CT سيمولاسيون در راديوتراپي (قسمت اول)

دكتر سعيد كريمخاني زندي،‌ متخصص راديوتراپي و آنكولوژي،‌مسئول فني بخش آنكولوژي بيمارستان كامكار

رادیوتراپی بعنوان یکی از درمانهای اصلی سرطانها از بدو کشف مواد رادیواکتیو از دیرباز مورد استفاده قرار گرفته است. رادیوتراپی درمان سرطان با اشعه های γ ،،β، الکترون، α، پروتون بصورت تابش اشعه از فاصله ی 50-100 سانتی متری بصورت اکسترنال رادیوتراپی و یا تابش های با فاصله ی کوتاه بصورت انتقال مواد رادیواکتیو به داخل بدن و در نزدیکی سلولهای سرطانی بصورت براکی تراپی بعنوان یک درمان لوکال در اکثر موارد و گاهی درمان سیستمیک در بعضی موارد بکار گرفته می شود و بنابراین اولین موضوع مهم در کیفیت درمان تعیین دقیق حجم هدف و رساندن یکنواخت دوز اشعه به این حجم می باشد. روش هایی که برای تعیین دقیق Target Volume بکار گرفته می شود شامل مشاهده، لمس، سونوگرافی، CT Scan، MRI، PET، و غیره می باشد و در این بین CT Scan با توجه به آنکه از قانون تضعیف اشعه ی X بر اساس نفوذ در مواد و عدد هانسفیلد استفاده می کند علاوه به تقلید درمان رادیوتراپی امکان بهتری در بابت اکثر محاسبات کامپیوتری این درمان فراهم می کند و بعنوان پایه ی سیمولاسیون (طراحی درمان) رادیوتراپی در نظر گرفته می شود بهرحال CTscan بهترین مودالیتی برای تعیین CTV و ژئومتری بدن و ارگانها می باشد. دستگاه های رادیوتراپی بر اساس تابش اشعه ی γ از یک ماده ی رادیو اکتیو (کبالت، سزیم، رادیوم و ...) یا بر اساس تابش اشعه ی X به وسیله ی شتاب الکترونها و برخود آنها به یک تارگت و سپس خروج اشعه ی X براساس کاهش شتاب حرکت آنها و یا مستقیما از تابش خود الکترونهای شتاب گرفته طراحی می شوند. این دستگاه ها یا بصورت دستی بوسیله ی تنظیم های مکانیکی اپراتور بر روی ناحیه ی هدف فوکوس می شوند و یا از طریق اطلاعاتی که از طریق کامپیوتر و بدون واسطه دریافت می کنند تنظیم می گردند.

CT سيمولاسيون فرجاد

مقدمه

از حدود 20 سال پیش احساس نیاز برای سیستم Planning (طراحی درمان) در رادیوتراپی مدرن بطور کامل فرق کرده است. پزشکان با دقت بیشتری حجم هدف را مشخص می کنند که هم بصورت دوبعدی و هم بصورت سه بعدی مشخص می شود و دیدن آناتومی در سه جهت که دوز اشعه داده شده حجم تارگت را در بربگیرد باعث می شود که بتوان در حالیکه بافتهای نرمال را محافظت میکنیم حداکثر دوز ممکن را به تومور برسانیم.

 

برای دستیابی به این وضعیت عوامل ذیل لازم است:

  1. تعیین ساختمان های حیاتی توسط کاربرد متدهای تصویربرداری آناتومیکال و فانکشنال
     
  2. به تصویر کشیدن هدف درمانی با افتراق از ساختمانهای دیگر در هر سه جهت
     
  3. تعیین کافی و دقیق Out line تومور با بکارگیری ابزار Contouring
     
  4. اضافه کردن مارژینهای سیمتریک و غیر سیمتریک بصورت حجمی
     
  5. (BEV) Beam’s eye view تارگتها و ساختمانها (دید مستقیم از طریق بیم)
     
  6. شکل دادن فیلترها در اطراف تارگت یا حجم هدف
     
  7. اضافه کردن beam های متعدد به یکدیگر
     
  8. گرفتن Dose volume histogram (DVH) که منحنی تعیین  مقداری از تارگت که دوز بخصوصی را دریافت می کند می باشد.
     
  9. ابزاری برای بهینه ساختن (Optimize کردن) طراحی های درمان با تکنیک های Forward (یعنی تغییرات براساس احتمالات تا رسیدن به وضعیت مطلوب) یا  inverse (ایجاد تغییرات براساس وضعیت مطلوب)
     
  10. انتقال طراحی درمان به دستگاه شتاب دهنده ی خطی
     
  11. محاسبات Monitor unit یا واحدهای اندازه گیری اشعه
     
  12. انتقال دیجیتالی رادیوگرافی های بازسازی شده (DDRs ) به یک پایگاه اطلاعات تصویری جهت بررسی On-line تصویر و افزایش دقت درمان

سی تی سيمولاسيون

CT Planning development

از زمانی که CT Scan برای اولین بار در رادیوتراپی بیماران در سال 1970 بکار گرفته شد نقش آن برای طراحی درمان به سرعت پیشرفت کرد و از زمانی که transverse cross-section ها تولید شد که دقیقا Section های لازم برای رسم ایزو دوزها (نواحی با دوزهای یکسان) بود این نقش مهمتر شد.

بهرحال سالها طول کشید تا نقش کامل CT scan در طراحی درمان آشکار شود و از آن موقع تاکنون پیشرفت CT scan های سریعتر و افزایش قدرت کامپیوترهای بسیار سریع جهت محاسبات مهمترین اجزاء طراحی درمان با CT scan و پیشرفت آنها بطرف CT sim بوده است.

انتقال اطلاعات طراحی درمان (مارکرهای رفرانس، نقطه ی ورود اشعه و غیره) از CT sim به بیمار قبل از شروع درمان مهمترین پله در این مسیر می باشد، بدون یک متد دقیق و قابل اعتماد در این موارد، سودمندی طراحی درمان توسط CT scan به مقدار زیادی کاهش می یابد و در واقع ممکن است موجب خطا شود. تمرین با سیمولاسیون مجازی (Virtual simulation) (VSIM) این موضوع را واقع گرایانه تر می کند.

 دکتر سعید کریمخانی - سی تی اسکن سیمولاسیون

دو موضوع اصلی VSIM که دقت و درستی درمان یک فرد را مشخص می کند شامل :

  1. انتقال مختصات (تعیین دقیق مراکز بیم ها، لبه های فیلدها، محل بلوکها در صورت لزوم)

DDR در واقع مقادیر ناچیز (Trace های کوچک) از اشعه ی X می باشد که از طریق یک مدل سه وجهی از بدن بیمار در CT scan که Voxel ها را ایجاد می کند تشکیل می گردد.

نرم افزار DDR بخصوص همچنین کمپاننت های فتوالکتریک و کامپتون را جدا می کند این دو کمپاننت در واقع بر اثر انرژی های مختلف الکترون بوجود می آید که در مورد اول DDR شبیه یک تصویر بازسازی شده در CT سیمولاتور است و DDR مورد دوم بیشتر شبیه رادیوگرافی پورتال پرانرژی می باشد که برروی شتابدهنده ی خطی (با انرژی N) قرار دارد.

در پردازش DDR، بخصوص  کاربرد انواع مختلف فیلتر که ظاهر تصویر را تغییر میدهد اکنون بنظر میرسد که بعنوان یک فایده ی بزرگ VSIM مطرح است. با این روش اطلاعات بیشتری از رادیوگرافی Conventional می تواند دیده شود حتی اگر بعضی جزئیات کوچک در حین دیجیتال کردن تصویر با تعداد محدود پیکسل ها ( که بطور تیپیک 512*512  است ) از دست برود.این ساختار بر رادیوگرافی معمولی برتری دارد بخصوص اگر استخوان ناحیه ی مورد نظر را پوشانده باشد. یک علت کاربرد CT sim سرعت بازسازی DRR است، که باید یک تا چند دقیقه طول بکشد، در حال حاضر ممکن است یک بیم حرکت کند و DRR جدید دوباره   شود و تقریبا بصورت real time انجام شود.

فایده ی دیگر طراحی درمان با CT scan و VSIM کاربرد بیم های درمانی non coplanar می باشد. این بیم ها قبلا در درمان بیماران بکار می رفته است، اما verification تصویر بکار رفته عموما قابل دستیابی نبوده است. سایز تصویر بزرگ شده روی سیمولاتور اغلب قرارگیری بیم با ژئومتری صحیح با ارتباط بین تارگت و بیمار را مانع میشود. تفسیر تصویر را مشکل میکند.هر دو این مشکلات میتواند در VSIM برطرف شود. بخصوص، تفسیر تصویر ممکن است نه تنها جهت بهبود کیفیت پردازش شود بلکه همچنین در section های عرضی به دقت مشاهده شود، ارگانهای مختلف و ساختمانها که توسط بیم اشعه پوشش داده می شوند به دقت رویت گردند.

در قسمت بعدی خصوصیات سی تی سیمولاتور و پروسه سیمولاتور، چند مثال عملی و پیشرفت عملی در سیمولاسیون بررسی خواهد شد.

 

برای مشاهده مقالات بیشتر اینجا کلیک کنید.