Name: proton therapy delivery and its clinical application in select solid tumor malignancies
Uploaded: 2019-02-06T12:30:00
Duration: 8 min 34 s
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A.H. tiene honorarios de Astrazeneca, Bayer y Novartis. A.H. ha consultado con Astrazeneca, Bristol-Myers Squibb y Bayer y fue un orador para la Fundación de Francia.

Planificación del tratamiento de radiación y entrega para el cáncer es un proceso altamente modificado para requisitos particulares personalizado a cada paciente y su cáncer en particular. Radioterapia moderna está guiada por una imagen basada en la intervención CT imágenes obtenidas durante una radiación medida planificación simulación. Proyección de imagen de CT es obligatorio ya que contiene información anatómica de 3 dimensiones (3D) sobre el paciente, así como precisa cuantificación de las densidades de tejidos en diferentes lugares dentro del cuerpo que se requieren para el cálculo de la dosis. Durante la proyección de imagen de CT, el paciente es colocado en una mesa motorizada. Normalmente se emplean varios dispositivos de inmovilización mecánicos para restringir el movimiento del paciente durante la proyección de imagen y posterior entrega de RT. Dependiendo de la precisión requerida, estos gama de los dispositivos de tipo simple del molde cojines y mallas de plástico, que se ajustan a la superficie del paciente y luego se endurecen para restringir el movimiento, más dispositivos invasivos tales como dispositivos de cráneo rígido están perforados en su lugar. A menudo, la precisión requerida del dispositivo de inmovilización se basa en la proximidad del tejido del tumor a estructuras críticas cercanas. Por ejemplo, el dispositivo de inmovilización más invasivo, un halo central perforado en lugar, se utiliza a veces cuando se necesita precisión milimétrica solo para tratar un tumor cerca de los ojos o los nervios ópticos para reducir al mínimo la posibilidad de ceguera que se puede presentar por el paciente en movimiento en una posición incorrecta durante el tratamiento.
Información de la proyección de imagen de CT también se utiliza para optimizar la anatomía interna de tejido normal. Por ejemplo, distensión de la vejiga se utiliza a menudo para reducir al mínimo la vejiga e intestino exposición de dosis de la irradiación de la próstata como se señala en el protocolo anterior. Del mismo modo, si el estómago se dilata en particular con los alimentos durante la simulación para la irradiación abdominal superior (por ejemplo, gástrico, hígado, esófago distal), entonces el paciente es re-simulado después de permitir que el alimento pase por el estómago y tracto intestinal . Esto reducir el estómago y reducir la posibilidad de exposición a la radiación durante la radioterapia de tumores abdominales superiores. En los casos donde el estómago o la vejiga están blancos de la radiación, pueden ser intencionalmente, distendidas o vaciados para optimizar la distribución de dosis.
En algunos casos, un tumor no es adecuada o fiable visualizado en la TC, pero puede identificarse con mayor precisión mediante una resonancia magnética o una exploración PET. En tales casos, las exploraciones PET o MRI se utilizan para complementar los datos de la TC ya que este último sigue siendo necesario para el cálculo de la dosis. Esto se consigue registrando las imágenes de resonancia magnética y PET a las imágenes de CT para la planificación de la terapia. Las exploraciones de MRI a menudo proporcionan mucho mayor contraste visual y mayor resolución que la TC, que puede ser beneficioso para identificar límites finos, tejidos blandos de un tumor como el cerebro o el hígado. PET proporciona una vista funcional de la distribución de moléculas etiquetado radiactivo como trazador inyectado en el paciente.
Algunos tumores se presentan en zonas del tórax o del abdomen donde puede moverse significativamente con la respiración. Para explicar esta propuesta garantizar la exactitud de la radiación, un CT 4-dimensional, un tipo de proyección de imagen de CT "modo película", puede usarse para capturar la anatomía paciente 3D como cambia con el tiempo durante la respiración. Para algunos objetivos torácicas y abdominales, correas de compresión u otros medios de reducción de movimiento pueden utilizarse durante la terapia para restringir el movimiento y limitar la incertidumbre con respecto a la localización de tumor45.
Una vez que el paciente es simulado para el tratamiento, se desarrolla un plan de tratamiento personalizado con la consideración de la histología de cáncer, localización del tumor y características anatómicas, que influyen en la configuración óptima de haces de radiación, tipos de partícula, energías, y los niveles de dosis para cada paciente. Para cada paciente, una serie de preguntas básicas se considera inicialmente por el equipo clínico para desarrollar un plan de tratamiento óptimo. Como punto de partida, se debe seleccionar la forma más apropiada de radiación. Las opciones incluyen fotones, electrones o protones. Esto es normalmente seguido por la selección de angle(s) de la viga para la administración de radiación. Mayoría de las máquinas RT incluye a un paciente robótico de posicionamiento mesa un pórtico giratorio que haces RT para dirigirse al paciente por prácticamente cualquier ángulo. La decisión implica encontrar el camino que más eficazmente el objetivo con el RT y mejor evita no objetivos que pueden estar en el camino de las vigas seleccionadas. En algunos casos, ángulos de haz se determinan por el sistema de planificación sí mismo después de introducir objetivos de radiación para tumores y tejidos normales. Este proceso se denomina "planificación inversa" y se realiza en el caso de IMRT, que consiste en modular la intensidad de múltiples, haces de radiación entrante de una manera dependiente del tiempo que proporciona una dosis uniforme blanco, pero puede conducir a dosis altamente no uniforme fuera de la meta. Aunque la terapia del fotón o protón puede ser intensidad modulada, inversa la planificación se utiliza en gran parte en fotón base IMRT solamente. Si haces de radiación sólidos van a utilizarse, colimadores de metal personalizados pueden ser fabricados para que coincida con la forma del haz de radiación con la forma del tumor.
Si se selecciona la terapia de protones, una decisión posterior debe hacerse con respecto a la utilización de técnicas de PBS o dispersión pasiva. En el caso de PBS, una decisión adicional se requiere el uso de fuerza o campo único campo optimización/único dosis uniforme (SFO/SFUD) estrategias. En los tratamientos de la MFO, vigas múltiples se requieren para tratar un tumor durante cada fracción puesto que cada haz sólo apunta a una parte de la meta. En cambio, para los planes de SFO, cada viga cubre el objetivo entero. MFO es a menudo favorecida para los tumores cerca de una estructura crítica (por ej., tumor cerebral cerca del nervio óptico) donde una variedad de ángulos de haz puede ser ventajosa para esculpir la dosis de radiación. Estrategias MFO también aseguran de que toda los radiación vigas/puntos "termina gama" en la misma zona donde la dosis podrían ser inesperadamente alta debido al efecto del pico de Bragg. Por otro lado, SFO es favorecido para objetivos cerca de las áreas de incertidumbre anatómica, como la próstata que se puede mover debido a la vejiga diferencial y llenado rectal. OFS ofrece mayor robustez frente a cambios de dosis debido a las variaciones anatómicas.
Una vez que se decide la estrategia de planificación básica, la siguiente fase de planificación del tratamiento implica típicamente la optimización matemática de los campos de radiación. La energía, intensidad y distribución espacial (espacial variable flujo) de la radiación entrante son parámetros normalmente libres en optimización. Junto con la representación de la gran matriz 3D de la anatomía del paciente por el CT, estas variables libres conducen a un problema muy grande tamaño y correspondiente optimización grandes matrices (por ejemplo, miles de valores de CT y miles de viga posibles intensidades debe ser considerada). Estas matrices se enmarcan en una función objetivo, que es una formulación matemática de la "meta de la planificación del tratamiento". Como se mencionó anteriormente, objetivos del tratamiento son priorizados para lograr primero la dosis prescrita en el destino, y en segundo lugar alcanzar tan bajos de una dosis como es posible a los tejidos normales. Para minimizar esta función objetivo, alta potencia de cálculo desea realizar rápidamente cálculos de transporte de RT que pueblan las matrices, y se utilizan métodos de optimización numérica, tales como algoritmos de búsqueda de gradiente, para rápidamente buscar mínimos locales en la función. Estos mínimos corresponden a los planes de tratamiento óptimo para cada paciente único. No puede subestimarse el papel de las computadoras en la planificación del tratamiento. Modernos de radioterapia y radiología de diagnóstico no sería posibles sin los avances de la informática de las últimas tres décadas.
Como una etapa final, el plan de tratamiento optimizado es revisado por el equipo médico (médico, dosimetrista y físico). En muchos casos, el plan puede ser adaptado más o volver a optimizado con diferentes objetivos para mejorar la calidad en general. Una vez que el plan resulta para ser óptimo, los parámetros técnicos del plan son revisados por un físico y transferidos a la máquina de entrega de tratamiento.
En muchos casos, el paciente vuelve para las fracciones múltiples de tratamiento (sesiones), a menudo cada día de la semana durante varias semanas. Fraccionamiento de varios día puede intensificar los efectos secundarios inducidos por radiación agudos pero puede reducir el potencial tardíos, más graves los efectos secundarios de RT en comparación con el tratamiento solo fracción12. Fracción de múltiples enfoques son óptimos para los tumores que se están dividiendo rápidamente o incapaces de reparar daños subletales de RT Sin embargo, esto depende del sitio exacto del tratamiento y la sensibilidad de los tejidos normales cercanos. Puesto que el objetivo de la administración de tratamiento de radiación es administrar el mismo tratamiento durante cada fracción, incluso unos milímetros de movimiento o de incertidumbre en la posición del paciente pueden conducir a la degradación del plan de tratamiento de terapia de partículas. Por esta razón, la dirección de la imagen a bordo los sistemas son de suma importancia durante multifracción toner RT. radiografía, cone beam CT exploraciones o toner de la superficie ópticos, escaneo láser están disponibles para este propósito. Estos dispositivos permiten la radioterapia guiada por imágenes (IGRT) a través de la proyección de imagen de puntos anatómicos, tumor objetivos o sustituto radio-opaco marcadores fiduciales. Las imágenes IGRT en comparación con los análisis de simulación original y ajustar como sea necesario antes de cada fracción de la radiación.
A pesar de la ventaja de la gama finita de la terapia de protones, que limita la dosis de salida, la precisión de la predicción de la gama normalmente visto en la planificación del tratamiento es del orden de unos pocos milímetros. La pérdida de energía exacta en diferentes tejidos del paciente es incierta, en primer lugar, ya que los componentes moleculares exactos del tejido son ambiguos y, en segundo lugar, puesto que la anatomía del paciente cambia con el tiempo, tanto en cortos plazos (por ejemplo, la respiración) y escalas de tiempo más largo (p. ej., pérdida de peso, reducción del tumor, cambios de la anatomía normal). Para hacer frente a esta incertidumbre, un "margen distal" es añadido al volumen de destino que es un margen adicional de tejido normal más allá de la profundidad máxima del tumor. Tal margen garantiza que aún con la incertidumbre en la predicción de la gama, se tratará la profundidad de todo tumor con alta confianza. Lamentablemente, el margen de tejido normal como resultado de ello puede estar expuesto a la dosis completa de RT, que potencialmente puede conducir a efectos secundarios de RT significativos en ese tejido. En cambio, como fotones no dejar salir algo blanco, no hay tal margen distal es necesario para compensar la incertidumbre de la gama. Un margen geométrico todavía se utiliza en la terapia del fotón incertidumbre posicional dirección del destino, pero fotones son mucho menos sensibles que los protones a la situación precisa de los tejidos del paciente antes del blanco. Por lo tanto, el margen necesario a veces puede ser menor para fotones protones. Esto puede entenderse Considerando que protones experimentan pérdida continua de energía en los tejidos que afectan grandemente la posición de su serie, mientras que los fotones son descargados y viajan libremente en el espacio vacío entre los átomos y sus orbitas, salvo raras colisiones con electrones o núcleos. Diferencias de gran densidad en el tejido, por ejemplo., objetos metálicos o cavidades de aire, sin embargo, todavía influyen en la dosis de fotones, así como dosis de protones, pero a una menor magnitud.
Una incertidumbre final e importante se refiere a la eficacia radiobiológica (RBE) de diferentes formas de radiación. La RBE es la proporción de dosis, de un tipo de radiación de referencia y un tipo de radiación de prueba, bajo la condición de que ambos tipos de radiación producen el mismo efecto biológico. Cuanto mayor sea la RBE, el más perjudicial de la radiación por unidad de deposición de energía en el tejido. La relación de la RBE se define en referencia a la radiación del fotón. A pesar de esta sencilla descripción, hay realmente mucha incertidumbre con respecto a los valores de RBE para las partículas cargadas en lugar de fotones. Diferencias en las distribuciones de dosis espacial entre fotones y partículas cargadas en la escala del micrómetro y del nanómetro conducen a diferencias en el efecto biológico, incluso cuando las dosis macroscópicas son idénticas. Esto puede ser comprendido examinando la distribución espacial del daño de la DNA después de la exposición a las partículas cargadas en diferentes dosis y diferentes energías cinéticas. Diferentes energías cinéticas y diferentes cargas de los protones (+ 1) e iones de carbono (+ 6) conducen a las diferencias en la transferencia de energía a diferentes profundidades en el paciente, mientras que para fotones, la transferencia de energía es comparable más bajo y también más homogéneas a lo largo de el paciente. Mientras que teóricamente se entiende, hay debate importante en la comunidad de Oncología de radiación con respecto a la capacidad de predecir exactamente tales efectos biológicos. Para la terapia de iones de carbono, hay una falta de consenso sobre la mejor manera de modelar estos efectos biológicos, aunque existe un acuerdo que tales efectos deben ser modelados para proporcionar terapia. Para los protones, más clínicos centros actualmente plan de terapia sin modelado explícito de los efectos del RBE, excepto usando un factor de corrección constante de 1.1, pero esto es probable que cambie en un futuro cercano como nuevos sistemas de planificación de tratamiento comerciales están comenzando a incluyen biológico modelado herramientas de software para modelar la RBE de la terapia de protones.
Con la realización de estudios clínicos aleatorizados, incluyendo RADCOMP, PARTIQoL y RTOG 1308, deberíamos tener respuestas más concretas en cuanto a que las formas de radiación pueden ser superiores para mama, de próstata y cáncer de pulmón, respectivamente. Se planean estudios similares para otros sitios de enfermedad que pueden ayudar a identificar mejor la mejor modalidad de tratamiento para este tipo de tumor. Sin embargo, ya hay suficientes datos para sugerir la superioridad de los protones en ciertos ajustes, particularmente en la población pediátrica, donde escasamente importante tejido normal puede reducir morbilidad de toxicidad, incluyendo secundaria tumores malignos.

Se estima que 1,7 millones de personas en los Estados Unidos se diagnosticarán con cáncer en 2018, con más de 600.000 sucumbir a la enfermedad1. Opciones actuales de tratamiento incluyen terapia de mono o multi modality mediante cirugía, radioterapia (RT) y tratamientos sistémicos. Con respecto a la RT, un cuarto de los pacientes recién diagnosticados lo recibirá como parte de su terapia del cáncer inicial y casi la mitad en última instancia requiere durante su curso de la enfermedad2,3.
El advenimiento de RT remonta a 1895 cuando Roentgen de Guillermo Conrado descubrió rayos x mientras trabajaba con un tubo de rayos catódicos en su laboratorio en la Universidad de Wurzburgo en Alemania4. No mucho después, pacientes con distintas enfermedades tales como lupus y cáncer estaban recibiendo tratamientos con rayos de radio. Complicaciones tempranas fueron rápidamente se dio cuenta y se discutieron incluso por Pierre Curie en su premio Nobel Conferencia5. Puesto que la radiación afecta a los tejidos normal y tumoral, deben ser utilizadas cuidadosamente controladas dosis de radiación para maximizar la relación terapéutica, definida como la probabilidad de control tumoral versus la probabilidad de toxicidad inaceptable. Los graduales avances en tecnología, así como comprensión de la física y Radiobiología, relación terapéutica ha mejorado con el tiempo. El uso de RT ha mejorado significativamente los resultados para varios tipos de cáncer, como se refleja por su inclusión en las guías nacionales para cáncer terapia6,7,8,9. En algunos casos, RT puede utilizarse como la única modalidad de tratamiento10, mientras que en otras enfermedades, puede ser usada como parte de la terapia de modalidad múltiple para el control local de la enfermedad o la erradicación de la enfermedad microscópica11. Aunque a menudo se utiliza con una intención curativa, muchos pacientes de RT son tratados para el alivio del dolor u otros síntomas que se desarrollan de compresión inducida por el tumor, invasión o destrucción de los tejidos normales en el ajuste de loco-regional o generalizada, metastásico de la enfermedad.
Los principios básicos detrás de RT son sencillos. Con la aplicación de la radiación, energía se deposita en las células a través de la ionización de los átomos. Esta energía, aunque puede elevar la temperatura de una región irradiada por sólo unos cuantos microkelvins, produce radicales libres que pueden directamente las células de daños expuestos por medio de ADN lesiones12,13. Mucha de nuestra comprensión de la radiación de la partícula de alta energía y su interacción con la materia proviene de estudios teóricos y experimentales de los rayos cósmicos y sus interacciones en la atmósfera superior llevado a cabo en los primeros 20th siglo14. Las partículas cargadas de alta energía (MeV a GeV) interactúan con la materia principalmente por medio de la fuerza electromagnética: como estas partículas pasan a través de materia o tejido, inelástica colisiones con electrones orbitales conducen a ionización y excitación de la materia del destino, y colisiones elásticas con núcleos atómicos conducen a la dispersión o desviación de la trayectoria de la partícula. Además, colisiones nucleares y duras colisiones con electrones conducen a una cascada de radiación secundaria que añade el efecto ionizante de la radiación de la partícula. Partículas de alta energía atraviesa la materia así dejan una estela de átomos ionizados, moléculas y electrones libres que son químicamente reactivas y potencialmente pueden inducir cambios biológicos o dañar a los organismos expuestos a estos campos ionizantes.
Un importante objetivo a largo plazo de la radioterapia ha sido aprender cómo mejor aprovechar estos campos de manera que se tratan efectivamente la enfermedad humana de ionización. Clínicamente, la forma ideal de radiación (por ejemplo, fotones, protones, electrones o iones pesados) debe inducir ionización suficiente en el objetivo de la enfermedad para proporcionar efecto terapéutico antitumoral, mientras que en el mismo tiempo causa mínimo de ionización en la normal circundante tejidos para reducir al mínimo efectos nocivos. Selecciona que tipo de radiación para RT depende en parte de la enfermedad que padece. Para los tumores que se encuentran más profundas dentro del cuerpo y también pueden ser quirúrgicamente inoperable, megavolt fotones, protones e iones pesados se consideran óptimo15,16. Para los cánceres superficiales, tales como aquellos que involucran la piel, terapia del electrón puede ser óptima e incluso preferible a la cirugía estética. Por otro lado, la ventaja de fotones megavolt radica en su capacidad de penetrar profundamente en el tejido mientras limita el daño a la piel. En el caso de partículas cargadas, como electrones, protones o iones pesados, su principal ventaja reside en sus características de 'parar'; es decir, partículas cargadas pierden energía continuamente a través de la colisión inelástica descrito anteriormente, y esta pérdida de energía es altamente predecible en la escala de milímetros. Por lo tanto, un haz de partículas cargadas se puede entregar a un paciente con las energías precisas a la profundidad deseada. Además, las partículas cargadas producen poca o ninguna salida dosis17. Por el contrario, sin cargar partículas como fotones exhiben una disminución exponencial (atenuación) con el aumento de profundidad, que a menudo conduce a una dosis de salida importante que puede comprometer tejidos sanos distales a la meta. Estos conceptos se demuestran en la figura 1se muestra la radiación dosis (ionización) propiedades de los distintos tipos de radiación utilizados clínicamente. Una motivación central para utilizar protones o iones de carbono en vez de fotones para objetivos de tumor más profundo es que hay dosis mínima dosis de entrada y cerca de cero dosis de salida más allá de los tejidos diana. La tabla 1 resume algunas de las características clínicamente relevantes de haces de fotones y protones.
Avances en el campo de la radioterapia, incluyendo la terapia de protones, se han producido en dos frentes principales: 1) la construcción eficiente de aceleradores de partículas capaces de producir energía (MeV) la radiación tales como aceleradores de sincrotrón y ciclotrón y 2) desarrollo de métodos computacionales sofisticados que combinan datos de imágenes de la enfermedad y cálculos de transporte de radiación para permitir simulado por ordenador "planificación del tratamiento." Para la planificación del tratamiento, los pacientes típicamente experimentan proyección de imagen de tomografía computada (CT). Las imágenes del CT contienen 3 dimensiones información anatómica sobre la paciente, así como precisa cuantificación de las densidades de tejido. Las imágenes de CT y mapas de densidad entonces se utilizan en simulaciones de computadora para planificar el tratamiento de radiación: la energía y la intensidad del campo de radiación están optimizadas matemáticamente para cada paciente. Una exploración de la proyección de imagen de resonancia magnética (MRI) o una tomografía emisión de positrones (PET) también puede utilizarse para complementar los datos de CT.
A continuación, se describe un esquema paso a paso de cómo los pacientes se navegaron a través de su curso de tratamiento de radiación, seguido por los ejemplos de ciertos tipos de tumores tratados con la terapia de protones.

<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

La radioterapia es una modalidad utilizada para el tratamiento de cánceres sólidos. Aunque los mecanismos de muerte celular son similares para todas las formas de radiación, las propiedades en vivo de haces de fotones y protones difieren considerablemente y tal vez explotados para optimizar los resultados clínicos. En particular, las partículas de protones pierden energía de manera predecible a medida que pasan a través del cuerpo. Esta propiedad se utiliza clínicamente para el control de la profundidad en que se termina el haz de protones y límite la dosis de radiación más allá de la región de destino. Esta estrategia puede permitir reducciones sustanciales de dosis de radiación a los tejidos normales situado más allá de un objetivo de tumor. Sin embargo, la degradación de la energía de protones en el cuerpo es muy sensible a la densidad del tejido. Como consecuencia, cualquier cambio en la densidad del tejido durante el curso del tratamiento puede alterar significativamente la dosimetría de protones. Tales cambios pueden ocurrir por alteraciones en el peso corporal, respiración o relleno de gas intestinal y pueden resultar en la deposición de dosis desfavorable. En este manuscrito, nos proporcionan un método detallado para la entrega de terapia de protones utiliza dispersión pasiva y haz de lápiz exploración técnicas para cáncer de próstata. Aunque el procedimiento descrito se refiere directamente a los pacientes de cáncer de próstata, el método puede adaptado y aplicado para el tratamiento de prácticamente todos los tumores sólidos. Nuestro objetivo es dotar a los lectores con una mejor comprensión de los resultados y la entrega de terapia de protones para facilitar la integración apropiada de esta modalidad durante la terapia del cáncer.

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

Se presentan los fundamentos de la planificación y entrega para la terapia de protones con el cáncer de próstata como modelo. La aplicación de estos principios a otros sitios de enfermedad seleccionada destaca cómo radioterapia de protones puede mejorar los resultados clínicos para los pacientes de cáncer.

Entrega de terapia de protones y su aplicación clínica en tumores malignos Tumor sólido seleccione

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 ...

Es importante entender el potencial, y el papel cambiante, de la radioterapia de protones para el tratamiento de ciertos tipos de cáncer a través de la radioterapia de fotón más tradicional. Un desafío importante es identificar y entender los estados de la enfermedad oncológica que pueden ser particularmente adecuados para la radioterapia de protones y beneficiarse de ellos. Al igual que con otras formas de radioterapia de haz externo, la terapia de protones se administra de manera no invasiva, utilizando un dispositivo robótico externo que se mueve alrededor del paciente.La ubicación que termina el haz de terapia de protones dentro del cuerpo se puede controlar con un alto grado de precisión. Lo hace ideal para tumores adyacentes a órganos críticos y sanos. Antes de comenzar la simulación, inserte la parte superior de la tabla extendida en la tabla de tratamiento y asegúrese de que esté bloqueada.Coloque un cojín de inmovilización inflado sobre la parte superior de la mesa y la barra de indexación para el molde de la pierna a ese nivel de la rodilla del paciente. Coloque un reposacabezas sólido en la parte superior de la mesa y confirme que el paciente ha completado el proceso completo de la vejiga bebiendo de 16 a 24 onzas de líquido 45 minutos antes del tiempo de exploración programado. Después de registrar al paciente en la tomografía computarizada, o sistema de registro de pacientes por TAC, seleccione el protocolo de exploración de próstata con un grosor de rebanada de tres milímetros.Pida al paciente que se siente en la mesa y ayude al paciente a una posición supina y de cabeza. Coloque las piernas de los pacientes en el cojín de inmovilización inflado para que el molde enviza el lado de las piernas y cree una barrera entre las piernas y coloque los brazos del paciente en el pecho. Confirme la alineación del paciente con el sistema láser y conecte la bomba de vacío doble a la boquilla del cojín de inmovilización.Una vez que el paciente está en una posición de mantenimiento, utilice la bomba de vacío doble Qfix para eliminar el aire del cojín de inmovilización para formar un molde sólido alrededor de sus piernas y pies. Ajuste manualmente la mesa de tratamiento para que el punto de mira láser esté a la altura de las caderas y en la línea media de las caderas y el abdomen a nivel de la articulación de la cadera. Utilice una pluma de marcado para indicar las ubicaciones del punto de mira y colocar marcadores de localización en las marcas para designar un punto de partida para la simulación de verificación durante la entrega de radiación.Establezca los parámetros de exploración por TC adecuados para incluir la región pélvica desde la columna vertebral L3 hasta el fémur medio. A continuación, escanee al paciente utilizando el protocolo de exploración de próstata y exporte el archivo de escaneo digital al software de planificación del tratamiento antes de notificar la simetría. Para la planificación del tratamiento de radiación, utilice las herramientas de contorno del sistema de planificación de tratamiento para definir todos los volúmenes geométricos relevantes en función de las imágenes de TC adquiridas.Contornear el primer volumen objetivo clínico, o CTV1 para incluir la próstata, las vesículas seminales y los ganglios linfáticos involucrados. El CTV1 se prescribe 45 grises y tendrá la apariencia de una estructura en forma de U en las imágenes axiales. El intestino delgado, el recto y los tejidos normales de la vejiga residirán dentro del volumen objetivo en forma de U.Contorne el CTV2 para incluir la próstata y las vesículas seminales. El CTV2 recibirá una dosis total de 34,2 grises. Seleccione tres haces en ángulos pórtico de 90, 180 y 270 grados para el tratamiento del volumen CTV1.Y seleccione sólo los ángulos de haz de 90 y 270 grados para el tratamiento CTV2. Medir para confirmar la exactitud de la dosis planificada utilizando matrices de cámaras de ionización y verificar la exactitud del cálculo de la dosis utilizando un software de cálculo de dosis independiente secundario. Si los planes y las distribuciones de dosis cumplen con las pautas de restricción de dosis aceptadas y la robustez, obtenga la aprobación del médico antes de exportar todos los datos de planificación del tratamiento al sistema de administración del tratamiento para el tratamiento del paciente.El día del tratamiento organizar la sala de tratamiento para reproducir la configuración del paciente utilizada durante la simulación de tc. Asegúrese de que la etiqueta del cojín de inmovilización coincida con la identificación del paciente y coloque el cojín en la mesa de tratamiento con la indexación correcta y con el reposacabezas adecuado en la cabeza de la mesa. Confirme que el paciente ha completado el proceso completo de la vejiga y escolte al paciente a la sala de tratamiento.Ayude al paciente a colocarse en posición supina sobre la mesa de tratamiento con las manos entrelazadas en el pecho y las piernas en el cojín de inmovilización. Mueva electrónicamente la tabla de tratamiento desde la posición de carga hacia el isocentro para alinear al paciente con las marcas que se colocaron durante la simulación. Ajustar la tabla para corregir cualquier error bruto en el posicionamiento del paciente según sea necesario.Una vez que el paciente esté correctamente alineado con las marcas de simulación, complete los cambios desde la posición inicial, a los determinados durante el proceso de planificación del tratamiento dosimétrico, para alinear al paciente con el isocentro del tratamiento deseado. Realizar imágenes de kilovoltaje ortogonal para asegurar la alineación interna adecuada del paciente con los huesos pélvicos y marcadores fiduciarios previamente colocados por urología dentro de la próstata. Superponga las imágenes de kilovoltaje adquiridas en radiografías reconstruidas digitalmente a partir de la exploración de simulación de TC de planificación para determinar si se requieren ajustes posicional y aplicar los cambios necesarios para asegurar la alineación.Si las imágenes de kilovoltas muestran un exceso de gas intestinal, pídale que expulse el aire mientras está acostado en la mesa de tratamiento si es posible y realinee y vuelva a crear una imagen. Una vez que se adquieran y confirmen imágenes aceptables de kilovoltaje, realice una exploración de haz de cono ct para evaluar el llenado de vejiga y recto aplicando ajustes adicionales de posicionamiento del paciente basados en la exploración según sea necesario. A continuación, inicie la entrega del tratamiento con la verificación audible entre dos terapeutas del ángulo del pórtico, las unidades de monitor, el número de puntos de escaneo y capas, y la posición de la nieve para cada ángulo de tratamiento, marcando el isocentro del tratamiento para la alineación diaria y eliminando las marcas después del tratamiento.Debido a las grandes áreas dirigidas durante la radiación del cáncer de mama, las técnicas de tratamiento de radiación basadas en fotones dan como resultado una exposición sustancial a la irradiación a las estructuras torácicas, incluidos los pulmones, el corazón y la mama contralateral. Estas regiones pueden evitarse del exceso de radiación con terapia de protones. Se requieren varios campos de irradiación para la irradiación craneospinal basada en fotonesterapia.Dado que el CTV objetivo para la irradiación craneospinal incluye todo el espacio fluido cefalorraquídeo, que se extiende desde el vértice cerebral, hasta el canal espinal, a través del équido de cauna a nivel de la unión vertebral S2, S3. El beneficio del uso de la terapia de protones para el tratamiento craneospinal, es que la terapia limita sustancialmente la dosis de radiación a las estructuras abdominales torácicas anteriores a la médula espinal, en comparación con el área de la dosis experimentada con la terapia basada en fotones, para el mismo tiempo del tratamiento tumoral. Es importante que cada paciente se coloque en una posición cómoda durante la simulación de TC.Para que se pueda reproducir la misma posición para cada sesión de radiación. La terapia de protones se puede mejorar a fondo aprovechando las propiedades radiobiológicas únicas de los protones, como los cambios en la transferencia de energía lineal, o combinando protones con otras modalidades de tratamiento. Los desafíos incluyen seleccionar a los pacientes que más se beneficiarían de la terapia de protones y cómo utilizar protones para administrar cuatro columnas más de tratamiento con cáncer de próstata que ahorran nervio.

Research

JoVE Journal

Medicine

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Investigación

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En Enriquecimiento vitro de células iniciadoras del tumor del cáncer de ovario

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

Método optimizado de LC-MS/MS para el análisis de alto rendimiento de las muestras clínicas de Ivacaftor, sus principales metabolitos y Lumacaftor en fluidos biológicos de pacientes con Fibrosis quística

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

Protocolo de Práctica Clínica de Terapia Musical Creativa para Bebés Prematuros y sus Padres en la Unidad de Cuidados Intensivos Neonatales

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

Una lesión de globo segmentario controlada por presión arterial carótida de rata con aplicación terapéutica periavential

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

Caracterización de exón omitiendo la eficiencia en muestras de pacientes dmd en ensayos clínicos de oligonucleótidos antisales

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

Aplicación de larvas de Lucilia sericata en el desbridamiento de heridas por presión en entornos ambulatorios

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

Aplicación clínica de la aguja de cánula de 24 g y la sutura de polipropileno 3-0 en la exploración de conductos deferentes

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 ...