教育部 104 學海築夢專業實習計畫 醫學物理海外實習 獲補助年度 :104 薦送學校系級 : 長庚大學醫學影像暨放射科學系碩士班二年級姓名 : 實習國家 ( 城市 ): 美國 / 紐約實習機構 : 愛因斯坦醫學院附設醫院
目錄一 緣起 3 二 實習醫院介紹 3 三 醫學物理實習內容介紹 4 ( 一 ) 電腦斷層定位掃描 (CT simulation) ( 二 ) 治療計劃設計 (treatment planning) ( 三 ) 品質保證 (quality assurance) ( 四 ) 治療 (treatment technique) 四 結語 11 2
一 緣起 教育部提供 104 年學海築夢專業實習計畫補助, 以及長庚大學醫學影像暨放射科學所與美國愛因斯坦醫學院附設醫院提供這一次的海外實習機會, 由於台灣目前現有的制度大多參考美國規則, 很感謝能有學海築夢這樣的機會到美國吸收最新的醫學物理知識和技術, 也有機會體驗來自世界不同地方的文化 二 實習醫院介紹 Montefiore Medical Center 隸屬於紐約亞伯愛因斯坦醫學院 (Albert Einstein College of Medicine), 成立於 1884 年, 擁有悠久的歷史以及豐富的學術資源, 除了為大學附屬醫院教學研究外, 更致力於協助照顧紐約大都會數百萬市民的健康醫療 Montefiore 醫學中心與愛因斯坦醫學院的合作關係提供了醫學生以及醫技人員臨床教育和培訓計畫, 並推動了醫治療法以及醫護的研究創新, 提升了患者的醫療品質 Montefiore 更被美國國家衛生研究院 (National Institutes of Health) 授予著名的臨床與轉譯科學獎助 (Clinical and Translational Science Award, CTSA) 我的實習是在 Department of radiation oncology, 是利用放射線在治療腫瘤的科別 在放射腫瘤科中, 主要的醫護人員包含醫生 (Radiologist) 放射師 (Theripist) 醫學物理師(Medical Physics) 劑量師(Dosimetry) 護理師 (Nurse), 這樣的分工比台灣精細許多, 在治療程序及品保上也較台灣嚴謹 而我大部分時間與科內的醫學物理師一起, 主要為見習醫學物理師每天的工作, 有時參觀放射治療儀器或是看病人時才會和放射師或劑量師接觸 3
放射腫瘤科共分佈在三個院區, 主要共有八台直線加速器 (linear accelerator) 提供體外放射線治療 兩台後荷式近階治療機 (brachytherapy) 提供體內放射線治療, 另外每個院區都有一台, 是提供治療前定位 協助製作治療計劃 讓每一次的治療中提供能精準對位 醫學物理師是一個碩士級專業的醫事人員, 在醫院中主要負責整個治療程序 的安全 治療計畫的檢查及機器的品質保證 (Quality Assurance), 有時也包含 輻射安全工作 監看環境劑量是否在安全範圍內 三 實習內容介紹 在 Montefiore Medical Center 的兩個月實習過程中, 主要跟著一位也是台灣人的 Gary Guo 學長, 他在美國從事醫學物理工作已經有超過十年的時間, 他依照病人進入部門後的流程安排我們的實習進度 主要流程可分為四個部分 :( 一 ) 電腦斷層定位掃描 (CT simulation) ( 二 ) 治療計劃設計 (treatment planning) ( 三 ) 品質保證 (quality assurance) ( 四 ) 治療 (treatment technique) ( 一 ) 電腦斷層定位掃描 (CT simulation) 電腦斷層定位 (CT simulation) 是整個放射治療的第一步, 目的是用來提供製作治療畫時病人的器官影像, 除了用此影像來做治療計畫外, 在每一次的治療中都需將該次的擺位與這次 CT 掃描的影像完全一致, 例如有時治療攝護腺腫瘤的病人, 會要求病人膀胱脹尿, 目的是為了減少腫瘤與正常組織的接觸, 避免正常組織接受到多餘的放射線劑量, 此時就要特別注意在每一次的治療過程中, 都要維持一樣的脹尿程度, 確保治療的劑量是和治療計畫完全一樣的給予 4
我們待在 CT simulation 約一周的時間, 觀察各種不同部位的腫瘤使用的固定方式和固定模具, 以及不同的切 CT 方式, 例如治療小照野的腫瘤使用的固定器具就需要固定能力較強的多模具, 若治療肝癌的腫瘤, 則要注意因為呼吸造成肝部位的移動, 所以在做 CT 時需要做 4DCT, 看在不同的呼吸周期時肝所移動的範圍, 把移動的情形考慮進治療計畫中, 如此才能確定在腫瘤的移動範圍內都能被照射到劑量 ( 二 ) 治療計劃設計 (treatment planning) 得到病人的電腦斷層影像後, 我們會利用這組影像做病人專屬的治療計畫, 在醫院中, 這個步驟是由醫學物理師和劑量師共同完成的, 體外放射線治療計畫由劑量師完成 物理師檢查確認腫瘤劑量, 而體內放射治療計畫則由醫學物理師完成 在我們實習的醫院中, 使用的是由 Varian 公司出的 Eclipse 商業用治療計劃系統 (treatment planning system) 可以藉由給予不同的照野及射束能量控制腫瘤和正常組織接受到的劑量 5
治療計畫有好幾種, 可根據不同部位及需求製作不一樣的計畫 :3D 順形治療 (3DCRT,3 dimensional conformal radiotherapy) IMRT(intensity modulated radiotherapy) VMAT(volumetric modulated radiotherapy), 比較特別的小照野, 也稱作放射治療手術 (SRS, radiosurgery) 則另有不一樣的治療計畫 3D 順形治療是較簡單的治療計畫, 若治療的腫瘤是姑息性治療時會使用, 而 IMRT 和 VMAT 則比較複雜, 是給予所希望達到的劑量及治療角度, 由劑量系統去反推每個射束的能量和劑量, 與 3DCRT 最大的不一樣是有多葉式準直儀 (MLC, multiple leaf collimator) 去幫助控制劑量, 而最後用 DVH(dose volume histogram) 去評估整體的治療結果 ( 三 ) 品質保證 (quality assurance) 完成治療計畫後, 來到了可說是醫學物理師最重要的工作的一部分 : 品質保證驗證工作 不管是對機器或治療計劃本身都有品質保證的工作 不管在收取 CT 影像或治療計畫的步驟做得十分完美, 若機器本身有問題, 沒有按照預定的值給予劑量或治療角度有誤差都會造成整個治療有嚴重的問題, 可能會讓病人接受到錯誤的劑量或治療區域 因此品質保證在整個放射治療的程序中占著相當重要的部分, 品質保證分成兩個部分 : 治療儀器的品質保證 (machine QA) 治療前病人治療計畫品質保證 (pre-treatment patient specific QA) 6
1. Machine QA Machine QA 是針對機器本身做品質保證, 於每日 每月 每年有不同的項目需要檢查, 每個不同時間點做的 QA 都有分成 (1) 機械式和 (2) 輸出劑量的部分 其中機械式的部分包含 : 機頭角度 準直儀角度 病床角度 照野大小 定位雷射等等, 目的是確定機械上的準確度 而劑量輸出的部分則是檢查直線加速器個個能量下的 PDD(percent depth dose) 和 XY 方向的 profile 是否和當初裝機時相同, 另外也會檢查其定義輸出的劑量和真實測量輸出的劑量是否相同 每個 QA 項目均須用精密的儀器去測量, 所以確保這些精密儀器的問定性也 是必要的, 因此, 這些儀器也都需要定期送至更高標準的實驗室做校正 另外, 每次所做的 QA 誤差值都須留下紀錄, 以便以後回頭審視機器狀況所需 7
2. Patient specific QA 此類的 QA 目的與機器的 QA 不相同, 目的是針對每個病人各自的治療計畫做品質保證的驗證, 主要原因是因為在做治療計畫的時候, 因為是用電腦去計算的, 有時會無法完全考慮到真實的機器是否能給予這樣的劑量分佈, 所以需要在病人還未治療前, 用病人各自的治療計畫給予劑量, 並用劑量計量測, 看真實劑量與電考計算的是否吻合, 並用 gamma index 的方式評估不同距離點的劑量差異總和, 若超過 5% 就是一個不可被接受的治療計畫, 需做新的治療計畫 ( 四 ) 治療 (treatment technique) 在病人經過 CT 定位 製作治療計畫 機器和治療計畫也都經過完整的驗證 後病人就可以開始接受治療, 以下介紹幾種治療方式 1. 3DCRT 此種方式為目前較簡單的治療方式, 利用不同角度 固定 MLC 的方式給予劑量, 使得照野大小是順形腫瘤 2. IMRT 此為較 3DCRT 複雜一些的治療, 在不同的固定角度下,MLC 會隨著治療時間而變 動, 達到一個對腫瘤與正常組織都最佳的劑量分佈情形, 也就是讓腫瘤有較好的 劑量包覆, 但也能正常組織的劑量 3. VMAT 8
此種技術又是更複雜一些, 一樣的目的是讓腫瘤得到高劑量, 而旁邊的正常組織 劑量可以降低, 其所使用的方法是不使用固定角度, 而是一邊照射一邊旋轉機頭, 同時改變 MLC, 如此不但節省時間, 也可達到強度調控的治療效果 4. SRS 中文為立體定位放射手術, 是針對腦部很小體積的腫瘤給予單次及高劑量的照射, 治療的方式及效果如同手術一樣好, 但與手術不同的優點是其為非侵入性的治療, 不用擔心傷口及感染的問題 由於其為非常小體積與非常高劑量的治療方式, 要特別注意的就是其品質保證的標準, 根據美國醫學物理學會 (AAPM) 的標準, 此種治療技術的品質保證較一般治療嚴格, 準確度需在 1% 以內 5. HDR 此技術於上述是完全不一樣的治療技術, 以上的方式皆由體外給予放射線劑量, 而此種方法是將具有活度的射源放入體內, 根據不同射源的特性決定其為永久性置入或是暫時性置入 我們在此間醫院所看的是置入 Ir192 射源, 此種社員會放出能量 380KeV 的光子, 其半衰期是 74 天, 由於其為會隨時放出放射線的射源, 故須有專用的偵檢器測量環境劑量是否安全 9
治療的技術是以控制射源停留時間不一樣來達到劑量分佈的效果, 但與直線加速器有一個最大的差別, 是射源的強度會衰減, 也就是說隨著時間過去, 射源強度會越來越弱, 要達到相同的劑量分佈就需讓射源停留較久的時間 當射源強度低到某個程度時, 就需要更換射源 評估計量的方式也不太依樣, 因為需要轉換成外部給予劑量的劑量評估方式, 按照 ABS(American brachytherapy society) 的公式計算 EQD2, 其有針對腫瘤及正常組織的 EQD2 做標準上的限制, 腫瘤區域為 80-90 Gy, 直腸 70-75 Gy 膀胱 90 Gy 等等 10
四 結語 能夠出國實習真的是一個很難得的機會, 也很感謝這次教育部的補助, 讓我有機會到美國看看當地的醫療環境 在醫院短短的兩個月中, 學到不少臨床經驗是在台灣比較沒有機會接觸的 但也發現其實在台灣多數的治療技術與美國相差不多, 但美國更注重的是放射治療的準確度及品質保證, 也看到美國的醫學物理師與台灣的不一樣, 他們並不是只在意例行的治療計畫和 QA, 而是能夠成為解決問題的人, 像是一個研究人員或工程師的腳色 當機器出現問題時, 能夠排除能解決的問題才會再請廠商來 除此之外, 也是第一次嘗試自己買機票與搭飛機 體會不一樣的美國生活, 在週末的時間逛逛紐約市中心, 體驗文化大熔爐的城市, 搭著全世界最早開發的地鐵, 看著各形各色的人在大城市中各自努力, 而一些著名的觀光景點更是擠滿了從各國來的觀光客 ; 在生活上也學習美國人的生活, 早餐或周末為了節省開銷去超市買東西自己煮也都是另類的體驗與學習 11