HIZLANDIRICILARIN TIPTA UYGULAMALARI. Doç.Dr. Bahar DİRİCAN

Transkript

1 HIZLANDIRICILARIN TIPTA UYGULAMALARI Doç.Dr. Bahar DİRİCAN Gülhane Askeri Tıp Akademisi Radyasyon Onkolojisi A.D. ANKARA III. Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi Eylül 2007 Muğla, Türkiye

2 Parçacık Hızlandırıcıları Parçacık hızlandırıcılarının medikal alanda önemli bir yeri vardır Radyoterapide ve radyonüklid üretiminde kullanılırlar Medikal hızlandırıcılardaki gelişmeler radyasyonla tedavide ileri tedavi tekniklerinin uygulanmalarına olanak sağlamıştır.

3 Radyoterapi Radyoterapi İyonlaştırıcı Radyasyon Radyoterapi Cerrahi Kemoterapi

4 Radyoterapinin Amacı Tanımlanmış tümör hacmine yüksek doğrulukla ölçülmüş maksimum homojen radyasyon dozu Tümörü çevreleyen sağlıklı dokuya en az zarar

5 Radyoterapi Malign hastalıklar Benign hastalıklar

6 Malign Hastalıkların Tedavisinde Radyoterapinin Amacı Tümörün içindeki hastalıklı hücrelerin ileri hücre bölünmelerini veya çoğalmalarını devamlı olarak durdurmak Tümörün yok olmasını sağlamak Yaşam kalitesini artırmak Sağkalımı uzatmak

7 Benign hastalıkların tedavisinde radyoterapinin amacı Organ fonksiyonlarını korumak (Arterial Restenosis Prophylaxis - coronary peripheral shunt), yaşa bağlı maküler dejenerasyon vs. Kozmetik (keloid, pterygium) Ağrı kontrolü (osteoarthritis of large joints: omuz, kalça, diz)

8 Benign hastalıkların tedavisinde radyoterapinin amacı Alternatif tedaviden kaçınmak (dejeneratif eklem hastalıkları, osteoarthritis) Komplikasyonlardan sakınmak (arteriovenous malformation) Tümör kontrolü (merkezi sinir sistemi tümörleri)

9 Radyoterapi Uygulama Şekline Göre Eksternal radyoterapi (uzak mesafeden) (%93) Lineer hızlandırıcılar Co-60 teleterapi cihazları Brakiterapi (yakın mesafeden) (%7) Radyoaktif kaynaklar

10 Lineer Hızlandırıcı

11 Lineer Hızlandırıcı Hızlandırıcı tüpten gelen elektron Birincil kolimatörler Dozu kontrol eden iyon odaları Hedef 270 saptırıcı magnet Düzleştirici filtre İkincil kolimatörler Wedge Koruyucu blok Hasta Hastaya özel oluşturulmuş bloklar X-ışınları

12 Lineer Hızlandırıcı Elektron Elektron demeti demeti Saçıcı Saçıcı foiller foiller foil foil Birincil Birincil kolimatörler kolimatörler İyon İyon odası odası İkincil İkincil kolimatörler kolimatörler Elektron Elektron aplikatörleri aplikatörleri HASTA Patient Patient

13 Simülatör

14 Radyoterapide Kullanılan Radyasyonlar Elektromanyetik (X-ışınları- Gama ışınları) Parçacık (elektron, proton, nötron)

15 Doz Doz = Kütle birimi başına soğurulan enerji SI birimi 1 Gy = 1 Joule/kg

16 Derin doz eğrileri

17 İzodoz eğrileri A: A: 200 kvp SSD=50 cm cm HVL=1 mm Cu Cu 10x10 cm cm 22 alan B: B: Co-60 SSD=80 cm cm 10x10 cm cm 22 alan C: C: 4 MV X-ray SSD=100 cm cm 10x10 cm cm 22 alan D: D: MV X-ray SSD=100 cm cm 10x10 cm cm 22 alan

18 İzodoz eğrileri 10x10 cm cm 2 2 alan alan A=7 A=7 MeV MeV B=12MeV C=18 MeV MeV Elektron Işını Işını

19 Tedavi Kazancı Tümör kontrol olasılığı (%) Normal doku komplikasyon olasılığı (%) 0 0 Doz (Gy) Duyarlaştırıcılar Kemoterapi Oksijen Hipoksik hücre duyarlaştırıcıları tedavi kazancı Koruyucular 3-B konformal radyoterapi YART(IMRT) Radyoprotektörler

20 Radyoterapi İşlemleri İmmobilizasyon Görüntüleme Planlama Simülasyon Set-up ve doz verme

21 Görüntüleme BT MRG USG PET Görüntü Füzyonu (BT-MRG ve PET-BT)

22 Görüntüleme GTV için BT görüntüleme

23 Görüntüleme GTV görüntülemesi 2006 Endoskopik Ultrason Çok Çok kesitli kesitli BT BT GTV GTV görüntüleme yöntemlerinden bağımsız bir bir kavramdır. MRG MRG

24 Görüntüleme GTV GTV Bir Bir teknikten fazlası fazlası kullanılabilir Yeni Yeni görüntüleme görüntüleme teknikleri teknikleri GTV GTV boyutunu boyutunu arttırabilir arttırabilir Mammogram Mammogram Meme Meme US US GTV GTV şekil şekil ve ve boyutu boyutu görüntüleme görüntüleme tekniğine tekniğine göre göre değişebilir değişebilir Meme Meme MRG MRG

25 Görüntüleme GTV görüntülemesi Basit bir çizgi değildir Doktorun bilgi ve deneyimini yansıtır Klinik veri ile ters düşebilir Birden fazla teknik kullanılabilir Prostat Prostat MRG MRG v v Planlama Planlama BT BT

26 Görüntüleme Görüntü füzyonu ile GTV tanımı BT MRG

27 Planlama

28 Planlama İleri Planlama ( Konvansiyonel, Forward ) Radyasyon demetleri seçilir. İstenilen doz dağılımı için deneme yanılma yolu ile demet dizilişleri ve sayıları değiştirilip optimize edilir. Ters Planlama ( Inverse, Backward ) PTV ve kritik organlar istenilen doz dağılımı sisteme girilir, yazılım, bunun için gerekli demet dizilişlerini, sayısını ve hesaplamalarını yapar.

29 Hedef Hacım Tanımı

30 Hedef Hacım Tanımı Tedavi Edilen Hacım Işınlanan Hacım Klinik Hedef Hacım Görüntülenebilir Tümör Hacım Planlanan Hedef Hacım

31 Hedef Hacımlar CTV PTV GTV

32 Organ hareketleri Rastgele: barsak, prostat Düzenli: akciğer,gırtlak

33 Organ Hareketleri Tümor Aksiyal kesit Tumor Bazı hareketler Anterior / Posterior Bazı hareketler Superior / Inferior Tüm tümör hareketleri Komplekstir

34 Radyoterapideki yeni özel teknikler 3-B Konformal radyoterapi Stereotaktik radyocerrahi Yoğunluk ayarlı radyoterapi Tomoterapi Görüntü rehberliğinde radyoterapi Brakiterapi Intravasküler brakiterapi

35 ÜÇ BOYUTLU (3D) KONFORMAL TEDAVİ 3D konformal tedavi üç boyutlu anatomik bilgiye tabanlandırılmış tedaviler ve tümöre uygun doz ile normal dokulara minimum olası doz amaçlı hedef hacıma olabildiğince iyi uyumlandırılan doz dağılımları sağlanarak yapılan tedavidir.

36 MULTİLİF KOLİMATÖR (MLC) MLC uygulamaları ilk olarak prostat kanserli hastalarda kullanılmıştır. İlk olarak statik MLC lar rutin kullanıma girmiştir, dinamik MLC ların yaygın olarak kullanılması için tedavi planlama sistemlerinin bu duruma uyum sağlamaları gerekir

37 MULTİLİF KOLİMATÖR

38

39 Sterotaktik Radyocerrahi Dört tedavi yaklaşımı vardır. Gamma Knife (Co-60 γ-ışınları) Lineer Hızlandırıcı Tabanlı Radyocerrahi ( Megavoltaj X-ışınları) Cyberknife (megavoltaj X-ışınları) Ağır yüklü parçacıklar ( Protonlar, He iyonları)

40 AMAÇ Dört tedavi yaklaşım tekniğinde de küçük hedef hacimlere odaklanmış radyasyon demetleri ile hedefe maksimum homojen doz verilirken, sağlam doku ve kritik organlara minimum doz verilmesi hedeflenir.

41 Geometrik Superposizyon

42 Radyasyonun Özellikleri

43 Lineer Hızlandırıcı Tabanlı Radyocerrahi

44 Radyocerrahi

45 Radyocerrahi

46 Radyocerrahi

47 Radyocerrahi-Doz Volüm Histogramları (DVH) Hacim (cm 3 ) Hacim (cm 3 ) Doz Hedef Doz Kritik Organ

48 Cyberknife

49 Cyberknife

50 IMRT TARİHÇE İlk düşünce 1975 (Carol, M) İlk klinik tedavi (1994) FDA onayı (1996) İlk NOMOS Corporation tarafından geliştirildi.

51 IMRT IMRT; baş-boyun, serviks, prostat ve meme kanserlerinde hedef kapsama ve normal doku korunması konusunda ilerleme sağlamıştır.

52 IMRT, Radyasyon tedavi alanlarında değişimi denetlenebilen radyasyon yoğunluk ayarlı doz dağılımları oluşturur. Bunu başarmak için; Her bir tedavi alanı bir çok küçük demetlere bölünür Küçük demetlerin yoğunlukları değiştirilir. Optimizasyon için bilgisayar yardımı gereklidir.

53 Tipik bir IMRT işlemi Hazırlık Tedavi Planlaması (Optimizasyon) Lif Sıralamasının oluşturulması Dozimetrik Doğrulama, setup ve doz verilmesi

54 Konformal Radyoterapi Geometrik olarak ışına şekil verir ve dokunun ışın gidiş yönüne dik düzlemde izdüşümünü oluşturur. Işın, genellikle homojen bir doz profiline sahiptir (sabit doz) Konformal Işın doz profili: - Düz doz profili (sabit doz)) Yoğunluk Ayarlı Radyasyon Terapisi doz yoğunluğu doku boyunca değişir. Yoğunluk Ayarlı doz profili: - Konformal ışın geometrisi - Düz olmayan (modulated) doz profili

55 Fantomda PTV ve kritik organ Doz dağılımı: IMRT sonucunda > 95% doz PTV ye < 25% doz yakın kritik organa

56 IMRT TEKNİKLERİ Sabit gantri açılarında dinamik MLC ile çoklu demetler kullanılarak Dinamik (Sliding window) Çoklu statik alanlarla (Step and shoot) Yoğunluk ayarlı ark terapi ile Slit MLC Ardışık demetlerle tomoterapi (Sequential) (NOMOS) Spiral tomoterapi

57 Segmental IMRT Statik Step-and-Shoot Method Shoot Shoot Segment 1 Segment 2 Shoot Shoot Segment 3 Segment 4

58 1/3 Doz 1. mmlc field Set-Up 1/3 Doz 2. mmlc field Set-Up 2/3 Doz 1/3 Doz 3. mmlc field Set-Up

59 IMRT Bir IMRT tekniğinde demetlerin oluşturduğu tipik yoğunluk dağılımı

60 Tomoterapi Tomoterapi bir IMRT tekniğidir Hasta kesit kesit tedavi edilir BT görüntülemeye benzer şekilde Gantri hastanın uzun ekseni etrafında dönerken yoğunluk ayarlı demetleri oluşturan özel bir kolimatör dizayn edilmiştir Hasta yatağı bir spiral BT de olduğu gibi sürekli hareket eder

61 NOMOS MIMiC Multileaf Intensity Modulating Collimator

62 Ardışık (Tomografik) IMRT Yatak

63 Spiral Tomoterapi Spiral BT dekine benzer şekilde hasta hareket ederken lineer hızlandırıcı gantrisi döner ve hasta spiral olarak ışınlanır Hasta boyu doğrultusunda ilerlemektedir

64 Radyoterapi Teknikleri Konvansiyonel radyoterapi - 4 alan Stereotaktik radyoterapi IMRT

65 RT ile IMRT Karşılaştırması 3-alan RT Işın profili 1 3-alan IMRT Doz yoğunluğu Önceden belirlenen doz (tipik dağılım) RO RO PTV PTV Işın profili 2 Işın profili 3 IMRT ile doz dağılımı hedefte gerçekleşirken Risk Organ Maximum korunur

66 5 Demet ve 9 Demet ile IMRT 5 Demet 9 Demet

67 Meme Tedavisi 3D konformal IMRT Boost 3D Boost IMRT IMN 3D IMN IMRT Heart 3D Heart IMRT Lung 3D Lung IMRT Breast 3D Breast IMRT Dose (Gy) Dose (Gy)

68 Görüntü Rehberliğinde Radyoterapi (Image Guided Radiation Therapy, IGRT ) Konvansiyonel fraksiyone radyoterapide iki hata riski vardır: Fraksiyonlar arası hata Fraksiyon sırasındaki hata

69 Görüntü Rehberliğinde Radyoterapi (IGRT) Tedavi Hedefi ve bu hedefi çevreleyen normal dokunun Şeklinde Hacmında Pozisyonunda değişiklikler Solunum sırasındaki organ hareketi Kilo kaybı sonucunda immobilizasyon sistemlerinin yeteneklerini kaybetmeleri RT ye bağlı tümörde küçülme

70 Görüntü Rehberliğinde Radyoterapi (IGRT)

71 Elektronik portal görüntüleme

72 kv Konvansiyonel Tomografi

73 Cone beam tomografi

74 Cone beam tomografi Volumetric Image 14 cm Transaxial ~ Transaxial Cone Beam

75 Brakiterapi Brachy+therapy Hasta cilt uzaklığı (SSD) Co cm- 100 cm Lineer Hızlandırıcı 100 cm

76 Micro Selectron Brakiterapi Cihazı

77 Brakiterapi Kaynaklar çok küçük Tümöre çok yakın Tümörün içinde, çok yakınında ya da yüzeyinde Tümöre yüksek doz Tümörü çevreleyen sağlıklı dokuda hızlı doz düşüşü

78 Brakiterapi Yüzey uygulamaları Interstisyel uygulamalar Intrakaviter-intraluminal uygulamalar

79 Brakiterapi Geçmişteki kaynaklar: Radyum veya Radon kaynakları Günümüzde: Cs-137, Ir-192, Au-198, I-125, Pd-103

80 Prostat Brakiterapisi

81 İntravasküler Brakiterapi Koroner arter hastalığı cerrahi bypass ile veya Percutaneous transluminal coronary angioplasty (PTCA) ile tedavi edilir PTCA da ana problem tedavi alanında yüksek olasılıkla arter blokajının (restenosis) tekrarıdır Restenosis normal segmentte görülene göre çapın %50 daralması olarak tanımlanır Balon anjioplasti uygulamalarında restenosis oranı %30-%40 tır. Balon anjioplasti ile beraber coroner ve periferal arterlere intraluminal ışınlama ile restenosis %10 dan daha düşüktür.

82 İntravasküler Brakiterapi Geçici (temporary) implantlar: kapalı kaynaklar veya sıvı doldurulmuş balonlar Kalıcı implantlar: radyoaktif stentler En çok kullanılan doz kontrolünün daha iyi olması nedeniyle kapalı kaynakların kateterle uygulandığı yöntemdir.

83 İntravasküler Brakiterapi

84 Radyasyon kaynakları Geçici intravasküler implantlarla yapılan uygulamalarda Gy hedef dozu 2-3 cm, arter duvarı uzunluğuna kaynak merkezinden 2 mm radyal uzaklığa Anjioplasti bölgesi dışındaki doku dozları minimum

85 Radyasyon kaynakları Doz-hızı 5 Gy/dk veya daha büyük yüksek enerjili, beta kaynakları Strontium-90, Yttrium-90, Phosphorus-32 veya yüksek aktiviteli Gama kaynağı Iridum-192

86 Radyasyon kaynakları Beta kaynakları Gama kaynaklarına göre daha avantajlıdır: Yüksek spesifik aktivite Yüksek doz hızı Personel için olduğu kadar hasta için de daha büyük radyasyon güvenliği

87 Radyoterapi ekibi Medikal Fizikçi Radyasyon Onkoloğu Radyoterapi Teknikeri ya da Teknisyeni

88 Medikal Fizikçi Radyoterapide kullanılan ileri teknoloji ürünü cihazlarla geliştirilmiş olan kompleks tedavi tekniklerinin doğru ve güvenilir olarak uygulanabilmesi belirlenen eğitim programlarıyla yetiştirilmiş medikal fizikçilere bağlıdır Radyoterapialanında herhangi bir merkezin faaliyet gösterebilmesinin vazgeçilmez koşullarından biri; bu alanda yüksek lisans yapmış medikal fizikçinin çalışmasıdır Bu ülkemizde TAEK tarafından lisanslama koşuludur

89 Medikal Fizikçi Mevcut cihaz ve hasta sayısına göre uluslararası standartlar ile belirlenen sayının yarısını bile karşılayamamaktadır Açılan radyoterapi merkezi sayısının ve mevcut merkezlerdeki tedavi cihazı sayısının sürekli artışı bu açığı daha da büyütmektedir

90 1 Milyon kişi başına Medikal Fizikçi sayısı EFOMP Avrupa Türkiye RT 6 3 1,4 NT 4 1,6 0,8 R 2 0,8 0,2 The European Federation of Organizations for Medical Physics (EFOMP)

91 Medikal Fizikçi Hasta dozimetrisi, karmaşık yöntemlerin ve gereçlerin geliştirilmesi ve kullanılması, optimizasyonu, kalite kontrol dahil olmak üzere kalite güvencesi ve hastanın radyasyondan korunmayla ilgili diğer hususlardaki söz konusu sorumluluklar EURATOM (European Atomic Energy Community) direktiflerine göre Medikal Fizik Uzmanına verilmiştir.

92 Radyoterapide Cihaz ve Medikal Fizikçi Dağılımı Merkezler Lineer Hızlandırıcı Co-60 Brakiterapi Simülatör TPS Medikal Fizikçi Toplam

93 Sağlıklı, mutlu, kaliteli bir yaşam dileğiyle...