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体内剂量测定应在放射治疗中起关键作用

体内剂量法 放射治疗
发布:2020-10-21 10:50:14    

放射治疗是一个复杂的过程,在每次治疗之前都要进行一系列设备和剂量学检查,以确保其安全性和准确性。但是,在实际的辐射传输过程中仍然可能发生错误,例如患者几何形状的变化,光束传输的不准确或近距离放射治疗源的位置不正确。

体内剂量法(IVD)可在治疗过程中测量对患者的剂量,可以检测出任何此类错误,并有助于确保放射治疗的准确传递。但是到目前为止,它在临床实践中的采用率很低。

2017年11月,在首届ESTRO物理研讨会上,成立了一个任务组来调查这种低摄入量并刺激IVD的广泛采用。经过三年的工作,工作组现已以两种最常见的放射疗法形式发布了有关IVD未来发展和临床使用的建议:外束光子放射疗法(EBRT)和高剂量率(HDR)或脉冲剂量率(PDR)近距离治疗。

部署了门户剂量计面板(EPID)的线性加速器。

“我们的工作组认为,应该对放射治疗进行更多,更严格的检查,尤其是在向患者进行光束传输时,”分别由EBRT和近距离放射治疗团队领导的Maastro Clinic的Frank Verhaegen和奥胡斯大学医院的Kari Tanderup解释说。“ IVD是所有诊所都可以拥有的技术之一,设备可以使用,但几乎没有人这样做。我们分析了原因,并尝试提出针对设备制造商和临床用户的技术要求和指南。”

出现的问题

该项目由来自欧洲,北美和澳大利亚的学者,临床医生和设备供应商组成,由Gabriel Fonseca和Jacob Jacobs(用于近距离放射治疗)和Igor Olaciregui-Ruiz(用于EBRT)进行了协调。第一个挑战是为IVD创建正式定义。经过大量辩论,该小组同意“ IVD是在治疗患者时获得的辐射测量值,其中包含与患者吸收剂量有关的信息”。因此,IVD系统必须能够检测由设备故障,剂量计算错误,解剖结构变化以及患者(EBRT)或施药器(近距离放射治疗)定位错误引起的错误。

Verhaegen和Tanderup在phiRO的社论中写道,详细说明了IVD的关键要求。除了作为一种安全系统来捕获可能影响患者的错误之外,IVD方法还应提供用于适应治疗并记录患者实际剂量的工具。理想情况下,IVD系统应实时记录信号,而不会干扰患者的剂量。

但是,由于具有改善放射疗法的潜力,为什么IVD未被充分利用?该任务组建议,许多诊所不执行IVD,因为他们认为临床收益太低,或者工作流程太复杂且资源过多。同时,由于诊所需求有限和缺乏法规,制造商不愿投资。

Verhaegen说:“这是一个鸡与蛋的问题。” “有很多产品可以买到,但是它们只能完成部分工作。而且由于关于如何使用它的指导很少,人们只是不使用它。”

可用于EBRT的商用IVD系统包括在治疗区域中放置在患者皮肤上的点检测器和使用治疗束对患者成像的电​​子门禁成像设备(EPID)。EBRT任务组专注于EPID,因为它们在现代线性加速器中无处不在,易于使用,可以自动执行2D或3D剂量学验证。

EPID最初用于验证患者在治疗卧榻上的状态,此后已被修改用于剂量测量,包括IVD。Verhaegen指出:“开发用于EBRT的IVD方法所需的硬件投资很少,但需要大量的软件和方法开发。”

在近距离放射疗法中,IVD的主要目标是捕捉可能会影响临床结果的治疗计划的较大偏差。这样的偏差例如是由于源错位,停留时间偏差或解剖学变化引起的。特别是,使用实时IVD可以中断治疗并防止重大错误。IVD系统还应记录较小的偏差,以实现级间调整,并提供实际输送剂量的估计值。

当前,近距离治疗可以使用两种IVD方法。其中之一是将辐射探测器放置在施药器内部。尽管这种方法可以识别各种错误,但它无法检测到整个施药器相对于患者的运动,这会产生严重的剂量错误。第二种选择是将放射线检测器放在病人皮肤上或附近。这种设计可以检测移动的涂抹器,但是检测器本身的位置可能不确定。

“这两种方法目前都存在一些不确定性,应该减少这些不确定性,” Tanderup说。“此外,治疗验证和错误检测依赖于来自检测器的原始信号的相当复杂的后处理。只要用于这种后处理的软件不市售,IVD方法将不会具有重大的临床价值。”

包括Verhaegen和Tanderup在内的几个小组目前正在开发用于近距离放射治疗的新型IVD系统。

优化IVD

为了充分利用IVD并鼓励其临床应用,任务组创建了一个供供应商解决的愿望清单。对于初学者,IVD方法需要很高的灵敏度和特异性,以在最大程度上减少误报的同时准确识别临床相关的错误。该工作流程应易于在诊所中实施,但能够在需要时触发警报。此外,IVD系统应与治疗计划软件和治疗提供设备完全集成。

自动化还可以加速IVD的使用,IVD目前涉及执行大量的手动操作(尤其是近距离放射治疗),并生成大量数据,尤其是使用EBRT。Verhaegen表示:“解释计划与监控治疗之间差异的全自动系统是关键。” 人工智能可以帮助发现错误,甚至确定错误原因并提出纠正措施。目前,这有点科幻小说,但如果我们可以让供应商参与进来,就可以很好地瞄准目标。”

Tanderup和Verhaegen希望任务组的建议将鼓励供应商对这种迫切需要进行复杂处理验证的方法感到兴奋。Verhaegen告诉《物理世界》:“可能是小型初创公司崛起。” “希望,这些建议还将激发使用当前内部开发的IVD系统的诊所开始收集证明IVD具有临床价值的临床数据,” Tanderup补充说。

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