О возможности изменения изодозного распределения в лучевой терапии

Рассматриваются различные методы и средства изменения изодозного распределения в лучевой терапии. Обсуждаются причины и варианты перехода к другим материалам, изменяющим изодозное распределение. Предложено устройство, помогающее задавать размеры тканеэквивалентного фильтра.

Ключевые слова: лучевая терапия, тканеэквивалентный фильтр, болюс, изодозное распределение.

Одной из задач лучевой терапии является снижение поглощенной дозы облучения здоровых органов. Вследствие чего при проведении лечебных процедур на рельефных участках тела используются болюсы для изменения и улучшения характеристик дозного распределения в тканях, благодаря чему уменьшается получаемая доза облучения для здоровых органов, и процесс разрушения опухолевых участков становится более эффективным [1].

При проведении лучевой терапии, применяемой для лечения опухолей головного мозга, шеи и т. д., необходима фиксация, с целью избежания движений пациента во время процедуры и, как следствие, облучения здоровых органов человека. В связи с этим для иммобилизации пациента используются специальные, индивидуальные маски из термопластика. В дальнейшем, для изменения глубинного дозного распределения, на эти маски, после необходимых расчетов, наносятся тканеэквивалентные фильтры (болюсы), которые состоят из специального силикона, пропускная способность которого аналогична тканям человеческого организма (рис. 1).

Рис. 1. Изодозное распределение при значительной кривизне тела: а — без болюса; б — с силиконовым болюсом; в — выравнивающий болюс при облучении области шеи [2]

Так же для изменения изодозного распределения используются свинцовые фильтры: ручной (физический), встроенный и динамический. По форме фильтры похожи на клин, поэтому их называют клинья. Они помещаются непосредственно в головку гантри, перпендикулярно направлению оси распространению излучения, чтобы создать градиент интенсивности излучения (рис. 2).

Рис. 2. Изменение изодозного распределения в облучаемой области тела пациента: а — дозное поле при облучении опухоли верхнечелюстной пазухи с двух полей без фильтра; б — дозное поле при облучении той же опухоли с двух полей тех же размеров при использовании клиновидного фильтра [2]

Физические клинья изготовляются из свинца и стали, прикрепляются вручную к системе коллимации аппарата. Встроенный клин отличается от физического тем, что он размещается внутри головки облучателя и управляется дистанционно. Динамический клин создается перемещением внутри головки аппарата специальной, поглощающей излучение пластины (это может быть коллимационная пластина). Такое перемещение производится перпендикулярно оси пучка с переменной скоростью. Расчет требуемой скорости и управление движением осуществляется компьютером, имеющим фиксированные величины углов [4].

При наложении и креплении на фиксирующую маску силиконовых болюсов, используемых для уменьшения дозного распределения, возникают трудности, связанные с различными типами строения головы пациентов и, как следствие, различной формой каждой маски. Поэтому болюсы часто являются индивидуальными для каждого пациента. Вследствие чего, закупка индивидуальных болюсов для каждого пациента является дорогостоящей задачей в медицинских учреждениях [3].

Наиболее эффективным решением данной проблемы будет применение в качестве болюса тканеэквивалентного материала подлежащего многократному использованию [5]. Температура плавления такого материала должна быть больше 40˚С. Её ограничение необходимо для того, чтобы не было изменений форм и толщины изготовленного болюса под действием температуры воздуха окружающей среды, а так же человеческого тела. Выбор подходящего материала позволит в дальнейшем использовать его повторно, путем растапливания его в емкостях, в которых возможен нагрев до необходимой температуры выбранного тканеэквивалентного вещества [6]. Для формирования и коррекции необходимой толщины накладываемого слоя предлагается использовать устройство срезания, примером которого может быть прибор, в качестве режущей части которого будет служить нагреваемая струна из нихромовой проволоки (рис. 3).

Рис. 3. Общий вид устройства срезания

Устройство состоит из основной рамы 1, на которой установлены мерные планки с колесиками 2, между краями основной рамы натянута струна из нихрома 3, регулировка натяжения которой осуществляется болтом 4. При помощи резьбовой шпильки 5 осуществляется регулировка струны до нужной длинны. Изменение длинны струны, предполагает задание минимальных размеров режущей части для постепенной обработки отдельных участков слоя болюса. Мерные планки 2 используются для задания нужной толщины на всей поверхности болюса сразу (10–14 см). Для дальнейшей обработки слоя болюса возможно поднятие планок выше струны, что позволит проще контролировать глубину и форму обрабатываемого участка. За регулировку температуры нагрева нихромовой струны 3 отвечает терморегулятор 6.

Так как силиконовые болюсы имеют строго фиксированную толщину, то их замена на восстанавливаемый тканеэквивалентный материал и использование устройства для корректировки размеров фильтра, представленного выше, позволит формировать толщину слоя с точностью до 1 мм, сократить расходы и объединить весь процесс наложения болюсов в одну единую систему, в которой будет возможность вносить изменения и доработки в сторону облегчения и улучшения проведения процедур в лучевой терапии.

Литература:

1. Ратнер Т. Г. Клиническая дозиметрия. Теоретические основы и практическое применение / Т. Г. Ратнер, Н. А. Лютова. — М.: Изд-во " Весть», 2006.- с. 267.

2. Линденбратен Л. Д., Королюк И. П. Медицинская радиология М.: Изд-во «Медицина» 2000.- с. 672.

3. Ратнер Т. Г. Иммобилизация пациента во время лучевой терапии Теоретические основы и практическое применение / Т. Г. Ратнер, В. Г. Сахаровская. — М.: Изд-во " Весть», 2008.- с. 119.

4. Климанов В. А. Радиобиологическое и дозиметрическое планирование лучевой и радионуклидной терапии Часть 1/ Климанов В. А.-М.: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» 2011.- с. 500.

5. Нештак, А. О. Разработка программного продукта принятия решения по заданным критериям / А. О. Нештак, С. Ф. Четвериков // ІНФОРМАТИКА, МАТЕМАТИКА, АВТОМАТИКА: матерiали НАУКОВО-ТЕХНІЧНОЇ КОНФЕРЕНЦІЇ.- Суми: Видавець Сумський державний університет, — 2015.-С. 70.

6. Стуров, А. В. Терморегулируемое устройство формирования тканеэквивалентного фильтра / А. В. Стуров, С. Ф. Четвериков // ФІЗИКА, ЕЛЕКТРОНІКА, ЕЛЕКТРОТЕХНІКА: матерiали НАУКОВО-ТЕХНІЧНОЇ КОНФЕРЕНЦІЇ.- Суми: Видавець Сумський державний університет, — 2015.-С. 190.