Radioterapia de Intensidad Modulada IMRT con … · generados a partir de un proceso de...
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Radioterapia de Intensidad Modulada IMRT
con colimador multiláminas
Daniel Venencia, Físico MedicoDaniel Venencia, Físico Medico
Instituto de Radioterapia, Córdoba, ARGENTINA
Curso de Actualización en Protección RadiológicaCórdoba, 21 al 23 de Noviembre 2013
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• Tratamiento que utiliza haces de
radiación de intensidad no uniforme
generados a partir de un proceso de
optimización con planificación inversa
IMRT
• IMRT con MLC
– Estático (Step&Shoot)
• entrega de secuencia de posiciones estáticas de MLC
– Dinámico (Sliding windows)
• movimiento continuo de pares de laminas durante la
irradiación.
Step & shoot
Sliding windows
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• Tratamiento que utiliza haces de
radiación de intensidad no uniforme
generados a partir de un proceso de
optimización con planificación inversa
IMRT
• Porque es necesario que la
intensidad del haz NO se
uniforme?
Step & shoot
Sliding windows
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ObjetivoObjetivo ::
2. Niveles de intensidad
Consideremos:Consideremos:
•• Colimación estándar = colimación binariaColimación estándar = colimación binaria
•• Supongamos que nuestro haz no tiene atenuación.Supongamos que nuestro haz no tiene atenuación.
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4 2 44 2 4
4 0 44 0 4
G. G. BirkhoffBirkhoff 1940, 1940, estableció que un dibujo 2D de forma arbitraria podría ser descrito por la estableció que un dibujo 2D de forma arbitraria podría ser descrito por la
superposición de una serie de líneas rectas desde diferentes direcciones y con diferentes niveles del superposición de una serie de líneas rectas desde diferentes direcciones y con diferentes niveles del
oscuridad. Pero para obtener una solución algunas de las líneas debían tener oscuridad negativa.oscuridad. Pero para obtener una solución algunas de las líneas debían tener oscuridad negativa.
4 0 44 0 4
4 6 44 6 4
ObjetivoObjetivo ::
RT no existen niveles negativos y RT no existen niveles negativos y
NO todas las incidencias son posibles!NO todas las incidencias son posibles!
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IMÁGENESIMÁGENES CONTORNO CONTORNO ESTRUCTURASESTRUCTURAS LIMITESLIMITES
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80
DOSE (Gy)
%VO
LUM
E
PTVCordCTV
DVH
UBICACIÓN UBICACIÓN CAMPOSCAMPOS
OPTIMIZACIÓNOPTIMIZACIÓNCOMPUTADACOMPUTADA
(inversa)(inversa)
CALCULO DE CALCULO DE DOSISDOSIS
Brahme, A. “ Optimization of stationary and moving beam radiation therapy techniques”, Radiother. Oncol. 12:129-140, (1988)
6
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FUNCION OBJETO tipo cuadrática
( ) ( ) ( )
−⋅+−⋅+−= ∑∑∑
===
ttt N
iit
N
iit
N
ipresci
tPTV DDwDDwDD
NF
1
2maxmax,
1
2minmin,
1
21
donde PTV volumen blanco de planificaciónNt es el numero de puntos en el volumen
de tratamiento.
Suma sobre todos los elementos de volumen (voxel)
de tratamiento.Di es la dosis en el voxel i como función de
la intensidad del elemento del haz Dpresc es la dosis prescripta.Dmin y Dmax son las dosis de tolerancia máxima y
mínima.wt,min y wt,max son penalidades (factores de peso)
asociadas a la dosis máxima y mínima.
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FUNCION OBJETO tipo cuadrática
Suma sobre todos los elementos de volumen (voxel)
( ) ( )
−⋅+−⋅= ∑∑
==
dvOAR N
idvidvOAR
N
iiOAR
OAROAR DDwDDw
NF
1
2,
1
2maxmax,
1
donde OAR órgano de riesgoNOAR es el numero de puntos en el
órgano de riesgo.órgano de riesgo.Ddv dosis de restricción dosis
volumenNdv numero de voxels cuya dosis
debe estar por debajo de DdvwOAR,max y wOAR,dv penalidades relativas.
La cobertura del volumen blanco (PTV) compite con la protección de los organos de riesgo (OAR)
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Tipos de IMRT
Compensadores
Cyberknife
MLC Secuencial
MLC DinámicoTipos de IMRT
Tomoterapia serial
Tomoterapia helicoidal
MLC Dinámico
Rapid ARC
VMAT
Otros…
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Campos de tratamiento
G70º
G0º
G290º
G135º
G100º
G290º
G260º
G225º
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Restricciones Dosis Volumen – EjemploLos valores de dosis pueden variar según criterio medico.
Volumen blanco
• Próstata (CTV1)
• D mínima = Dosis prescripta (80Gy)
• D máxima < 110 % Dosis prescripta
• Nº de fracciones = 40
Organos de riesgo
• Recto• V40 entre 35% - 45%
• V65 < 20%
• Pared Posterior < 44Gy• Nº de fracciones = 40
• PTV• D95 = 80Gy
• D máxima < 110% Dosis prescripta
• D máxima alejado de uretra región central
• Pared Posterior < 44Gy
• Vejiga• V40 < 40%
• D25 < 65Gy
• Cabezas femorales• V50 < 10%
• Bulbo peneano
• Cuerpos cavernosos
Prioridad de superposición
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Restricción Dosis PTV
Planificación Inversa Planificación Inversa -- OptimizaciónOptimizaciónSuavizado de fluenciasSuavizado en la dirección X reduce la UMValor relacionado con la prioridad
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Planificación Inversa Planificación Inversa -- OptimizaciónOptimización
Restricción Dosis OAR
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Planificación Inversa Planificación Inversa -- OptimizaciónOptimización
Restricción Dosis OAR
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Planificación Inversa Planificación Inversa -- OptimizaciónOptimización
Restricción Dosis OAR
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Control de calidad del Acelerador
• QA MLC
• IMRT con MLC– Integridad mecánica del
sistema de tratamiento
Actualización IAEA-TecDoc-1151
– Preciso posicionamiento
espacial y temporal del MLC
• Mayor desgaste en IMRT
versus CRT3D
– Estabilidad del haz de
radiación para pequeñas
numero de UM
(step&shoot)
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Control de calidad del Acelerador
• MLC – componente mas critica– Exactitud y reproducibilidad del posicionamiento de las laminas
– Exactitud de la velocidad de movimiento de laminas (solo dMLC)
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• Los errores en la posición de las láminas producen un
error en la dosis entregada proporcional a:
Error Dosis α [Error del GAP / Ancho de GAP]
Exactitud de posicionamiento de laminas
Error Dosis α [Error del GAP / Ancho de GAP]
dIMRT
T. LoSasso, Med. Phys. 25(10), 1998.
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Tolerancia:
– 3DCRT / IMRT S&S ±1.0mm
– dIMRT ±0.2mm
Exactitud de posicionamiento de laminas
CRT 3D dMLC IMRT Step&Shoot IMRT
Como verificamos la dosis entregada por cada campo ?
Verificación
SIMPLE por
calculo
MANUAL!
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Fluencias – Niveles de intensidad
G70ºG0º
G290º
G135º
G100º
G290º
G260º
G225º
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2. Medición de la dosis total para el PLAN
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Criterio de tolerancia
• Dosis calculada vs medida < 3%
• Dosis calculada vs medida 3%-5% se debe analizar la discrepancia
• Dosis calcula vs medida > 5% el plan debe ser rechazado
2. Medición de la dosis total para el PLAN
Fantoma Polystyrene
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3. Medición de distribución de dosis total para el PLAN
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4. Medición de distribución campo independiente
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Imágenes - Volúmenes
Geometría de hacesCreación de verificación
Tratamiento /verificación
Proceso IMRT
Optimización
(Fluencia optima)
Conversión para dMLC /
Niveles de intensidad
(Fluencia real) Calculo de dosis
Evaluación de Plan
Aprobación de plan
Creación de verificación
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Algunas conclusiones…
• Las 2 modalidades de IMRT con ángulos fijos de gantry son “step&shoot” y “sliding windows”
• IMRT requiere de un estricto control de calidad del equipo de tratamiento y cada planificación
• El control de calidad paciente especifico es un proceso indirecto y debe ser realizado en forma independiente debido a que la intensidad de los campos es variable no siendo posible un calculo intensidad de los campos es variable no siendo posible un calculo sencillo en forma independiente
• El control de calidad de un plan de IMRT debe ser finalizado previo al inicio del tratamiento del paciente.
• IMRT utiliza haces de radiación de intensidad no uniforme generados a partir de un proceso de optimización