Остаточна готовність роботи січень 2010р. Повний текст роботи можна отримати у автора.

Зміст:
1. Актуальність теми
2. Ціль та задачі роботи
3. Практична цінність
4. Склад комп'ютерного системного планування опромінення і основні процедури планування опромінення
5. Основні похибки процесу планування променевої терапііи планування опромінення.
6. Загальні закономірності дозних розподілів при многопольном і ротаційній опроміненні
7. Розмір поля і потужність дози в опорній точці
8. Висновок

     Застосування пучків важких заряджених частинок, зокрема протонів, в радіотерапії дозволяє якісно поліпшити просторові дозові розподілення у порівнянні з традиційно використовуваними для цих цілей пучками електронів і у-квантів. Однак, їх переваги можуть бути реалізовані тільки за умови адекватного планування та реалізації терапевтичного опромінення, які гарантують точне суміщення максимуму дозного розподілу з пухлинним об'ємом.
      На думку експертів Всесвітньої Організації Охорони здоров'я, успіх променевої терапії на 25% залежить від комп'ютерного дозиметричного планування, на 25% від наявності сучасної радіотерапевтіческой апаратури і формуючих пристроїв, і на 50% від медичних чинників, таких як, вид і стадія захворювання, радіочувствітельность пухлини, кваліфікація лікаря і т.д. У питанні підвищення ефективності радіотерапії важкими зарядженими частинками технічна складова відіграє величезну роль. Можна виділити кілька завдань, без вирішення яких неможливо домогтися досить хороших результатів у протонної променевої терапії. До них, безумовно, належать задачі формування конформному розподілу дози, тобто рівномірного опромінення мішені максимальною дозою, здійснення контролю за правильністю опромінення, створення формуючих пучок пристроїв, правильне використання пакету програм для планування опромінення, а також розробка методик коректної верифікації розрахованого просторового розподілу.

Малюнок 1 -Багатопелюстковий коліматор ( 1 кадр), промінь який проходить через багатопелюстковий коліматор ( 2 кадр), розподілення доз в тканинах ( 3 кадр) (анімація: об`єм – 87 КБ; розмір – 216x237; кількість кадрів – 3; затримка між кадрами – 1000 мс; затримка між останім та першим кадрами – 1000 мс; кількість циклів повторення – 7)

Ціль та задачі роботи

     Метою роботи є розробка, створення і дослідження характеристик комплексу апаратури та пакету програм для забезпечення точного суміщення дозного максимуму терапевтичного протонної пучка з пухлинних об'ємом

• Завдяки розробленим методикам та апаратно-програмному оснащенню, стало можливим проведення конформної протонної променевої терапії, при якій точність суміщення дозного розподілу з мішенню, що опромінюється становить ± 1мм.
• Реалізовані методики і створене програмне забезпечення, для створення сповільнювачем складної форми - спеціальних компенсаторів неоднорідностей, що встановлюються безпосередньо перед пацієнтом.
• Розроблене технічне оснащення дозволило прискорити процес предлучевої підготовки і підвищити рівень гарантії якості протонної терапії.

   Планування радіотерапевтичного опромінення є комплексним процесом, який включає різні етапи. Комп'ютерне системне планування опромінення (КСПО) включає наступні основні елементи: робочу станцію, знімок отриманий з комп'ютерного томографа (КТ), програмне забезпечення вибору умов опромінення, розрахунку дозових розподілів, розрахунку моніторних одиниць та потужностей доз, пристрої та програмне забезпечення для документування плану лікування. Перш ніж приступити до етапу планування променевого лікування, необхідно виконати наступні процедури:

1. Здійснити позиціювання пацієнта, в результаті якого визначається його оптимальне положення під час лікування; конструюються необхідні пристосування для цього позиціювання.

2. Визначити розміри, форму та локалізацію пухлини (обсяг мішені), що оточують пухлину здорові органи і тканини (органи ризику), а також зовнішній контур пацієнта. Ця процедура передбачає використання як спеціального обладнання (рентгенівські, магнітно-резонансні комп'ютерні сканери і т.д.), так і досвіду і кваліфікації лікаря-онколога для створення правильної комп'ютерної топографічної моделі пацієнта.

Тільки після повного здійснення перших двох процедур починається традиційне планування променевого лікування або дозового планування. Може обрати один з двох основних методів радіотерапії: дистанційна або контактна (внутрішньопорожнинна або внутрішньотканинна) променева терапія. Параметри дистанційної радіотерапії (тип джерела опромінення, методика опромінення), як правило, задаються. Параметри пучків випромінювання (кількість пучків, їх розміри, напрямки), параметри додаткових формуючих пристроїв (клиновидних фільтрів, блоків, компенсаторів, многопластинчатих діафрагм) визначаються в процесі планування. Кожен з перерахованих вище параметрів впливає на розподіл дози у пацієнта. За допомогою КСПО може бути отримано величезне число різних розподілів дози, що враховують індивідуальні топографічні особливості пацієнта. Вибором та документуванням найкращого плану, що відповідає основним вимогам лікаря до розподілу дози, що враховують конкретні умови для реалізації цього плану в даному клінічному підрозділі, закінчується процес планування променевого лікування.

   Нормування ізодозових кривих при статичному опроміненні в атласах дозних розподілів вироблене 2 способами. Відповідно цьому в атласах представлені карти ізодоз 2 видів серії А і серії Б.
    Погрішності або джерела помилок планування можна розділити на дві основні групи:

1. Погрішності алгоритмів розрахунку розподілів дози і їх характеристик, закладених в КСПО. Інформація про дозиметричні характеристики радіотерапевтичного апарату є дуже важливою. Параметри пучків випромінювання мають бути виміряні і передані в КСПО. Якість КСПО перш за все обумовлена точністю виміру і передачі цієї інформації в КСПО, а також точністю відтворення цієї інформації системою планування. Необхідно здійснювати строгий контроль за основними дозиметричними характеристиками апарату променевої терапії, які не повинні змінюватися після передачі їх в КСПО.

2. Джерела помилок, пов'язані з введенням і обробкою інформації про пацієнта і його позиціювання на апаратах променевої терапії. Інформація про пацієнта може збиратися з використанням різних методів. Важливе значення має точність здобуття зображень, значень електронної щільності в кожній точці КТ-зображения, а також точність передачі, перетворення і використання цієї інформації в комп'ютерній системі планування. Таким чином, процеси здобуття, передачі, перетворення або використання зображень можуть істотно збільшити геометричні невизначеності створюваної моделі пацієнта.

Кожен з кроків, у тому числі малювання контурів, переклад в тривимірне (об'ємне) зображення, створення поверхневих і об'ємних зображень, включає геометричні погрішності. Погрішності процедур фіксації пацієнта в просторі в процесі КТ-сканування, симуляції і інших супровідних процедур можуть вносити істотний вклад до невизначеності локалізації пацієнта, пухлини (мішені), нормальних органів і тканин по відношенню до радіаційних пучків.

   Основний вплив на дозові розподілення в площині ротації надають ширина поля і кут між осями пучків в разі багатопільного опромінення або кут гойдання в разі ротаційного. Закономірності зміни дозних розподілів від цих параметрів опромінення можна прослідити з карт атласу.
Довжина поля в межах погрішності розрахунку не впливає на характеристики дозних полів в площині ротації. Розміри 80%-го контура по осі обертання в сагиттальной площині залежно від довжини поля приведені в таблиці I. Розміри 80%-го контура в цій площині практично не залежать від числа полів і їх розташування в разі багатопільного опромінення і від кута гойдання в разі ротаційного.
Зміна форми, розмірів Фантома і його орієнтації, відносно опорної точки, для випадків, що найбільш вживаються в променевій терапії, міняє розміри 80%-го контура не більше ніж на- 5% по дозі, величину відносної дози в опорній точці не більше ніж на ± 4%, зсув центру 80%-го контура не більше ніж на +3 мм. На потужність дози в опорній точці ці параметри, так само як і довжина поля впливають через тканинноповітряне відношення, яке є функцією перерахованих параметрів.
Зміна радіусу обертання при ротаційному або відстані джерела - опорна точка при багатопільному опроміненні в діапазоні від 50 до 100 см не впливає на розміри 80%-го контура в межах погрішності розрахунку доз. Зменшення геометричної півтіні, в~2,2 разу, пов'язане із зменшенням діаметру джерела від 2 до 0,9 ем, практично не змінює розмірів 80%-го контура.
Зміни розмірів 80%-го контура за рахунок гетерогенності опромінюваного об'єму для найбільш вживаних в променевій терапії випадків багатопільного (число полів n>3) і ротаційного опромінення не перевищують + 5% по дозі.

   Розмір поля в звіті по практиці вказується для однопільного опромінення і визначений по 50%-ній дозі на відстані 75 см від джерела. Потужність експозиційної дози гамма-випромінювання при заданому напрямі багатопільного опромінення в центрі поля на фіксованій відстані від джерела до опорної точки і при відомій глибині положення цієї крапки можна визначити таким чином:

де: К1 - поправочний коефіцієнт;A0экв - сторона квадратного поля, еквівалентного заданому полю, виміряному на РІО); h0 - глибина положення опорної точки при заданому напрямі опромінення;g(A,h) - тканинноповітряне відношення для поля з стороною А0екв, на глибині h0, Р0 - потужність експозиційної дози гамма-випромінювання, виміряна в повітрі в центрі поля 10x10 см на відстані 75 см від джерела.
Величини коефіцієнтів К1 і тканинноповітряних відношень залежно від сторони квадратного поля
Якщо відносна доза в опорній точці не дорівнює 100%, то доза в ній розраховується по формулі:

де: Dм - величина дози в точці дозного максимуму (на сумарній ізодозовій карті вона виділена окремою крапкою); П0-процентна доза в опорній точці, визначена по сумарній ізодозовій карті; Пм - максимальна процентна доза на тій же карті.

Для проведення ЛТ потрібна ретельна топометрична підготовка хворого, комп'ютерне планування і дозиметричний контроль лікування. У всіх етапах ЛТ безпосередню участь беруть медичні фахівці з клінічної дозиметрії. Дозиметричне планування опромінення проводять з метою вибору вигляду випромінювання, методу і умов опромінення для створення оптимального розподілу поглиненої дози. Необхідною умовою планування є створення коректної топометричної карти. Для цього використовують дані різних рентгенологічних, рідше - радіоізотопних, ультразвукових досліджень. Променеву терапію використовують для лікування злоякісних новоутворень і деяких непухлинних захворювань. Однією з головних умов, що визначають ефективність ЛТ, є максимальне пошкодження пухлинної тканини при максимальному збереженні нормальних органів і тканин. Від цього залежить як результат лікування, так і розвиток надалі променевих ускладнень, що виникають при перевищенні толерантних доз для нормальних тканин.

Список джерел

1. Физика визуализации изображений в медицине: В 2-х томах. Т.1:Пер. с англ./Под ред. С.Уэбба.-М.:Мир,1991.- 408 с.
2. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы: Пер. с польск. И. Д.Рудинского. - М.:Горячая линия -Телеком,2006. – 452с.
3. Медицинская техника Беликова Т.П.,Лапшин В.В.,Яшунская Н.И.-1995.- № 1-с.7
4. Официальный сайт фирмы-производителя онкологического оборудования - Varian medical systems. Общее описание симуляторов лучевой терапии.
URL:http://www.varian.com/us/oncology/radiation_oncology/acuity/
5. Цифровая обработка изображений в информационных системах И.С.Грузман, В.С. Киричук, В.П. Косых, Г.И. Перетягин
URL: http://dsp-book.narod.ru/dspimage/dspimage.htm