HIZLANDIRICILARIN MEDİKAL UYGULAMALARINDAKİ YENİLİKLER Bahar DİRİCANİ İ Gülhane Askeri Tıp Akademisi Radyasyon Onkolojisi i A.D. ANKARA V. Uluslararası Katılımlı Parçacık Hızlandırıcıları ve Detektörleri Yaz Okulu 29 Ağustos-3 Eylül 2009 Muğla, Türkiye
Radyoterapi Radyoterapi İyonlaştırıcı Radyasyon Radyoterapi Cerrahi Kemoterapi
Radyoterapinin Amacı Tanımlanmış tümör hacmine yüksek doğrulukla ölçülmüş maksimum homojen radyasyon dozu Tümörü çevreleyen sağlıklı dokuya en az zarar
Radyoterapi Malign hastalıklar(kanser) Benign hastalıklar(yaşa bağlı maküler dejenerasyon,keloid,arteriovenöz malformasyon,topuk dikeni )
Radyoterapi Uygulama Şekline Göre Eksternal radyoterapi (uzak mesafeden) (%93) Lineer hızlandırıcılar Co-60 teleterapi cihazları Brakiterapi (yakın mesafeden) (%7) Radyoaktif kaynaklar
Lineer Hızlandırıcı
Lineer Hızlandırıcılar İlk medikal lineer hızlandırıcı 1952 de Londra da da Hammersmith hastanesinde kuruldu Bu cihazla ilk tedavi 1953 de 8 MV luk X-ışınlarıyla yapılmıştır
Lineer Hızlandırıcılar Çok enerjili X-ışını ve elektronları üreten bilgisayar kontrollü cihazlardır Bremsstrahlug X-ışını spektrumu bir maksimum enerjiye E max (hızlandırıcı potansiyeli) sahiptir Ortalama X-ışını enerjisi yaklaşık k olarak 1/3 E max dır
Radyasyonun Özellikleri Photon Fluence Cobalt-60 6MVLinac arbitrary 140 120 100 80 60 40 20 0 0,1 1 10 Energy (MeV)
Lineer Hızlandırıcı Hızlandırıcı tüpten gelen elektron lk 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
Lineer Hızlandırıcı Elektron demeti Birincil kolimatörler Saçıcı foiller foil İyon odası İkincil kolimatörler Elektron aplikatörleri HASTA Patient
Radyoterapide Kullanılan Radyasyonlar Elektromanyetik (X-ışınları- Gama ışınları) Parçacık (elektron, proton, nötron)
Soğurulan Doz Doz = Kütle birimi başına soğurulan enerji SI birimi 1 Gy = 1 Joule/kg
Derin doz eğrileri
Soğurulan Doz İyonlaştırıcı radyasyonlar tedavi cihazının kolimatör sistemleri ve fantom materyalleri ile etkileşirler Bu etkileşim sonucunda fantom materyali ya da insan vücudundaki doz dağılımları meydana gelir
Soğurulan Doz Kullanılan radyasyon demetlerinin tiplerine ve enerjilerine bağlı olarak, dokuda soğurulma farklılıkları oluşur ve elde edilen doz dağılımlarında farklılıklar meydana gelir
İzodoz eğrileri A: 200 kvp SSD=50 cm HVL=1 mm Cu 10x10 cm 2 alan B: Co-60 SSD=80 cm 10x10 cm 2 alan C: 4 MV X-ray SSD=100 cm 10x10 cm 2 alan D: 10 MV X-ray SSD=100 cm 10x10 cm 2 alan
Wedge Standart (fiziksel )Wedge Motorize Wedge Sanal (dinamik) Wedge
Radyasyonun Özellikleri
Derin Doz Eğrisi
Radyasyonun Özellikleri Elektron demetleri: Build-up bölgesi : X-ışınlarından çok farklıdır Ciltte düşük kbir doz bölgesi yoktur (4-6 MeV enerjiler için doz daha düşüktür, %85 den azdır, cilt dozunu artırmak için 0,5-1 cm bolus gerekir)
Radyasyonun Özellikleri Elektron demetleri: Plato bölgesi: %90 E0 (MeV) /4 (cm) %80-85 E0 (MeV) /3 (cm) Pratik menzil E0 (MeV) /2 (cm)
Derin Doz Eğrileri
İzodoz eğrileri 10x10 cm 2 alan A=7 MeV B=12MeV C=18 MeV Elektron Işını
Radyasyonun Özellikleri
Eksternal radyoterapinin ilk yılları Konvansiyonel X-ışını tüpleri ile elde edilen X- ışınları Maksimum enerji 300 kv X-ışınlarının enerjileri düşük olduğundan derin yerleşimli tümörlerin tedavisinde tümörün üst kısmında olan sağlam dokuların yüksek doz alması dolayısıyla y buna bağlı ğ komplikasyonlar Kemik ve yumuşak dokudaki soğurulma farklılıkları
Megavoltaj X-ışınları Derin yerleşimli tümörlerin etkin tedavisinde yeterli giriciliğe sahip Kemik, kas ve yağ dokularında birbirine yakın soğurulma Cilt ve sağlam dokulardaki komplikasyonların azalması
Radyasyonun Özellikleri
Tedavi Kazancı 100 100 Tümör kontrol olasılığı oas ğ (%) Normal doku komplikasyon olasılığı (%) 0 0 Doz (Gy) Duyarlaştırıcılar Kemoterapi Oksijen Hipoksik hücre duyarlaştırıcıları tedavi kazancı Koruyucular 3-B konformal radyoterapi YART(IMRT) Radyoprotektörler
Radyoterapi İşlemleri İmmobilizasyon Görüntüleme Planlama Simülasyon Set-up ve doz verme
Görüntüleme BT MRG USG PET Görüntü Füzyonu (BT-MRG ve PET-BT)
Görüntüleme GTV için BT görüntüleme 1979 2009
Görüntüleme GTV görüntülemesi 2009 Endoskopik Ultrason Çok kk kesitli BT GTV görüntüleme yöntemlerinden bağımsız bir kavramdır. MRG
Görüntüleme GTV Bir teknikten fazlası kullanılabilir Yeni görüntüleme teknikleri GTV boyutunu arttırabilir Mammogram Meme US GTV şekil ve boyutu görüntüleme tekniğine göre değişebilir Meme MRG
Görüntüleme GTV görüntülemesi Basit bir çizgi değildir Doktorun bilgi ve deneyimini yansıtır Klinik veri ile ters düşebilir Birden fazla teknik kullanılabilir Prostat MRG v Planlama BT
Görüntüleme Görüntü füzyonu
Görüntüleme Görüntü füzyonu ile GTV tanımı BT MRG
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 il doz dağılımı ğ sisteme girilir, yazılım, bunun için gerekli demet dizilişlerini, sayısını ve hesaplamalarını yapar.
Hedef Hacım Tanımı
Hedef Hacım Tanımı Tedavi Edilen Hacım Işınlanan Hacım Klinik Hedef Hacım Görüntülenebilir Tümör Hacım Planlanan Hedef Hacım
Hedef Hacımlar CTV PTV GTV
Organ hareketleri Rastgele: barsak, prostat Düzenli: akciğer,gırtlak
Organ Hareketleri Tümor Aksiyal kesit Tumor Bazı hareketler Anterior / Posterior Bazı hareketler Superior / Inferior Tüm tümör hareketleri Komplekstir
Radyoterapideki yeni özel teknikler 3-B Konformal radyoterapi Yoğunluk Ayarlı Radyoterapi (IMRT) Stereotaktik Radyocerrahi (SRS) Stereotaktik Beden Radyoterapisi (SBRT) Görüntü Rehberliğinde Radyoterapi (IGRT) Adaptif Radyoterapi Teknikleri (ART)
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.
Kolimatörler Primer standart kolimatör İkincil (Jaw) kolimatör Asimetrik kolimatör Multilif lf kolimatör (MLC)
Kolimatörler
MULTİLİF KOLİMATÖR (MLC) MLC uygulamaları ilk olarak prostat kanserli hastalarda kullanılmıştır. İlk olarak statik MLC lar rutin kullanıma girmiştir, dinamik MLC ların yaygınolarak kullanılması için tedavi planlama sistemlerinin ste e bu duruma u uyum sağlamaları a a a gerekir
MULTİLİF KOLİMATÖR
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)
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.
Geometrik Superposizyon 6 5 4 3 1 2
Radyasyonun Özellikleri i
Radyasyonun Özellikleri
Lineer Hızlandırıcı Tabanlı Radyocerrahi
Radyocerrahi
Radyocerrahi
Radyocerrahi
Radyocerrahi
Radyocerrahi-Doz Volüm Histogramları (DVH) Ha cim (cm 3 ) Ha cim (cm 3 ) Doz Hedef Doz Kritik Organ
Cyberknife
Cyberknife
IMRT TARİHÇE İlk düşünce 1975 (Carol, M) İlk klinik ik tedavi (1994) FDA onayı (1996) İlk NOMOS Corporation tarafından geliştirildi. ş
IMRT IMRT; baş-boyun, serviks, prostat ve meme kanserlerinde hedef kapsama ve normal doku korunması konusunda ilerleme sağlamıştır.
IMRT, Radyasyon tedavi alanlarında değişimi denetlenebilen radyasyon yoğunluk ayarlı doz dağılımları oluşturur. Bunu başarmak için; Her bir tedavi alanı bir çok küçük ük demetlere bölünür Küçük demetlerin yoğunlukları değiştirilir. Optimizasyon için bilgisayar Optimizasyon için bilgisayar yardımı gereklidir.
Tipik ik bir IMRT işlemi i Hazırlık Tedavi Planlaması (Optimizasyon) Lif Sıralamasının oluşturulması Dozimetrik Doğrulama, setup ve doz verilmesi
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
Doz dağılımı: IMRTsonucunda > 95% doz PTV ye < 25% doz yakın kritik organa Fantomda PTV ve kritik organ
IMRT TEKNİKLERİ Sabit gantri açılarında dinamik MLC ile çoklu demetler kullanılarak Dinamik (Sliding window) Çoklu statik alanlarla (Step and shoot) Yoğunluk ğ ayarlı ark kterapi iile Slit MLC Ardışık demetlerle tomoterapi (Sequential) (NOMOS) Spiral tomoterapi
Segmental IMRT Statik Step-and-Shoot Method Shoot Shoot Segment 1 Segment 2 Shoot Shoot Segment 3 Segment 4
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
IMRT Bir IMRT tekniğinde demetlerin oluşturduğu tipik Bir IMRT tekniğinde demetlerin oluşturduğu tipik yoğunluk dağılımı
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
NOMOS MIMiC Multileaf Intensity Modulating Collimator
Ad Ardışık (Tomografik) IMRT Yatak
Spiral Tomoterapi Spiral BT dekine benzer şekilde hasta hareket ederken lineer hızlandırıcı gantrisi döner ve hasta spiral olarak ışınlanır Hasta boyu doğrultusunda ilerlemektedir
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
5 Demet et ve 9 Demet et ile IMRT 5 Demet 9 Demet
Meme Tedavisi 3D konformal IMRT 100 100 80 Boost 3D Boost IMRT 60 IMN 3D 60 IMN IMRT 80 Heart 3D Heart IMRT Lung 3D Lung IMRT Breast 3D Breast IMRT 40 40 20 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Dose (Gy) 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Dose (Gy)
Görüntü Rehberliğinde Radyoterapi (Image Guided d Radiation Therapy, IGRT ) Konvansiyonel fraksiyone radyoterapide iki hata riski vardır: Fraksiyonlar arası hata Fraksiyon sırasındaki hata
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
Kilo kaybının dozimetrik etkisi a)tedavinin başlangıcında b)3. Haftasında c)kilo kaybına bağlı doz artışı (%)
Görüntü Rehberliğinde Radyoterapi (IGRT)
Elektronik portal görüntüleme
kv Konvansiyonel Tomografi
Bir baş Bi b ve bboyun hastası h t iiçin i CT planlama l l ile il MV CBCT görüntülerinin karşılaştırılması
Cone beam tomografi
Cone beam tomografi Volumetric Image 14 cm Transaxial ~ Transaxial Cone Beam
Radyoterapi ekibi Medikal Fizikçi Radyasyon Onkoloğu Radyoterapi Teknikeri ya da Teknisyeni
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
1 Milyon kişi başına Medikal Fizikçi sayısı EFOMP Avrupa Türkiye RT 6 3 14 1,4 NT 4 1,6 0,8 R 2 0,8 0,2 The European Federation of Organizations for Medical Physics (EFOMP)
Sağlıklı, ğ mutlu, kaliteli bir yaşam dileğiyle...