Page 12 - IFM_201404 calość 300 dpi

vol. 3 4/2014 Inżynier i Fizyk Medyczny

170

radioterapia

\

radiotherapy

artykuł naukowy

\

scientific paper

symulacja warunków napromieniania, podczas której sprawdza

się wszystkie geometryczne parametry wiązek terapeutycznych

użytych w trakcie planowania leczenia. Jest ona realizowana

przy pomocy symulatora RTG, urządzenia diagnostycznego wy-

posażonego w lampę rentgenowską i detektor promieniowania.

Odwzorowuje on wiernie geometrię aparatu terapeutycznego.

Klasyczny symulator RTG wprowadzony został do użycia już w la-

tach sześćdziesiątych XXwieku i od tego czasu jest jednymz pod-

stawowych urządzeń linii terapeutycznej w radioterapii [1‑3].

Znacznym osiągnięciem stało się wprowadzenie w medycynie

technik rentgenowskiej tomografii komputerowej. Na początku

lat osiemdziesiątych XX wieku pojawiły się pierwsze komercyj-

ne komputerowe systemy planowania leczenia wykorzystujące

skany tomograficzne i tworzone na ich podstawie rekonstrukcje

3D ciała pacjenta. Pojawiła się także idea rekonstrukcji obrazów

DRR (

Digital Reconstructed Radiograph

), czyli cyfrowo rekonstru-

owanych obrazów radiograficznych [3]. To wszystko przyczyniło

się do powstania koncepcji Wirtualnego Symulatora. Pierwszy

raz pomysł ten wysunął G.W. Sherouse wraz ze współpracow-

nikami w 1987 roku [4-5]. W wirtualnym środowisku 3D ich au-

torskiego oprogramowania CAD (

Computer Aided Design

) po-

wstała wirtualna maszyna wiernie odwzorowująca wszystkie

parametry klasycznego symulatora. Za pomocą wirtualnego

symulatora można było na podstawie wykonanej tomografii

komputerowej zaplanować geometryczny układ pól leczenia.

Tomografy komputerowe zostały uzupełnione o oprogramowa-

nie, które pozwalało na obliczenie i prezentację układu wiązek,

który jest lub może być realizowany przez aparat terapeutycz-

ny. Pierwsze próby kliniczne wykorzystania pomysłu wirtualnej

symulacji rozpoczęły się na początku lat dziewięćdziesiątych XX

wieku [7-11]. Od tego czasu metody przeprowadzania procesu

wirtualnej symulacji zaczęły się intensywnie rozwijać. Ważnym

aspektem umieszczenia procedury wirtualnej symulacji w ka-

nonie procedur przygotowawczych do radioterapii stał się rów-

nież rozwój obrazowych metod weryfikacji ułożenia pacjenta

na stole terapeutycznym. Stosowano weryfikację obrazową za

pomocą filmów radiograficznych dedykowanych dla energii me-

gawoltowych stosowanych w radioterapii. Przełomem stało się

wprowadzenie urządzenia EPID (

Electronic Portal Imaging Device

)

pozwalającego na akwizycję obrazów megawoltowych i apara-

tów terapeutycznych wyposażonych w dodatkowy układ lampy

rentgenowskiej i detektora pozwalających na wykonywanie do-

kładnych zdjęć kilowoltowych, a nawet prostych rekonstrukcji

tomograficznych.

Metody wykonania wirtualnej symulacji

Systemy wirtualnej symulacji można podzielić bardzo ogólnie

według dwóch stosowanych metod [11-12]:

•

wirtualna symulacja „z przesunięciem”,

•

wirtualna symulacja „bez przesunięcia”.

W pierwszym przypadku wirtualna symulacja wykony-

wana jest bez użycia dodatkowego układu laserów. Przed

wykonaniem badania tomograficznego na ciele pacjenta

umieszczane są trzy znaczniki radiograficzne. Pozycjonuje się je

z zastosowaniem układu laserów tomografu komputerowego

i zaznacza orientacyjnie na powierzchni pacjenta, aby w przybli-

żeniu oznaczyć miejsce występowania guza nowotworowego.

Następnie wykonuje się badanie tomograficzne, które przesy-

łane jest do systemu planowania leczenia TPS

(

Treatment plan-

ning System

). Przed zaplanowaniem układu pól leczenia punkt

wyznaczony przez znaczniki radiograficzne oznacza się jako

początek układu współrzędnych. Na podstawie wykonanych

skanów tomograficznych wyznacza się kontury struktur anato-

micznych pacjenta, szczególnie obszar guza nowotworowego.

Na podstawie wyznaczonych obszarów planuje się układ pól

leczenia i określa ich przesunięcie od wyznaczonego początku

układu współrzędnych. Podczas pierwszego ułożenia pacjenta

na stole terapeutycznym ustawiamy lasery aparatu na początek

układu współrzędnych oznaczony w trakcie wykonywania ba-

dania tomograficznego na powierzchni ciała pacjenta. Bardzo

ważna jest weryfikacja obrazowa tak zdefiniowanego układu

wiązek. Można najpierw sprawdzić ułożenie pacjenta w punkcie

początku układu współrzędnych (trzeba pamiętać, że oznaczo-

ny jest on na powierzchni pacjenta) poprzez wykonanie obrazów

weryfikacyjnych, a następnie przesunąć pacjenta o wyznaczone

wcześniej wartości przesunięcia. Inny sposób to ułożenie pa-

cjenta do wyznaczonego początku układu współrzędnych, prze-

sunięcie o znane wartości przesunięcia, a następnie wykonanie

obrazowej weryfikacji ułożenia.

W przypadku wykonania wirtualnej symulacji „bez przesu-

nięcia” wykorzystywany jest dodatkowy układ laserów oraz

oprogramowanie wirtualnej symulacji posiadające część funkcji

systemu planowania leczenia, które pozwalają na definiowanie

parametrów geometrycznych układu pól leczenia (wiązek pro-

mieniowania). Tak jak w pierwszym przypadku, pacjent układa-

ny jest w pozycji terapeutycznej, a na powierzchni jego ciała

umieszczane są znaczniki radiograficzne, przez co oznaczamy

początek układu współrzędnych w pacjencie. Ważne jest, aby

w tym przypadku oznaczyć również tę pozycję jako zerową po-

zycję stołu tomografu komputerowego (układ współrzędnych

stołu terapeutycznego i diagnostycznego musi być identyczny).

Po wykonaniu badania tomograficznego przesyłane są one do

systemu wirtualnej symulacji. Pacjent pozostaje na stole, który

ustawiany jest w pozycji zerowej (początkowej). Następnie le-

karz na podstawie badania tomograficznego wyznacza kontur

guza nowotworowego. W zdefiniowanym obszarze umieszcza

się punkt referencyjny, który następnie przesyłany jest do sys-

temu dodatkowych laserów. Następny etap polega na ustaleniu

układu pól leczenia, które wraz ze skanami tomograficznymi

również wysyłane są do systemu laserów. Ostatnią czynnością

jest oznaczenie na pacjencie projekcji układu pól leczenia uzy-

skanej dzięki systemowi dodatkowych laserów. Już podczas

ułożenia pacjenta na aparacie nie ma potrzeby przesuwania go

o wyznaczone przesunięcie od początku układu współrzędnych,

ponieważ zostało to wykonane wcześniej.