IMRT:IMRT:Principi teorici e praticiPrincipi teorici e pratici

Gaetano Urso

03/10/2006 Istituto Clinico Humanitas 2

Schema della presentazione

n Definizionin Pro e contron Workflow e implementazionin Precisione

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Definizionin IMRT: Intensity Modulated Radio

Therapyn Tecnica altamente conformatan Definizione laterale dell’intensità e

gradi di libertà

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Pro: “dose painting”

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Contro

n Tecnologia più complessan Inverse planningn Campi modulatin Workflow clinico n Limitazioni fisiche:

Ø Attenuazione EsponenzialeØ DPPØ Profili

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Limitazioni fisiche

n Modulazione solo laterale non in Depth

n Necessità di porte multiple

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Limitazioni fisichen “With IMRT the high dose volume can be

conformed to nearly any given target shape … if enough beam entrance directions are used” * T. Bortfeld

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Workflow processo

Ottimizzazione dell’intens.

ok? no

Definizione di TV e OAR

Valutazione del piano

Ottimizzazione parametri

Calcolo della dose 3D

Field setup

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Workflow piano

Fluenza TPS

n Constrainsn Fluenza ottimale

Inverse Planning(Helios)

n “Sequencer”; LMCuCalcolo dei segmentiuLeaf motion calculation

Interfaccia (Eclipse)

Fluenza ottimale

Piano (Eclipse)

Linac

Fluenza reale

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Workflow

EclipseSetup campiPrescrizione

EclipseSetup campiPrescrizione

HeliosConstraints

Ottimizzazione par.

HeliosConstraints

Ottimizzazione par.

FluenzaottimaleFluenzaottimale

LMCMLC

Parametri

LMCMLC

Parametri

Fluenza TPS

Fluenza TPS

Leaf MotionLeaf

Motion

Distribuzionedi dose

Distribuzionedi dose

VarisVaris

Dati del pianoDati del piano

Approvazionedel piano

Approvazionedel piano

Piano diverifica

Piano diverifica

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Possibili implementazioni

n Compensatorin Tomoterapian Mimicn ...n Tecniche MLC

u Statiche: Step and shootu Dinamiche: Sliding window

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Step and Shoot

Lamella A Lamella B

Posizione

Intensità

Modulazione a step

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Sliding Windows

Lamella A Lamella B

Posizione

Intensità Modulazione continua

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Sliding Windows o Step and shoot ?

Punto S&S SWOmogeneità - +Conformalità - +

Basse prescrizioni + -# MU + -

Durata trattamento - +QA ? ?

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Precisionen Aspetti clinici

u Definizione di TV e OAR:constrainsu Errori di setupu Organ motionu Verifiche alla macchina

n Aspetti fisiciu Dosimetria, stabilità dose, MLC (CAP)u Protezionistica (Paziente)u Matching fluenza TPS - reale (Paz)u QA (HW)

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Precisionen Aspetti clinici

u Constrains basati su DVH

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Precisionen Aspetti clinici

u Errori di setup

Giorno 1 Giorno 2 Giorno 3 Giorno 4

Nessuna differenza con la 3D standardMargini adeguati (ICRU62)

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Precisionen Aspetti clinici

u Organ Motion

•Difficile da quantificare

•Differenze con la 3DCRT

•Soluzioni: trattamenti rapidi, gating

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Precisionen Aspetti clinici

u I campi IMRT non sono adatti per verificare il setup« 2 ulteriori campi ortogonali

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Precisione

n Aspetti fisiciu Dosimetria, stabilità dose, MLC (CAP)u Protezionistica (Paziente)u Matching fluenza TPS - reale (Paz)u QA (HW)

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Precisione

n Aspetti fisici

u Dosimetria, stabilità dose, MLC

« Precisione meccanica del MLC

« Trasmissione delle lamelle

« Sincronizzazione lamella-MU

« Stabilità dose con poche MU

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Precisione

n Aspetti fisici

u Protezionistica

« Più alta dose al „non target“

7-103-52-4

TomoterapiaSliding Window

Step and Shoot

9 mSv/Gy5 mSv/Gy1 mSv/GyConventional

25MV18MV6MV

Tomotherapy

Sliding window

70 mSv/Gy38 mSv/Gy8 mSv/Gy

24 mSv/Gy13 mSv/Gy3 mSv/Gy

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Precisionen Aspetti fisici

u Matching tra fluenza TPS e reale

Portal Imager

Coll. primari

Sorgente

DMLC

Dosimetry

AcquiredPortal Dose

PredictedPortal Dose

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Precisionen Aspetti fisici

u Gamma index

γ =min{(DTA(P)/DTAlim)2 + (Abs(Diff(P)/Difflim)2}1/2

γ < 1

TPSValoremisurato

dose

γ > 1

γ < 1∆Dmax ( 5 %)DTA (3mm)

Posizione

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Precisionen Aspetti fisici

u Gamma index

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Precisionen Aspetti fisici

u QA (HW)« dMLC acceptance test

Along Leafs

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120D

ose

(rel

. uni

ts)

0

20

40

60

80

100

120

FilmCadplan

Scan along leaf

y=-35mmEnergy=20MV Optimization: old kernelsCalculation: old kernels

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Precisionen Aspetti fisici

u QA« Problemi

• Dimensione rivelatori• Zone di gradiente• Tempo macchina• Tempo analisi dati• Calibrazione dispositivi

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Precisionen Tempistica

Operazione Tempo(Digione)

Creazione piano di verifica 15 min

Calcolo dose punti verifica 15 min

Acquisizione e sviluppo5films

20 min

Analisi 5 films 60 min

Misura dose ( 15 points) 30 min

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Precisionen Aspetti fisici

u QA« Fantocci

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Conclusioni

n Collaborazione tra le varie figure

n Necessità di realizzare protocolli« Generali per tutte le attività« Per patologia (centraggio, volumi,

frazionamenti, etc.)« Per comparto (medico, fisico-

dosimetrico, TPS)

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