🔁 Tumor Shrinkage Replanning Trigger Threshold Simulator

Базовий об'єм пухлини на симуляційній КТ

Перед першою фракцією опромінення пацієнт проходить КТ-симуляцію, на якій контуруються GTV (видимий об'єм пухлини), CTV (клінічний об'єм-мішень із мікроскопічним поширенням) та PTV (планувальний об'єм із запасом на похибки укладки). На основі цих контурів оптимізується вихідний план IMRT або VMAT, а ізодозна крива високої дози щільно облягає пухлину такою, якою вона є в день 0.

• 20–80 см³: Типовий об'єм GTV (голова/шия, легені)
• 3–5 мм: Запас PTV (на похибки укладки)
• 25–35 фракцій: Курс лікування (5–7 тижнів)
• День 0: Точка відліку (фракція 1)

Контурування та вихідна оптимізація плану

Базовий план будується на єдиному знімку анатомії пацієнта, зробленому за кілька днів до старту лікування. Однак пухлини голови та шиї, а також деякі пухлини легень, здатні суттєво зменшуватися вже протягом перших 2–3 тижнів опромінення — набряк спадає, некротична тканина резорбується, чутливі клітини гинуть. Це створює фундаментальне припущення, закладене у вихідний план: анатомія залишиться незмінною протягом усього курсу.

На практиці це припущення часто порушується. Ізодозна оболонка, розрахована під початковий, більший об'єм пухлини, залишається геометрично фіксованою в системі планування, тоді як реальна анатомія пацієнта змінюється день у день. Це створює розрив між запланованою та фактично доставленою дозою, який накопичується непомітно, якщо його не відстежувати.

Саме тому базовий об'єм — це не остаточна мішень, а лише стартова точка адаптивного циклу: подальший моніторинг має підтвердити або спростувати припущення про сталість анатомії.

Щотижневий моніторинг об'єму через CBCT/зображення

Перед кожною фракцією (або, як мінімум, щотижня) на лінійному прискорювачі виконується конусно-променева КТ (CBCT) для верифікації укладки пацієнта. Ці ж зображення, деформовано зареєстровані до планувальної КТ, дають змогу відстежувати динаміку об'єму пухлини впродовж усього курсу без додаткового опромінення чи окремих візитів.

• щоденно/щотижня: Частота CBCT (залежно від протоколу)
• DIR: Деформована реєстрація (алгоритми B-spline/Demons)
• 1–3%/тиждень: Типове зменшення (голова та шия)
• Тижні 1–5: Вікно спостереження (найактивніша регресія)

Деформована реєстрація зображень і кількісна оцінка об'єму

Кожне CBCT-зображення суттєво шумніше та має менший контраст м'яких тканин, ніж діагностична КТ, тому пряме контурування на ньому складне. Замість цього застосовується деформована реєстрація зображень (DIR): алгоритм обчислює векторне поле деформації, що відображає планувальну КТ на поточну анатомію CBCT, після чого контури GTV/CTV автоматично переносяться й коригуються.

Отриманий об'єм записується як точка на кривій регресії "об'єм від часу". У пухлин голови та шиї крива зазвичай має нелінійний характер: повільніша регресія в перший тиждень, прискорення на 2–4 тижні (пік клітинної загибелі), і вихід на плато ближче до завершення курсу. Саме форма цієї кривої, а не лише кінцеве значення, визначає момент, коли слід очікувати клінічно значущих змін геометрії дози.

Оцінка порогового значення зміни об'єму

Не кожна зміна об'єму клінічно значуща. Інституційні протоколи визначають кількісний поріг — типово зміну об'єму GTV понад 10%, або зміщення центра мас пухлини понад кілька міліметрів — нижче якого вихідний план вважається достатньо точним і продовжує використовуватися без модифікацій.

• >10%: Типовий поріг об'єму (зміна GTV від базового)
• >3–5 мм: Альтернативний критерій (зсув центра мас)
• щотижня: Частота оцінки (на комісії з ад. терапії)
• ~30–40%: Частка пацієнтів (досягають порогу до кінця курсу)

Чому саме об'ємний поріг, а не суб'єктивна оцінка

Поки крива регресії об'єму залишається нижче порогової лінії, ризики недостатнього покриття мішені або надлишкового опромінення органів ризику (OAR) вважаються прийнятними: похибка компенсується запасом PTV, закладеним ще на етапі базового планування. Але коли зменшення об'єму перетинає поріг, ситуація змінюється якісно: пухлина фізично "відходить" від країв ізодози високої дози, а прилеглі структури — слинні залози, спинний мозок, здорова легенева тканина — натомість "насуваються" у зону, яка раніше вважалась безпечно віддаленою від високої дози.

Порогове значення обирається як компроміс: занадто низький поріг спричиняє надмірну кількість непотрібних реплановувань (витрати ресурсів, затримки лікування), занадто високий — пропускає клінічно значущі геометричні зміни. Більшість протоколів для пухлин голови та шиї використовують діапазон 10–15% зміни об'єму GTV як компромісну точку.

Рішення про тригер реплановування

У момент, коли крива об'ємної регресії перетинає порогову лінію, спрацьовує формальний тригер реплановування. Це не автоматична дія системи, а структурований сигнал для мультидисциплінарної команди — медичного фізика та лікаря-радіолога — розпочати повний цикл повторного планування, а не просто скоригувати поточний план "на око".

• 24–72 год: Час реакції (від виявлення до рішення)
• недодоза мішені: Ризик без реплану (або передоза OAR)
• ~тиждень 3: Типовий тригер (для голови/шиї)
• 20–35%: Частка репланованих (курсів голови/шиї)

Від сигналу тривоги до клінічного рішення

Перетин порогу автоматично формує попередження в системі запису та верифікації (R&V), яке візуалізується як тривожний спалах на кривій регресії. Однак саме рішення про реплановування залишається клінічним, а не алгоритмічним: команда оцінює не лише відсоток зміни об'єму, а й його клінічну траєкторію — чи продовжує пухлина зменшуватися, чи стабілізувалась, скільки фракцій залишилось до завершення курсу, та наскільки суттєво змістилися органи ризику відносно ізодозних ліній.

Якщо залишилось менше 3–5 фракцій, повне реплановування може не виправдати витрачених ресурсів; якщо ж залишається половина курсу, ризик кумулятивної недодози мішені або перевищення толерантних доз OAR стає клінічно неприйнятним.

Ключовий компроміс тригера: без реплановування здорова тканина, що змістилась у зону високої дози, накопичує зайве опромінення фракція за фракцією — а це незворотний ефект, який неможливо компенсувати пізніше.

Генерація нового плану та порівняння доз (старий vs новий)

Після ухвалення рішення про реплановування пацієнт проходить нову КТ-симуляцію (або використовується якісна CBCT з корекцією Хаунсфілда), контури GTV/CTV/PTV та органів ризику перемальовуються під поточну анатомію, і оптимізується новий план. Порівняння старої та нової ізодозних карт кількісно демонструє, скільки дози вдалося відвести від нормальних тканин.

• 2–8 Гр: Економія дози OAR (типовий діапазон для слинних залоз)
• >95%: Покриття мішені (V95%) (відновлюється новим планом)
• ~1 робочий день: Час на новий план (контурування + оптимізація + QA)
• ↓ ксеростомія: Клінічний ефект (та інша пізня токсичність)

Кількісне порівняння старого та нового плану

Новий план оптимізується під актуальний, зменшений об'єм мішені та актуальне положення органів ризику. Порівняння гістограм доза–об'єм (DVH) старого й нового планів на анатомії поточного дня — це стандартний спосіб виміряти вигоду від адаптації: як правило, показник дози на привушну слинну залозу, спинний мозок чи стовбур мозку в новому плані суттєво нижчий за той, що прогнозувався б за продовження старого плану на змінену анатомію.

Водночас перевіряється покриття мішені: зменшена PTV має отримувати щонайменше 95% приписаної дози без "гарячих" точок понад 107–110%. Новий план проходить повторний контроль якості (QA) перед тим, як замінити старий у наступній фракції — реплановування ніколи не відбувається "на льоту" без верифікації.

Дослідження адаптивної променевої терапії голови та шиї послідовно показують, що вчасне реплановування за об'ємним тригером знижує середню дозу на привушні слинні залози на кілька грей — це напряму перетворюється на менш виражену хронічну ксеростомію та кращу якість життя пацієнта після лікування.