дистальный.

4. Изодозы

По этим распределениям возможно объемное восстановление распределения доз. Поверхности, соединяющие точки с равными значениями доз, называются изодозными поверхностями.

Сечения на разных глубинах вдоль кривой продольного распределения называются изодозными распределениями.

Задача планирования – создать на границах и внутри мишени по возможности равномерное распределение доз заданной величины. Обычно на границе мишени задаются 80, 90 или 95% изодозы. Условия задаются врачом. Неравномерность распределения внутри мишени - обычно не более 5%, желательно 3%, однако количество возможных вкладов в суммарную погрешность велико.

Для выполнения задачи возможно:

• сложение пучков разных поперечных размеров (диаметров) с разных направлений в разных пропорциях, в том числе сканирование узким (карандашным) пучком,

• создание дополнительных формирователей пучка (индивидуальный коллиматор),

• введение дополнительных тормозителей (стандартные тормозители и индивидуальные болюсы),

• создание временнόй схемы облучения (фракционированный – в течение нескольких дней с разных направлений - и расщепленный – в течение одного дня с одного направления- курсы),

• сложение пучков разной физической природы (сочéтанное облучение).