Активна контрола на дишењето (ABC) Мерење и намалување на движењата на органите предизвикани од здивот на градниот кош
Активна контрола на дишењето (ABC) Мерење и намалување на движењата на органите предизвикани од здив во градниот кош од Алин Киентоф
Мерење и активна контрола на дишењето (ABC) Мерење и намалување на движењето на органите предизвикани од здив Дисертација одобрена од Медицинскиот факултет на Рајниш-Вестфалише Технише Хохшуле Ахен за стекнување со академска диплома доктор на медицина поднесена од Алин Киентоф од Дортмунд Репортер: Herr Universitätsprofessor д-р. медицински Мајкл E. Ебле, професор др. медицински Патрик Шауерте Ден на усно испитување: 2 декември 2009 година Оваа дисертација е достапна на Интернет на веб-страницата на универзитетската библиотека.
Содржина 1. Вовед стр. 1 1.1 Општа позадина стр. 1 .2. Концепт на целниот обем стр. 1.3 1.3 Инциденца на несакани ефекти во зависност од озрачениот волумен стр. 3 1.4. Рана реакција: радиогенски предизвикан пневмонитис стр. 1.4.2 Класификација стр. 8 1.5 Доцна реакција: белодробна фиброза стр. 9 1.5.1 Потекло стр. 9 1.5.2 Клиника и курс стр. 10 1.5.3 Класификација стр. 10 1.6 Имплементација на концептот на целниот волумен во планирањето на третманот стр. 13 1.6.1 Усогласување на CTV и PTV стр. 13 1.7 Цели стр. 15 2. Материјал и методи стр. 16 2.1 Координатор за активно дишење (ABC) - структура на системот стр. 16 2.1.2 Систем за цевки стр. 17 2.1.3 Контролен модул стр. 19 2.1.4 Елементи за повратни информации стр. 21 2.1.4.1 Видео очила стр. 21 2.1.4.2 Контролен прекинувач стр. 23 2.1.5 Распоред на простории стр. 23 2.1.6 Измерени варијабли (распоред на екранот) стр. 24 2.1.7 Крива на дишење стр. 25 2.1.8 Компјутерски томограф стр. 27 2.1.9 Софтвер за фузија стр. 27 2.2 Пациенти стр. 29 2.2.1 Позиционирање на пациентите стр. 30 2.2.2 Подготовка на пациентот нет стр. 30 2.2.3 Постапка за истраги стр. 32 2.3 Целни параметри стр. 37 2.3.1 Евалуирани обележја стр. 37 2.3.2 Репродуктивност и применливост стр. 39 2.3.3 Статистички методи стр. 41
Библиографија стр 68
Список на слики и табели Сл. 1 Сл. 2 Сл. 3 Слика 3 Графички приказ на концептот на волуменот на радиотерапијата Веројатност на пневмонитис во зависност од озрачениот волумен Доза-зависен развој на акутни ефекти на зрачење А: Тежина наспроти доза на зрачење Б: Фреквенција наспроти доза на зрачење стр. 3 стр. 5 стр. 7 Табела 1 Системи за класификација на пневмонитис стр. 8 Сл. 4 Дозно зависен развој на хронични ефекти од зрачење стр. 9 Табела 2 КРИТЕМИИ ЗА ЛЕНТ-СОМА стр. 11 Сл. 5 Развој на последици од пулмонална терапија стр. 12 Сл. 6 Усно уста со систем на цевки стр. Сл. 8 Пациент имобилизиран во лежечка положба стр. 22 Сл. 9 Шематски приказ на маската на екранот стр. 24 Сл. 10 Графички приказ на циклусот на дишење стр. 26 Сл. 11 Движења на органи за време на циклусот на дишење стр. 28 Сл. 12 Протокол за преглед стр. 33 Сл. Сл. 13 Крива на дишење на пациентот, инспирација стр. 34 Сл. 14 Дишење блокирано за време на фазата на инспирација стр. 35 Сл. 15 Па тиентен, истекување стр. 36 Сл. 16 Блокирање на дишењето во фазата на истекување стр. 36 Сл. 17 Блокирање на дишењето во средината на положбата за дишење стр. 37 Сл. 18 Преклопување на слики во насоки x, y и z за да се одреди поместувањето на бифкуркацијата на душникот p 39
Сл. 19 Табела 3 Сл. 20 Табела 4 различни КТ слики на пациент за време на терапијата; Респираторен арест по истекот просечно поместување за време на истекот и два инспираторни волумени пациент со тотална ателектаза на левото белодробно крило, поместување на медијастинумот при дишење просечно поместување помеѓу првата и втората КТ слика стр. 40 стр. 47 стр. 48 стр. 53
TD 5/5 TD50/5 TV UTP WHO x- насока/ниво y- насока/ниво z- насока/ниво Толерантна доза, 5% веројатност за клинички релевантни ефекти на зрачење во 5 години доза на толеранција, 50% веројатност за клинички релевантни ефекти на зрачење за 5 години третирана Волумен незаштитен извртен пар Светска здравствена организација латеро-латерална насока/ниво вентро-дорзална насока/ниво кранио-каудална насока/ниво
PTV GTV CTV TV Област на зрачење на зрачење на зрачење Слика 1: Графички приказ на концептот на целта на радиотерапијата Во краток преглед, може да се каже дека климатскиот целен волумен (ЦТВ) вклучува волумен на тумор (ГТВ), а ЦТВ исто така ја зема предвид типичната област на ширење на туморот. Друга безбедносна зона го опкружува планираниот целен волумен (PTV), што во најдобар случај одговара на третираниот волумен (ТВ). 1.3 Инциденца на несакани ефекти во зависност од зрачениот волумен NTCP (Нормална веројатност за компликација на ткивото) претставува веројатност за појава на несакани ефекти предизвикани од зрачење.Во случај на зрачење на интраторакални процеси, инциденцата на пневмонитис е од особено значење. Очекуваната веројатност зависи од дозата и зависи од објективните карактеристики на пациентот 3
покажуваат промени во КТ (Dörr, Несакани ефекти во радијациска онкологија, 2000, стр. 165). Инциденцата на пневмонитис по зрачење со 20 Gy се зголемува од 4% на 37% (види слика 2) (2). Сл. 2: Веројатност за пневмонитис како функција на озрачениот волумен (2). 1.4 Рана реакција: радиогенски предизвикан пневмонитис 1.4.1 Развој, клинички симптоми и тек Латентната фаза на пневмонитисот (времето од крајот на зрачењето до појавата на клинички симптоми) трае околу четири до осум недели и е поизразена и поизразена, Се применува зрачење и се изложува повеќе белодробно ткиво (види слика 3: акутни ефекти од зрачење) (2). Клиничката слика на зрачење пневмонитис се карактеризира со треска, непродуктивна кашлица, респираторна инсуфициенција и зголемена стапка на дишење. Типично 5
Наоди за аускултација. Почесто се погодени области со зголемен проток на крв. Радиографски, може да се забележи компресија на белодробното ткиво како матирано стакло. Овие промени, кои ги надминуваат физиолошките граници на белите дробови, обично се развиваат според порталите за зрачење. Тестот за функцијата на белите дробови обично покажува намалување на капацитетот на дифузија на СО2. Сепак, степенот на дисфункција на белите дробови зависи од состојбата на преостанатиот, не-озрачен волумен. Акутниот пневмонитис може да доведе до зголемување на вазоконстрикција, што може да доведе до прогресија на диспнеа. 6-ти
Акутни зрачења ефекти Сериозност Висока доза Средна доза Ниска доза Време/недели 100 Фреквенција [%] Доза Сл. 3: Доза-зависен развој на акутни зрачења: А: Тежина наспроти доза на зрачење Б: Фреквенција наспроти доза на зрачење (од Dörr, W. Несакани ефекти во радио-онкологија, 2000, П.11) 7
1.5 Доцна реакција: белодробна фиброза 1.5.1 Формација Месеци до години по зрачењето, белодробна фиброза може да се појави како доцна реакција. Тежината на манифестацијата се зголемува со нивото на дозата (види Слика 4: ефекти на хронично зрачење) (2). Може да се развие од постоечки пневмонитис, но може да се појави и без претходни клинички симптоми на пневмонитис. Се развива околу радиогенично индуцирани, воспалителни области и доведува до проширување на патот на дифузија. Хронични ефекти од зрачење Висока доза Тежина Средна доза Ниска доза Време/доза Слика 4: Дозно-зависен развој на ефекти на хронично зрачење (од Дар, В. Несакани ефекти во радио-онкологија, 2000, стр.11) 9
1.5.2 Клиника и курс Клинички, на х-зраци се забележува пругаста кондензација. Ткивото може да биде и лузно и смалено, така што ќе се појави помало од оригиналното зрачење. Во хроничен тек, важен е развојот на корпулмонале со срцева слабост. Во овој случај, радиографијата, исто така, покажува зголемување на срцевата сенка. Плеврата може да биде и фибротична и дистелектаза и ателектаза. Често е присутна компензаторна дистензија на преостанатото белодробно крило. Пациентите се респираторни асимптоматски само кога преостанатата функција на белите дробови е доволна. Целосниот обем на радиогено-индуцирана белодробна фиброза обично се постигнува по две години. 1.5.3 Класификација Снимката на доцните ефекти врз нормалното ткиво (ПОСТ = доцни ефекти нормално ткиво) прави разлика помеѓу четири степени на сериозност: критериумите СОМА (Табела 2). S се залага за субјективни критериуми, О за објективни критериуми, М за терапевтски мерки за несакани ефекти и А за анализа и дијагностички методи за потврдување на несакани ефекти. 10
Шематско резиме на клиничките и патофизиолошките зрачечки ефекти врз белите дробови е прикажано на слика 5. Развој на последици од пулмонална терапија Временски тек акутна субакутна хронична доцна смртоносна штета Клиничко оштетување Пулмонален праг доза Пневмонитис дифузија О2 Интерстицијална фиброза Хронична пулмонална субклиничка штета Диспнеа кашлица Сегментална фиброза Задебелување на преградите Сл. 5: Развој на пулмонални реакции на зрачење со текот на времето (Dörr, несакани ефекти во der Radiationonkologie, 2000, стр. 49). 12-ти
2.1.2 Систем за цевки За да се спроведе студијата, испитаникот добива систем на цевки со писка преку кој дише за време на КТ скен. Клип за нос е дизајниран да спречува назално дишење и да осигура дека целото дишење е преку писка. Структурата на системот за цевки е прикажано шематски на слика 6. Волуменот на воздухот поместен со дишењето прво поминува низ микрофилтер преку флексибилна пластична цевка. Интерпонираното турбинско тркало го насочува протокот на воздух низ системот за цевки. Протокот на воздух низ турбината генерира ротација на турбинското тркало зависно од проток. Ова ротирачко движење го снима детектор. Бројот и насоката на вртење се враќаат во контролниот модул и се претвораат во мерење на волуменот. Во системот за низводно цевки има балон-вентил кој целосно го запечатува луменот на цевката кога е надуен и активиран, така што протокот на плима волумен е спречен и во инспираторен и во издишен правец, т.е. дишењето е уапсено. 17-ти
Сл. 6: Уста со систем на црево (изменето од Прирачник за оператори за активен дишење, 2001, стр. 2-5) (1) Усна (2) Филтер мембрана (3) Поврзување (4) Линија со турбинско тркало, адаптер (5) Уред за монтирање (6) ) Конектор за балон вентил (7) Балон вентил (8) Клип за нос 18
2.1.3 Контролен модул Слика 7 ја покажува интерконекцијата на одделните компоненти. ABC системот се вклучува и исклучува преку контролниот модул. За ова е сместен прекинувачот за вклучување, како и за сите други влезови и излези, на задниот дел од компонентата. Главното напојување се обезбедува и преку наизменична врска инсталирана на задната страна. Респираторниот систем на пациентот е контролиран и од контролниот модул. Компонентата на турбинското тркало е поврзана со модулот преку кабел со цел да се открие протокот на волумен и да се оцени во однос на волуменот и насоката на протокот. Балонскиот вентил во системот за цевки е поврзан со контролната единица со црево. Командите за задржување на здивот иницирани од компјутерот на испитувачот се спроведуваат од контролниот модул со проток на воздух во балонот преку поврзаното црево, надувување на истиот и запечатување на системот за цевки. Кабел RS-232 го поврзува контролниот модул со приемникот, кој пак е поврзан со предавател преку UTP кабел. Предавателот и компјутерот се мрежни едни со други преку RS-232 и стандарден кабел. 19-ти
Паралелен контролен прекинувач Кабел за напојување Напојување на турбина Трансдуцерот Монтажен балон вентил RS-232 Сериски кабел Трансдуцерен кабел Модул Цевки со балон вентил Цевка Монитор за повратни информации за пациент Напојување на напојување Кабел за напојување Кабел 5, UTP кабел
Ресивер Напојување Напојување Кабел за напојување Третман на просторијата на конзолата Преносник RS 232 Сериски кабел Прилагодена контрола на кабелот Компјутерски кабел за напојување Сл. 7: Структура на системот (изменето од Прирачник за оператори на координаторот за активно дишење, 2001, стр. 3-9) 20
Сл. 8: Пациент имобилизиран во лежечка положба А = видео очила за визуелизација на кривата на проток на плима волумен 22
2.1.6 Измерени варијабли (распоред на екранот) Сл. 9: Шематски приказ на маската на екранот Измерените променливи се поделени на неколку прозорци на екранот на контролниот софтвер, кои прикажуваат различни системски поставки што можат да бидат избрани за соодветниот пациент. Слика 9 го покажува ова во шематски поедноставена претстава. Во средината на корисничкиот интерфејс можете да ја видите графички прикажаната крива на проток на волумен на воздухот за дишење што тече низ трансдуцерот како функција на времето. Оската y го прикажува плимата и осеката на пациентот во литри. X-оската ја покажува хронолошката низа во 24
Сл. 10: Графичка претстава на циклусот на дишење (сина кривина = нормално дишење, црвена крива = задишаност); Предодредени количини за заклучување на здивот: Е. = истекување, И. = инспирација, С.Б. = Дишење задишано Волуменот на кој е запрено дишењето треба да се одреди на претходната тренинг сесија со пациентот (види подолу). Времетраењето на прекинот во дишењето претставува време за кое од пациентот се бара да престане да дише за време на снимките. Соодветното време на заклучување, бидејќи е исто така видливо за пациентот во долниот десен агол на сликата, се брои наназад до нула од почетокот на прекинот. По овој период, дишењето автоматски се ослободува повторно. Прекин на дишењето може да се случи и во инспирација и во истекот. Изборот се прави преку Trigger Mode во опаѓачкото мени. 26-ти
2.1.8 Компјутеризиран томограф Секој пациент добива спирална КТ-слика. За ова се користи компјутерскиот томограф Somatom Emotion (Ерланген, Германија). Овој уред трае една секунда по ротација. Бидејќи подолгото траење на задржувањето на здивот (> 35 секунди) беше слабо толерирано од повеќето пациенти, за снимките беа избрани дебелина на парче и растојание на парче од 8 mm. Ова обезбедува вкупно време на индивидуалните снимки на целиот градниот кош од 25-35 секунди. Сликите на градниот кош се прават во секој случај во различни положби на дишење. Позицијата на пациентот не се менува и снимањата секогаш се започнуваат од иста табела, така што КТ снимките секогаш се прават од иста почетна позиција. 2.1.9 Софтвер за фузија Степенот на движење на органите се мери со помош на софтвер за фузија на слика (Хермес; Нуклеарна дијагностика АБ, Стокхолм, Шведска). Рачна линеарна фузија беше извршена чекор по чекор, заснована на различни обележја (интервал на чекор/пиксел = 0,975 mm) (види слика 11). 27
Сл. 11: Движења на органи за време на циклусот на дишење. Кога се менува од нормална инспирација во плитко дишење, пациентот покажува промена во механизмот за дишење (првично дијафрагматско дишење, со плитко дишење, торакално дишење) А: Истекување Б: Спој на истекување и инспирација Ц: Фузија на истекот и плитко дишење 28
Информации за поставката за зрачење под контрола на здивот во стереотактичкиот систем за позиционирање Име. Дијагноза. Лична карта Волумен на целта. Помош за позиционирање. Волумен на дишење: инспирација 1а. л /. Датум, 1б. л /. Датум 2а. л /. Датум, 2б. л /. Истекот на датумот 1а. л /. Датум, 1б. л /. Датум 2а. л /. Датум, 2б. л /. Датум на задишан 1а. л /. Датум, 1б. л /. Датум 2а. л /. Датум, 2б. л /. Датум Сл. 12: Протокол за преглед Помеѓу индивидуалните снимки, пациентот секогаш имал време да го врати удобното дишење, да дозволи диспнеа да стивне и да компензира за секој недостаток на дишење. Почеток на прегледот: Прво, пациентот ги добил очилата за видео, устата и клипот за нос и бил замолен да го набудува дишењето низ цевката во форма на кривата. Потоа на испитаникот му беше даден контролниот прекинувач и му беше наложено трајно да го држи за да му покаже на испитувачот дека е подготвен да ја започне сесијата. На пациентот му било укажано да го пушти прекинувачот веднаш доколку се чувствува непријатно или има потреба од помош. Постигнување мирно дишење: На пациентот му беше заповедано да претпоставува нормално и мирно дишење (види слика 13). 33
Сл. 13: Крива на дишење на пациентот; Зелената линија го означува избраниот волумен за заклучување на здивот за време на инспирацијата Заклучување на дишењето за време на инспирацијата: Откако испитаникот го постигнал тоа, испитувачот го активирал системот со притискање на празно место. Во активиран режим, се појави зелена лента на нивото на избраниот волумен на заклучување на здивот. По неколку циклуси на дишење, од пациентот беше побарано да дише во оваа зелена површина (види слика 14). Како резултат, понатамошното дишење повеќе не беше можно бидејќи балонскиот вентил целосно го затвори луменот на цевката кога сега беше надуван. Заклучувањето на здивот генерално може да се ослободи само ако пациентот го ослободи контролниот прекинувач или испитувачот ја притисне тастерот. Во овој случај, зелената површина би била отстранета од екранот. Во спротивно, прекинувањето на дишењето завршува автоматски по претходно внесеното време на заклучување. 34
Сл. 14: Здив блокиран за време на фазата на инспирација (зелена лента), тука за период од 17 секунди. Пред пациентот да го повтори прегледот, му беше дадено доволно време да се врати во нормалното дишење. Снимки за време на истекот: По два циклуса на заклучување на здивот во фазата на инспирација, следеа снимките за истекот. Сл. 15/16 го прикажува ова со пример. 35
Сл. 15: Крива на дишење на пациентот; зелената линија го означува избраниот волумен за заклучување на здивот по истекот. 36
Сл. 17: Блокирање на дишењето во средината на здивот (хакирање) 2.3 Целни варијабли 2.3.1 Оценувани обележја Мерењата на поместувањето на органите се направени со линеарна фузија. Пример за линеарна фузија на бифуркација на душникот е прикажан на слика 18. Ги избравме следниве обележја да се споредат: 1. дијафрагматските куполи од двете страни, 2. врвовите на белите дробови од двете страни и 3. бифкуркацијата на душникот. Отстапувањата за време на дишењето беа утврдени за сите три нивоа: x-правец = латеро-латерален, y-правец = вентро-дорзален и z-правец = канио-опашка. 37