Канадские ученые из Института перекрестного рака Университета Альберты разрабатывают новую технологию, которая объединяет два существующих медицинских устройства – медицинские линейные ускорители или "линейные ускорители," которые производят мощные рентгеновские лучи для лечения рака, и магнитно-резонансные томографы (МРТ), которые широко используются для визуализации опухолей в организме человека.
Предлагаемая гибридная система Linac-MR обещает помочь врачам в лечении определенных типов рака, позволяя им точно контролировать движущиеся опухоли в легких и других мягких тканях, таких как печень или простата, в режиме реального времени, пока продолжается лучевая терапия. Хотя новая технология еще не доступна в клинике, канадские ученые продемонстрировали ее применимость в ближайшем будущем.
В рамках соответствующего исследования группа из Стэнфордского университета определяет спецификации того, как можно использовать новую технологию. Обе группы обсудят свои последние открытия на 51-м заседании Американской ассоциации физиков в медицине (AAPM), которое состоится 26-30 июля 2009 г. в Анахайме, Калифорния.
Успех современной лучевой терапии рака часто зависит от того, насколько хорошо онкологи-радиологи и медицинские физики могут определить точное местоположение и форму опухоли. Когда врачи планируют лучевую терапию для своих пациентов, они сначала определяют очертания целевых опухолей, собирая трехмерные изображения с высоким разрешением. Чем лучше они определяют очертания опухоли, тем точнее они могут ее облучить и тем успешнее они могут убить раковые клетки внутри, сохраняя при этом окружающие здоровые ткани.
Методы визуализации улучшились до такой степени, что теперь врачи могут определять края многих опухолей с точностью до долей дюйма. Однако во время лечения многие опухоли перемещаются. Например, опухоли в легких могут перемещаться на дюйм и более при дыхании, что усложняет лечение. Поэтому традиционно излучение доставляется в немного большую область вокруг опухоли, чтобы опухоль всегда находилась в поле зрения луча. Однако это означает, что соседние нормальные ткани, а также важные органы, такие как сердце и спинной мозг, могут получить вредную дозу излучения.
В последние годы лучевая терапия под визуальным контролем (IGRT) стала методом отслеживания движущихся опухолей. В IGRT врачи обычно используют имплантированные маркеры для локализации опухоли или рентгеновские лучи для создания изображений компьютерной томографии (КТ) пациента непосредственно перед лечением, чтобы определить положение опухоли в этот день и скорректировать положение пациента, чтобы разместить опухоль так, чтобы она совпадала. с высокой дозой облучения.
По мнению Б. Джино Фаллоне, директор отдела медицинской физики в Институте перекрестного рака Университета Альберты, лучевая терапия под визуальным контролем – это просто последний изощренный способ делать то, что всегда делали радиологи. "Отслеживайте и лечите," он говорит. "Это была цель радиационной онкологии на протяжении 50 лет."
«Хотя существующие методы IGRT эффективны, они ограничены, потому что они не дают точного изображения всего объема опухоли», – говорит Амит Савант, инструктор отделения радиационной онкологии Стэнфордского университета. Вместо того, чтобы визуализировать весь анатомический объем, содержащий опухоль, маркеры и семена просто предоставляют несколько точек в пространстве, по которым врачи могут проследить – то, что Савант называет "доставка радиации на религиозной основе."
Хотя КТ дает трехмерные изображения, часто бывает трудно отличить опухоли от нормальных тканей с помощью компьютерной томографии. МРТ обеспечивает превосходное различие между нормальными и злокачественными тканями, но не было технологии, позволяющей разместить МРТ сканер в процедурном кабинете.
Более надежный способ направить лучевую терапию – это непрерывное изображение всей опухоли и соответствующая регулировка пучков излучения. Фэллон и его коллеги тестируют прототип системы Linac-MR, который они построили именно для этого.
Линейные ускорители (сокращенно от линейных ускорителей частиц) – это в основном устройства, которые используют радиоволны для ускорения электронов до высоких скоростей и врезания их в твердую металлическую цель – обычно вольфрам, – производя при столкновении рентгеновское излучение высокой энергии. Эти высокоэнергетические рентгеновские лучи разрушают раковые клетки, нанося непоправимый ущерб ДНК клеток. МРТ, широко распространенные в современных больницах, очень хороши для визуализации мягких тканей и были бы идеальной технологией для объединения с линейными ускорителями, поскольку большинство рак возникает в мягких тканях.
Проблема в том, чтобы заставить МРТ и линейные ускорители работать вместе. Обычно каждый мешает другому. Системы линейного ускорителя излучают радиоволны, которые мешают работе оборудования МРТ – настолько, что большинство больничных МРТ размещаются в экранированных комнатах, которые специально блокируют радиоволны. В то же время в МРТ используются сильные магниты, которые могут мешать работе систем линейного ускорителя.
Можно ли объединить два инструмента, которые даже не должны находиться в одной комнате, в один корпус и заставить их работать вместе?? Это то, что сейчас невозможно, говорит Савант, но проблема, которую изучают по крайней мере три группы по всему миру
Фаллоне и его коллегам удалось создать прототип линейного ускорителя-MR-устройства, который преодолевает препятствия на пути интеграции двух технологий. Это первая работающая система, которая делает это.
Они имеют специальную конструкцию, которая экранирует радиоволны и магнитные поля. В декабре прошлого года они провели эксперименты с системой, чтобы продемонстрировать, что она работает, сделав тестовые изображения МРТ с включенным и выключенным линейным ускорителем, чтобы продемонстрировать, что помехи устранены. Работающей, клинически готовой системы еще нет, но Фэллон считает, что она будет через пять лет или около того.
В связанных исследованиях Савант и его коллеги из Стэнфорда Ким Баттс Поли и Пол Килл прорабатывали технические детали того, как можно использовать гибридную систему МРТ + линейный ускоритель для получения изображения в реальном времени. Любой, кто прошел МРТ, знает, что это длительные процедуры. Типичное время визуализации для МРТ составляет от нескольких секунд до нескольких минут на изображение. Савант говорит, что их цель – ехать как минимум в десять раз быстрее. Они разрабатывают спецификации визуализации для системы, позволяющей точно отображать весь объем опухоли в реальном времени, примерно три раза в секунду.
Ключом к реализации этой технологии может быть снижение магнитного поля магнитного резонанса, используемого для изображения опухоли. В мощных больничных МРТ-инструментах используются большие магниты с сильными магнитными полями, поскольку они позволяют получать изображения наилучшего качества. Более качественные изображения помогают врачам обнаруживать опухоли, а когда у кого-то диагностируется рак, врачи предпочитают иметь максимально четкие изображения для точной классификации опухоли. Интегрировать такие сильные магниты с линейными ускорителями дорого и технически сложно.
Однако во время терапии изображения не должны быть самого высокого качества, чтобы отслеживать опухоли. Врачам просто необходимо видеть границы опухоли, чтобы они могли вносить коррективы в ходе лечения. В Анахайме Савант и его коллеги опишут результаты своих исследований, которые указывают на возможность такой быстрой визуализации для гибридных систем МРТ + линейный ускоритель для отслеживания опухолей в режиме реального времени.
Дополнительная информация: домашняя страница AAPM:
http: // www.aapm.org.
Источник: Американский институт физики