Image Guided RadioTherapy . . with Tomotherapy Hi-Art · IGRT o RadioTerapia Guidata...
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IGRTImage Guided RadioTherapy
. . with Tomotherapy Hi-Art
TSRM D. BertoniU.O. Radioterapia Oncologica
‐ ASMN – Reggio Emilia
IGRT Ricerca Scientifica
Criticità nel TreatStrategie CorrettiveUnità radianti Igrt
Tomotherapy Hi-Art
Componenti TecnicheIl processo di IGRT Tomo
Risultati Dosimetrici
GlossarioGlossario
Il concetto “IGRT”Conformazione Radioterapica
Obiettivo IGRT
GLOSSARIO
Con il termine Radioterapia Guidata dall’Immagine o IGRT viene generalmente definita l’esecuzione di tecniche di trattamento
radiante che utilizzano i più moderni sistemi di Imaging quali la CT,la MRI, la PET/SPECT e gli US sia in fase di definizione e in fase
di segmentazione del volume tumorale (e non),che in fase di pianificazione, centeratura e controllo (comprensivo del follow-up)
del trattamento radiante.
IGRT o RadioTerapia Guidata dall’Immagine
tumor tumor
OAR 1 OAR 1
OAR 2 OAR 2
Day 1 Day 21
Isodose prescription
Tumor variation
CTV
IM
PTV
CTV
OAROAR
IMITV ITV
PTV
IL PROCESSO DI COUNTURING RADIOTERAPICO (SENZA IGRT)
CTV
PTV
OAR
CTV
OAR
IL PROCESSO DI COUNTURING RADIOTERAPICO
IGRT
Cause di incertezza del trattamento:
VARIAZIONI INTER-FRAZIONE (posizionamento paziente, conformazione d’organo, volume tumorale in corso..)
VARIAZIONI INTRA-FRAZIONE ( variazione posizione d’organo durante la medesima seduta, deformazione di volume..)
Durante l’intero ciclo di trattamento le variazioni sulla geometria di trattamento sono principalmente di 2 tipi:
STRATEGIE CORRETTIVE
STRATEGIA CONVENZIONALE
Al fine di ridurre effetti non volutidi variazioni di set-up viene addizionato al volume clinico di trattamento un margine di Sicurezza (CTV PTV).
• SOLUZIONE NON OTTIMALE
• MARGINI BASATI SU DATI SPERIMENTALI
•POSSIBILE RIDUZIONE DEL MARGINE ALL’AUMENTARE DELLE INFORMAZIONI RELATIVE AL SUO CASO CLINICO
•• AdaptiveAdaptive radiotherapyradiotherapy(ART)***:(ART)***:è un processo a ciclo continuo dove il volume da trattare (PTV) è sistematicamente ottimizzato sulla base delle informazioni raccolte in corso di trattamento (prima della terapia ed utilizzate per ottimizzare il trattamento successivo).
•• ImageImage--guidedguided Radio Radio TherapyTherapy(IGRT)****:(IGRT)****:è un processo che utilizza immagini di localizzazione (ottiche, ecografiche, radiografiche, ecc.. per facilitare la correzione in linea (on-line) del set-up del paziente.
STRATEGIA PERSONALIZZATA SUL PAZIENTE:
STRATEGIE CORRETTIVE
“We are at increased risk of
missing veryprecisely”
(J. Rosenman)
“An exellent dose distribution
doesn’t help if youcan’t hit the target
and miss the sensitive tissues”
AttualiAttuali unitaunita’’ radiantiradianti per per trattamentitrattamenti ART ART ededIGRTIGRT
Unità diTomoterapia Hi-ART
II
Acceleratore robotizzatoCyber-Knife
Acceleratori convenzionalicon opzioni di imaging
KV & MV cone-beam CT
Helical Helical TomotherapyTomotherapy (HT) combines a (HT) combines a novel technique to deliver IMRT/IMRS novel technique to deliver IMRT/IMRS with the ability to acquire MVCT imaging with the ability to acquire MVCT imaging for patient and target localization prior to for patient and target localization prior to treatmenttreatment
CyberCyber--Knife combines a novel Knife combines a novel technique to deliver SRS/SRT/IMRS technique to deliver SRS/SRT/IMRS with the ability to track tumor motion with the ability to track tumor motion during the treatment using onduring the treatment using on--line line fluoroscopyfluoroscopy
ConeCone--beam KV & MV imaging combine a beam KV & MV imaging combine a standardized technique to deliver standardized technique to deliver IMRT/IMRS with the ability to acquire IMRT/IMRS with the ability to acquire KVKV--MVCT imaging for patient and target MVCT imaging for patient and target localization prior and during the treatmentlocalization prior and during the treatment
Tomotherapy Hi-Art
Thomas Rockwell MACKIE 1995/1996
TomoterapiaTomoterapiaelicoidaleelicoidale
HiHi ARTART
StativoSlipSlip--RingRing
PianificazionePianificazione di di alcunialcuni trattamentitrattamenti
di HTdi HT
MVMV--CT prima e CT prima e dopodopo la la correzionecorrezione
del setdel set--upup
VantaggiVantaggi delladellamodulazionemodulazione rotazionalerotazionale
SistemaSistema HiHi--ART ART completocompleto
Il sistema di tomoterapia (HT) elicoidale Hi-Art
Caratteristiche Caratteristiche LinacLinac
Energia spettro: 6 MV (tratt.) Emed 1,5 MeV ; 3,5 MV (imag.) Emed =1MeV
Velocità: per terapia tomo assiale 1 - 10 giri /minutoDistanza Sorgente-asse rotazione: 850 mm Dimensioni Sorgente: 1.5 mm di tungsteno Conformazione del fascio: a ventaglioAssenza di flatness filterRendimento (dose rate) : circa 850 MU/min Intensita’ : 300 impulsi /sec Raffreddamento: acqua
Camere ionizzazione per rivelazione unita’ monitor: 3Geometria trattamento: elicoidale Volume di trattamento massimo IMRT: da 40 cm
diametro per 160 cm lunghezza Collimatori principali tungsteno: 40 cm (X) 0->5 cm
(Y) x 23 cm (Z)Scudo opposto al fascio: piombo di spessore 14 cmLeakage collimatori primari chiusi : 0,0001
Caratteristiche MLCCaratteristiche MLC
• Collimatore MLC : tipo binario in tungsteno
• Geometria Tongue-Groove• Movimenti MLC (+/-Y) : aria
compressa • Velocita’ apertura chiusura < 25
msec in 5 cm• Leakage < 0.2% fuori campo ,
<0.5% nel campo • Numero lamelle: 64 da 0.62 cm
di larghezza e 10 cm di spessore
• Angoli geometrici : 360° continui (paragonabile a 51 fasci )
• Allineamento componenti: sorgente, collimatore MLC GantryMVCT < = 1 mm
• Sincronizzazione componenti meccanici : MLC Gantry Lettino <= 1 mm
CT TomoCT 2cGy
spiralespirale3 3 MvMv;;EmedEmed: 1 : 1 MevMev20 giri/minuto (1rotazione/3 sec.)20 giri/minuto (1rotazione/3 sec.)PitchPitch 1 _1 _””finefine”” –– normalnormal 3 3 –– coarsecoarse 4 mm4 mmTempo di Tempo di acquisacquis..--ricostruzricostruz..--visualizvisualiz.2 s.2 sImagingImaging ImmagimiImmagimi MVCT con KVCTMVCT con KVCT764 rivelatori 764 rivelatori c.ic.i XenonXenon
MVCT
Trattamento Trattamento radianteradiante
• tecnica “elicoidale” rotazione continua
• nel planning: 51 segmenti di arco
•beamlet viene definito dal movimento della lamella dalla posizione chiusa alla posizione aperta e nuovamente alla posizione chiusa.
•Il contributo maggiore alla dose sarà dato dal beamlet che la cui lamella si apre all’inizio del segmento di arco e si chiude allafine
GeometriaGeometriaTrattamentoTrattamento
85cm
x
yz
(900MU/min)
JAWS Coll. Longitudinale40x5cm2 (fan beam) Field width: 1, 2.5, 5 cm
SISTEMA RIVELATORI – MV CT(738 camere ionizzazione)
85cm SAD
40cm FOV MLC BINARIO Coll.Trasversale64 lamelle
• Nessun pericolo di collisione Gantry-Paziente
• Nessun filtro a cuneo• Nessun angolo del Gantry• Nessun angolo del
Collimatore• Nessun angolo del tavolo• Nessun comando pensile• Nessun profilo o coordinate
del MLC • Nessun motorino del MLC• Nessun dimensione
campo/collimatori• Nessun campo luminoso• Nessun campo Elettroni• Nessun Cono per Electtoni
SEMPLICITA’
Fase di centratura radioterapicaFase di centratura radioterapica
COLLOCAMENTODEL SET-UP “AD PERSONAM”
CENTRATURA TRAMITE SISTEMALASER MOBILI
Fase di correzione setFase di correzione set--upup
RICHIAMO DELLECORREZIONI (X,Y,Z) +ROLLDAL SOFTWARE TOMO
POSIZIONAMENTO PAZIENTEALL’ISOCENTRODEL TRATTAMENTO
TREAT
In poche parole . .
RadioTerapiaRadioTerapia di di AdattamentoAdattamento –– ART # 1ART # 1
Schema Schema descrittivodescrittivo delladellaradioterapiaradioterapia ART ART cheche adattaadattagiornalmentegiornalmente la la distribuzionedistribuzione delledelledosidosi tenendotenendo contoconto del del nuovonuovo setset--up up e e delladella nuovanuova configurazioneconfigurazioneanatomicaanatomica del del pazientepaziente. .
AcquisizioniAcquisizioni CT:CT:delledelle fasifasi pre/post pre/post terapiaterapia, , delledelle
fasifasi conseguenticonseguenti di di riri--ottimizzazioneottimizzazione, , riri--pianificazionepianificazione, ,
riri--localizzazionelocalizzazione--centraturacentratura, , esecuzioneesecuzione e e controllocontrollo del del
trattamentotrattamento (e (e delladella dose dose erogataerogata).).
Courtesy by Katja Langen
RadioTerapiaRadioTerapia di di AdattamentoAdattamento –– ART # 2ART # 2
Le variazioni anatomiche si compensano sia con una registrazione
spaziale che con una correzione di doseRicontornamentoRicontornamento deidei volumivolumi di di trattamentotrattamentosusu ogniogni CTCT
DeformazioneDeformazione del capo del capo collocollo dovutadovuta allaallaradioterapiaradioterapia
AutoAuto--segmentazionesegmentazione e correzione e correzione per le deformazioniper le deformazioni
Courtesy by Katja Langen
Livello di conformazione delle terapie radianti
Courtesy by S. Raffaele Hospital
TestaTesta ColloCollo PolmonePolmone ProstataProstata SuperficialeSuperficiale
Livello di conformazione e di modulazione dell’intensità dosimetrica con differenti
tipologie di planning.
Spinal cord
parotidsmandible
IMRT
TOMO
L’intero processo IGRT ovvero “ scansione –registrazione – correzione posizionamento ” non si può definire rapido se comparato,ad esempio, all’uso di tubi KV steroscopici.Tale tecnica non è ancora perfezionata per un imaging “ real-time ”(sincronizzazione del respiro).
CONCLUSIONI : i punti deboli
Processo integrato nel treatImaging volumetrico di buona qualità per identificazione targetRegistrazione versatile:
CT-CTTARGET -DOSE
Fascio di trattamento usato per imagingALLINEAMENTORICOSTRUZIONE DI DOSE EFFETTIVAMENTE EROGATAAdaptive radiotherapy on-line e off-line
PUNTI FORTI
CONCLUSIONE
Thanks!Thank’s!