A CyberKnife egy sugársebészeti rendszer , amelyet az Accuray gyárt jó- és rosszindulatú daganatok és egyéb betegségek kezelésére [1] [2] . 1992-ben fejlesztette ki a Stanford Egyetem (USA) idegsebészeti és sugáronkológiai professzora, John Adler , valamint Peter és Russell Schonberg, a Schonberg Research Corporation munkatársa . Az Accuray gyártja, központja a kaliforniai Sunnyvale -ben található .
A rendszer expozíciós módszere sugárterápián alapul, melynek célja a hagyományos sugárkezelésnél pontosabb hatás [3] . A rendszer két fő eleme (1) egy kis lineáris gyorsító , amely sugárzást hoz létre, és (2) egy roboteszköz, amely lehetővé teszi, hogy bármilyen irányból energiát irányítsanak a test bármely részére.
A gyártó szerint jelenleg mintegy 250 kiberkés-berendezést telepítenek a világon, több mint 100 000 beteg részesült kezelésben. Ezeknek az egységeknek a többsége amerikai klinikákon található, ezt követi Japán. Kisebb mértékben - Európában és Ázsiában.
A sugárforrást egy ipari többcélú robotra szerelik fel. Az eredeti CyberKnife telepítés a Fanuc által gyártott japán robotot használta , a modernebb rendszerek a német KUKA KR 240 cég által gyártott robotot használnak. A robot egy hordozható lineáris gyorsítóval van felszerelve, röntgen sávval, amely indikátorral képes besugározni egy tárgyat. 600 cGy percenként. Az American Society of Radiation Oncology (ASTRO) bejelentette, hogy elérhető egy modell 800 cGy/perc sugárzási rátával [4] . A sugárzást volfrámkollimátorok (más néven kúpok) kollimálják, amelyek körkörös sugárzási mezőket hoznak létre. Jelenleg 5 szélességű sugárzási mezőket használnak; 7,5; tíz; 12,5; tizenöt; húsz; 25; harminc; 35; 40; 50 és 60 mm. Az ASTRO 2007-ben az IRIS [4] változtatható apertúrájú kollimátort is használták, amely hat prizmás volfrámszegmensből álló két sorozatot használ, hogy kétszögletű, diffúz stabil mezőt hozzon létre, így nincs szükség beállításra a kollimátorok rögzítéséhez. A sugárforrás felszerelése a robotra szinte teljes szabadságot tesz lehetővé a forrás helyzetében a páciens közelében lévő térben és a forrás azonnali mozgását, ami lehetővé teszi a különböző irányokból történő besugárzást anélkül, hogy a pácienst és a forrást is mozgatni kellene. , ami a modern dizájnok használatakor fordul elő.
A CyberKnife rendszer képkezelő rendszert használ. A röntgensugaras képalkotó kamerák a páciens körül helyezkednek el, ami azonnali röntgenképeket eredményez.
Az eredeti módszer (amely még mindig használatban van) a koponya helyzetének nyomon követésének módszere. A röntgenkamerák képeit összehasonlítják a páciens számítógéppel generált anatómiai képtárával. A digitálisan rekonstruált rádióképeket (DRR) egy számítógépes algoritmusba táplálják be, amely meghatározza, hogy a páciens mozgásaihoz képest milyen változtatásokra van szükség a robot mozgásában. A képalkotó rendszer lehetővé teszi, hogy a kiberkés 0,5 mm-es pontossággal sugározzon a páciens fejére erősített mechanikus kapcsok használata nélkül [5] . A képek keret nélküli sztereotaxikus sugársebészettel készülnek. Ezt a módszert 6-dimenziósnak (6-D) tekintik, mivel a korrekciókat három irányban (X, Y és Z) forgó és transzlációs mozgásokkal hajtják végre. Figyelembe kell venni, hogy a röntgensugárzás kibocsátásakor bizonyos anatómiai és mesterséges sajátosságok alkalmazása szükséges a robot orientálásához, mivel a daganat nem határozható meg kellően (ha teljesen látható) a röntgenkamera képén.
További képalkotó módszerek állnak rendelkezésre a hát- és tüdődaganatokhoz. Hátdaganatok esetén az Xsight-Spine [6] nevű változatot használják . Ez a módszer a koponya képeinek gyűjtése helyett a gerinc képeit használja. Míg a koponya merev, változatlan szerkezetű, addig a csigolyák egymáshoz képest elmozdulhatnak, ezért szükséges képtorzító algoritmusok alkalmazása a röntgenkamerák képeinek torzításainak korrigálására.
A közelmúltban fejlesztették ki az Xsight-Lungot [7] , amely az Xsight módszer továbbfejlesztése, amely lehetővé teszi egyes tüdődaganatok helyzetének nyomon követését összehasonlító markerek beültetése nélkül [8] .
Egyes lágyrészdaganatok esetében az összehasonlító pozíciókövetési módszer [9] használható . A kis fém markerek nagy sűrűségű aranyból készülnek (a biokompatibilitás érdekében), hogy jó kontrasztot kapjanak a röntgenfelvételeken, és műtéti úton ültetik be a páciensbe. Az eljárást intervenciós radiológus vagy idegsebész végzi. A markerek elhelyezése kritikus lépés a felmérés lebonyolításában. Ha túl messze vannak a daganat helyétől, vagy ha nem eléggé szétszórtak egymáshoz képest, lehetetlenné válik a sugárzás pontos elosztása. Miután a markerek a helyükre kerültek, megjelennek a CT-szkenneren, a képvezérlő rendszer a helyzetüknek megfelelően van programozva. Röntgenkamerával történő leképezés után meghatározzák a daganat markerekhez viszonyított helyzetét, és az emberi test megfelelő részét besugározzák. Így az összehasonlító nyomkövetési módszer nem igényel információt a csontváz anatómiájáról a besugárzás elhelyezéséhez. Ismeretes azonban, hogy a markerek vándorolhatnak, ami korlátozza a kezelés pontosságát, ha a beültetés és a kezelés közötti megfelelő időben nem lehet elvégezni a markerek stabilizálását [10] [11] .
A CyberKnife rendszer használhatja a szinkronizálási módszert is. Ez a módszer beültethető bizalmi markerek (általában kis arany markerek, amelyek jól láthatóak a röntgenfelvételeken) és fénykibocsátó optikai szálak (LED markerek) kombinációját alkalmazza a páciens bőrén. Helyüket egy nyomkövető infravörös kamera is jelöli. Mivel a daganat folyamatosan mozog, az állandó kép készítéséhez szükséges röntgenkamerák túl sok sugárzást igényelnek ahhoz, hogy elérjék a páciens bőrét. Az időzítő rendszer ezt a problémát úgy oldja meg, hogy időszakonként képet készít a belső markerekről, és kiszámítja a kapcsolati modellt a külső LED-jelzők és a belső markerek mozgása között. A módszer azért kapta a nevét, mert két érzékelő (röntgen-infravörös LED) időbélyegére van szükség két adatfolyam szinkronizálásához.
A mozgás-előrejelzés a rejtett robotmozgások és a képváltozások megelőzésére szolgál. A kezelés megkezdése előtt egy számítógépes algoritmus korrelációs modellt készít, amely megválaszolja a belső markerek mozgása és a külső markerek mozgása közötti kapcsolat kérdését. A kezelés során a rendszer a bőrmarkerek mozgása alapján időszakonként megjelöli a belső markerek helyzetét és a daganat megfelelő helyzetét. A kezelés során a korrelációs modell állandó időlépésben frissül. Így az időkövetési módszer nem tesz feltételezéseket a páciens légzési mintáinak szabályosságáról vagy reprodukálhatóságáról.
Ahhoz, hogy a szinkronizációs rendszer megfelelően működjön, minden korrelációs modellnél funkcionális kapcsolatnak kell lennie a markerek és a belső bizalmi markerek között. A külső marker elhelyezése is fontos, a markereket általában a beteg hasába helyezik úgy, hogy mozgásuk a rekeszizom és a tüdő belső mozgását tükrözze. A szinkronizálási módszert 1998-ban találták fel [12] [13] . Az első betegeket 2002-ben a Cleveland Kórházban kezelték. Ezt a módszert főként tüdő- és hasnyálmirigyrák esetén alkalmazzák [14] [15] .
A RoboCouch [16] nevű, hat szabadságfokkal rendelkező robotágy a betegek helyzetének megváltoztatására szolgál a kezelés során .
A CyberKnife rendszer keret nélküli talpa a klinikai hatékonyságot is javítja. A hagyományos keretes sugársebészetben a beavatkozás pontossága csak a merev keret pácienshez való kapcsolódásától függ. A keretet invazív alumínium vagy titán csavarokkal rögzítik a páciens koponyájához. A CyberKnife rendszer az egyetlen olyan sugársebészeti eszköz, amely nem igényel keretet a pontos célzáshoz [17] . A keret létrehozása után az emberi anatómia relatív helyzete CT- vagy MRI-szkennerekkel meghatározható. A vizsgálat után az orvos megtervezheti az expozíciót egy erre a célra szolgáló számítógépes programmal, és a keretet eltávolítják. Így a keret használata egy lineáris eseménysorozatot igényel, mielőtt a következő beteget kezelni lehetne. A CyberKnife rendszerrel végzett lépésről lépésre végzett sugársebészet különösen előnyös azoknak a betegeknek, akik korábban nagy dózisú hagyományos sugárkezelésben részesültek, valamint a kritikus agyterületek közelében szenvedő gliomában szenvedő betegek számára. Ellentétben az egész agy sugárkezelésével, amely több héten keresztül naponta adható, a sugársebészet általában 1-5 kezelés alatt elvégezhető. A sugársebészet alkalmazható önmagában agydaganatok kezelésére, vagy műtéttel vagy teljes agyi sugárkezeléssel kombinálva, az adott klinikai körülményektől függően [18] .
Iteratív optimalizálás, szimplex optimalizálás vagy szekvenciális optimalizálás esetén a megoldáskészlet állhat izocentrikusan célzott nyalábok és nem izocentrikusan célzott nyalábok számának összegéből. Ezért egyetlen kezelési tervben a potenciális nyalábok maximális száma 10 256 nyaláb, ha 32 izocentrumot célozunk meg, és 12 kollimátort használunk a kezelési terv létrehozásához a szekvenciális optimalizálással.
— CK Physics Essential GuideA rendszer másik jellemzője számos nyomkövető rendszer jelenléte, amelyek nyomon követik a daganat helyét a térben, beleértve a valós időt is. Ez lehetővé teszi a sugárvezetés automatikus beállítását a kezelés során, ami nagy (szubmilliméteres) pontosságot biztosít nemcsak a gyorsító pozicionálásában, hanem magában a besugárzásban is a páciens merev rögzítése nélkül, azaz sztereotaxikus keret nélkül. amelyet a páciens koponyájához rögzítenek, például a „ Gamma-kés ” kezelésénél. A követést két pár " röntgencső - amorf szilícium detektor" biztosítja, amelyekről a képeket egy számítógépre táplálják, amely feldolgozza és sztereoszkópikus képet készít. Ennek a rendszernek a referenciapontja a páciens csontszerkezete, a radiopaque markerek és megfelelő kontraszt esetén maga a daganat. A tüdőterület légzés közbeni sugársebészeti kezelése során a daganat a térben elmozdul. A CyberKnife nyomkövető rendszerek komplexuma pontos kezelést tesz lehetővé a páciens légzésének korlátozása nélkül, szimulálva a terápiás célpont helyzetét a páciens testén lévő infravörös szenzorok helyzetének megfelelően (vagyis légzési kirándulással). Az ionizáló sugárnyaláb nagy pozicionálási pontossága lehetővé teszi sokkal nagyobb dózisú sugárzás alkalmazását ülésenként egy beteg kezelésében, ami lehetővé teszi a kezelési idő több hétről egy-öt napra való csökkentését [19] [ 20] .
2001 augusztusa óta az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (USA) engedélyezte a CyberKnife rendszer használatát az emberi test bármely részén előforduló daganatok kezelésére [21] . A rendszert hasnyálmirigy [15] [22] , máj [23] , prosztata [24] [25] , gerinc [26] , torok- és agydaganat [27] , valamint jóindulatú daganatok [28] kezelésére használják .
Egyetlen tanulmány sem talált jobb túlélési arányt a rendszerrel a többi módszerhez képest. A besugárzás pontosságának növekedésével a dózis növelésének lehetősége és a hatékonyság későbbi növelése lehetséges, különösen a helyi együtthatókban. Ugyanakkor a kutatások köre beszűkült, a túlélési arány változásának meghatározásához kiterjedtebb vizsgálatokra van szükség [22] .
Most a Cyberknife-et rosszindulatú daganatok kezelésére használják különböző országok egészségügyi intézményeiben:
2008-ban Patrick Swayze színészt a CyberKnife installációján kezelték [29] .
Az első Cyberknife-t egy állami klinikán a Burdenko Idegsebészeti Kutatóintézet nyitotta meg 2009-ben. 2 év után - Cseljabinszkban 2011-ben [30] [31] .
2012-ben üzembe helyezték a Cyberknife VSI sugársebészeti komplexumot a voronyezsi rák korai diagnosztizálásával és kezelésével foglalkozó interregionális egészségügyi központban [32] .
2018 elején számos CyberKnife-telepítés működik Oroszországban. Például a szentpétervári MIBS Cancer Clinic-en működő CyberKnife G4 sugársebészeti komplexum [33] .
Az eszköz ára Oroszországban a közbeszerzési rendszer szerint 2012-ben körülbelül 295 millió rubel volt [34] .