A Comparison of Cyberknife & Novalis - Ozgehan Onay

1. CyberKnife
Ve
Novalis
Fiz.Uzm.Özgehan Onay

2. CyberKnife
1990'lı yıllarda Dr.John Adler ve ekibi geliştirilmeye başladı,
2008 vers 8
2009vers 8.5
2010 CyberKnife VSI vers 9
Stanford universitesi amerikada dr.john adler ve arkadaşları
tarafından geliştirildi, accuracy inc.,
2001 yılında amerikada insan üzerindeki kullanımı yasal
prosedürü tamamladı(amerikan food and drink) ve ilk olarak
Norris Cancer Hospital Unit’de (Southern California) kullanımına
başlandı.

6. A. Tedavi Odası
• (1) tedavi manipülatörü (robot)
• (2) tedavi manipülatörü Taşınabilir Kumanda’sı
(Teach Pendant). RoboCouch® Hasta
Konumlandırma Sistemi’nin ayrı bir Taşınabilir
Kumanda’sı mevcuttur.
• (3) hasta konumlandırma sistemi (standart
tedavi yatağı veya opsiyonel RoboCouch
Sistemi)
• (4) Hedef Konumlandırma Sistemi (TLS)
• (5) doğrusal hızlandırıcı (LINAC)
B. Ekipman Odası
Bakınız Şekil 7 “Modülatör (MOD), Modülatör
Kumanda Şasisi (MCC) ve İkili Ekipman Rafı”
sayfa 1-13.
• (6) Güç Dağıtım Birimi (PDU)
• (7) Acil Durdurma Kumanda Şasisi (ESCC)
• (8) modülatörler (MOD ve MCC)
• (9) soğutucu
• (10) tedavi manipülatörü denetleyicisi
• (11) Hedef Konumlandırma Sistemi Kumanda
Şasisi (TLSCC)
• (12) Arayüz Kumanda Şasisi (IFCC)

7. • Cyberknife ta şuana dek 2 farklı model robot kol kullanılmıştır. Bunlardan ilk kullanılanı endüstriyel bir
robot olan Japonyada üretilen Fanuc robot diğeri ve şuanda kullanılanı ise Almanya da üretilen Kuka Kr
240 model robottur.

8. .Cyberknife ın ağırlığı 1586 kg ve tedavi yatağı yaklaşık 453 kg dır.
.CyberKnife Sisteminin diğer linac cihazlarının aksine dalga klavuzunun boyu oldukça kısadır. Bu tür LINAC
lara MINAC'ta denilmektedir.
.CyberKnife sisteminde ise X-band kullanılmaktadır. Dalga klavuzu bu sayede daha küçüktür ve sadece
robota takılı olan baş kısmının içindedir.
.Kaynak noktası linak odak noktasının konumudur. Yön noktası ise genellikle hedef volümün içerisindedir.
.Her bir kaynak noktasına nod ve nodların tüm dizilişine yol seti (path set) denir.
.Yön noktaları, ışın oluşturma modunda otomatik olarak, izosantrik ya da non -izosantrik olarak tayin edilir.
.Kullanıcı kritik organlardan geçen ışınları durdurmayı seçebilir.Bu, gözdeki lens ya da tiroid glandı gibi
radyoduyarlı yapılardaki doz iletimini azaltmak için kullanılabilir.
.Doz dağılımı ters planlama metodu ile elde edilir.
.Görüntü alma aralığı hedef konumun stabilitesine bağlı olarak tedavi boyunca ayarlanabilir.
.Robotik kol en son görüntü çiftlerinden edilen küçük düzeltmeleri kompanse eder.
.Büyük düzeltmeler söz konusu olduğunda tedavi otomatik olarak durur.

9. 9.5GHz X-bandı magnetron (1.5MW pulsed
magnetron, California Tube Labratuarı,PM-
1100X),
duran dalga modeli,
çift yanlı hızlandırıcı dalga kılavuzu,
400/600/800/1000cGy/dk doz hızlı,
6MV tedavi ışını.
Elektron ışın demetinden 1 m uzaklıkta %0.1
sızıntı.
Küçük boyutlu tasarım eğici magnet
gerektirmeyen bir konfigürasyon
sağlamaktadır.
Işın düzleştirici filtre yok.
• 60
± %2 doz derinliği; 40 mm çapında alan
büyüklüğü için; SSD 800 iken ve derinlik 100
mm iken (Dmax = 15 ± 2 mm)
•< %2 asimetri

14. İris kolimatör
Diyaframın aralığı tamamen kapalı iken 0,025cm
tamamen açıldığında ise 6,8 cm kadar gelebilmektedir.
İris kolimatör sayesinde tedavi büyük oranda hız kazanmaktadır.

15. Generate Simulation Perform Simulation
Plan
Review Simulation Deliver Treatment
Generate
Results
Treatment Plan

16. X-Ray Görüntüleme Sistemi
İki X-ray kaynağı tavana monte edilmiştir.2,5mm Al
eşdeğerinde filtrasyona sahiptir.
37,5kW Röntgen jeneratörleri: 40-125 kV, 25-300mA, 1-
500ms(tedavi odasında veya ekipman odasında)
Işınlar dikeyden 45º açı ile, kare X-ray alanlara yansıtılarak X-
ray dedektörleri aydınlatılır.
Bu ışınların kesiştiği merkezi eksen noktasında X-ray alan
boyutu yaklaşık 15x15 cmdir.
Amorf silikon fotodiodların üzerine direkt olarak bırakılan,
parıldayan sezyum iyodürden meydana gelen düz X-ray
dedektör levhaları zemine düz bir şekilde monte edilmiştir.
Bu levhalar yüksek çözünürlükte X-ray görüntüsü üretir.(16 bit
çözünürlükle 1024x1024 piksel).

17. KRANYAL İZLEME YÖNTEMİ
Bu metod intrakranyal hedefler için
kullanılır.
Görüntü, yüksek kontrast kemik bilgisi
kullanılarak elde edilir.
6D denmesinin nedeni, düzeltmelerin 3
translasyonel hareket (x,y,z) ve 3 rotasyonel
hareket için yapılmasıdır.
Tedavi boyunda belirlenen ışın aralıklarında
görüntü alınır ve bu görüntüler planlama
bilgisayarından gelen DRR’lar ile
karşılaştırılır.

18. X-SIGHT SPINE İZLEME
Bu metod omurga içindeki ya da omurga yakınındaki
hedefler için kullanılır.
6D izleme yönteminde olduğu gibi görüntü elde etme,
yüksek kontrast kemik bilgisine dayanmaktadır.
İzlenecek iskelet yapısı, tedavi planı esnasında CT
görüntülerinde referans noktası olarak belirlenir. Referans
noktası, hedefe yakın ve yeterli iskelet özellikleri taşıyan bir
bölgeden seçilmelidir. Bu algoritma, bir dikdörtgen izleme
gridinin 81 noktasında alınan görüntüleri kullanarak,
rotasyonal ve doğrusal yönlerdeki yer değişim miktarlarını
hesaplar.

19. FİDUCİAL MARKER İZLEME :
Yumuşak dokudaki hedefler için kullanılır
( prostat, pankreas karaciğer gibi).
X-sight akciğer izleme metoduna uygun
olmayan akciğer tümörleri için de kullanılır.
Radyopak fiducial markırlar lezyon içine ya
da yakınına konur. ( bir iç çerçeve referansı
sağlar).
0.8-1.2 mm çapında ve 3.6 mm
uzunluğunda silindirik altın sidler sıkça
kullanılır.
3 ile 5 arasında markerlar yerleştirilir ve
markerların konum stabilizesi için
implantasyondan bir hafta kadar sonra CT
çekilir.
Planlama CT taramasında, markırlar
belirlenir ve bunların konumu DRR
görüntülerinde tanınır.

20. X-SIGHT AKCİĞER İZLEME
Akciğer tümörlerini, fiducial marker olmaksızın izlemek için bu metod kullanılır.
Diğer izleme yöntemlerinden farklı olarak hasta hizalama ve tümör izleme iki aşamada yapılır.
Bu izleme yöntemine, akciğer tümörüne yakın olan omurga bölgesi kullanılarak hasta pozisyonu belirlenerek
başlanır.
Hasta hizalama tedavi başında yalnızca bir kere yapılır.
Hasta hizalandıktan sonra, tedavi masası omurga merkezinden tümör tedavi merkezine doğru hastayı hareket
ettirir.
Bu hareketten sonra, tümör referans konumuna daha yakın olacaktır.
Tümör görüntüdeki diğer objelerden ayırt edilmelidir, yani kontrast farkı olmalıdır.
Tümörün görünebilmesi için iki temel faktör vardır, bunlar kontrastı etkileyen boyut ve konumudur. (eğer X-ray
görüntüsünde tümör omurga ve mediasten gibi radyopak yapılar üstüne gelmişse, bu kontrastı etkiler).
Bu izleme algoritması periferik ve apex akciğer bölgesine yerleşen çapı 15mmden büyük tümörler için idealdir.

21. EŞ ZAMANLI NEFES İZLEME
Bu sistem nefes alma ile hareket eden tümörleri gerçek zamanda izleme olanağı
sağlar.
Hedefin hareketi ile tedavi ışın demetinin hizalanması tedavi boyunca ışın demetinin
dinamik olarak hareket etmesi ile sağlanır.
Temel sistem konsepti, tümör konumu ile harici marker konumunun arasındaki
bağlantı modeline dayanır.
Solunum döngüsünde farklı fazlardaki tümör hareketi ile dış marker pozisyonlarını
aynı zamana uydurarak bir lineer, quadratik ya da 4.dereceden polinomal bağlantı
modeli oluşturulur.
Tedavi boyunca tümör konumu, bu modeli kullanarak dış marker pozisyonu ile tayin
edilmektedır ve bu bilgi lineer hızlandırıcının tümör ile dinamik bir şekilde hareket
etmesi için kullanılır.

22. Bu markerların 3 boyutlu konumu yaklaşık
olarak 30 Hz frekansla stereo kamera sistemi
ile ölçülür.
Hastaya giydirilen bir yeleğe eklenen 3 optik marker dış sinyal
üretir.
Her bir marker için ayrı bir bağlantı modeli vardır. Her model hedef konumu için bir ölçüm alır ve son pozisyon tahmini
için bu bireysel ölçümlerin ortalaması alınır.
Model tarafından tahmin edilen hedef konumu ile görüntülerden elde edilen gerçek konum karşılaştırılır.
Bağlantı hatası (gerçek konum ve tahmin edilen konum arasındaki mesafe) hesaplanır ve grafik olarak gösterilir.

23. Doz Hesaplama Algoritmaları
Işın izleme algoritması, ölçülen ışın demeti verilerine dayalı hızlı bir doz hesaplama metodu sağlar.
Heterojenite düzeltmesi efektif yol(path) uzunluğu kullanılarak yapılır.
Alternatif olarak, Monte Carlo doz hesaplama algoritması her bir tedavi ışın demeti simulasyonu için,
linak kafasını temsilen bir ölçüm tabanlı sanal kaynak kullanır.

24. Optik menenjiom
208 pozisyon
•5 fraksiyon(seans)
•Süre: 40 dakika

25. Nazofarangial tümör

26. prostat

27. menengioma

29. CyberKnife Routine QA Procedures
• daily
• • Linac Output
• Various voltages and currents
• Robot perch position
• Safety interlocks
• Test coincidence of treatment
beam with imaging center (AQA)
Montly QA
• • Beam Energy
• Flatness/symmetry/penumbra
• Robot pointing
• End-to-end test
quarterly QA
• • Laser/radiation coincidence
• Imaging system alignment
Anually QA
• • Spot check beam data
• Treatment planning system
beam data and calculation checks.

30. Günlük out-put kontrolü kuşkafesi fantomunda iyon
odası ile alınıyor.

31. Antropomorfik baş boyun fantomu, 2.5” Ball Cube in cranium for
fiducial and skull tracking QA
Test için küresel
hedef ve bes farklı yerde markır içeren antropomorfik kafa fantomu veya beden fantomları
kullanılabilir.

32. Fudicial tracikng + skul tracking= klinik doğruluk
Geometrik doğruluğa katkıda bulunan her bir bileşenin doğruluğu bağımsız olarak test edilebilmesine karşın,
tedavi planlamasının ve verilişinin toplam sistem hatasından bahsetmek daha anlamlıdır.
TSE ( total system error ), bir antropomorfik fantom içindeki küresel hedefin içine birbirine dik olarak konulan
iki radyokromik filmler ile ölçülür.
Bu fantoma tüm tedavi işlemi uygulanır.
TSE filmden ölçülen doz dağılımının merkezi ile hedefin geometrik merkezi arasındaki kaymadır.

33. Tek ısın demeti ile günlük ısın hedefleme dogrulugunu
tespit etmek için kullanılan bir testtir.

34. Qa!!!!!
Tedavi esnasında robotun pozisyon düzeltmesi ve hasta set-up’ı,
görüntüleme sistemlerine ve izleme algoritmasına baglı
-Örnegin X-sight spine tracking algoritması,ilgilenilen bölge içerisindeki
iskelet yapılarının pozisyonunu DRR ile karsılastırıyor ve 6D sapmaları
veriyor.
-Halen X sight tracking QA’i için kullanılan sadece 1 C-spine fantomu var.
Dolayısıyla hasta pozisyonunu kullanılan görüntüleme parametreleri ile
gerçekten dogru hesaplandıgını kontrol eden bir QA programı mevcut
degil.
-Ortogonal X-ray sistemlerini kontrol edebilecek bir QA programı yok.
-X sight lung tracking algoritması QA protokolu henüz yok.
-Kısaca CyberKnife sistemin bu komponentini kontrol edebilecek yeni QA
phantom ve protokollerine ihtiyaç vardır.

35. 1.Jel dozimetri hacim bagımlılıgı ve doku esdegerinden üretildiginden iyi sonuç
vermekte
2.Pin-point iyon odası penumbra bölgesinde yüksek dozlar ölçmekte ve
penumbra genisligini arttırmaktadır. İçinde hava olması en önemli problemdir.
Hava içindeki elektron aralıgı su içindeki e- aralıgından büyük oldugundan bu
sonuç teorik olarak beklenir.Bazı arastırmacılar sadece bu nedenle küçük alan
dozimetrisi için uygun olmadıgını belirtmektedirler.
3.DOSI:Silikon diod ile küçük alan dozimetrisi iyi,ispatlanmıs ve basittir.
Pozisyonlama hatası yapılabilir.Ayrıca doku esdegeri olmamasından gelen
problemler vardır.
4.Diamond dedektör bu tip ölçümlerde favori iyon odasıdır.Çünkü doku
eş degeridir.Pozisyonlamak ve efektif noktasını bulmak oldukça zordur.

36. Solunum hareketi olmaksızın klinik verilere bağlı ölçüm sonuçları
Solunum hareketi fantom tabanlı doğrlukuk ölçümleri

37. monte carlo dose calculation

38. Novalis, BrainLAB

39. 6MV
Cone (4mm-15mm)
Rounded end mMLC-m3 model
micro-MLC system
(BrainLAB, Gmbh, Germany and
Varian Associates, USA)
Amorf silikon detektör
(40kv-150kv/10mA-320mA)
512x512 pixel (0,4x0,4 pixel size)
Circular cone arcs,
Fixed shape beams,
Fixed shape conformal arcs,
Dynamic shape conformal arcs,
Dinamik IMRT (mMLC),
Statik IMRT (mMLC)
İplan algoritması:
Dynamically Penalized Likelihood
(DPL) inverse planning algorithm
dose hesabı: Pencil Beam ve Monte Carlo
dose calculation

40. 26 çift mMLC tungsten ( 3.4% Ni
and 1.6% Fe)
Cone ortada 14lif 3mm
(4mm-15mm) sonraki 6 lif 4,5mm
sonraki 6 lif 5,5mm
maksimum alan açıklığı 10x10 cm

44. Toungue&Groove Effect

47. Novalis, Brain Lab Klinik İşleyiş Şeması

49. 1.görüntü

50. 2.görüntü

51. DRR /X RAY PRE FUSION

52. DRR/ X RAY POST FUSION