$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Lampą rentgenowską System 1 można generować napięcie od 20 do 225 kVp przy mocy dawki 2,6 Gy/min w głębokości 1 cm w fantomie z materiału o gęstości równoważnej wodzie, przy polu 10 × 10 mm2 i odległości źródła od powierzchni (SSD) wynoszącej 33 cm. Warstwa połowiczna (HVL) wiązki wynosi 0,73 mm Cu przy 220 kVp oraz 2,15 mm Al przy 60 kVp15. W celu kolimacji w systemie System 1 zastosowano wiele mosiężnych stopni, aby zredukować półcień. Do blokowania wyjścia podczas generowania i stabilizacji prądu używa się dwóch przesuwnych mosiężnych bloków. Do naświetlania wykorzystuje się wymienne dysze kolimacyjne. Filtry mają grubość 0,15 mm miedzi i 1 mm aluminium.
Najczęściej naświetlanymi obiektami są myszy i szczury, a obszarami poddawanymi zabiegom są serce, wątroba, bok, płuca, trzustka, noga, mózg oraz dwunastnica16,17. Stosowane wcześniej dawki mieściły się w zakresie 0,2–60 Gy przy użyciu 1–6 wiązek, z wykorzystaniem mieszanych typów wiązek statycznych i łukowych. Przedstawiono przykład planu leczenia zakładającego podanie dawki 2 Gy na cały mózg myszy (patrz Rysunek 4). Plan leczenia wykorzystuje 1 wiązkę pod kątem gantry 0° z kolimatorem 10 × 10 mm2. Górny odcinek rdzenia kręgowego został ręcznie obrysowany jako OAR, a wykres DVH pokazuje, że około 20% OAR otrzymało dawkę 0,5 Gy.
Drzwi szafy System 1 wyposażone są w okno o równoważności ołowiu w celu wizualizacji. Odległość od źródła do osi (SAD) w Systemie 1 wynosi 35 cm, a odległość od źródła do detektora (SDD) wynosi 53 cm. Podczas obrazowania CBCT stół System 1 obraca się o 360°. Pozwala to na uzyskanie obrazu CBCT z dokładnością pozycjonowania wynoszącą około 0,2 mm18. Po zakończeniu leczenia System 1 generuje plik dziennika raportujący konfigurację wiązki, w tym liczbę wiązek, pozycje stołu i gantry, SSD, wagowanie wiązek oraz czas włączonego promieniowania (patrz Rysunek 6). Dokumentowane są również współrzędne izocentrum, dawka przepisana, identyfikator planu oraz odpowiednie metadane planowania, takie jak nazwy konturów i wartości progowe segmentacji.
Lampy rentgenowskiej System 2 może generować napięcie od 10–225 kVp przy mocy dawki 2,7 Gy/min w głębokości 1 cm fantoma z materiału o gęstości równoważnej wodzie, stosując pole 10 × 10 mm2 oraz SSD wynoszące 29 cm. HVL wiązki wynosi 0,95 mm Cu przy 225 kVp oraz 2,8 mm Al przy 100 kVp. W celu kolimacji System 2 składa się z modułowego kolimatora i uchwytu filtra przymocowanego do lampy rentgenowskiej. Kolimatory zawierają wtórne trimery do redukcji półcienia, z stożkami wykonanymi z mosiądzu i ołowiu. Odległość od kolimatora do osi wynosi 7 cm. Filtry to miedź o grubości 0,3 mm oraz aluminium o grubości 2 mm.
Najczęściej poddawanymi leczeniu obiektami są myszy i szczury, a obszary leczone obejmują głowę i szyję19, serce, bok, mózg, trzustkę, nerkę oraz gruczoły ślinowe. Stosowane wcześniej dawki mieściły się w zakresie 2–60 Gy przy użyciu 1–2 wiązek, z wykorzystaniem zarówno wiązek statycznych, jak i łukowych. Przedstawiono przykład planu leczenia przewidującego dawkę 2 Gy na cały mózg myszy (patrz Rysunek 5). Plan leczenia wykorzystuje 2 wiązki pod kątami gantry 90° i 270° z kolimatorem 10 × 10 mm2. Górny odcinek rdzenia kręgowego został ręcznie obrysowany jako OAR, a wykres DVH pokazuje, że około 20% OAR otrzymało dawkę 0,5 Gy.
W Systemie 2 SAD wynosi 30 cm, a SDD 62 cm. W przypadku Systemu 2 statyw i okno CT obracają się o 360° wokół stołu. Pozwala to na uzyskanie obrazu CBCT z dokładnością rejestracji 0,2 mm według danych producenta. Po zakończeniu zabiegu System 2 generuje plik dziennika raportujący parametry dostarczenia dawki, w tym liczbę wiązek, ważenie wiązek, czas naświetlania, kąt statywu i kierunek obrotu, energię wiązki (kVp), prąd lampy (mA), rozmiar plamki, pozycję stołu oraz materiał i grubość filtra. Zawiera on również typ promieniowania oraz metadane planowania.

Rycina 1: Konfiguracje Systemu 1 i Systemu 2. Panele (A–C) przedstawiają System 1, a panele (D–F) przedstawiają System 2. (A,D) Widoki zewnętrzne każdej platformy z naniesionymi wymiarami (wysokość, szerokość i głębokość). (B,E) Konfiguracja wewnętrzna podczas obrazowania, obejmująca obrót stołu (B) oraz obrót gantry (E). W Systemie 1 (B) pokazano znieczuloną mysz, a w Systemie 2 (E) pokazano fantom myszy. (C,F) Konfiguracja wewnętrzna podczas podawania leczenia, z uwzględnieniem ustawień terapeutycznych z zamontowanym sprzętem kolimacyjnym w każdym systemie. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rycina 2: Schemat blokowy podsumowujący pełny przebieg eksperymentu, z podziałem na czynności przedproceduralne, procedury zależne od urządzenia oraz ocenę po procedurze. Strzałki wskazują sekwencję kroków w przebiegu procesu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 3: Materiały wykorzystane do konfiguracji leczenia. Panele (A–C) przedstawiają komponenty Systemu 1, a panele (D–F) komponenty Systemu 2. (A,D) Zestaw kolimatorów w różnych rozmiarach i kształtach. (B,E) Stół/łoże do podtrzymywania zwierząt wykorzystywane do obrazowania i pozycjonowania podczas leczenia. (C,F) Filtry Al i Cu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Widoki oceny planu w Systemie 1. (A) Histogram dawka-objętość (DVH) dla planu leczenia całego mózgu. Celem (linia zielona) jest cały mózg, a organem krytycznym (OAR, linia żółta) jest górny odcinek rdzenia kręgowego. (B) Widok osiowy (poprzeczny) obliczonego rozkładu dawki nałożony na zestaw danych obrazowych. (C) Widok strzałkowy obliczonego rozkładu dawki. (D) Widok czołowy obliczonego rozkładu dawki. Mózg jest obrysowany na zielono, a krawędzie wiązki zaznaczono na fioletowo (B–D). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Widoki oceny planu w Systemie 2. (A) Histogram dawka-objętość (DVH) dla planu leczenia całego mózgu. Celem (czerwona linia) jest mózg, a OAR (biała linia) to górny odcinek rdzenia kręgowego. (B) Osiowy widok dawki w płaszczyźnie pionowej × bocznej. (C) Strzałkowy widok dawki w płaszczyźnie pionowej × podłużnej. (D) Czołowy widok dawki w płaszczyźnie bocznej × podłużnej. Trajektoria wiązki pokazana jest na niebiesko (B–D). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 6: Pliki dzienników leczenia dla Systemu 2 i Systemu 1. (A) Plik dziennika Systemu 1 zawierający analogiczne informacje o leczeniu i dostarczaniu wiązki. (B) Plik dziennika Systemu 2 dokumentujący parametry leczenia. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.
Tabela 1: Podsumowanie kluczowych specyfikacji fizycznych i operacyjnych dla Systemu 1 i Systemu 2.Aby pobrać tę tabelę, kliknij tutaj.