RADIOTERAPIA miejscowego

Transkrypt

1 RADIOTERAPIA WYKONANO W RAMACH NARODOWEGO GRANTU: MODYFIKACJA I WDROŻENIE PROGRAMU NAUCZANIA ONKOLOGII W POLSKICH UCZELNIACH MEDYCZNYCH PRZYGOTOWANO W KATEDRZE ONKOLOGII AKADEMII MEDYCZNEJ, WROCŁAW 2008 r.

2 2 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).

3 3 METODY LECZENIA ONKOLOGICZNEGO chirurgia onkologiczna, radioterapia, chemioterapia, hormonoterapia, immunoterapia, terapie celowane.

4 4 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%.

5 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).

6 6 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.

7 7 MECHANIZM DZIAŁANIA PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO pośredni: odpowiedzialny za 75% uszkodzeń komórkowych, powodujący radiolizę wody (uszkodzenie struktur komórkowych przez wolne rodniki wodorotlenowe).

8 8 SKUTECZNOŚĆ LECZENIA ENERGIĄ JONIZUJĄCĄ PROMIENIOWRAŻLIWOŚĆ określa podstawową wrażliwość komórek na napromienianie, odnosi się do komórek prawidłowych i nowotworowych; Promieniowrażliwość komórki zależy od: jednorodności populacji komórek, zdolności do naprawy uszkodzeń popromiennych, fazy cyklu komórkowego, stopnia utlenowania komórki, stopnia uwodnienia komórki.

9 9 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.

10 PROMIENIOWRAŻLIWOŚĆ NOWOTWORÓW 10 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 Gy Gy > 70 Gy DAWKI TERAPEUTYCZNE

11 11 SKUTECZNOŚĆ LECZENIA ENERGIĄ JONIZUJĄCĄ 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.

12 12 INDEKS TERAPEUTYCZNY = DAWKA TOLERANCYJNA NAPROMIENIANYCH TKANEK PRAWIDŁOWYCH ŚREDNIA DAWKA LETALNA DLA KOMÓREK NOWOTWOROWYCH GUZA X Y PRAWDOPODOBIEŃSTWO WYLECZENIE GUZA POWIKŁANIA DAWKA POCHŁONIĘTA

13 RADIOBIOLOGIA 13 KOMÓRKI PRZEŻYWAJĄCE 1 0,1 0,01 0, [Gy] DAWKA krzywa przeżycia komórek pod wpływem działania promieniowania jonizującego (zależność pomiędzy pochłoniętą jednorazową dawką promieniowania a odsetkiem komórek przeżywających)

14 RADIOBIOLOGIA 14 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 G 2 i M, a największą oporność w fazie S i G 1 ; REOKSYGENACJA (reoxygenation) - tlen modyfikuje działanie promieniowania - niedotlenienie tkanek zmniejsza skuteczność napromieniania; tlen hamuje naprawę popromiennych uszkodzeń DNA;

15 15 Rodzaj promieniowania elektromagnetyczne lub cząsteczkowe Energia promieniowania konwencjonalna lub megawoltowa Lokalizacja źródła teleradioterapia lub brachyterapia Cel terapeutyczny radykalny lub paliatywny Frakcjonowanie konwencjonalne lub niekonwencjonalne

16 16 RODZAJE PROMIENIOWANIA RODZAJE PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO ELEKTROMAGNETYCZNE CZĄSTECZKOWE X γ e - p + n

17 FIZYCZNE ASPEKTY PROMIENIOWANIA 17 ZJAWISKA FIZYCZNE WYKORZYSTYWANE W RADIOTERAPII współoddziaływanie promieniowania X i γ z materią RODZAJE PROMIENIOWANIA WYKORZYSTYWANE W RADIOTERAPII fotonowe cząsteczkowe rozpad promieniotwórczy pierwiastków

18 18 WSPÓŁODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA e - X i γ Z ATOMEM hν ZJAWISKO COMPTONA hν e - e - hν >1,002 MeV ZJAWISKO TWORZENIA PAR hν e + ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE

19 19 ROZPAD PROMIENIOTWÓRCZY PIERWIASTKÓW rozpad α: A X A - 4 Y + 4 α Z Z rozpad β + : A X A Y + 0 β Z Z rozpad β - : A X A Y + 0 β Z Z + 1-1

20 RODZAJE PROMIENIOWANIA 20 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;

21 21 ENERGIA PROMIENIOWANIA Radioterapia konwencjonalna (ortowoltowa): aparaty rentgenowskie 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: 137 Cs - 0,662 MeV, 192 Ir - 0,350 MeV.

22 22 ENERGIA PROMIENIOWANIA 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.

23 RÓŻNICE W ROZKŁADZIE DAWKI DLA FOTONÓW O RÓŻNEJ ENERGII [%] promieniowanie γ 60 Co 1,25 MeV dawka głębokościowa promieniowanie X 6 MeV promieniowanie X 100 kev [cm] głębokość penetracji w zależności od rodzaju promieniowania

24 RÓŻNICE W ROZKŁADZIE DAWKI DLA FOTONÓW I ELEKTRONÓW [%] dawka głębokościowa promieniowanie e - 9MeV promieniowanie X 6 MeV [cm] głębokość penetracji w zależności od rodzaju promieniowania

25 25 ROZKŁAD IZODOZ POJEDYNCZEJ WIĄZKI PROMIENIOWANIA O RÓŻNEJ ENERGII 5cm (cm) (cm) (cm) cm cm promieniowanie X 225 kev bomba γ 60 Co 1,25 MeV akcelerator 23 MeV

26 26 TELETERAPIA RADIOTERAPIA BRACHYTERAPIA

27 TELERADIOTERAPIA 27 źródło promieniowania guz nowotworowy IgnP 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;

28 BRACHYTERAPIA 28 źródło promieniowania guz nowotworowy IgnP napromienianie ze źródła znajdującego się w kontakcie bezpośrednim z pacjentem (źródło w styczności, w jamie ciała, w tkance śródjamowo, śródtkankowo);

29 29 CELE TERAPEUTYCZNE Radioterapia radykalna: zakłada trwałe wyleczenie. Radioterapia paliatywna: zakłada zahamowanie procesu nowotworowego, zmniejszenie dolegliwości i przedłużenie życia, nie wpływa na przebieg procesu nowotworowego.

30 30 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: napromienianie wysokimi dawkami frakcyjnymi.

31 31 FRAKCJONOWANIE JEDNOSTKA DAWKI POCHŁONIĘTEJ 1Gy= 1 J 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);

32 32 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), SAD (Source Axis Distance).

33 33 TECHNIKI NAPROMIENIANIA W zależności od technicznego sposobu realizacji napromieniania można wyróżnić techniki: klasyczne, konformalne, obrotowe, stereotaktyczne, napromienianie całego ciała.

34 34 TECHNIKI NAPROMIENIANIA 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 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.

35 35 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. SAD IgnP 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.

36 36 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. + IgnP 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). Najczęściej stosuje się technikę SSD ze względu na prostotę obliczania czasu napromieniania. Realizacja techniki wydłuża czas pracy z chorym na aparacie.

37 37 1,5 1,5 tradycyjne zdjęcie symulacyjne do planowania radioterapii miednicy mniejszej, projekcja AP, osłony narożne

38 38 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;

39 39 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 ºC);

40 40 MASKA ORFITOWA systemy unieruchamiające zapewnienie stabilności ułożenia i odtwarzalności warunków napromieniania podczas każdej ekspozycji; ustalanie współrzędnych pól do napromieniania, wykonanie rysunku pól;

41 41 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.

42 42 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;

43 obraz trójwymiarowego, komputerowego planowania leczenia (3D), układ pól miednicowych, rekonstrukcja komputerowa 43

44 44 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 IgnP w sposób dynamiczny; Dynamicznie zmienny kształt pola napromienianego w czasie seansu terapeutycznego pozwala na podanie dawki odpowiednio wysokiej w obrębie guza nowotworowego i jednoczesne oszczędzenie tkanek zdrowych.

45 45 TECHNIKI NAPROMIENIANIA TECHNIKA DYNAMICZNA (ang. Intensity Modulated Radiotherapy, IMRT) dynamiczna zmiana kształtu pola napromienianego podczas pojedynczego seansu terapeutycznego. + 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; IgnP

46 46 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). + IgnP 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!;

47 47 TBI (Total Body Irradiation), planowanie konformalne, rozkłady dawek, przekroje: czołowy i strzałkowy dzięki uprzejmości dr M. Janiszewskiej dzięki uprzejmości dr M. Janiszewskiej

48 48 TECHNIKI NAPROMIENIANIA TECHNIKA STEREOTAKTYCZNA (stereotaksja, radiochirurgia) + IgnP 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 trudnodostępnych lokalizacjach; specjalne sposoby stabilizacji (rama stereotaktyczna); radioterapia guzów mózgu i technika BOOST-u; 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;

49 planowanie konformalne, trójwymiarowy topogram obszaru do radioterapii z rekonstrukcją rozkładu dawki (funkcja: dose wash); rak piersi, BCT 49

50 planowanie konformalne, przekrój poprzeczny, obszar do radioterapii (PTV) z rekonstrukcją rozkładu dawki (rozkład izodozowy); rak piersi, BCT 50

51 51 NOWOCZESNE METODY NAPROMIENIANIA IMRT, IGRT, ADRT, radioterapia 4D, radiochirurgia - cyberknife, brachyterapia z obrazowaniem 3D.

52 IMRT (Intensity Modulated Radiotherapy) - modulacja intensywności wiązki 52 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.

53 IMRT (Intensity Modulated Radiotherapy), modulacja intensywności wiązki, układ wielowiązkowy 53

54 IMRT (Intensity Modulated Radiotherapy), modulacja intensywności wiązki, pole wlotowe, PTV, MLC 54

55 IMRT (Intensity Modulated Radiotherapy), modulacja intensywności wiązki, optymalizacja, fluencja 55

56 IGRT (Image Guided Radiotherapy) terapia kierowana obrazem 56 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.

57 57 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).

58 RT4D (Four Dimensional Radiotherapy) czwarty wymiar radioterapii 58 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.;

59 IORT (Intraoperative Radiotherapy) radioterapia śródoperacyjna 59 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.

60 KONTROLA I OCENA PRAWIDŁOWOŚCI LECZENIA 60 ZDJĘCIA PORTALOWE WYKONYWANE NA APARACIE TERAPEUTYCZNYM, OBRAZOWANIE PŁASKIE, ZE STRUKTURAMI KOSTNYMI, POWIETRZE

61 KONTROLA I OCENA PRAWIDŁOWOŚCI LECZENIA 61 Varian Medical Systems 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;

62 SCHEMAT OBSZARÓW NAPROMIENIANIA 62 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)

63 63 ORGANIZACJA ZAKŁADU RADIOTERAPII - LINIA TERAPEUTYCZNA PRZYSPIESZACZ LINIOWY SYMULATOR PRZYSPIESZACZ LINIOWY KOMPUTEROWY SYSTEM ZARZĄDZANIA RADIOTERAPIĄ MODELARNIA SYSTEM DOZYMETRII SYSTEM PLANOWANIA LECZENIA APARAT CT WSPOMAGAJĄCY PLANOWANIE LECZENIA

64 ŹRÓDŁA STOSOWANE W TELERADIOTERAPII 64 LAMPA RENTGENOWSKA, energia fotonowa 450 kev PROMIENIOWANIE fotonowe, elektromagnetyczne zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna TERAPIA ORTOWOLTOWA

65 ŹRÓDŁA STOSOWANE W TELERADIOTERAPII 65 PRZYSPIESZACZ LINIOWY CLINAC, energia fotonowa 4-25 MeV, elektronowa 4-21 MeV PROMIENIOWANIE fotonowe, elektromagnetyczne, cząstkowe elektronowe zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna TERAPIA MEGAWOLTOWA

66 66 SYMULATOR zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna WYBÓR OBSZARU DO NAPROMIENIANIA

67 67

68 68 PLANOWANIE LECZENIA (OBSZAR MIEDNICY MNIEJSZEJ)

69 69 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, weryfikacja stosowanej terapii.

70 70 OBSZAR PODDAWANY NAPROMIENIANIU zdjęcie Atlas Anatomiczny Sobotta

71 71 OBSZAR PODDAWANY SYMULACJI zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

72 72 OBSZAR WYZNACZONY NA SYMULATORZE OSŁONY NAROŻNE TATUAŻ zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

73 OBRAZOWANIE DLA PLANOWANIA LECZENIA 73 zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

74 74 WYZNACZANIE OBSZARU PTV zdjęcia Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

75 trójwymiarowe, komputerowe planowanie leczenia, kształt pola wlotowego dostosowany do kształtu guza nowotworowego, topogram lokalizacyjny 75

76 trójwymiarowe, komputerowe planowanie leczenia, kształt pola wlotowego dostosowany do kształtu guza nowotworowego, wymiar pola, PTV 76

77 trójwymiarowe, komputerowe planowanie leczenia, kształt pola wlotowego dostosowany do kształtu guza nowotworowego, wymiar pola, PTV, MLC 77

78 komputerowa rekonstrukcja obszaru do napromieniania, PTV i CTV dla obszaru w miednicy mniejszej, narządy krytyczne 78

79 BRACHYTERAPIA 79 Nucletron

80 BRACHYTERAPIA 80 wysoka dawka podana w leczonym obszarze, dawka jednorodna w leczonym obszarze, maksymalna ochrona tkanek zdrowych, promieniowanie gamma, leczenie z zachowaniem funkcji narządów. MOC DAWKI ultra LDR -0,01-0,3 Gy/h LDR -0,4-2 Gy/h (1-2 mci/cm) PDR -0,5-1 Gy/h (1 Ci/cm) MDR Gy/h (100 mci/cm) HDR -> 12Gy/h (10 Ci/cm) TECHNIKA APLIKACJI śródtkankowa kontaktowa śródjamowa after-loading -opóźnione ładowanie źródeł promieniotwórczych do aplikatorów umieszczonych uprzednio w miejscu napromieniania;

81 Aktywność źródła (moc dawki) LDR, PDR, MDR, HDR Sposób aplikacji klasyczna (ręczna) lub remote afterloading Czas pozostawania w obszarze aplikacji stała (implanty stałe) lub czasowa Cel terapeutyczny radykalny lub paliatywny Sposób umieszczania izotopu śródtkankowy, śródjamowy, intraluminalny endowaskularny, powierzchowny

82 BRACHYTERAPIA 82 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, większe narażenie personelu na działanie promieniowania.

83 BRACHYTERAPIA 83 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), niewielkie narażenie personelu na działanie promieniowania.

84 BRACHYTERAPIA 84 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, konieczność budowy bunkra.

85 BRACHYTERAPIA IZOTOPY 85 IZOTOP T ½ ENERGIA PROMIENIOWANIE GAMMA (kev) 137 Cs 30,2 lat Ir 74 dni I 59,4 dni Au 64,7 godzin 416 PROMIENIOWANIE BETA (MeV) 90 Sr 28,2 lat 0, Ru 372 dni 3,55

86 BRACHYTERAPIA - ŹRÓDŁA 86 aparat LDR, źródło promieniotwórcze 137 Cs (Cez) zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

87 BRACHYTERAPIA - ŹRÓDŁA 87 aparat HDR, źródło promieniotwórcze 192 Ir (Iryd) - zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

88 88 BRACHYTERAPIA ZDJĘCIA LOKALIZACYJNE zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

89 89 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.

90 90 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 źródeł identyczny z CTV.

91 PUNKTY REFERENCYJNE (ginekologia) 91 A B 2 cm 2 cm IgnP

92 92 NOWE OBSZARY REFERENCYJNE (ginekologia) HR (high risk): CTV wysokiego ryzyka IR (intermediate risk): CTV średniego ryzyka LR (low risk): CTV niskiego ryzyka obszar do napromieniania LR IR HR IR GUZ (narząd) LR niskie ryzyko rozsiewu mikroskopowego duże ryzyko rozsiewu mikroskopowego guz widoczny makroskopowo duże ryzyko rozsiewu mikroskopowego niskie ryzyko rozsiewu mikroskopowego

93 APLIKATORY GINEKOLOGICZNE 93

94 PRZYKŁADY APLIKACJI 94 zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna Brachyterapia HDR, red. Makarewicz Brachyterapia HDR, red. Makarewicz

95 95 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.

96 96 ODCZYNY POPROMIENNE Ostry odczyn popromienny (w trakcie radioterapii lub do 90 dni po jej zakończeniu): ustępuje zwykle samoistnie lub po prostym leczeniu farmakologicznym, ma przebieg stopniowy i wzrastający, z reguły nie stanowi zagrożenia dla życia, ale rozległe uszkodzenia mogą powodować powolne gojenie, na częstość i nasilenie ww. odczynu ma wpływ akumulowana dawka tygodniowa, krótki całkowity czas leczenia prowadzi do większego nasilenia odczynu.

97 97 ODCZYNY POPROMIENNE Późny odczyn popromienny (powyżej 90 dnia radioterapii, najczęściej po ½ - 5 latach po jej zakończeniu): pojawia się nagle, z reguły jest trwały (objawy), może stanowić zagrożenie dla życia, większe uszkodzenia prowadzą do szybszego ujawnienia się odczynu, całkowity czas leczenia nie ma wpływu na jego nasilenie.

98 98 ODCZYNY POPROMIENNE teleangiektazje obrzęk limfatyczny

99 99 ODCZYNY POPROMIENNE zwłóknienie tkanki podskórnej, zbliznowacenie skóry epilacja, zaciemnienie skóry, złuszczanie naskórka zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

100 100 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.

101 101 ODCZYNY POPROMIENNE organ TD 5/5 TD 50/5 1/3 2/3 3/3 1/3 2/3 3/3 rodzaj uszkodzenia nerki nephritis mózg martwica pień mózgu martwica płuco , ,5 pneumonitis serce pericarditis przełyk zwężenie, perforacja odbytnica proctitis

102 102 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.

103 103 ODCZYNY POPROMIENNE Systemy klasyfikacji odczynów popromiennych: RTOG/EORTC (Radiation Therapy Oncology Group/European Organization for Research and Treatment of Cancer), LENT SOMA (late effects of normal tissue; subjective, objective, management, analytic), skala Common Toxicity Criteria, skala Dische a, Franco - Italian Glossary, STU (severity-time-units) - system jednostek nasilenia i czasu.

104 104 ODCZYNY POPROMIENNE Najczęściej obecnie stosowany system (skala) klasyfikacji odczynów popromiennych to: 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 z powodu powikłań popromiennych.

105 ODCZYNY POPROMIENNE Przykłady odczynów popromiennych: obszar miednica mniejsza, narządy krytyczne jelito cienkie, jelito grube,pęcherz moczowy, końcowe odcinki moczowodów, objawy ze strony układu moczowego: częstomocz, parcie na mocz, nietrzymanie moczu, krwawienia o różnym nasileniu, przetoki pęcherzowo-pochwowe, zwężenia moczowodów. 105

106 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: biegunki, parcie na stolec, ból przy oddawaniu stolca, krwawienia z odbytnicy o różnym nasileniu, przetoki pęcherzowo-odbytnicze, niedrożność i perforacja jelit. 106

107 107 RADIOTERAPIA PALIATYWNA 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.

108 108 RADIOTERAPIA PALIATYWNA szybki, korzystny efekt u większości pacjentów z zaawansowanym nowotworem, podwyższenie jakości życia! ok. 50% zgłaszających się chorych wymaga leczenia paliatywnego, jedna lub kilka wysokich dawek frakcyjnych.

109 109 RADIOTERAPIA PALIATYWNA tradycyjne zdjęcie symulacyjne do planowania radioterapii paliatywnej, patologiczne złamanie kręgu Th11, projekcja AP zdjęcie Agnieszka Ignatowicz-Pacyna

110 110 W prezentacji wykorzystano informacje pochodzące z poniżej wymienionych źródeł: 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.