mv and kv cone beam

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mv and kv cone beam

  1. 1. XXIII Corso Residenziale di Aggiornamento Moderna Radioterapia e Diagnostica per Immagini: dalla definizione dei volumi alla radioterapia «adaptive» Il glossario per il corso: MV AND KV CONE BEAM CT Francesco Micciché, Mariangela Boccardi, Laura De Filippo, Simone Castellotti, Barbara Diletto
  2. 2. MV e KV CBCT
  3. 3. Elettronvolt Energia cinetica acquistata da un elettrone quando è accelerato da una differenza di potenziale di un volt. Unità di misura dell’energia delle radiazioni ionizzanti
  4. 4. MEV=MegaElettronVolt • Alte energie • Poca attenuazione • Poca differenza di irradiazione tra i vari tessuti • Fasci che arrivano più in profondità • Utilizzo nella terapia
  5. 5. Immagini Portali Primo sistema di controllo del set-up del paziente FILM  EPID
  6. 6. Dal 3D-2D al 3D-3D 3D-2D: allineamento basato sulla proiezione • Piani di trattamento in 3D • Controllo della delivery (2D) 3D-3D : allineamento volumetrico • Piani di trattamento in 3D • Controllo della delivery in 3D Jaffray, Semin Radiat Oncol. 2005 Jul;15(3):208-16
  7. 7. Dal 3D-3D al 4D-4D 3D-3D: • Piani di trattamento in 3D statico • Controllo della delivery statico 4D-4D : • Piani di trattamento in 3D dinamico (4D) • Controllo della delivery in 3D dinamico (4D) Jaffray, Semin Radiat Oncol. 2005 Jul;15(3):208-16
  8. 8. Controllo 3D • MV CT • Single-slice CT Tecniques • MV Cone-Beam CT on LINAC • KV CT • CT in bunker • Cone-Beam CT on LINAC Jaffray, Semin Radiat Oncol. 2005 Jul;15(3):208-16
  9. 9. MV CT: Single-slice CT prime esperienze anni 80 Gantry Fascio 4MV Paziente Lettino Detettore CT Simpson, Med Phys. 1982 Jul-Aug;9(4):574-9.
  10. 10. MV CT: Single-slice CT prime esperienze anni 80 Computer Simpson, Med Phys. 1982 Jul-Aug;9(4):574-9.
  11. 11. MV CT: Single-slice CT un algoritmo matematico ricostruisce l’immagine 3d Computer Welsh, Technol Cancer Res Treat. 2004 Aug;3(4):359-64.
  12. 12. MV CT: Cone-Beam CT Vantaggi: - utilizzo di un solo apparecchio - Immagini 3D - Stesso fascio di trattamento usato per l’acquisizione Svantaggi - impossibilità di acquisire le immagini durante l’erogazione - basso contrasto - dosi elevate - usura dei sistemi di rilevazione Welsh, Technol Cancer Res Treat. 2004 Aug;3(4):359-64.
  13. 13. KEV= KiloElettronVolt • • • • Basse energie Maggiore attenuazione tra i vari tessuti Maggiore contrasto Utilizzo nella diagnostica
  14. 14. KV CT: TC nel bunker Cheng, Phys Med Biol. 2003 Nov 21;48(22):3667-83.
  15. 15. KV CT: TC nel bunker Cheng, Phys Med Biol. 2003 Nov 21;48(22):3667-83.
  16. 16. KV CT: TC nel bunker Cheng, Phys Med Biol. 2003 Nov 21;48(22):3667-83.
  17. 17. KV CT: TC nel bunker Cheng, Phys Med Biol. 2003 Nov 21;48(22):3667-83.
  18. 18. KV CT: TC nel bunker maggiore definizione dei tessuti (KV) numerosi spostamenti del lettino maggior tempo possibili movimenti del paziente Cheng, Phys Med Biol. 2003 Nov 21;48(22):3667-83.
  19. 19. KV CT: Cone-Beam CT On Board Imager Fung, Med Phys. 2002 May;29(5):724-6.
  20. 20. KV CT: Cone-Beam CT immagine 3D con un singolo giro di Gantry Controllo TC Computer Fung, Med Phys. 2002 May;29(5):724-6.
  21. 21. KV CT: Cone-Beam CT Controllo RX Fung, Med Phys. 2002 May;29(5):724-6.
  22. 22. KV CT: Cone-Beam CT • Due volumi di acquisizione per modalità di acquisizione differenti Full fan Geometry per le piccole strutture (es. testa collo) Half Fan Geometry per strutture più grandi (pelvi)
  23. 23. KV CT: Cone-Beam CT Vantaggi: - Alto contrasto - controllo real time - Immagini 3D - Stessa dose delle immagini portali Svantaggi - Lunghi tempi di acquisizione (330-120 s) - Movimenti del pz influenzano l’immagine 3D - Esposizione addizionale a Rx significativa? Fung, Med Phys. 2002 May;29(5):724-6.
  24. 24. siemens • In-Line KView utilizza il fascio di trattamento modificato del linac per l'imaging, offrendo immagini kv a basse dosi, il tutto in tempi molto brevi
  25. 25. CTVision • si basa su una TC multi-slice spirale montata all’interno del bunker su binari e pedane girevoli, utilizzando il lettino del linac per eseguire una scansione TC prima della terapia radiante con il paziente nella medesima posizione di terapia
  26. 26. Cone Beam CT con Megavoltaggio Il megavoltaggio Cone Beam CT sfrutta le caratteristiche del fascio con fotoni in MV. È simile ad un trattamento fatto ad arco e si basa su una serie d’immagini “a cono” acquisite da diverse angoli intorno al paziente. Il Linac ruota di continuo per 200° (da 270° a 110° in senso orario), acquisendo un'immagine portale per ogni angolo.I tempi di acquisizione sono di circa 45 secondi. La dose totale per una acquisizione CBCT è di pochi cGy e può essere integrata nel computo della dose totale, la dimensione della matrice di ricostruzione può variare (128, 256 o 512), così come l'intervallo della “fetta” (1, 2 o 3 mm).
  27. 27. • VARIAN OBI • E’ un acceleratore lineare con l’installazione “a bordo” di un sistema tubo-detettori (da cui l’acronimo inglese OBI: On Board Imager) Elekta Synergy
  28. 28. Tecnologia di immagini On-Board Imager • Tubo radiogeno Rx • 2 macchie focali 0,4 e 08,mm • Pannello di rilevazione allo stato solido in Silicio amorfo – – • risoluzione 2048 x 1536 pixel 15 immagini/sec. Bracci meccanici robotizzati – • completamente retraibili Pendant a raggi infrarossi – Tubo Rx (kV) Detettore di immagini (kV) controlla tutti i bracci (PortalVision e On-Board Imager) • Consolle di controllo dedicata – movimentazione remota di tutti i bracci della consolle • Movimentazione remota del lettino PortalVision (MV)
  29. 29. Cone Beam CT Mode FDA 510(k)
  30. 30. Acquisition – Body Scan 14 cm 45 cm diameter Reconstructed Volume
  31. 31. Sistema di Rilevazione Immagini Silicio Amorfo (aSi ) Sistema di Rilevazione Immagini liquid filled ionization chamber detector X-Ray Light matrice : 512 x 384 pixel (196.618) Risoluzione: 0.784 x 0.784 mm2 Matrice 256 x 256 Risoluzione: 2.3 x 2.9 mm
  32. 32. Tipologie di acquisizione kv monoplanare mv monoplanare cbct volumetrica
  33. 33. Acquisizioni kv-mv
  34. 34. Acquisizione Cone Beam CT • Una singola rotazione produce un set di dati volumetrici 3D completo • 1 rotazione  500-1000 proiezioni • Più proiezioni  elevata qualità TC On-Board Imager: 1 rotation = 60s
  35. 35. MV cone-beam CT Less modification to a conventional LINAC Lower contrast 6 MV Siemens Primus accelerator High doses
  36. 36. • To explore the effect of cone-beam imaging on dose homogeneity and critical organ dose and the use of a new tool, adapted intensity-modulated radiation therapy (AIMRT) • 4 pts; 3 types of treatment plans: IMRT, IMRT-CBCT, AIMRT
  37. 37. Sidhu K et al. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2003 Mar 1;55(3):757-67
  38. 38. • MV-CBCT to treat paraspinous tumors in the presence of orthopedic hardware • MV-CBCT : a new alternative IGRT approach for treatment of paraspinous tumors in the presence of orthopedic hardware by providing 3D anatomic information in the treatment position, with clear imaging of metallic objects and without compromising soft-tissue information. Hansen KE et al. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 66, 2, 323–326, 2006
  39. 39. KV-cone beam CT Higher contrast Low doses
  40. 40. • One of the first European experiences with KV-CBCT (Synergy System, Elekta) • To evaluate image quality and dose delivered, and assess clinical utility for treatment verification at a range of anatomic sites • 30 pts, 10 anatomic sites; TLDs on skin surface McBain CA et al. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 64, 2, 625–634, 2006
  41. 41. •Radiation doses range from 0.003 Gy in the head to 0.03 Gy in the pelvis •Image quality excellent for all scans •Process rapid and straightforward for both staff and patients •Image acquisition time of 2 min did not significantly impact on overall treatment time McBain CA et al. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 64, 2, 625–634, 2006
  42. 42. • • To evaluate the accuracy and the precision of an online CBCT guidance system through the assesment of the “residual setup error” associated with CBCT 8 prostate cancer pts were implanted with 3 radiopaque markers of highwinding coil Letourneau D et al. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 62, 4, 1239–1246, 2005
  43. 43. Positioning of pts using skin marks 1° CBCT KV radiographs/30 s between the 2 CBCT to evaluate intrafraction motion by tracking the coils and the bony landmarks Determining of set-up error by fusing the coils on the CBCT and planning CT scans Correcting set-up pts by moving the couch 2° CBCT to evaluate the residual target setup error Off-line correction alligning the prostate contours on both planning CT and CBCT images Letourneau D et al. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 62, 4, 1239–1246, 2005
  44. 44. • Results • • The target set-up error was reduced and within +/- 1.5 mm • Accuracy from CT simulation planning 1 mm
  45. 45. MV or KV? MV- CBCT Less modification conventional LINAC KV- CBCT to a Higher contrast Low doses No artefacts (orthopedic hardware) Acceptable acquisition time Lower contrast Accuracy +/- 1 mm High doses To integrate the high doses in the total dose delivered image
  46. 46. UCSC KV-cone beam CT Good quality images Dmean +/- 0.03 Gy Image acquisition time 5 min

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