Přehled principů moderních metod v radioterapii

V oboru radioterapie se v posledních letech vyskytuje několik pojmů, které označují nejmodernější způsoby aplikace ionizujícího záření při léčbě onkologických onemocnění (IMRT, IMRT - Step and Shoot, IMRT - Sliding Windows, IMAT, Tomoterapie, Respiratory Gating, Cone-beam CT, Dynamic Targeting - IGRT). Přesto, že se tyto pojmy v odborné veřejnosti běžně používají, ne každý měl příležitost teoreticky zvládnout tyto postupy nebo se dokonce účastnit jejich realizace v praxi. Cílem této presentace je předložit stručný přehled principů těchto metod.
Metody IMRT, IMAT a Tomoterapie se odklánějí od konvenčního ozařování cílového objemu homogenními svazky a používají naopak svazky cíleně nehomogenní - modulované. IMRT, IMAT a Tomoterapie řeší ZPŮSOB dosažení modulace svazku záření. Respiratory Gating, Cone-beam CT a Dynamic Targeting-IGRT přispívají k zajištění potřeby PŘESNOSTI zasažení cílového objemu svazkem záření. Cílem použití těchto nových metod je snaha zlepšit terapeutický poměr, tedy buď možnost zvýšení pravděpodobnosti zvládnutí nádorového onemocnění nebo omezení rozsahu radiačního poškození zdravé tkáně.

1. IMRT (Intensity Modulated RadioTherapy - Radioterapie s modulovanou intenzitou svazku).
   IMRT je proces činností umožňující ozáření cílového objemu svazkem fotonového záření s modulovanou intenzitou. Pro výpočet modulované fluence se využívá inverzní plánování. Modulaci svazku lze vytvořit několika způsoby, nejčastější je použití kompenzátoru z absorpčního materiálu nebo MLC. Technika umožňuje zvýšení terapeutické dávky a dosažení cíleně diferencovaného rozložení dávky v cílovém objemu při současném šetření zdravých tkání a kritických orgánů.
   
2. IMRT – metoda Step and Shoot (IMRT - metoda násobných segmentů).
   Při této metodě dochází k postupnému skládání několika statických segmentů vytvořených MLC, přičemž intenzita uvnitř každého segmentu je konstantní. Tvar segmentu (tedy pohyb MLC) se mění vždy při vypnutém svazku záření. V tomto režimu dochází buď k pohybu lamel MLC nebo k dodání dávky, nelze tedy provádět obojí současně.
   
3. IMRT – metoda Sliding Windows (IMRT - metoda klouzavých polí).
   Při tomto režimu, který je nazýván dynamický, dochází ke kontinuálnímu pohybu MLC při aktivovaném svazku záření. Změna tvaru vymezeného MLC probíhá tedy bez nutnosti přerušení svazku záření.
   
4. IMAT (Intensity Modulated Arc Therapy - Pohybová terapie se svazkem s modulovanou intenzitou).
   Při této technice dochází k současnému pohybu ramena urychlovače a lamel MLC. Lze dosáhnout velmi vysokého stupně modulace, nevýhodou je poměrně dlouhá ozařovací doba.
   
5. Tomoterapie
   Tomoterapie je metoda realizace IMRT založená na principu počítačové tomografie. Zdrojem záření je malý lineární urychlovač s fotonovou energií zpravidla 6MV, který rotuje kolem pacienta. Svazek záření je modulován miniaturním binárním MLC, který realizuje buď otevřený nebo uzavřený čtvercový ozařovací segment. Tímto způsobem je svazek záření rozdělen na mnoho menších svazků a umožňuje tak modulaci svazku záření v rámci ozařovacího pole.
   
6. Respitratory Gating (eliminace vlivu dýchání na polohu cílového objemu).
   Respiratory Gating patří mezi nástroje pro zajištění přesnosti a reprodukovatelnosti polohy cílového objemu, a to jak v rámci ozáření jedné frakce tak i mezi jednotlivými frakcemi celého ozařovacího cyklu. Metoda je založena na předpokladu, že pohyb orgánů a tumoru uvnitř těla pacienta je ve vztahu k pohybu povrchu těla v důsledku dýchání. Principem metody je umístění detekovatelných značek na povrch těla pacienta a sejmutí frekvence dýchacího cyklu na základě pohybu těchto značek. Řídící počítač Respiratory Gating je potom schopen na základě zvoleného intervalu dýchacího cyklu iniciovat zahájení snímání CT skenu nebo aktivaci svazku záření na urychlovači. Výsledným efektem aplikace této metody je plánování radioterapie na souboru CT skenů selektivně zvolených v závislosti na dýchacím cyklu a následně aplikace radioterapie do oblasti cílového objemu s maximální možnou eliminací jeho pohybu v souvislosti s dýcháním pacienta. Respiratory Gating je součástí procesu IGRT a využívá se pro konvenční techniky ozáření i pro IMRT.
   
7. Cone-beam CT (CT šikmým svazkem - získání 3D CT obrazů mimo CT)
   Tato technika umožňuje získání CT obrazů na radioterapeutických zařízeních, a to buď na simulátoru nebo na urychlovači s přídavným kV zdrojem záření. Nasnímání obrazů probíhá zpravidla po dobu rotace gantry o 360°. Výsledkem je získání sady CT řezů a rekonstrukce 3D obrazu v oblasti zájmu. Využívá se pro porovnání okamžité polohy pacienta s referenčním obrazem ve 3D zobrazení, pro korekci polohy pacienta a získání CT dat pro kontrolu plánu v průběhu ozařovacího cyklu.
   
8. Dynamic Targeting - IGRT (dynamické zaměřování cílového objemu - obrazem řízená radioterapie).
   Dynamické zaměřování cílového objemu - IGRT je PROCES založený na porovnávání obrazů získaných v průběhu přípravy a realizace radioterapie začínající imobilizací pacienta na CT a končící ozářením na urychlovači a QA. Proces se výrazně zaměřuje na srovnávání vnitřních struktur na rozdíl od klasického přístupu, kdy se přesnost polohy odvíjí od značek na kůži pacienta. Cílem procesu je redukce chyb nastavení mezi frakcemi (inter-fraction motion) i nepřesností způsobených pohybem orgánů (intra-fraction motion). Chyby způsobené inter-fraction motion jsou eliminovány verifikací polohy před ozářením pomocí EPID a přídatného kV zdroje záření pracujícího v radiografickém nebo fluoroskopickém módu. Nepřesnosti v důsledku intra-fraction motion jsou korigovány využitím Respiratory Gating a aktivací svazku záření výlučně v selektivně zvolené části dýchacího cyklu. Realizace procesu IGRT bezpodmínečně vyžaduje systémové řešení – komplexní integraci jednotlivých fungujících produktů pro přípravu a realizaci radioterapie.