Планирование лучевой терапии

Общие принципы планирования

Планирование лучевой терапии (ПЛТ) — это сложный многокомпонентный процесс, направленный на обеспечение максимально эффективного воздействия ионизирующего излучения на опухолевую ткань при одновременной минимизации дозы, получаемой здоровыми органами и тканями. Ключевыми аспектами планирования являются: определение объёмов облучения, выбор энергии и вида излучения, геометрии пучков, схемы фракционирования, а также оценка пространственного распределения дозы.

Целевые и критические объёмы

Планирование начинается с чёткого определения анатомических структур. В рамках международной терминологии ICRU (International Commission on Radiation Units and Measurements) используются следующие основные объёмы:

  • GTV (Gross Tumor Volume) — макроскопически определяемый объём опухоли;
  • CTV (Clinical Target Volume) — включает GTV и возможные микроскопические распространения;
  • PTV (Planning Target Volume) — включает CTV и добавленные геометрические погрешности (например, движения пациента, неточности позиционирования);
  • OAR (Organs At Risk) — органы риска, чувствительные к радиации, подлежащие защите.

Иммобилизация и позиционирование пациента

Неотъемлемой частью ПЛТ является обеспечение воспроизводимости положения пациента при каждом сеансе облучения. Для этого применяются индивидуальные иммобилизационные устройства: термопластические маски (для области головы и шеи), вакуумные матрасы (для туловища), фиксирующие подушки и пр.

Положение пациента задаётся в системе координат, связанной с изоцентром аппарата. Современные линейные ускорители имеют системы оптической и рентгеновской визуализации, позволяющие перед каждым фракцией сверить анатомические ориентиры и уточнить позицию.

Медицинская визуализация

Для планирования терапии необходимы точные анатомические данные. Используются:

  • КТ-сканирование — основа для построения модели плотностей и дозового распределения;
  • МРТ — для лучшей визуализации мягких тканей;
  • ПЭТ-КТ — позволяет выявить биологически активные участки опухоли (используется в биологически ориентированном планировании);
  • УЗИ — при внутриорганном или интерстициальном облучении.

Все изображения регистрируются (совмещаются) с КТ, которая остаётся основным источником для расчётов дозы.

Контурирование и построение анатомической модели

На основе полученных изображений врач-радиотерапевт и медицинский физик проводят сегментацию: очерчивают GTV, CTV, PTV и органы риска. Контурирование выполняется вручную или полуавтоматически, с использованием специальных программ. Это критический этап, так как ошибки в сегментации ведут к недооблучению опухоли или переоблучению здоровых тканей.

Выбор технологии облучения

Современная лучевая терапия предлагает несколько методик облучения, каждая из которых требует специфического планирования:

  • 3D-конформная лучевая терапия (3D-CRT) — формирует пучки, соответствующие форме опухоли;
  • IMRT (Intensity-Modulated Radiation Therapy) — модулирует интенсивность в пределах одного пучка, позволяет более точно «обогнуть» органы риска;
  • VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) — облучение при непрерывном вращении гентри ускорителя с одновременной модуляцией интенсивности;
  • SBRT (Stereotactic Body Radiation Therapy) — высокоточная методика с большими дозами за фракцию;
  • Протонная терапия — использует иные физические принципы (эффект Брэгга), что требует иной дозиметрии и расчётных моделей.

Расчёт дозы и алгоритмы дозиметрии

На основе анатомической модели и выбранной технологии проводится расчёт пространственного распределения дозы с использованием систем планирования лечения (TPS — Treatment Planning Systems). Современные TPS используют следующие алгоритмы:

  • Алгоритмы свертки-свертки (Convolution-Superposition);
  • Алгоритмы Монте-Карло — наиболее точные, моделируют взаимодействие частиц с тканями, но требуют значительных вычислительных ресурсов;
  • Алгоритмы прямой трассировки лучей (Ray Tracing) — более быстрые, но менее точные, применяются для грубых оценок.

Для каждого плана рассчитываются изодозные распределения, дозно-объёмные гистограммы (DVH), показатели однородности и конформности.

Оценка качества плана облучения

Для оценки плана используются несколько метрик:

  • Conformity Index (CI) — показывает, насколько хорошо изодоза охватывает PTV;
  • Homogeneity Index (HI) — степень равномерности дозы в пределах PTV;
  • Dmax, Dmean, D98, D2 и т.д. — дозовые параметры для целей и органов риска;
  • NTCP (Normal Tissue Complication Probability) — вероятность развития осложнений;
  • TCP (Tumor Control Probability) — вероятность контроля опухоли.

План принимается к реализации только после комплексной клинико-физической оценки и утверждения междисциплинарной командой.

Верфикация и контроль качества

Перед началом облучения план проходит верификацию:

  • Дозиметрическая верификация — проводится на фантомах с использованием ионизационных камер, плёнок, двумерных или трёхмерных массивов детекторов (ArcCheck, MatriXX, Delta4 и др.);
  • Геометрическая верификация — контроль точности позиционирования на симуляторе или непосредственно на ускорителе.

Дополнительно осуществляется ежедневный IGRT (Image-Guided Radiation Therapy) — визуальный контроль положения пациента по КТ, коническому КТ (CBCT), рентгеновским снимкам и другим методам.

Адаптивное планирование

Современная парадигма лучевой терапии включает адаптивное планирование, то есть возможность корректировки плана в процессе лечения на основании изменений в анатомии пациента (потеря массы тела, уменьшение опухоли, изменение положения органов).

Проводится повторная КТ или CBCT, по результатам которой производится повторное контурирование и пересчёт доз.

Биологически ориентированное планирование

Новый подход, активно развивающийся в последние годы, — это планирование, учитывающее не только анатомические, но и биологические характеристики опухоли. Используются ПЭТ-КТ с разными радиофармпрепаратами (например, 18F-FDG), МРТ с диффузионно-взвешенными и перфузионными последовательностями. Это позволяет интенсифицировать дозу на гипоксические или пролиферативно активные зоны опухоли.

Планирование брахитерапии

Особую категорию составляет планирование брахитерапии, при которой источник излучения вводится внутрь тела. Здесь требуется точная пространственная привязка апликаторов, учёт времени экспозиции, скорости дозонабора и особенностей радиофизики конкретных радионуклидов (Ir-192, Cs-137 и др.). Применяются особые планирующие системы и методы внутритканевой и внутриполостной визуализации (в том числе интраоперационная УЗИ или КТ).

Мультидисциплинарный подход и роль медицинского физика

Планирование терапии требует тесного взаимодействия врачей-радиотерапевтов, медицинских физиков и радиационных технологов. Медицинский физик отвечает за техническую корректность плана, контроль качества оборудования, калибровку дозиметрии, а также участие в адаптации и верификации. Его знания в области анатомии, радиобиологии, дозиметрии и вычислительных алгоритмов обеспечивают надёжность и безопасность лучевой терапии.

Оглавление