Name: proton therapy delivery and its clinical application in select solid tumor malignancies
Uploaded: 2019-02-06T12:30:00
Duration: 8 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Proton Therapy Delivery and Its Clinical Application in Select Solid Tumor Malignancies at JoVE.com

ס. ר מאשר מענק למימון התוכנית NIH פירעון ההלוואה. A.H. קיבלה מימון באייר, קלוביס, הכוכבים, Agensys, Sotio, Cerulean ו Calithera.

A.H. יש honoraria של חברת Astrazeneca, באייר נוברטיס. A.H. יש להתייעץ עם חברת Astrazeneca, בריסטול מאיירס סקוויב ו באייר, היה נואם עבור קרן צרפת.

תכנון טיפול קרינה ואספקה לסרטן הוא תהליך מאוד אישית אישית לכל מטופל בודדים וסרטן מסוים שלו. טיפול קרינה מודרני הוא תמונה מונחה תמונות CT המבוססות על התערבות שהתקבל במהלך קרינה. אישית תכנון הסימולציה. CT הדמיה הוא חובה כיוון שהוא מכיל תלת-ממדי (3D) מידע אנטומי על כימות המטופל, כמו גם מדויק הצפיפויות רקמות במקומות שונים בתוך הגוף, הדרושים לחישוב מינון. במהלך CT הדמיה, החולה ממוקם על שולחן ממונע. מספר התקנים מכניים הנייח מועסקים בדרך כלל כדי להגביל את התנועה המטופל במהלך דימות, במהלך הלידה RT עוקבות. בהתאם נדרש דיוק, אלה מכשירים נע בין כריות עובש-סוג פשוט ולרשתות פלסטיק, אשר מתאימות השטח המטופל, ואז להקשיח להגבלת תנועה, למכשירים פולשניים יותר כגון התקנים הגולגולת נוקשה זה הם קדחו במקום. לעיתים קרובות, הדיוק הנדרשת של המכשיר הנייח מוכתב על ידי הקרבה של רקמת הגידול למבנים הסמוכים קריטי. לדוגמה, המכשיר הנייח הכי פולשני, הילה ראש הנקדח במקום, משמש לעתים כאשר דיוק מילימטר אחד יש צורך לטפל בגידול ליד העיניים או העצבים האופטים כדי למזער את הסיכוי של עיוורון שעלולות להתרחש מן המטופל עובר לעמדה שגוי במהלך הטיפול.
CT הדמיה מידע משמש גם כדי לייעל את הרקמות הפנימיות אנטומיה. לדוגמה, distention שלפוחית השתן לעיתים קרובות מנוצל כדי למזער את שלפוחית השתן, המעי הגס קטן מינון החשיפה של הקרנה של הערמונית, כאמור בפרוטוקול לעיל. באופן דומה, אם הבטן בעיקר נפוחה עם אוכל במהלך סימולציה על הקרנה בבטן העליונה (למשל, קיבה, כבד, הוושט הדיסטלי), אז המטופל הוא מדומה מחדש לאחר המאפשר את האוכל לעבור הבטן ואת מערכת העיכול . זה לכווץ את הבטן, להקטין את הסיכוי של חשיפה לקרינה במהלך הקרנות של גידולים בבטן העליונה. במקרים שבהם בקיבה או שלפוחית השתן עצמם הם מטרות קרינה, הם עשויים להיות בכוונה נפוחה או ריקון כדי למטב את המינון הפצה.
במקרים מסוימים, הגידול הוא לא מספקת או בצורה אמינה מדמיין ב- CT אך עשוי לזהות בצורה מדויקת יותר באמצעות MRI או סריקה טומוגרפית. במקרים כאלה, סריקות PET או MRI משמשים להשלמת נתונים CT כיוון שהאחרון הוא עדיין הנדרשים לחישוב מינון. זו מושגת על-ידי רישום הדימויים MRI ו- PET CT תמונות לתכנון הטיפול. סריקות MRI מספקים לעתים קרובות הרבה ניגוד חזותי רב יותר, ברזולוציה גבוהה יותר מאשר CT, אשר עשוי להיות מועיל לזהות גבולות דק, ברקמות הרכות של הגידול כגון אלה במוח או הכבד. מחמד מספקת תצוגה פונקציונלי של ההתפלגות של מולקולות מעקב עם התווית רדיואקטיבי מוזרק לתוך החולה.
עולות כמה גידולים באזורים של בית החזה או הבטן שבו הם יכולים לנוע באופן משמעותי עם נשימה. כהתאמה תנועה זו להבטיח דיוק קרינה, סריקת סי 4-מימדי, סוג של "סרט-מצב" CT הדמיה, עשוי לשמש כדי ללכוד את האנטומיה החולה 3D כמו זה משתנה עם הזמן במהלך הנשימה. עבור כמה מטרות בית החזה והבטן, חגורות דחיסה או אמצעים אחרים של התנועה להפחתת הסיכון עשוי לשמש במהלך הטיפול כדי להגביל את התנועה ולהגביל ודאות לגבי מיקום הגידול45.
ברגע שהחולה מדומה לטיפול, תוכנית טיפול אישית מפותחת עם התחשבות של סרטן היסטולוגיה, מיקום הגידול, תכונות אנטומיים, אשר משפיעים על תצורת אופטימלית של קרינה קורות, סוגי חלקיקים, אנרגיות, מנה רמות עבור כל מטופל בודדים. עבור כל מטופל, תצורתן של מספר שאלות בסיסיות נחשבים בתחילה על ידי צוות רפואי לפתח תוכנית הטיפול האופטימלי. כנקודת התחלה, לבחור את הטופס המתאים ביותר של קרינה. אפשרויות כוללות פוטונים, אלקטרונים או פרוטונים. זה בדרך כלל מלווה את הבחירה של קרן angle(s) למסירה קרינה. רוב מכשירי RT כוללים מטופל רובוטית מיקום הטבלה, gantry מסתובב לאפשר RT קורות להיות מופנית אל החולה על ידי כמעט מכל זווית. ההחלטה כרוך במציאת הנתיב הפוגעת באופן היעיל ביותר את המטרה עם RT ומונעת הכי טוב ללא-מטרות שעשויים להיות בדרך של הקורות שנבחרו. במקרים מסוימים, זוויות קרן נקבעים על-ידי מערכת התכנון עצמו לאחר הזנת בקרינה מטרות עבור גידולים, רקמות רגילה. תהליך זה הנקרא "תכנון הופכי", לעיתים קרובות נעשה במקרה של IMRT, אשר כרוך הכוח ויסות עוצמת מרובות, נכנסות קרינה קורות באופן תלוי-זמן מספק מנה היעד אחיד אך עלול להוביל במינון מאוד לא אחידה מחוץ למטרה. למרות שני הפוטונים או פרוטון טיפול עשוי להיות בעוצמה מאופנן, ההופכי תכנון מנוצל במידה רבה על פוטון מבוסס IMRT בלבד. אם מוצק קרינה קורות כדי לשמש, collimators מתכת מותאם אישית יכול להיות מפוברק כדי להתאים את הצורה של קרן קרינה עם הצורה של הגידול.
אם נבחר טיפול פרוטון, ואז החלטה עוקבות צריך להיעשות לגבי השימוש פיזור פסיבי או טכניקות PBS. במקרה של PBS, נדרשת החלטה נוספת בנוגע לשימוש MFO או אסטרטגיות שדה יחיד אופטימיזציה/יחיד-שדה אחיד מינון (SFO/SFUD). בטיפולי כוח המשקיפים הרב-לאומי, קורות מרובות נדרשים לטפל בגידול במהלך כל שבר מאז כל קרן מטרות רק חלק של המטרה. לעומת זאת, בשביל SFO תוכניות, בכל הקורה מכסה את היעד. כוח המשקיפים הרב-לאומי פייבוריט לעיתים קרובות גידולים ליד מבנה קריטי (למשל., גידול במוח ליד עצב הראייה) שבו מגוון רחב של זוויות קרן עשוי להיות יתרון לפסל במינון הקרינה. כוח המשקיפים הרב-לאומי אסטרטגיות גם להבטיח כי כל קרינה הקורות/הנקודות "מסתיימת טווח" לתוך באותו אזור שבו המינון יכול להיות עקב האפקט בראג שיא גבוה באופן בלתי צפוי. מצד שני, SFO פייבוריט מטרות ליד אזורים של אי וודאות אנטומיים, כגון בלוטת הערמונית אשר ניתן להעביר בשל שלפוחית השתן דיפרנציאלית, מילוי רקטלי. SFO מספק חסינות משופרת במינון שינויים עקב סטיות אנטומיים.
ברגע התכנונית בסיסי הוחלט לשלב הבא של תכנון טיפול כוללת בדרך כלל אופטימיזציה של שדות קרינה. האנרגיה, עוצמת התפוצה המרחבית (משתנה במרחב השטף) של קרינה נכנסות הן בחינם בדרך כלל הפרמטרים אופטימיזציה. יחד עם ייצוג גדול מטריקס תלת-ממד של האנטומיה החולה על ידי CT, משתנים חינם אלה להוביל בעיה מאוד גדולה גודל ואופטימיזציה גדולים המתאימים מטריצות (למשל, אלפי ערכים CT ואלפי קרן אפשרי עוצמות עליך לקחת בחשבון). מטריצות אלה ממוסגרים בתוך פונקצית המטרה, וזה ניסוח מתמטי של המטרה של תכנון הטיפול. כפי שהוזכר לעיל, מטרות הטיפול הן עדיפות להשיג קודם את המינון הקבוע אל המטרה, ושנית כדי להשיג נמוך של מנה כמו אפשרי רקמות רגילה. כדי למזער פונקציה זו המטרה, כוח מיחשוב גבוהה רצוי לבצע במהירות חישובים תחבורה RT that לאכלס מטריצות, שיטות אופטימיזציה מספריים, כגון אלגוריתמים הדרגתי-חיפוש, משמשים כדי לחפש במהירות קיצון מקומי ב הפונקציה. קיצון אלה תואמות לתוכניות הטיפול האופטימלי עבור כל מטופל ייחודיים. לא ניתן להפריז את התפקיד של מחשבים בתכנון הטיפול. טיפול קרינה מודרני ו רדיולוגיה אבחון לא הייתה מתאפשרת ללא התקדמות המחשב של שלושת העשורים האחרונים.
כשלב הסופי, תוכנית טיפול מיטבי נבדק על ידי צוות רפואי (רופא, dosimetrist ו פיזיקאי). במקרים רבים, התוכנית עשויה להיות הותאם נוסף או ממוטב מחדש עם מטרות שונות כדי לשפר את האיכות הכוללת. לאחר התוכנית נמצא מיטביות, הפרמטרים הטכניים של התכנית נבדקו על ידי פיזיקאי והעבירו אל המכונה טיפול משלוח.
במקרים רבים, המטופל חוזר לשברים טיפול מרובים (פגישות), לעיתים קרובות בכל יום בשבוע במשך מספר שבועות. Fractionation הנמשך ניתן להעצים תופעות לוואי הנוצרות על-ידי קרינה חריפה, אך עשוי להפחית את הפוטנציאל מאוחר, חמורות יותר תופעות לוואי של RT לעומת טיפול יחיד, שבר12. שבר ריבוי הגישות הן האופטימלי עבור גידולים במהירות מחלקים או אין אפשרות לתקן את הנזק לא קטלני RT. עם זאת, הדבר תלוי באתר הטיפול המדויק ואת הרגישות של רקמות רגילה הסמוך. מאז המטרה של משלוח טיפול קרינה היא לנהל את אותו הטיפול במהלך כל שבר, אפילו בעוד כמה מילימטרים של תנועה או אי-וודאות במיקום החולה עלול להוביל ההשפלה של תוכנית טיפול טיפול חלקיקים. מסיבה זו, התמונה ב- board הדרכה מערכות הם בחשיבות עליונה במהלך multifraction imagers RT. רנטגן, סריקות CT קרן חרוט או imagers משטח אופטי, סריקה בלייזר הינם כולם זמינים למטרה זו. התקנים אלה היתר הקרנות תמונה מונחה (IGRT) באמצעות ההדמיה של ציוני דרך אנטומיים, הגידול מטרות או מחליף אטום סמנים fiducial. הדימויים IGRT לעומת הסריקות סימולציה המקורי, מותאם לפי הצורך לפני כל שבר של קרינה.
למרות היתרון מגוון מוגבל של פרוטון טיפול, אשר מגביל את המינון יציאה, הדיוק של טווח חיזוי ראיתי בדרך כלל בתכנון הטיפול הוא גודל כמה מילימטרים. אובדן האנרגיה המדויק ברקמות שונות החולה אינו ברור, קודם כל, מאז הרכיבים מולקולרית המדויק של הרקמה אינם חד משמעיים, וקצר, שנית, מאז האנטומיה החולה משתנה לאורך זמן, שניהם על צירי זמן (למשל, נשימה), צירי זמן ארוך יותר (למשל, ירידה במשקל, הצטמקות הגידול, אנטומיה נורמלי שינויים). כדי לטפל אי ודאות זו, "שוליים דיסטלי" נוסף לאמצעי האחסון של יעד זה שוליים נוספים של רקמה נורמלית מעבר העומק המרבי הגידול. שוליים כזו מבטיחה כי אפילו עם אי הוודאויות של טווח חיזוי, יטופלו העומק כל הגידול עם ביטחון עצמי גבוה. למרבה הצער, השוליים הרקמות יכול כתוצאה מכך ייחשפו את המינון המלא RT, אשר יכול להוביל שעשויות להיות תופעות לוואי משמעותיות של RT בתוך הרקמה הזו. לעומת זאת, כמו פוטונים לא להפסיק אך מעדיף לצאת את המטרה, אין שוליים דיסטלי כזה יש צורך לפצות את טווח אי-וודאות. שוליים גיאומטריות משמש עדיין בטיפול פוטון על אי-הודאות לפי מיקום הכתובת של היעד, אך פוטונים רגישים הרבה פחות מאשר פרוטונים המצב המדויק של המטופל רקמות במעלה הזרם של היעד. לכן, השוליים הדרושים יכול לפעמים להיות קטנה עבור פוטונים פרוטונים. זה יכול להיות מובן על ידי בהתחשב פרוטונים עוברים אובדן אנרגיה מתמשכת ברקמות מאוד להשפיע על המיקום של הטווח שלהם, ואילו פוטונים לא טעונים, לנוע בחופשיות בחלל הריק בין אטומים אורביטלי שלהם, מלבד נדירים התנגשויות עם אלקטרונים או גרעינים. צפיפות גדולה ההבדלים בתוך הרקמה, למשל., חפצים מתכתיים או אוויר חללים, עם זאת, פוטון במינון כמו גם מנה פרוטון, אך בעוצמה נמוכה יותר של השפעה.
אי-וודאות הסופית וחשוב מתייחס היעילות radiobiological (RBE) של צורות שונות של קרינה. RBE הוא היחס של מינונים, סוג קרינה הפניה, סוג קרינה בדיקה, בתנאי כי שני סוגי הקרינה לייצר את אותה ההשפעה הביולוגית. גבוה יותר RBE את, יותר נזק הקרינה לכל יחידת אנרגיה התצהיר ברקמות. היחס RBE מוגדרת ביחס קרינת פוטונים. למרות תיאור פשוטה, יש למעשה ודאות לגבי הערכים RBE עבור חלקיקים טעונים בניגוד פוטונים. הבדלים בין ההפצות במינון מרחבית בין פוטונים חלקיקים טעונים את המשקל מיקרומטר ו ננומטר להוביל הבדלים ביולוגיים אפקט, אפילו כאשר במינונים מאקרוסקופית זהים. זה יכול להיות מובן על ידי בחינת דפוסי המרחבי נזק לדנ א לאחר חשיפה חלקיקים טעונים מינונים שונים, אנרגיות שונות. אנרגיות שונים וחיובים שונים של פרוטונים (+1), פחמן יונים (+6) להוביל ההבדלים העברת האנרגיה בעומקים שונים אצל המטופל, ואילו על פוטונים, העברת האנרגיה היא וזהובה התחתון גם הומוגנית ברחבי המטופל. אמנם תיאורטית מובן, יש דיון משמעותי בקהילה קרינה לאונקולוגיה לגבי היכולת לחזות במדויק תופעות כאלה וחיסונים. לטיפול יון פחמן, יש חוסר הסכמה על הדרך הטובה ביותר ליצור מודל אפקטים ביולוגיים אלה, אך קיימת הסכמה כי תופעות כאלה חייבים להיות המודל לספק טיפול. עבור פרוטונים, מרכזי ביותר קליני כרגע תוכנית טיפול ללא מידול מפורשת של תופעות RBE, למעט שימוש מקדם תיקון קבוע של 1.1, אך זו עשויה להשתנות בעתיד הקרוב כמו מערכות תכנון הטיפול מסחרי חדש מתחילים כוללים ביולוגית מידול כלי תוכנה לדגמן את RBE של טיפול פרוטון.
עם השלמת בניית מחקרים אקראיים, כולל RADCOMP, PARTIQoL ו- RTOG 1308, אנחנו אמורים. לקבל תשובות יותר מוחשי לאיזה סוגי קרינה עשוי להיות מעולה של השד, הערמונית סרטן ריאות, בהתאמה. מחקרים דומים מתוכננים עבור אתרים אחרים המחלה שעשויים לסייע לזיהוי טוב יותר את המודאליות הטיפול הטוב ביותר עבור סוגי סרטן אלה. עם זאת, יש כבר מספיק נתונים כדי להציע העליונות של פרוטונים שהגדרות מסוימות, במיוחד באוכלוסיית ילדים, איפה הרקמות ניכר ממעט יכול לצמצם במידה ניכרת תחלואה של רעילות, כולל משני ממאירות.

ההערכה היא כי 1.7 מיליון אנשים בארצות הברית יאובחנו עם סרטן ב-2018, עם מעל 600,000 להיכנע המחלה1. אפשרויות הטיפול הנוכחי לערב modality מונו או ריבוי טיפול באמצעות ניתוח, טיפול בקרינה (RT) וטיפולים מערכתית. ביחס RT, רבע חולים שאובחנו רק לאחרונה יקבלו זה כמו החלק של הטיפול בסרטן הראשוני שלהם ואת כמעט מחצית בסופו של דבר ידרוש אותו במהלך שלהם קורס2,של המחלה3.
כניסתו של RT שתחילתה 1895 כאשר וויליאם קונרד רנטגן גילה רנטגן תוך כדי עבודה עם קתודית במעבדתו באוניברסיטת Würzberg גרמניה4. זמן לא רב לאחר מכן, חולים עם מחלות המגוון הרחב כגון זאבת סרטן קיבלו טיפולים באמצעות קרני הרדיום. סיבוכים בתחילת התממשו מהר, אפילו נדונו על ידי פייר קירי הרצאה שלו פרס נובל5. מאז קרינה משפיע על רקמות רגילה והן הגידול, מינונים מבוקרים בקפידה של קרינה חייב להיות מנוצל כדי להגדיל את היחס הטיפולי, הגדיר את ההסתברות של הגידול שליטה לעומת ההסתברות של רעילות לא מקובל. עם התקדמות הדרגתית טכנולוגיה, כמו גם הבנה טובה יותר של רדיוביולוגיה ופיזיקה, יחס טיפולי זה שחל שיפור ניכר עם הזמן. השימוש של RT יש משמעותי משופר תוצאות עבור מספר סוגי סרטן, כפי שהיא משתקפת ההכללה שלו בהנחיות נבחרת עבור סרטן טיפול6,7,8,9. במקרים מסוימים, RT עשוי לשמש את המודאליות בלעדית עבור טיפול10, ואילו מחלות אחרות, ניתן להשתמש במסגרת טיפול רב מודאליות עבור מחלות מקומיות או מיגור של מחלה מיקרוסקופית11. למרות משמש לעתים קרובות עם יעד המרפא, חולים רבים RT הם גרורתי או נרחבת, מטופל עבור palliation של כאב או תסמינים אחרים להתפתח גידול-induced דחיסה, הפלישה או הרס של רקמות רגילה בסביבה של לוקו-אזורי המחלה.
העקרונות הבסיסיים מאחורי RT הם פשוטה. עם היישום של קרינה, אנרגיה מועבר לתאים דרך יינון של אטומים. אנרגיה זו, אם כי הוא עשוי להעלות את הטמפרטורה של אזור לקרינה על-ידי רק כמה microkelvin, מייצר רדיקלים חופשיים יכולים ישירות נזק נחשפו תאים בדרך של ה-DNA פציעה12,13. הרבה ההבנה שלנו של חלקיקים באנרגיה גבוהה והאינטראקציה שלו עם החומר מקורו מחקרים תיאורטיים וניסויים של קרניים קוסמיות ואת האינטראקציות שלהם באטמוספירה העליונה ביצעו את המוקדמות 20th המאה ה14. אנרגיה גבוהה חלקיקים טעונים (תהליך על גב) אינטראקציה עם החומר בעיקר באמצעות הכוח האלקטרומגנטי: החלקיקים עוברים דרך חומר או רקמות, פלסטית התנגשויות עם אלקטרונים מסלולית להוביל יינון ו עירור של חומר היעד, ו אלסטית התנגשויות עם האטום להוביל פיזור או הסטה של הנתיב של חלקיקים. בנוסף, הגרעין ההתנגשויות והתנגשויות קשה עם אלקטרונים להוביל לגל קרינה משנית המוסיפה על אפקט ionizing של קרינה של חלקיקים. חלקיקים באנרגיה גבוהה וחוצה את החומר ובכך להשאיר שובל של מיונן אטומים, מולקולות, אלקטרונים חופשיים תגובתי מבחינה כימית, יכול העלול לגרום שינויים ביולוגיים או נזק לאורגניזמים נחשפים שדות ionizing אלה.
מטרה ארוכת טווח גדול של הקרנות היה לומדים כיצד לרתום את אלה מייננת שדות באופן יעיל יתייחס מחלות אנושיות. קלינית, הצורה האידיאלית של קרינה (כגון פוטון, פרוטונים, אלקטרונים או יון כבד) אמורות לגרום יינון מספיק בתוך המטרה המחלה כדי לספק אפקט אנטי הגידול טיפולית, בזמן באותו זמן כי יינון מינימלי רגיל שמסביב רקמות כדי למזער השפעות מזיקות. איזה סוג של קרינה נבחרה עבור RT תלויה בחלקה המחלה מטופלת. עבור גידולים נמצאים עמוק בתוך הגוף, אולי גם בניתוח שמיש, נחשבים אופטימלית15,16megavolt פוטונים, פרוטונים ו יונים כבד. עבור סרטן שטחי, כגון אלה הכוללים את העור, טיפול אלקטרון עשוי להיות מיטבי, אפילו עדיף על ניתוח cosmesis. מצד שני, היתרון של פוטונים megavolt טמון ביכולתם לחדור עמוק בתוך רקמת תוך הגבלת נזק לעור. במקרה של חלקיקים טעונים, כמו אלקטרונים, פרוטונים או יונים כבד, היתרון העיקרי שלהם טמון המאפיינים שלהם 'עוצר'; כלומר, חלקיקים טעונים לאבד אנרגיה באופן רציף דרך ההתנגשויות פלסטית שתוארו לעיל, אובדן אנרגיה זה צפוי מאוד בסולם מילימטר. לכן, אלומת חלקיקים טעונים יכול להיות מועברת לחולה עם אנרגיות מדויק לעומק הרצוי. יתרה מזאת, חלקיקים טעונים לייצר קטן ללא יציאה במינון17. לעומת זאת, חלקיקים לא טעונים כמו פוטונים התערוכה של ההפחתה מעריכית (הנחתה) עם הגדלת עומק, אשר מובילה לעיתים קרובות מנה יציאה משמעותית עלולה לסכן רקמות בריאה דיסטלי אל המטרה. מושגים אלה הם הפגינו איור 1, אשר מציג הקרינה מינון (יינון) המאפיינים של סוגים שונים של קרינה בשימוש קליני. מניע מרכזי לשימוש פרוטונים או פחמן יונים במקום פוטונים עבור מטרות גידול עמוק הוא שיש מינון מינימלי ערך במינון ולאחר ליד אפס יציאה מינון מעבר ברקמות היעד. טבלה 1 מסכמת כמה מהמאפיינים הרלוונטית קלינית של קרני פוטון, פרוטון.
ההתקדמות בתחום של הקרנות, כולל טיפול פרוטון, התרחשו בשני תחומים עיקריים: 1) בניית מאיצי חלקיקים יעיל מסוגל לייצר אנרגיה גבוהה (תהליך) קרינה כגון סינכרוטרון, ציקלוטרון מאיצים, ו- 2) פיתוח שיטות מתוחכמות המשלבות המחלה הדמיה הנתונים והחישובים תחבורה קרינה כדי לאפשר מדומה-המחשב "תכנון טיפול." לתכנון טיפול, מטופלים בדרך כלל עוברים הדמיה טומוגרפיה (CT). הדימויים CT מכילים מידע אנטומי תלת-ממדי על כימות המטופל, כמו גם מדויק הצפיפויות רקמות. מפות צפיפות ותמונות CT משמשים לאחר מכן בהדמיות מחשב כדי לתכנן את הטיפול קרינה: אנרגיה והן עוצמת השדה קרינה מתמטית אופטימיזציה עבור כל מטופל. סריקת תהודה מגנטית (MRI) או סריקה טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET) עשוי לשמש גם כדי להשלים את הנתונים CT.
בהמשך נתאר קו מתאר צעד אחר צעד של מה חולים הם מנווט דרך שלהם קורס טיפול קרינה, ואחריו הדוגמאות של סוגי גידול מסוימים שטופלו עם טיפול פרוטון.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Proton beam cyclotron and gantry delivery system</td>
			<td>Varian</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Allows for generation and delivery of protons for radiotherapy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>kVUE One Proton Couch Top</td>
			<td>Qfix</td>
			<td>RT-4551KV-03</td>
			<td>Permits patient placement for radiotherapy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CT simulator with 4D scanning capability</td>
			<td>GE</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Permits CT simulation for radiation planning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100&#34; x 70&#34; Qfix VacQfix Cushion</td>
			<td>Qfix</td>
			<td>RT-4517-10070F30</td>
			<td>Immobilizes patient for more precise radiation delivery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timo Foam Head Support</td>
			<td>Qfix</td>
			<td>RT-4490-F</td>
			<td>Ensures minimization of head motion during radiotherapy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 CT Localizers Localization Markers</td>
			<td>Beekley Medical</td>
			<td>REF 211</td>
			<td>Ensures concordance of external markers and internal patient anatomy from CT simulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VacQfix Indexer</td>
			<td>Qfix</td>
			<td>RT-4517-IND01</td>
			<td>Ensures VacQfix cushion placement is reproducible for every radiatiion treatment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Radiation treatment planning software</td>
			<td>Raystation</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Allows for personalized radiation planning for every tumor with robust optimization and multi-criteria optimization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proton Range Compensator</td>
			<td>.Decimal</td>
			<td>RC-AC 1018</td>
			<td>Adjusts the range of the proton beam to achieve distal dose conformality</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proton Beam Aperture</td>
			<td>.Decimal</td>
			<td>AP-BR 1800</td>
			<td>Shapes the proton beam treatment area</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proton Range Shifter</td>
			<td>.Decimal</td>
			<td>RS-AC 1018</td>
			<td>Adjusts proton beam tissue depth penetration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endorectal Balloon</td>
			<td>Radiadyne</td>
			<td>ILG-90F</td>
			<td>Ensures uniform rectal filling and prostate positioning</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

proton therapy delivery and its clinical application in select solid tumor malignancies

טיפול בקרינה הוא מודאליות נפוצות לטיפול סרטן מוצק. למרות המנגנונים של להרוג תאים דומים עבור כל הטפסים של קרינה, המאפיינים ויוו של קרני פוטון, פרוטון שונים במידה רבה ואולי מנוצלת כדי למטב את התוצאות הקליניות. בפרט, פרוטון חלקיקים לאבד אנרגיה באופן צפוי, כשהם עוברים דרך הגוף. מאפיין זה משמש קלינית כדי לשלוט העומק-אשר הסתיים קרן הפרוטונים, וכדי מגבלת קרינה במינון מעבר לאזור המטרה. אסטרטגיה זו יכולה לאפשר הפחתות הקרינה לרקמות נורמלי ממוקם ממש מעבר המטרה גידול משמעותי. ההשפלה של פרוטון האנרגיה בגוף, אולם נותרה רגישה מאוד צפיפות רקמה. כתוצאה מכך, שינויים בצפיפות רקמת במהלך הטיפול עשוי לשנות משמעותית קרינה פרוטון. שינויים כאלה עלול להתרחש באמצעות שינויים במשקל הגוף, נשימה או המעי מילוי/גז, עלול לגרום בעדות במינון שלילי. כתב יד זה, אנו מספקים שיטה מפורטת למסירה של פרוטון טיפול באמצעות פיזור פסיבי והן עיפרון קרן סריקה טכניקות עבור סרטן הערמונית. אף-על-פי ההליך המתואר מתייחס ישירות על חולי סרטן הערמונית, ייתכן השיטה הותאם ויש להחיל לטיפול של כמעט כל גידולים מוצקים. המטרה שלנו היא כדי לצייד את הקוראים עם הבנה טובה יותר של פרוטון טיפול משלוח ותוצאות כדי להקל על השילוב המתאים של מודאליות הזה במהלך טיפול בסרטן.

Watch this Scientific Journal Video about Proton Therapy Delivery and Its Clinical Application in Select Solid Tumor Malignancies at JoVE.com

Proton Therapy Delivery and Its Clinical Application in Select Solid Tumor Malignancies

היסודות של קרינה תכנון ואספקה עבור פרוטון טיפול באמצעות סרטן הערמונית כמודל מוצגים. היישום של עקרונות אלה לאתרים אחרים למחלה שנבחרה מדגיש כמה הקרנות פרוטון עשוי לשפר את התוצאות הקליניות לחולי סרטן.

פרוטון טיפול משלוח ויישומו קלינית של מחלות ממאירות גידולים מוצקים בחר

Radiation therapy is a frequently used modality for the treatment of solid cancers. Although the mechanisms of cell kill are similar for all forms of ...

חשוב להבין את הפוטנציאל, ואת התפקיד המתפתח, של הקרנות פרוטון לטיפול בסרטן מסוימים על פני הקרנות פוטון מסורתיות יותר. אתגר חשוב הוא לזהות ולהבין את מצבי מחלת הסרטן שעשויים להיות מתאימים במיוחד לקרינה פרוטון ולהפיק תועלת. כמו בצורות אחרות של הקרנות קרן חיצונית, טיפול בפרוטון מועבר בצורה לא פולשנית, באמצעות מכשיר רובוטי חיצוני שמסתובב סביב המטופל.המיקום כי קרן טיפול פרוטון מסתיים בתוך הגוף ניתן לשלוט עם רמה גבוהה של דיוק. מה שהופך אותו אידיאלי עבור גידולים הסמוכים לאיברים בריאים קריטיים. לפני תחילת הסימולציה, הכנס את החלק העליון של הטבלה המורחבת לטבלת הטיפולים ובטח שהיא נעולה.מניחים כרית קיבוע מנופחת מעל השולחן העליון ואת סרגל האינדקס עבור עובש הרגל ברמה זו של הברך של המטופל. מניחים מנוחת ראש מוצק בחלק העליון של השולחן ולאשר כי החולה השלים את תהליך שלפוחית השתן המלאה על ידי שתיית 16 עד 24 אונקיות של נוזל 45 דקות לפני זמן הסריקה המתוכנן. לאחר רישום המטופל לתוך טומוגרפיה ממוחשבת, או CT מערכת רישום החולה, בחר את פרוטוקול סריקת הערמונית עם עובי פרוסה של שלושה מילימטרים.בקשו מהחולה לשבת על השולחן ולסייע למטופל להיכנס לתקרת ראש סופית. מניחים את רגלי המטופלים לתוך כרית ההשתקה המנופחת כך שהתבנית תעטף את צד הרגליים ותיצור מחסום בין הרגליים ותמקם את זרועות המטופל על החזה. אשר את יישור המטופל עם מערכת הלייזר וחבר את משאבת הוואקום הכפולה לזורם כרית ההשתקה.ברגע שהמטופל נמצא במצב ניתן לתחזוקה, השתמש במשאבת הוואקום הכפולה Qfix להסיר את האוויר כרית immobilization כדי ליצור עובש מוצק סביב הרגליים והרגליים. כוונן ידנית את שולחן הטיפול כך שצלב הלייזר יהיה ברמה של הירכיים ובקו האמצע של הירכיים והבטן ברמה של מפרק הירך. השתמש בעט סימון כדי לציין את מיקומי הכוונת והצב סמני לוקליזציה על הסימנים כדי לייעד נקודת התחלה לסימולציית האימות במהלך מסירת הקרינה.הגדר את הפרמטרים המתאימים לסריקת CT כך שיכללו את אזור האגן מעמוד השדרה L3 לעצם הירך האמצעית. לאחר מכן סרוק את המטופל באמצעות פרוטוקול סריקת הערמונית, וייצא את קובץ הסריקה הדיגיטלי לתוכנת תכנון הטיפול לפני שתודיע על הסימטריה. לתכנון טיפול בהקרנות, יש להשתמש בכלי המתאר של מערכת תכנון הטיפולים כדי להגדיר את כל הכרכים הגיאומטריים הרלוונטיים על סמך תמונות ה-CT הנרכשות.מתאר את נפח היעד הקליני הראשון, או CTV1 לכלול את הערמונית, וריים מזעריים, ובלוטות הלימפה המעורבים. CTV1 יירשם 45 אפור ויהיה המראה של מבנה בצורת U על תמונות ביתר. המעי הדק, פי הטבעת, ורקמות נורמליות שלפוחית השתן יהיה להתגורר בתוך נפח היעד בצורת U.מתאר את CTV2 לכלול את הערמונית ואת וריסקים תות. CTV2 יירשם מנה כוללת של 34.2 אפורים. בחר שלוש קורות בזוויות gantry של 90, 180, ו 270 מעלות לטיפול בנפח CTV1.ובחר רק את זוויות קרן 90 ו 270 מעלות לטיפול CTV2. למדוד כדי לאשר את הדיוק של המינון המתוכנן באמצעות מערכי תא יינון כדי לאמת את הדיוק של חישוב המינון באמצעות תוכנת חישוב מינון עצמאי משני. אם התוכניות וחלוקת המינון עומדות בהנחיות ובעמידה במגבלות המינון המקובלות, יש לקבל אישור רופא לפני ייצוא כל נתוני תכנון הטיפול למערכת הטיפולית לטיפול בחולה.ביום הטיפול לארגן את חדר הטיפול לשחזר את ההתקנה החולה בשימוש במהלך סימולציה CT. יש לבטח כי תווית כרית ההשתקה תואמת לתעודת הזהות של המטופל ולה מניח את הכרית על שולחן הטיפולים עם האינדקס הנכון ועם מכונת הראש המתאימה בראש השולחן. ודא כי המטופל השלים את תהליך שלפוחית השתן המלא וללוות את המטופל לחדר הטיפול.עזרה המטופל לתוך תנוחת supine על שולחן הטיפול עם ידיים שלובות על החזה ואת הרגליים כרית קיבוע. הזז באופן אלקטרוני את טבלת הטיפולים מעמדת העומס לכיוון isocenter כדי ליישר את המטופל לסימנים שהוצבו במהלך הסימולציה. התאמת הטבלה לתיקון שגיאות חמורות במיצוב המטופל לפי הצורך.לאחר שהמטופל מיושר כראוי לסימני הסימולציה, ישלים את המשמרות מעמדת ההתחלה, לאלה שנקבעו במהלך תהליך תכנון הטיפול הדוסימטרי, כדי ליישר את המטופל ל- isocenter הטיפולי הרצוי. בצע הדמיה קילו-וולטאז אורתוגונלית כדי לבטח יישור פנימי תקין של המטופל לעצמות האגן ולסמנים הנאמנים שהונחו בעבר על ידי אורולוגיה בתוך הערמונית. שכבת-על של תמונות הקילו-וולטאז' הנרכשות ברדיוגרפים ששוחזרו דיגיטלית מסריקת הדמיית CT התכנונית כדי לקבוע אם נדרשות התאמות מיקום ולהחיל את כל התזוזות הדרושות כדי לבטח יישור.אם התמונות הקילו-וולט מדגימות גז מעיים מוגזם, בקשו מהחולה לגרש את האוויר בזמן שאתם שוכבים על שולחן הטיפולים במידת האפשר, ליישר מחדש ולהחיות. לאחר שתמונות קילו-וולטאז' מקובלות נרכשות ומאושרות, בצעו סריקת CT של קרן חרוט כדי להעריך את שלפוחית השתן ומילוי רקטלי החלת התאמות מיקום מטופל נוספות המבוססות על הסריקה לפי הצורך. לאחר מכן ליזום את הטיפול משלוח עם אימות נשמע בין שני מטפלים של זווית gantry, יחידות צג, מספר כתמי סריקה ושכבות, ואת מיקום השלג עבור כל זווית הטיפול, סימון isocenter הטיפול ליישור יומי והסרת הסימנים לאחר הטיפול.בשל האזורים הגדולים הממוקדים במהלך הקרנת סרטן השד, טכניקות טיפול בקרינה מבוססות פוטון לגרום לחשיפה משמעותית הקרנה למבני בית החזה, כולל הריאות, הלב, השד ההפוך. אזורים אלה עשויים להינצל מקרינה עודפת עם טיפול בפרוטון. שדות הקרנה מרובים נדרשים להקרנה craniospinal מבוססי טיפול פוטון.מאז CTV היעד עבור הקרנה craniospinal כולל את כל מרחב הנוזל השדרתי, המשתרע מקודקוד המוח, לתעלת עמוד השדרה, דרך אקווידה cauna ברמה של S2, S3 צומת חוליות. היתרון של שימוש בטיפול בפרוטונים לטיפול craniospinal, הוא כי הטיפול מגביל באופן משמעותי את מינון הקרינה למבני הבטן החזית לפני חוט השדרה, בהשוואה לאזור המינון מנוסה עם טיפול מבוסס פוטון, באותו זמן של טיפול בגידול. חשוב שכל מטופל יוצב במצב נוח במהלך סימולציית ה-CT.כך שניתן יהיה לשכפל את אותה תנוחה לכל מפגש קרינה. טיפול פרוטון ניתן לשפר ביסודיות על ידי ניצול המאפיינים הרדיוביולוגיים הייחודיים של פרוטונים כגון שינויים בהעברת אנרגיה ליניארית, או שילוב פרוטונים עם דרכים טיפול אחרות. האתגרים כוללים בחירת החולים אשר ייהנו ביותר מטיפול פרוטונים וכיצד לנצל פרוטונים כדי לספק ארבעה עמודים יותר עצב חוסך טיפול בסרטן הערמונית.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Three-dimensional Tissue Culture Model to Study Primary Human Bone Marrow and its Malignancies

דגם תרבות רקמות תלת ממדי למחקר עיקרי עצם אדם מח וממאיר שלו

Tissue culture has been an invaluable tool to study many aspects of cell function, from normal development to disease. Conventional cell culture methods ...

Adaptation of Semiautomated Circulating Tumor Cell (CTC) Assays for Clinical and Preclinical Research Applications

Adaptation of Semiautomated Circulating Tumor Cell CTC Assays for Clinical and Preclinical Research Applications

עיבוד של semiautomated מחזור תא גידול מבחני (CTC) ליישומים קליניים ומחקר הקליני

The majority of cancer-related deaths occur subsequent to the development of metastatic disease. This highly lethal disease stage is associated with the ...

Slow-release Drug Delivery through Elvax 40W to the Rat Retina: Implications for the Treatment of Chronic Conditions

משלוח שחרור איטי תרופות דרך Elvax 40W לרשתית העכברוש: ​​השלכות לטיפול במצבים כרוניים

Diseases of the retina are difficult to treat as the retina lies deep within the eye. Invasive methods of drug delivery are often needed to treat these ...

In vitro Enrichment of Ovarian Cancer Tumor-initiating Cells

In vitro Enrichment of Ovarian Cancer Tumor-initiating Cells

בהעשרת מבחנה של תאי ייזום-גידול סרטן השחלות

Evidence suggests that small subpopulations of tumor cells maintain a unique self-renewing and differentiation capacity and may be responsible for tumor ...

Optimized LC-MS/MS Method for the High-throughput Analysis of Clinical Samples of Ivacaftor, Its Major Metabolites, and Lumacaftor in Biological Fluids of Cystic Fibrosis Patients

שיטת אופטימיזציה LC-MS/MS לניתוח תפוקה גבוהה של דגימות קליניות של Ivacaftor, שלה מטבוליטים העיקריים Lumacaftor של נוזלים ביולוגיים של חולי סיסטיק פיברוזיס

Defects in the cystic fibrosis trans-membrane conductance regulator (CFTR) are the cause of cystic fibrosis (CF), a disease with life-threatening ...

Clinical Practice Protocol of Creative Music Therapy for Preterm Infants and Their Parents in the Neonatal Intensive Care Unit

פרוטוקול קליני לטיפול במוזיקה יצירתית לתינוקות קדם והוריהם ביחידת הטיפול הנמרץ בתחום הבריאות

Creative music therapy for preterm infants and their parents (CMT) has emerged as a promising family-integrated early intervention involving communicative ...

A Rat Carotid Artery Pressure-Controlled Segmental Balloon Injury with Periadventitial Therapeutic Application

עכברוש עורק הראש מבוקר לחץ על פגיעה בבלון מגזרי עם יישום טיפולי Periadventitial

Cardiovascular disease remains the leading cause of death and disability worldwide, in part due to atherosclerosis. Atherosclerotic plaque narrows the ...

Characterizing Exon Skipping Efficiency in DMD Patient Samples in Clinical Trials of Antisense Oligonucleotides

אפיון Exon דילוג יעילות בדגימות החולה DMD בניסויים קליניים של אנטיסנס אוליגונוקליאוטידים

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a degenerative muscle disease that causes progressive loss of muscle mass, leading to premature death. The mutations ...

Application of Lucilia sericata Larvae in Debridement of Pressure Wounds in Outpatient Settings

Application of Lucilia sericata Larvae in Debridement of Pressure Wounds in Outpatient Settings

היישום של לוסיליה sericata זחלים ב Debridement של פצעי לחץ בהגדרות אשפוז

Biological therapy using Lucilia sericata larvae has numerous advocates worldwide, yet it is still fairly unknown and not commonly applied in daily ...

Clinical Application of 24 G Cannula Needle and 3-0 Polypropylene Suture in Vas Deferens Exploration

יישום קליני של 24 גרם מחט צינורית ותפר פוליפרופילן 3-0 בחקר Vas Deferens

The goal of this article is to present the application of a 24 G cannula and 3-0 polypropylene suture as a simple method for the exploration of the vas ...