Журнал FieldStrength MRI
Обучение — август 2016 г.
Университетский медицинский центр (UMC) г. Утрехта знакомит со своим опытом по включению МР-томографии в процессы планирования лучевой терапии
В лучевой терапии (ЛТ) используют средства визуализации для определения границ анатомических областей и планирования дозы. В общем случае задача состоит в том, чтобы направить излучение на опухоль и в максимально возможной степени оградить от него окружающие ткани. При этом требуется тщательное планирование, обеспечивающее пространственную точность и калиброванные дозы. Университетский медицинский центр (UMC) г. Утрехта включил в планирование лучевой терапии МР-томографию, преимуществом которой является высокая контрастность мягких тканей.
“Использование МРТ в лучевой терапии позволяет нам дифференцировать мягкие ткани и получить изображения органов и анатомических структур”
С 2008 г. д-р Мариель Филиппенс занимает должности радиобиолога и медицинского физика в отделении лучевой терапии Университетского медицинского центра г. Утрехта, проявляя особое внимание к физике МРТ. Областью ее научной деятельности является функциональная визуализация в онкологии с особым акцентом на диффузионно-взвешенную МРТ. Более конкретно, областью ее научной деятельности являются опухоли головы и шеи, рак прямой кишки и рак молочных желез.
Надежное определение границ может помочь при выделении критических анатомических структур.
Прогресс в области устройств для лучевой терапии позволяет составлять более сложные дозиметрические планы. А это приводит к необходимости более четко разграничивать опухоли и окружающие ткани, при том что определение объема мишени по-прежнему является сложной задачей. Определение границ мишени позволяет адаптировать дозу излучения к анатомической области [1–4], т. е. подвергать опухоль воздействию более высокой дозы и снизить лучевую нагрузку на окружающие ткани. В конечном итоге, снижение лучевой нагрузки на окружающие ткани может способствовать сохранению функций здоровой ткани.
Хотя стандартным методом визуализации является КТ, эта технология имеет ряд ограничений в обеспечении высокого контраста мягких тканей, особенно там, где мягкие тканевые структуры располагаются в непосредственной близости друг от друга [1]. В этом контексте преимущества МРТ для планирования лучевой терапии давно известны.
МРТ обеспечивает высокую контрастность мягких тканей и тем самым предоставляет анатомическую и функциональную информацию для разграничения органов и визуализации окружающих анатомических и критически важных структур, тем самым обусловливая точное определение целевого объема [1]. “При лечении головы и шеи, например, мы всегда стараемся обезопасить околоушные и слюнные железы. В случаях рака простаты и шейки матки мы стремимся как можно лучше оградить мочевой пузырь и прямую кишку. Для выполнения этой задачи нам необходимо сначала определить контуры мишени. По моему опыту, с помощью КТ определить контуры может быть довольно трудно, даже при использовании контрастного вещества. Именно поэтому высокий контраст мягких тканей, обеспечиваемый МРТ, является преимуществом при планировании лучевой терапии.”
Д-р Мариель Филиппенс, медицинский физик отделения лучевой терапии Университетского медицинского центра г. Утрехта, далее объясняет:
Упрощенный обзор применения МРТ в процессе лучевой терапии
Томография играет жизненно важную роль на нескольких этапах процесса лучевой терапии при визуализации мишени и критических структур для определения контуров и для оценки эффективности лечения.
Выбор протоколов МРТ для планирования терапии
В клинической практике МРТ применяется, в основном, в сочетании с КТ. МРТ отвечает за визуализацию мишени и критических структур [5], в то время как КТ используется для определения контуров анатомических структур и получения значений в единицах Хаунсфилда (HU) для расчета дозы.
“МРТ позволяет получать различные типы контраста, — говорит д-р Филиппенс. Это дает нам возможность увидеть больше деталей, чем с помощью КТ. Мы можем дифференцировать мягкие ткани и получать изображения органов и анатомических структур, но, чтобы понять, как интерпретировать детали, видимые на изображении, требуется некоторый опыт, особенно когда речь идет об опухолях головы и шеи.”
“МРТ может предоставить анатомическую и функциональную информацию. Наиболее важной последовательностью для определения контуров опухоли является T1-взвешенное сканирование после введения контраста. На T1-взвешенных МРТ-изображениях с подавлением сигнала от жира, полученных после введения контрастного вещества, опухоль можно выделить из-за ее высокой перфузии и повышенной проницаемости сосудов. Мы также используем T1-взвешенные МРТ-изображения, полученные до введения контрастного вещества, на которых видно распространение опухоли на жировую ткань.
“На Т2-взвешенных МРТ-изображениях с подавлением сигнала от жира можно четко определить границы опухоли и отечной окружающей ткани. Это особенно полезно, когда изображение опухоли не удается усилить введением контрастного вещества.
“Диффузионно-взвешенная томография (ДВ МРТ) демонстрирует очень высокий контраст между опухолью и окружающей тканью. ДВТ помогает нам увидеть, как опухоль распространяется на другую ткань, чего мы не можем заметить на T1- или T2-взвешенных изображениях. Однако, поскольку ДВ МРТ-изображения подвержены искажениям, они используются больше для визуализации опухоли и для оценки эффективности лечения, чем для определения контуров. Я хотела бы включить в процесс диффузионно-взвешенную томографию, поскольку на полученных этим методом изображениях хорошо видны опухоли. На мой взгляд, он весьма перспективен как для определения контуров опухоли, так и для оценки эффективности лечения.”
“Я хотела бы включить в процесс диффузионно-взвешенную томографию, поскольку на полученных этим методом изображениях хорошо видны опухоли.
На мой взгляд, он весьма перспективен для определения контуров опухоли и для оценки эффективности лечения
Примеры исследований
Для успешного планирования требуется обеспечить хорошее соответствие между МРТ и КТ
В идеале, положение пациента во время МРТ должно быть точно таким же, как и во время лучевой терапии, чтобы органы гарантированно находились в том же самом положении и чтобы мишень, выбранная по изображению при планировании, соответствовала облучаемому объему. Поэтому в МРТ-исследованиях часто используются плоская дека стола и внешние лазерные визиры для выравнивания пациента с целью достижения пространственной корреляции при планировании лучевой терапии и точного совмещения изображений МРТ и КТ.
“Для совмещения МРТ- и КТ-изображений мы стремимся использовать МРТ с контрастным усилением, которая характеризуется пониженной нелинейностью и хорошей дифференциацией тканей, и предпочтительно получать аксиальные срезы без наклона, — говорит д-р Филиппенс. —
“Для реконструкции целевой объемной области в различных ортогональных направлениях используются протоколы 3D-сканирования или 2D-многосрезового сканирования с получением смежных срезов.”
МРТ используется для планирования терапии в различных анатомических областях
В Медицинском центре UMC г. Утрехта д-р Филиппенс и ее коллеги используют МРТ при планировании дистанционной лучевой терапии для лечения опухолей в различных анатомических областях, таких как органы таза (включая мочевой пузырь, простату, прямую кишку и шейку матки), головной мозг, пищевод, поджелудочная железа, гортань и ротоглотка, а также метастазов в кости и остеосарком. Кроме того, МРТ также используется для контроля брахитерапии простаты и шейки матки. [6]
Отделение лучевой терапии Медицинского центра UMC г. Утрехта является ведущим центром в области лучевой терапии, работники которого постоянно стремятся к совершенствованию методик и обеспечению отличного ухода за пациентами. В Медицинском центре UMC г. Утрехта установлены две системы для МР-ЛТ Philips Ingenia (1,5 Тл и 3,0 Тл) для моделирования лучевой терапии, а также система Philips Ingenia 1,5 Тл, специально предназначенная для брахитерапии. Кроме того, этот центр является членом консорциума Atlantic MR-Linac. Медицинский центр UMC г. Утрехта UMC регулярно организует курсы по использованию МРТ в лучевой терапии для врачей, рентгенолаборантов и радиационных онкологов, см. https://mri-in-radiotherapy.nl/
“МРТ также помогает получать изображения поражений внутри простаты, что невозможно с помощью КТ.”
Высокие дозы только для опухоли, а не для всей простаты
МРТ способен визуализировать простату и окружающие органы, такие как прямая кишка, луковица полового члена, мочевой пузырь, верхушка мочевого пузыря и семенные пузырьки, а также визуализировать поражения внутри простаты [2,4].
“Все наши пациенты проходят МРТ вместе с КТ-исследованием до начала лучевой терапии простаты, — говорит д-р Филиппенс. — Для оконтуривания простаты мы используем режим Balanced TFE с подавлением сигнала от жира. На этих изображениях также видны золотые координатные маркеры, которые используются для проверки положения и, соответственно, применяются для совмещения с КТ-изображениями. Для геометрической точности изображения мы выбираем 3D-последовательность, которая скорректирована на нелинейность градиентного поля во всех направлениях.
“Помимо помощи в определении контуров предстательной железы МРТ также помогает получать изображения поражений внутри простаты, что невозможно с помощью КТ.
“Имея возможность визуализировать поражения внутри простаты, специалист по лучевой терапии может затем планировать их облучение так, чтобы не облучать равномерно всю простату, а направить более высокую дозу на эти поражения в надежде на более качественное лечение пациента и снижение риска образования рецидивов опухоли. Однако это еще не вошло в повседневную клиническую практику. Для визуализации поражений мы используем не только анатомические Т2-взвешенные изображения, но и изображения диффузионно-взвешенной МРТ и динамической МРТ с контрастным усилением."
Визуализация критических структур методом МРТ перед лучевой терапией простаты
Пациент, 63 года, с раком простаты, cT3bNxM, 7 по шкале Глисона, подвергся МРТ-исследованию на системе МР-ЛТ Ingenia 3.0Т перед проведением лучевой терапии.
На полученном при МРТ bTFE-изображении видны внутренние поражения в простате, а на КТ-изображении их не видно. МРТ демонстрирует превосходный контраст мягких тканей для визуализации критических структур, таких как прямая кишка и луковица полового члена.
Координатные маркеры (зеленые стрелки) используются, чтобы при совмещении МРТ- и КТ-изображений перенести контуры областей с МРТ-изображения на набор данных КТ.
“Для визуализации опухоли и критических структур в повседневной клинической практике лучевой терапии пациентов с первичной опухолью в области головы и шеи мы используем МРТ. Эту процедуру можно использовать для защиты критических структур.”
Визуализация критических структур в области головы и шеи
“Для визуализации опухоли и критических структур в повседневной клинической практике лучевой терапии пациентов с первичной опухолью в области головы и шеи мы используем МРТ. Эту процедуру можно использовать для защиты критических структур, таких как околоушные и подчелюстные железы, пищевод, зрительные нервы, ствол головного мозга и спинной мозг [7]. А в послеоперационный период мы сканируем пациентов с растущей опухолью вдоль черепно-мозговых нервов для определения контуров мишени, — говорит д-р Филиппенс. —
“Из-за проблем, связанных с совмещением КТ- и МР-изображений этой области со многими степенями свободы движения, визуализация этих пациентов осуществляется с помощью маски для лучевой терапии. Недостатком использования маски является невозможность использования обычной РЧ-катушки для сканирования головы и шеи; для получения изображения с маской потребовалась бы катушка специальной конструкции.
Для этого мы используем гибкие катушки, которые располагаем вблизи от области мишени. Эту конструкцию также можно объединить с передней катушкой для большего охвата и повышения отношения сигнал/шум.”
“Мы используем T1- и T2-взвешенные последовательности до и после введения контрастного вещества с быстрой и надежной технологией mDIXON для подавления сигнала от жира, — говорит д-р Филиппенс. — Динамическая МРТ с контрастным усилением выполняется с высоким временным и низким пространственным разрешением, что позволяет увидеть накопление контрастного вещества в опухоли. Диффузионно-взвешенное изображение используется для качественного анализа, т. е. для отслеживания, как опухоль распространяется в другую структуру, а не для строгого определения границ.”
“Для исследования пациентов с растущей опухолью вдоль черепных нервов в послеоперационный период мы используем T2-взвешенную ИП градиентное эхо (FFE) на нашем МР-ЛТ сканере 3,0 Тл, чтобы получить изображения нервов, по которым мы определяем контуры мишеней и проверяем, осталась ли еще опухоль.”
Список литературы
1. Schmidt MA, Payne GS. Radiotherapy planning using MRI. Phys Med Biol 2015, 60: R323–361 2. Doemer A, Chetty IJ, Glide-Hurst C, et al. Evaluating organ delineation, dose calculation and daily localization in an open-MRI simulation workflow for prostate cancer patients. Radiat Oncol. 2015;10:37. 3. Devic S. MRI simulation for radiotherapy treatment planning. Med Phys 2012, 39: 6701-11 4. Paulson ES, Erickson, B, Schultz C, Li XA. Comprehensive MRI simulation methodology using a dedicated MRI scanner in radiation oncology for external beam radiation treatment planning. Med Phys 2015, 42: 28-39
5. Glynne-Jones R, Nilsson PJ, Aschele C, et al. Anal cancer: ESMO-ESSO-ESTRO clinical practice guidelines. Ann Oncol. 2014;25:iii10-20. 6. Metcalfe P, Liney GP, Holloway L, et al. The potential for an enhanced role for MRI in radiation-therapy treatment planning. Technol Cancer Res Treat 2013, 12: 429-46 7. Nuyts S. Defining the target for radiotherapy of head and neck cancer. Cancer Imaging. 2007; 7:S50-5.
Результаты, полученные в данном учреждении, не могут использоваться для прогнозирования результатов, полученных в других учреждениях.
Результаты, полученные в других учреждениях, могут отличаться.
