适应性放射治疗个性化

在肿瘤科，或者更具体地说，在放射治疗室，放射成像的普及是癌症治疗进步的最终结果，在某种程度上，是癌症对治疗反应的新知识的最终结果。
任何癌症治疗计划的基础都是确定肿瘤的确切位置。在过去几年里，这种准确性虽然很重要，但被认为是成像的一个好处，而不是必要的组成部分。今天，随着IMRT和IGRT的流行，诊断性成像已经在放射治疗过程中占据了应有的地位。
在放射治疗过程中使用成像来测量准确性并不是一个新概念。多年来，线性加速器制造商通过提供入口成像仪解决了这个问题。然而，即使电子传送门成像设备(EPID)的进步，在图像质量和空间分辨率方面有了巨大的飞跃，本身也不能成为进一步扩大放射治疗用于治疗曾经被标记为“不治之症”的肿瘤/癌症的催化剂。
在这种情况下，业界认识到，提高治疗的准确性取决于在治疗前和治疗过程中调整治疗计划的能力，以及认识到器官运动和肿瘤变化在治疗过程中的作用。随着适应性放射治疗时代的开始，可以“个性化”癌症治疗的解决方案开始出现。
线性加速器自适应放射治疗
适应性放射治疗使临床医生能够根据肿瘤的大小、形状和位置调整和改变放射治疗方法，临床医生依赖于完全集成的成像设备、信息管理系统和放射输送技术。切缘可以缩小，以前所未有的高精度和准确性治疗肿瘤，同时最大限度地减少对周围健康组织的损害。
线性加速器继续成为自适应放射治疗的基础。Elekta的Synergy拥有集成的3d体积成像功能，提供“类似ct”的图像质量。x射线体积成像(XVI)技术和重建技术的结合是Elekta VolumeView体积三维数据集的基础，这是Elekta 4-D自适应图像引导放射治疗概念的基础。在获取后，VolumeView图像立即可用，使临床医生能够纠正器官运动或肿瘤大小和形状的变化，特别是收缩，这是由部位照射引起的。
Varian医疗系统机载成像仪(OBI)为该公司的Clinac和Trilogy直线加速器提供3d锥束CT图像，显示患者在治疗台上的解剖变化。通过将OBI与Varian的VARiS Vision图像和信息管理系统以及Eclipse治疗计划软件集成在一起，临床医生可以精确定位肿瘤位置，并最大限度地减少对周围健康组织的辐射暴露。
该公司的动态适应性放射治疗(DART)计划通过基于公司Inspiration平台的类似集成方案将IGRT进一步推进了一步。除了OBI、VARiS Vision和Eclipse之外，瓦里安的RPM呼吸门控系统是另一个关键因素，该系统能够结合呼吸运动对目标部位进行成像和治疗。
Varian肿瘤系统业务总裁Dow Wilson将DART称为“个性化癌症护理的下一阶段”，因为它能够帮助临床医生根据来自这种集成技术方案的信息调整患者的治疗计划，在给药前准确描述肿瘤的确切大小、形状和位置。
在西门子医疗解决方案公司，ONCOR印象旨在与Coherence肿瘤工作空间集成，这是一套优化工作流程的应用程序。目前，相干物理学家在美国是一个正在进行的工作，等待FDA 510k的批准。MVCB采用了一种不同的方法，专注于兆伏(而不是瓦里安的OBI和Elekta的Synergy)锥束，该解决方案将生成基于ct的3d图像，用于自动在线定位治疗区域。
西门子医疗解决方案肿瘤护理系统集团总裁Ajit Singh表示，该公司对适应性放射治疗的愿景是在治疗时实现信息的“闭环”。这是通过在整个治疗过程的几个关键点向临床医生提供图像和信息等反馈来实现的。
将机器人技术添加到直线加速器
当Accuray公司推出CyberKnife机器人放射手术系统时，他们的信念是，一个具有先进机器人技术的线性加速器可以提供精确的放射手术，以治疗全身更多的肿瘤。这一概念基于斯坦福大学至今仍在使用的Neurotron 1000系统，治疗颅内和颅外肿瘤的精度可达亚毫米，根据制造商的说法，误差范围在一毫米以内。通过图像引导技术和计算机控制机器人技术，射波刀系统在整个治疗过程中持续跟踪、检测和纠正肿瘤和患者的运动。该系统的同步呼吸跟踪系统通过成像基准标记绘制肿瘤位置来关联运动。
根据斯坦福大学放射肿瘤学助理教授、CyberKnife放射外科项目联合主任Iris Gibbs医学博士的说法，“CyberKnife直线加速器连接到商用机器人上，以提供更大的运动，并达到固定龙门无法达到的角度。”
形象就是一切
尽管线性曲线很重要，但诊断图像正在推动精确的肿瘤定位。
在西雅图华盛顿大学，肿瘤定位的进展达到了一个新的水平，4-D全身呼吸门控PET成像现在是常规的。Kinahan使用GE Discovery STE PET/CT演示了该扫描仪如何同时获取全身呼吸门控PET和列表模式符合文件。因此，“4-D PET已经成为临床常规的一部分，目前在所有全身PET/CT检查中进行，”华盛顿大学生物工程副教授Paul Kinahan表示。此外，肺、肝和心脏的呼吸运动可以在整个患者FOV中被捕获和评估。GE医疗集团分子成像负责人Jean-Luc Vanderheyden补充说:“我们相信4-D将被许多临床医生常规使用。
GE医疗保健公司的Advantage SIM MD提供4-D多平面运动可视化，使用多种方式的图像，包括CT、PET和MRI。GE医疗集团全球功能与CT副总裁兼总经理Gene Saragnese表示:“该软件可以捕捉呼吸过程中关键内部结构和病变的全方位运动，提供更准确的目标及其轨迹描述。”
通过提供动态解剖的实时视图，临床医生可以在治疗计划中选择适当的呼吸周期。这可以最大限度地减少健康组织暴露于辐射，同时帮助肿瘤学家优化使用IGRT和IMRT治疗方法。
整合是关键
无论是硬件还是软件，每个供应商的技术都有一个统一的概念，即在护理点集成图像和信息。适应能力不仅为个性化放射治疗打开了大门;它还推动了成功和安全治疗身体许多部位的肿瘤的极限，这些部位曾经被认为是无法用外照射治疗的，包括脊柱、肺、肝脏和前列腺。
随着分子成像继续揭示肿瘤对治疗的反应，生物学信息也将被整合到这个示意图中。然后，临床医生将了解每个患者疾病的独特性质，并根据他们独特的分子和生物组成制定治疗计划。