HIZLANDIRICILARIN TIPTA UYGULAMALARI Doç.Dr. Bahar DİRİCAN Gülhane Askeri Tıp Akademisi Radyasyon Onkolojisi A.D. ANKARA III. Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi 17-19 Eylül 2007 Muğla, Türkiye
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.
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 Benign hastalıklar
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
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)
Benign hastalıkların tedavisinde radyoterapinin amacı Alternatif tedaviden kaçınmak (dejeneratif eklem hastalıkları, osteoarthritis) Komplikasyonlardan sakınmak (arteriovenous malformation) Tümör kontrolü (merkezi sinir sistemi tümörleri)
Radyoterapi Uygulama Şekline Göre Eksternal radyoterapi (uzak mesafeden) (%93) Lineer hızlandırıcılar Co-60 teleterapi cihazları Brakiterapi (yakın mesafeden) (%7) Radyoaktif kaynaklar
Lineer Hızlandırıcı
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
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
Simülatör
Radyoterapide Kullanılan Radyasyonlar Elektromanyetik (X-ışınları- Gama ışınları) Parçacık (elektron, proton, nötron)
Doz Doz = Kütle birimi başına soğurulan enerji SI birimi 1 Gy = 1 Joule/kg
Derin doz eğrileri
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: 10 10 MV X-ray SSD=100 cm cm 10x10 cm cm 22 alan
İzodoz eğrileri 10x10 cm cm 2 2 alan alan A=7 A=7 MeV MeV B=12MeV C=18 MeV MeV Elektron Işını Işını
Tedavi Kazancı 100 100 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
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 1979 2007 2007
Görüntüleme GTV görüntülemesi 2006 Endoskopik Ultrason Çok Çok kesitli kesitli BT BT GTV GTV görüntüleme yöntemlerinden bağımsız bir bir kavramdır. MRG MRG
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
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
Görüntüleme Görüntü füzyonu ile GTV tanımı BT MRG
Planlama
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.
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 Stereotaktik radyocerrahi Yoğunluk ayarlı radyoterapi Tomoterapi Görüntü rehberliğinde radyoterapi Brakiterapi Intravasküler brakiterapi
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.
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
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
Lineer Hızlandırıcı Tabanlı Radyocerrahi
Radyocerrahi
Radyocerrahi
Radyocerrahi
Radyocerrahi-Doz Volüm Histogramları (DVH) Hacim (cm 3 ) Hacim (cm 3 ) Doz Hedef Doz Kritik Organ
Cyberknife
Cyberknife
IMRT TARİHÇE İlk düşünce 1975 (Carol, M) İlk klinik tedavi (1994) FDA onayı (1996) İlk NOMOS Corporation tarafından geliştirildi.
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 demetlere bölünür Küçük demetlerin yoğunlukları değiştirilir. Optimizasyon için bilgisayar yardımı gereklidir.
Tipik bir IMRT işlemi 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
Fantomda PTV ve kritik organ Doz dağılımı: IMRT sonucunda > 95% doz PTV ye < 25% doz yakın kritik organa
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
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 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
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
Radyoterapi Teknikleri Konvansiyonel radyoterapi - 4 alan Stereotaktik radyoterapi IMRT
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 ve 9 Demet ile IMRT 5 Demet 9 Demet
Meme Tedavisi 3D konformal IMRT 100 100 80 60 Boost 3D Boost IMRT IMN 3D IMN IMRT 80 60 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 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
Görüntü Rehberliğinde Radyoterapi (IGRT)
Elektronik portal görüntüleme
kv Konvansiyonel Tomografi
Cone beam tomografi
Cone beam tomografi Volumetric Image 14 cm Transaxial ~ Transaxial Cone Beam
Brakiterapi Brachy+therapy Hasta cilt uzaklığı (SSD) Co-60 80 cm- 100 cm Lineer Hızlandırıcı 100 cm
Micro Selectron Brakiterapi Cihazı
Brakiterapi Kaynaklar çok küçük Tümöre çok yakın Tümörün içinde, çok yakınında ya da yüzeyinde Tümöre yüksek doz Tümörü çevreleyen sağlıklı dokuda hızlı doz düşüşü
Brakiterapi Yüzey uygulamaları Interstisyel uygulamalar Intrakaviter-intraluminal uygulamalar
Brakiterapi Geçmişteki kaynaklar: Radyum veya Radon kaynakları Günümüzde: Cs-137, Ir-192, Au-198, I-125, Pd-103
Prostat Brakiterapisi
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.
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.
İntravasküler Brakiterapi
Radyasyon kaynakları Geçici intravasküler implantlarla yapılan uygulamalarda 15-20 Gy hedef dozu 2-3 cm, arter duvarı uzunluğuna kaynak merkezinden 2 mm radyal uzaklığa Anjioplasti bölgesi dışındaki doku dozları minimum
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
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
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
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
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)
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.
Radyoterapide Cihaz ve Medikal Fizikçi Dağılımı Merkezler Lineer Hızlandırıcı Co-60 Brakiterapi Simülatör TPS Medikal Fizikçi Toplam 59 46 49 30 53 43 106
Sağlıklı, mutlu, kaliteli bir yaşam dileğiyle...