اساس IMRT، درمان بیمار از جهتهای مختلف (بصورت حرکت چرخشی ناپیوسته یا پیوسته) با پرتوهای غیر یکنواخت است که برای رساندن دوز بالا به حجم هدف (بافت تومورال) و دوز کم و قابل قبول به ساختارهای سالم اطراف، بهینه شده اند.
شتاب دهنده های پرتودرمانی به صورت معمول پرتوهای اشعه x را تولید می کنند که با استفاده از فیلتر هموار کننده، این پرتوها یکنواخت شده، و بوسیله چهار فک متحرک موازی میشوند تا میدان های مستطیل شکل تولید نمایند.
در روش های قدیمی پرتودرمانی با فوتون های خارجی، بیشتر درمانها به وسیله پرتوهای تابشی با شدت یکنواخت در عرض میدان تابشی، صورت می پذیرفت. گاهی هم برای اصلاح شدت پرتو یا ایجاد توزیع دوز یکنواخت تر از شیلدها یا بلوک های سربی و همینطور جبران کننده ها (گوه ها (ویج ها)) استفاده میشد. این فرایند تغییر شدت پرتو جهت ایجاد یک طرح ترکیبی توزیع دوز، مدولاسیون یا تعدیل شدت نامیده می شود.
بنابراین جبرانگرها و گوه ها میتوانند به عنوان مدولاتورها یا تعدیل کننده های شدت، نامیده شوند؛ هر چند بسیار ساده تر از آخرین سیستمهای تعدیل کننده شدت پیشرفته مانند کولیماتورهای چندبرگی هستند که بوسیله کامپیوترکنترل می شوند.
عبارت پرتودرمانی با شدت تعدیل شده(IMRT) به روشی در پرتودرمانی برمیگردد که در آن در هر موقعیتی میزان پرتو غیریکنواختی به بیمار داده می شود تا توزیع دوز بهینه ای بدست آید.
از آنجایی که در میدان درمانی برای قسمتهای مختلف ارگان های تحت تابش، محدودیت های پرتوگیری متفاوتی می باشد، لذا محدودیتهای درمانی توسط طراح درمان به منظور بهینه سازی اعمال می شود و تابش دهی طی یک مجموعه مشخص از جه تهای مختلف و توسط نرمافزارهای پیشرفته طراحی درمان بصورت "
طراحی معکوس " صورت میگیرد.
بنابراین فایل پرتوهای تولیدی به صورت الکترونیکی به شتابدهنده خطی که بوسیله کامپیوتر کنترل میشود و مجهز به نرم افزارها و سخت افزار لازم جهت انتقال پرتوهای با شدت تعدیل شده(IMB) (طبق محاسبات) می باشد، فرستاده می شود. جهت تولید پرتوهای با شدت تعدیل شده، که بوسیله طراح درمان از پیش محاسبه شده است، شتابدهنده بایستی به سیستمی مجهز باشد که بتواند پرتو داده شده را به شکل دلخواه تغییر دهد. انواع مختلفی از سیستمهای مدولاسیون یا تعدیل کننده ابداع شده که به نظر میرسد برای شتابدهندههای خطی، MLC های با کنترل کامپیوتری مناسب تر می باشند.
از طرفی شتابدهنده هایی که IMRT انجام می دهند، در مقابل کولیماتور به یک وسیله آشکارساز به نام EPID مجهز می شوند که قادر به گرفتن تصاویر CT با انرژی بالا(مگاولتاژMVCT) برای تعین محل هدف و طراحی درمان را فراهم می سازد. برای بالا بردن هرچه بیشتر کیفیت درمانی در بعضی شتابدهنده ها در دو طرف کولیماتور (برروی بازوی حرکت دهنده شتابدهنده(گانتری)) تیوب(منبع اشعه) و آشکارساز اشعه x معمولی (کیلو ولتاژ) قرار می گیرد.
سیستم طراحی درمان، هر میدان تابشی را به تعداد زیادی زیرمجموعه تابشی تقسیم می کند و شکل بهینه ای از شدت و میزان هر زیر مجموعه پرتویی را تعیین می نماید. فرایند بهینه سازی شامل "طراحی معکوس" است که در آن میزان و شدت پرتوهای زیرمجموعه به گونه ای تنظیم می گردد که معیارهای دوز از پیش تعیین شده جهت یک طرح ترکیبی برآورده شود.
درمان IMRT با MLC به سه گروه تقسیم بندی میشود:
A: IMRT با زوایای ثابت شتابدهنده:
در یک زاویه ثابت و مشخص شتابدهنده، کولیماتور چند برگی(MLC) با کنترل کامپیوتری، نه تنها در شکل دادن به روزنه های تابشی در پرتودرمانی متداول مفید است بلکه میتواند برای انجام IMRT نیز تنظیم گردد.
این کار به دو روش متفاوت صورت میگیرد:
A-1: درمان IMRT با MLC به روش مرحله بندی شده:
در درمان با MLC به روش مرحله بندی شده (SMLC) با میدان های تابشی چندگانه درمان می شود. و هر میدان نیز به یک سری از زیر میدانها تقسیم می گردد که با سطوح یکنواختی از شدت پرتو مورد تابش قرار می گیرند. شتابدهنده هنگام حرکت برگها جهت ساخت زیر میدان بعدی، خاموش می شود. ترکیب دوزهای انتقال داده شده به زیر میدان ها باعث ایجاد پرتوهای با شدت تعدیل شده مطابق سیستم طراحی درمان (TPS) میگردد. این روش درمان step-and-shoot یا stop-and-shoot نام دارد.
A-2: درمان IMRT با MLC داینامیک:
در این تکنیک برگ های روبروی هم به شکل همزمان و خلاف جهت هم، هر یک با سرعت های متفاوت به صورت تابعی از زمان حرکت می کنند. بر خلاف SMLC، هنگامی که برگها حرکت می کنند پرتودهی شتابدهنده روشن است. زمانی که روزنه میان برگها باز میماند، باعث میشود که شدت های متغییری به نقاط مختلف میدان برسند. این روش با نام MLC داینامیک (DMLC) شناخته می شود و گاهی به آن "Sliding Window" نیز میگویند.
برگه های یک DMLC با موتور حرکت داده می شوند و می توانند با سرعت بیش از cm/sec2 حرکت کنند. این حرکت تحت کنترل یک کامپیوتر انجام می گیرد و همچنین موقعیت های برگها را پایش نماید.
IMRT : B با پرتوهای بادبزنی چرخشی: توموتراپیTomotherapy
توموتراپی یک تکنیک IMRT است که در آن بیمار همانند تصویربرداری CT به صورت اسلایس به اسلایس (تصویر به تصویر) و به وسیله میدان های زیرمجموعه تابشی (IMB) درمان می شود. یک کولیماتور ویژه برای تولید IMBها طراحی شده است، به گونهای که شتابدهنده پیرامون محور طولی بیمار می چرخد. همزمان تخت بیمار هم بصورت آهسته (یک تا دو اسلایس در هر زمان) حرکت می کند. شتابدهنده خطی بر روی یک بازوی مدور بنام گانتری، شبیه CT، نصب شده و در یک دایره کامل می چرخد. در همان زمان، تخت بیمار به آرامی از میان روزنه یا حفره دستگاه عبور می نماید. همچنین این دستگاهها به سامانه آشکارساز در روبروی شتابدهنده خطی مجهز می باشند که امکان ایجاد اسکن CT مگاولتاژ (MVCT) برای تعیین محل هدف و طراحی درمان را فراهم می کند.
IMRT : C با پرتوهای مخروطی چرخشی:
C -1: درمان چرخشی (آرک تراپی) با شدت تعدیل شده (IMAT)
در این روش از MLCهایی استفاده میشود که به صورت دینامیکی اندازه میدانها را در هنگام چرخش گانتری ( بصورت قوسی شکل) شکل می دهد. این روش شبیه روش step-and-shoot است که در آن هر میدان ( که در امتداد آرک قرار دارد) به زیرمیدان هایی با
شدت یکنواخت تقسیم می گردد که پس از قرارگیری روی یکدیگر، تعدیل شدت مورد نظر را ایجاد می کنند. هر قوس درمانی به گونه ای برنامه ریزی می شود که در هر زاویه گانتری، یک زیرمیدان را تابش دهد. سپس قوس جدید و زیرمیدان بعدی را مورد تابش قرار می دهد و این روند ادامه پیدا می کند تا کل قوس های طراحی شده و زیرمیدانهای آنها مورد تابش قرار گیرند. در هر قوس درمانی، اگر چه میدان درمانی با زاویه گانتری تغییر میکند، اما آهنگ دوز شتابدهنده خطی در سرتاسر آن ثابت باقی می ماند.
C -2: آرک تراپی با حجم تعدیل شده VMAT
تکنیک تابش یک پرتو مخروطی چرخشی با شکل و شدت متغییر، معمولا آرک تراپی با حجم تعدیل شده(VMAT) نامیده میشود.
روش VMAT در واقع یک روش درمانی جدید هست که فرم جدیدترو بهینه شده ای از روش درمانی IMRT هست. بطور مثال50% سریعتر است و بوسیله آن طراحی درمان بهینه تر و باعث کاهش دوز ارگان های با ریسک بالا و نرمال می شود.
دستگاه هایی که قادر به انجام این تکنیک درمانی می باشند دارای قابلیت های زیر می باشند:
* قابلیت ارائه آهنگ دوزهای (شدت) متغیر و پیوسته
* قابلیت حرکت گانتری با سرعت های متغییر در حین درمان و اکسپوز
* قابلیت تغییر پوزیشن بیمار حین درمان با استفاده از حرکت تخت در جهت های مختلف(بالا و پائین_عقب و جلو_چپ و راست_و چرخش)
* قابلیت حرکت کولیماتور در جهت های مختلف حین اکسپوز
* ایجاد فیلد های بزرگ و مختلف و بدون فاصله روی بدن بیمار با استفاده از حرکت مولتی لیف های کولیماتور و حرکت تخت حین درمان
* کاهش انتگرال دوز (مجموعه دوز دریافتی) بیمار نسبت به روشIMRT با استفاده از بستن jaws های کولیماتور همزمان و متناسب با تغییرات میدان تابش با مولتی لیف ها.
کاربرد کلینیکی IMRT :
برای هر درمانی که استفاده از پرتودرمانی خارجی گزینه مناسبی است، میتوان از IMRT استفاده نمود. اختلاف اساسی میان پرتودرمانی متداول و IMRT این است که IMRT آزادی عمل بیشتری ( تعدیل شدت جهت دستیابی به دوز منطبقتر بر ناحیه تومورال) را فراهم می کند.برای ضایعات موضعی در هر بخشی از بدن، IMRT به خوبی با دیگر روش ها یا تکنیکها رقابت می کند و حتی قابلیت های بیشتری را نیز دارا می باشد. در درمان ضایعات مغزی، IMRT میتواند توزیع دوزهای قابل مقایسه با توزیع دوزهای به دست آمده از پرتودرمانی استریوتاکتیک با پرتوهای x knife یاknife γ را ایجاد نماید. از میان تمام ناحیه های مناسب برایIMRT ، غده پروستات بیشترین توجه را به خود اختصاص داده است، چون میزان تطبیق دوز به دست آمده از این روش بسیار بیشتر از تکنیکهای معمول است.